בגרות פיזיקה חשמל ומגנטיות, קיץ 2024 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.
מורה לפיזיקה ערך שני ניסויי הדגמה באלקטרוסטטיקה. בניסוי הראשון תלה המורה כדור פלסטיק שמסתו m בקצה חוט המחובר לתקרה, והטעין אותו במטען q_1 . באזור הכדור הפעיל המורה שדה חשמלי אחיד ואופקי E⃗ שכיוונו ימינה. בעקבות הפעלת השדה, הכדור המחובר לחוט סטה ימינה בזווית α יחסית לאנך, כמתואר בתרשים 1.
כדור פלסטיק שמסתו m תלוי בקצה חוט המחובר לתקרה, טעון במטען q_1
שדה חשמלי אחיד ואופקי E⃗ (כיוונו ימינה) מופעל באזור הכדור
m = 0.2gr (נתון לסעיף א(2))
E = 5700 N/C, α = 14° (נתון לסעיף א(2))
בניסוי השני: כדור פלסטיק נוסף באותה מסה m, הטעון במטען q_2 חיובי, בתוך השדה E⃗
עקב הכדור השני השתנתה זווית הסטייה של הכדור הראשון ל-β; המרחק בין מרכזי הכדורים הוא r (תרשים 2)
במהלך הניסוי השני שינה המורה כמה פעמים את r, והתאים בכל פעם את E כך שזווית β נשארה קבועה; בכל מדידה נשמר גובה מרכזי הכדורים קבוע (באמצעות שינוי אורך חוט הכדור השני)
(1) פתחו ביטוי הקושר בין זווית הסטייה α ובין עוצמת השדה החשמלי E . השתמשו בפרמטרים m, q_1 ובקבועים פיזיקליים בהתאם לצורך. (2) נתון: מסת הכדור היא m=0.2gr . כאשר עוצמת השדה החשמלי הייתה E=5700 N/C , סטה הכדור המחובר לחוט בזווית α=14° . קבעו את הסימן של המטען החשמלי, q_1, וחשבו את גודלו של המטען באמצעות הביטוי שפיתחתם. נמקו את תשובתכם.
במהלך הניסוי השני המורה שינה כמה פעמים את המרחק בין מרכזי הכדורים, ובכל פעם הוא התאים את עוצמת השדה החשמלי E כך שגודל זווית הסטייה β של הכדור הראשון נשאר קבוע. בכל פעם רשם המורה את המרחק r בין מרכזי הכדורים ואת עוצמת השדה החשמלי E המתאימה. בכל מדידה הקפיד המורה שהגובה של מרכזי הכדורים יישאר קבוע (באמצעות שינוי אורך החוט של הכדור השני).
סעיף ב. סרטטו תרשים של הכוחות הפועלים על הכדור הטעון במטען q_1 בניסוי השני (תרשים 2). כתבו ליד כל וקטור את שם הכוח. עבור כל אחד מן הכוחות ציינו את הגורם המפעיל אותו.
הראו שהביטוי המתאר את עוצמת השדה החשמלי E המופעל, כתלות במרחק r בין מרכזי הכדורים, הוא E = k·q_2/r² + (mg/q_1)·tan β .
בגרף שבתרשים 3 מוצג גודל השדה החשמלי כתלות ב-1/r² .
סעיף ד. היעזרו בגרף שבתרשים 3 ומצאו את גודל המטען q_2 ואת זווית הסטייה β של הכדור הראשון.
אחת התלמידות בכיתה הציעה להטעין את הכדור השני במטען q_2 אחר, כך ששני הכדורים יסטו ימינה באותה זווית יחסית לאנך. האם זה אפשרי? לפניכם חמש תשובות 1–5. קבעו מהי התשובה הנכונה, ונמקו את קביעתכם.
- כן. במקרה זה q_2 > q_1 .
- כן. במקרה זה q_2 = q_1 .
- כן. במקרה זה q_2 < q_1 .
- כן. שוויון זוויות יתקיים עבור כל ערך של q_2 .
- לא. אי אפשר.
בתרשים 1 מוצגת מערכת צירים ושני מטענים נקודתיים חיוביים q ו-Q . המטענים ממוקמים לאורכו של הציר האנכי (ציר y), כל אחד במרחק d מראשית הצירים O . נתון: Q > q . בשאלה כולה יש להזניח את השפעת כוח הכבידה.
שני מטענים נקודתיים חיוביים q ו-Q על הציר האנכי (ציר y), כל אחד במרחק d מראשית הצירים O
בשאלה כולה מזניחים את השפעת כוח הכבידה
בתרשים 2: מטען Q ממוקם בנקודה (0,6cm) ומטען q בנקודה (0,-6cm); Q=6·10^-10 C
בצירים שבתרשים 2, המרחק בין כל שתי שנתות סמוכות מייצג מרחק של 2cm
פוזיטרון (e+): q_e+ = +1.6·10^-19 C, m_e+ = 9.11·10^-31 kg, מהירות בראשית הצירים O: v_O = 5.2·10^6 m/s (נתון לסעיף ד)
בטאו את גודל השדה החשמלי הנוצר בראשית הצירים, O, באמצעות הפרמטרים d, Q, q וקבועים פיזיקליים בהתאם לצורך. ציינו את כיוון השדה.
הפוטנציאל באין־סוף נבחר להיות אפס. האם יש נקודה כלשהי במרחב (מלבד באין־סוף) שבה הפוטנציאל החשמלי שווה לאפס? אם כן – בטאו את המיקום של נקודה זו. אם לא – הסבירו מדוע.
בתרשים 2 מוצגים קווים המְתָארים משטחים שווי פוטנציאל של מערכת המטענים. ערך הפוטנציאל של כל קו מסומן בתרשים באמצעות חץ. בצירים שבתרשים, המרחק בין כל שתי שנתות סמוכות מייצג מרחק של 2cm . מטען Q ממוקם בנקודה (0,6cm) ומטען q בנקודה (0,-6cm), כמתואר בתרשים 2. נתון: Q=6·10^-10 C .
סעיף ג. היעזרו בתרשים 2 וחשבו את הגודל של המטען q . פרטו את חישוביכם.
מעניקים לחלקיק חיובי (פוזיטרון, המסומן e+), הנמצא בראשית הצירים O, מהירות שגודלה v_O=5.2·10^6 m/s . נתון: מסתו של פוזיטרון m_e+=9.11·10^-31 kg , מטענו q_e+=+1.6·10^-19 C . הפוזיטרון נע במסלול כלשהו בהשפעת הכוחות החשמליים המופעלים עליו על ידי המטענים q ו-Q, ובמהלך תנועתו הוא חולף בנקודה B הנמצאת על אחד הקווים שווי הפוטנציאל, כמתואר בתרשים 2.
סעיף ד. חשבו את גודל המהירות של הפוזיטרון, v_B, בחלופו בנקודה B .
בתרשים 3א מוצגת שושנת כיוונים ובה שמונה כיוונים (1–8).
סעיף ה. היעזרו בתרשים 3ב וקבעו איזה מן הכיוונים 1–8 מתאים בקירוב לתיאור כיוון התאוצה של הפוזיטרון בחלופו בנקודה B . נמקו את קביעתכם.
תלמידה הרכיבה את המעגל החשמלי המתואר בתרשים 1 מן הרכיבים האלה: – סוללה שהכא"מ שלה ε=12V והתנגדותה הפנימית זניחה. – נגד R שהתנגדותו קבועה. – שני מוטות מוליכים זהים שהתנגדות כל אחד מהם R_x . למוטות התנגדות אחידה ליחידת אורך, λ . – מכשירי מדידה אידיאליים – מד-זרם A, מד-מתח V_1 ומד-מתח V_2 . – מגע נייד P המחבר בין מד-מתח V_2 למוט R_x העליון. – תילים שהתנגדותם זניחה.
ε = 12V (הכא"מ), התנגדות הסוללה הפנימית זניחה
נגד R בעל התנגדות קבועה
שני מוטות מוליכים זהים, כל אחד בהתנגדות R_x; התנגדות אחידה ליחידת אורך λ
מכשירי מדידה אידיאליים: מד-זרם A, מד-מתח V_1, מד-מתח V_2; תילים בהתנגדות זניחה
הוריית מד-הזרם במעגל (תרשים 1): I=1.25A; הוריית מד-המתח V_1: V_1=8V
נקודה M היא הקצה השמאלי של מוט R_x העליון; כאשר המגע הנייד P במרחק L=40cm מ-M, הוריית V_2 היא V_2=6V
נתון: הוריית מד-הזרם במעגל (ראו תרשים 1) היא I=1.25A , והוריית מד-המתח V_1 היא V_1=8V .
סעיף א. חשבו את ההתנגדות R_x של כל אחד מן המוטות. פרטו את שלבי הפתרון.
חשבו את ההתנגדות R של הנגד. פרטו את שלבי הפתרון.
נקודה M שבתרשים היא הקצה השמאלי של מוט R_x העליון. כאשר המגע הנייד P נמצא במרחק L=40cm מימין לנקודה M, הוריית מד-המתח V_2 היא V_2=6V .
סעיף ג. חשבו את ה-λ (ההתנגדות ליחידת אורך של מוט מוליך). פרטו את שלבי הפתרון.
במקביל לשני המוטות הקיימים במעגל הוסיפה התלמידה כמה מוטות מוליכים זהים למוטות הקיימים (ראו תרשים 2). בשלב זה יש במעגל סך הכול n מוטות מוליכים זהים שהתנגדות של כל אחד מהם R_x .
סעיף ד. פתחו ביטוי פרמטרי לזרם שמורה מד-הזרם A (במעגל שבתרשים 2) כתלות ב-ε, R, R_x, n, בהתאם לצורך.
לפניכם היגדים 1–4 המתארים את השינויים בהוריות של מדי-המתח ככל שמספר המוטות המוליכים גדל (ככל ש-n גדל). קבעו מהו ההיגד הנכון, ונמקו את קביעתכם.
- ההוריות של שני מדי-המתח קטנות.
- ההוריות של שני מדי-המתח גדלות.
- ההוריה של מד-מתח V_1 גדלה וההוריה של מד-מתח V_2 קטנה.
- ההוריה של מד-מתח V_1 קטנה וההוריה של מד-מתח V_2 גדלה.
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
מורה לפיזיקה ערך שני ניסויי הדגמה באלקטרוסטטיקה.
- שאלה 2
בתרשים 1 מוצגת מערכת צירים ושני מטענים נקודתיים חיוביים q ו-Q .
- שאלה 3
תלמידה הרכיבה את המעגל החשמלי המתואר בתרשים 1 מן הרכיבים האלה:
- שאלה 4
תלמידים הרכיבו את המעגל החשמלי המתואר בתרשים 1 מן הרכיבים האלה: סוללה שהכא"מ שלה ε והתנגדותה הפנימית r, נגד משתנה שהתנגד…
- שאלה 5
חלקיק בעל מסה m ומטען חיובי q נכנס לאזור מלבני AKCD שבו שורר שדה מגנטי אחיד B_1⃗ שכיוונו מאונך לדף.
- שאלה 6
תלמידים בנו מערכת ניסוי המורכבת ממוט מוליך התלוי על קורת עץ אופקית באמצעות שני חוטים מוליכים.
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 ←