בגרות פיזיקה חשמל ומגנטיות, קיץ 2020 מועד א'
תאריך הבחינה: לא ידוע
טופס המבחן המלא להורדה — ומפתח התשובות עם פתרון מפורט לכל שאלה, אונליין. פתחו שאלה למטה: בשאלה סגורה בוחרים תשובה, בשאלה פתוחה נפתח הפתרון המלא (כניסה מהירה וחינם).
✓ פתרון מלא לכל שאלה · ✓ הסברים מלאים וחומרי לימוד · ✓ ליווי מורה AI · ✓ התחלה חינם
פתרון מפורט לכל שאלה — לא רק התשובה: הסבר שלב-אחר-שלב וניתוח הטעויות הנפוצות.
שאלות לדוגמה מהמבחן — פתרו עכשיו
בשאלה סגורה בוחרים תשובה; בשאלה פתוחה פותחים את הפתרון המלא (כניסה מהירה וחינם). אלו 3 מתוך 6 שאלות המבחן — את כולן תוכלו לפתור אונליין.
תלמיד ערך שני ניסויים. מערכת הניסוי הראשון הייתה מורכבת מכדור קטן מוליך הטעון במטען q_1 ולוח מוליך גדול הטעון במטען חשמלי חיובי שצפיפותו השטחית, σ, אחידה. התלמיד תלה את הכדור הטעון מול הלוח על חוט מבודד וקל. הכדור סטה לעבר הלוח, וכאשר הגיע למצב מנוחה נוצרה זווית α בין החוט ובין הכיוון האנכי, כמתואר בתרשים 1. יש להתייחס לכדור הטעון כגוף נקודתי. השפעת הכדור הטעון על צפיפות המטען החשמלי בלוח זניחה.
m_1 = 1gr (מסת הכדור התלוי)
[טבלה, תרשים בעמוד 2] σ[C/m² × 10⁻⁷] = 1.50, 2.25, 3.25, 4.00, 5.00
[טבלה] α[°] = 4, 6, 8, 10, 12
[טבלה] tan(α) = 0.07, 0.11, 0.14, 0.18, 0.21
בניסוי השני מוסיפים כדור שני הטעון במטען q_2 (נתון לסעיף ו): |q_2|=|q_1|, סימני המטענים הפוכים
סרטט את תרשים הכוחות הפועלים על הכדור התלוי. ליד כל כוח כתוב את שמו.
במהלך הניסוי שינה התלמיד כמה פעמים את צפיפות המטען החשמלי σ, ובכל פעם מדד את ערך הזווית α וחישב את ערך tan(α). בטבלה שלפניך מוצגים ערכי צפיפות המטען החשמלי σ, ערכי הזווית α וערכי tan(α).
סעיף ב. סרטט במחברתך גרף (דיאגרמת פיזור) של tan(α) כפונקציה של צפיפות המטען החשמלי σ, והוסף בו את קו המגמה.
חשב את השיפוע של קו המגמה שסרטטת.
פתח ביטוי של tan(α) כפונקציה של σ. השתמש בקבועים: g, ε_0 ו-m_1, q_1.
(1) קבע את הסימן של המטען q_1. נמק את קביעתך. (2) חשב, על פי הגרף שסרטטת, את גודלו של המטען q_1.
בניסוי השני הוסיף התלמיד למערכת הניסוי כדור קטן מוליך הטעון במטען q_2, ותלה גם אותו על חוט מבודד וקל. נתון כי גודל המטען של שני הכדורים שווה, אך סימני מטעניהם הפוכים. בלי לשנות את ערכי צפיפות המטען החשמלי σ של הלוח, מיקם התלמיד גם את הכדור השני מול הלוח. כאשר שני הכדורים הגיעו למצב מנוחה היו החוטים מקבילים ללוח (בשני החוטים α=0).
סעיף ו. לפניך ארבעה תרשימים, 1-4, המתארים את מיקום הכדורים והלוח. קבע איזה מן התרשימים אפשרי. נמק את קביעתך.
בתרשים 1 שלפניך מתואר מעגל חשמלי ובו מקור מתח שהכא"מ שלו ε=6V והתנגדותו הפנימית r=1Ω, נגד משתנה MN שהתנגדותו המרבית 12Ω, נגדים קבועים R_1=2Ω ו-R_2=3Ω, שני מפסקים S_1 ו-S_2, וולטמטר אידיאלי ותילים מוליכים אידיאליים.
ε=6V, r=1Ω (כא"מ והתנגדות פנימית של מקור המתח)
R_1=2Ω, R_2=3Ω (נגדים קבועים)
נגד משתנה MN, התנגדות מרבית 12Ω
וולטמטר אידיאלי, תילים מוליכים אידיאליים
V_MN=0 כשהגררה בנקודה M ומפסק S2 סגור (נתון לסעיף ה-ו, לאחר החלפת S1 במקור אידיאלי ε*)
סוגרים את מפסק S1 (מפסק S2 נשאר פתוח) ומציבים את הגררה של הנגד המשתנה בקצה N.
סעיף א. חשב את המתח בין קצות המפסק S2.
מזיזים את הגררה מקצה N לקצה M.
סעיף ב. האם במהלך הזזת הגררה הוריית הוולטמטר גדלה, קטנה או אינה משתנה? נמק את תשובתך.
פותחים את מפסק S1, סוגרים את מפסק S2, ומחזירים את הגררה לנקודה N.
סעיף ג. מהו המתח בין קצות המפסק S1? נמק את תשובתך.
סעיף ד. האם במהלך הזזת הגררה הוריית הוולטמטר גדלה, קטנה או אינה משתנה? נמק את תשובתך.
לבסוף מחליפים את מפסק S1 במקור מתח אידיאלי שהכא"מ שלו ε*, ומשאירים את מפסק S2 סגור ואת הגררה בנקודה M (ראה תרשים 2). נתון כי לא זורם זרם בנגד המשתנה (V_MN=0).
סעיף ה. האם ההדק החיובי של מקור המתח שהכא"מ שלו ε* חובר לנקודה C או לנקודה D? נמק את תשובתך.
חשב את ε*.
נתנו לקבוצה של תלמידים כמה רכיבים חשמליים: נורה L_1 שעליה מצוין 18V ו-27W, אמפרמטר אידיאלי A, נגד משתנה MN, מקור מתח א' שהכא"מ שלו ε_1=30V והתנגדותו הפנימית r_1=2Ω, מקור מתח ב' שהכא"מ שלו ε_2=32V והתנגדותו הפנימית r_2=10Ω, ותילים מוליכים אידיאליים. הטילו על התלמידים מטלה לבנות את המעגל החשמלי המוצג בתרשים 1 שלפניך, ולהזיז את הגררה של הנגד המשתנה לנקודה שבה הנורה תאיר באורה המלא, בהתאם למצוין עליה. לא אמרו לתלמידים באיזה משני מקורות המתח עליהם לבחור — בחירה זו הייתה חלק מן המטלה.
L_1: נורה שעליה מצוין 18V, 27W
אמפרמטר אידיאלי A, תילים מוליכים אידיאליים
מקור מתח א': ε_1=30V, r_1=2Ω
מקור מתח ב': ε_2=32V, r_2=10Ω
כל הנורות הנוספות L_2...L_n זהות לנורה L_1 (נתון לסעיפים ד-ה)
חשב את הוריית האמפרמטר במצב שבו הנורה מאירה באורה המלא.
התלמידים הרכיבו את המעגל עם מקור המתח א' (ε_1,r_1).
סעיף ב. הוכח כי אי אפשר לבצע את המטלה עם מקור המתח ב' (ε_2,r_2).
חשב את ההתנגדות של הנגד המשתנה במצב שבו הנורה מאירה באורה המלא.
בלי לשנות את מיקום הגררה של הנגד המשתנה, התלמידים חיברו במקביל לנורה L_1 עוד כמה נורות (ראה תרשים 2). נתון כי כל הנורות זהות לנורה L_1.
סעיף ד. קבע לאיזה כיוון (לעבר N או לעבר M) יש להזיז את הגררה כך שכל הנורות יאירו באורן המלא. נמק את קביעתך במילים.
חשב את המספר המרבי, n, של נורות שאפשר לחבר במקביל לנורה L_1 כך שכולן יאירו באורן המלא.
בסעיף ו שלפניך מוגדר ההספק המנוצל — ההספק הכולל שכל הנורות צורכות.
סעיף ו. במצב שבו כל הנורות מאירות באורן המלא, קבע אם הנצילות של המעגל המתואר בתרשים 2 גדולה מנצילות המעגל כאשר פועלת בו נורה יחידה, קטנה ממנה או שווה לה. נמק את קביעתך.
כל שאלות המבחן — 6 שאלות, כל אחת עם פתרון מלא
לפי סדר המבחן. לוחצים על שאלה ועוברים לעמוד שלה: השאלה המלאה, השרטוט, ופתרון מלא ומוסבר צעד אחרי צעד.
- שאלה 1
תלמיד ערך שני ניסויים. מערכת הניסוי הראשון הייתה מורכבת מכדור קטן מוליך הטעון במטען q_1 ולוח מוליך גדול הטעון במטען חשמל…
- שאלה 2
בתרשים 1 שלפניך מתואר מעגל חשמלי ובו מקור מתח שהכא"מ שלו ε=6V והתנגדותו הפנימית r=1Ω, נגד משתנה MN שהתנגדותו המרבית 12Ω,…
- שאלה 3
נתנו לקבוצה של תלמידים כמה רכיבים חשמליים: נורה L_1 שעליה מצוין 18V ו-27W, אמפרמטר אידיאלי A, נגד משתנה MN, מקור מתח א'…
- שאלה 4
תלמידה ערכה ניסוי באמצעות המערכת המוצגת בתרשים שלפניך. המערכת בנויה מכריכה מלבנית מוליכה מונחת על מאזניים. מישור הכריכה…
- שאלה 5
נתון מעגל המורכב ממקור מתח ממקור שהכא"מ שלו ε=24V והתנגדותו הפנימית זניחה, שני נגדים שהתנגדויותיהם R_1=100Ω ו-R_2=140Ω,…
- שאלה 6
בתרשים 1 שלפניך מוצגת מסגרת ריבועית שאורך הצלע שלה 9 m. המסגרת עשויה מתיל שהתנגדותו הסגולית ρ=1.5×10⁻⁶Ω·m, ושטח החתך שלו…
פתרו את המבחן המלא — עם משוב על כל תשובה
כל שאלות המבחן, פתרון מפורט, משוב אישי ומעקב התקדמות. בדיוק מה שצריך כדי לעבור.
התחילו לתרגל — חינם ←