physics syllabus and exam for electronics
Transcription
physics syllabus and exam for electronics
תכנית הלימודים לתלמידי הנדסת אלקטרוניקה- מכניקה- .1מבוא :יחידות פיסיקליות .שיטת היחידות הבינלאומית .גדלים סקלריים וגדלים וקטוריים. הפרדת וקטורים לרכיבים .חיבור וחיסור וקטורים וכפל וקטור בסקלר. ( 3שעות) .2מבוא מתמטי :נגזרות. ( שעתיים) .3קינמטיקה :מהירות ממוצעת ומהירות רגעית .תאוצה ממוצעת ותאוצה רגעית .תנועה שוות תאוצה בקו ישר .משוואות הקינמטיקה .נפילה חופשית .זריקה אנכית כלפי מעלה וכלפי מטה. תנועה בליסטית. ( 7שעות) .4דינאמיקה :שלושת חוקי התנועה של ניוטון ,חוק המשיכה העולמית של ניוטון .מסה ומשקל. חיכוך ותנועת של גופים. ( 6שעות) .5תנועה מעגלית :רדיאנים .מהירות זוויתית .תדירות וזמן מחזור .תאוצה צנטריפטלית וכוח צנטריפטלי. ( 4שעות) .6עבודה ואנרגיה :עבודה .אנרגיה קינטית.אנרגיה פוטנציאלית כובדית .חוק שימור האנרגיה. ( 6שעות) .7תנע קווי. ( 3שעות) (סה"כ 13שעות עבור מכניקה) חשמל ומגנטיות- .3אלקטרוסטטיקה :מטען חשמלי ,חוק שימור המטען החשמלי .חוק קולון ועקרון הסופרפוזיציה. שדה חשמלי .אנרגיה פוטנציאלית חשמלית .פוטנציאל חשמלי ומתח חשמלי. ( 7שעות) .2זרם חשמלי :זרם חשמלי ,התנגדות חשמלית .חוק אוהם .נגדים וחיבורי נגדים .הספק חשמלי .חוקי קירכהוף. ( 7שעות) (סה"כ 34שעות עבור חשמל ומגנטיות) (סה"כ 44שעות) ספרות מומלצת: מכניקה- מבחנים בפיסיקה של מכינת הטכניון בעריכת שרון שפירא" ,מכניקה".2002 , י .אשל" ,מכניקה לתיכון ולאוניברסיטה" הוצאת אשל.3111 , ע .רוזן ,ז .קרקובר" ,מכניקה ניוטונית" כרכים א' ו-ב' ,הוצאת מכון ויצמן2003 , פ.ו .סירס ,מ.ו .זימנסקי ,ה.ד .יאנג" ,פיסיקה תיכונית – מכניקה" ,יהושוע אורנשטיין -הוצאת ספרים יבנה בע"מ.3112 , ד .זינגר" ,מכניקה" ,כרכים א' ו-ב' ,דוד רכגולד ושות' חברה בע"מ.3112 , חשמל ומגנטיות- מבחנים בפיסיקה של מכינת הטכניון בעריכת שרון שפירא" ,חשמל ומגנטיות".2002 , "פרקי חשמל ומגנטיות" ,חלקים א' ו-ב' ,המחלקה להוראת המדעים ,מכון ויצמן למדע.3111 , י .אשל" ,חשמל ומגנטיות" הוצאת אשל.3114 , פ.ו .סירס ,מ.ו .זימנסקי ,ה.ד .יאנג" ,פיסיקה תיכונית – חשמל ומגנטיות" ,יהושוע אורנשטיין -הוצאת ספרים יבנה בע"מ.3112 , ד .זינגר" ,חשמל ומגנטיות" ,דוד רכגולד ושות' חברה בע"מ.2004 , דוגמה למבחן סיום בקורס ההכנה בפיסיקה לתלמידי הנדסת חשמל ואלקטרוניקה משך הבחינה 4 :שעות -בשני חלקים. יש להשיב על 6מבין השאלות של חלק א' ועל 6מבין השאלות של חלק ב' .ניקוד השאלות זהה .ניתן להשתמש במחשבון בלבד. חלק א' .1במגדל שגובהו 340מטר יש מעלית .המעלית מאיצה ממצב מנוחה מתחתית המגדל כלפי מעלה בתאוצה קבועה ,מגיעה למחצית גובהו של המגדל תוך 4.4שניות ,ואחר כך ממשיכה לנוע במהירות קבועה כלפי מעלה .אדם שמסתו 10ק"ג עומד על מאזניים בתוך המעלית. מה יהיה משקלו של האדם (כפי שיראו המאזניים) בשלב ההאצה כלפי מעלה (ביחידות ניוטון)? הקיפו את התשובה הנכונה בעיגול: 1114 N 1057 N 1021N 981N 947 N 1196 N 2250 N 3461N .2אדם עומד על ראש מגדל שגובהו 320מטר וזורק כלפי מעלה אבן שעולה בקו אנכי ,מגיעה לשיא הגובה ,ויורדת כלפי מטה בקו אנכי (ללא פגיעות בקירות המגדל) ,עד שהיא פוגעת בקרקע .המהירות ההתחלתית שבה זרק האדם את האבן כלפי מעלה היא 21מטר בשנייה. ניתן להזניח את השפעת האוויר על האבן. מה תהיה מהירות האבן (ביחידות מטר בשנייה) כאשר היא תחלוף על פני מחצית גובהו של המגדל ,בדרכה כלפי מטה? הקיפו את התשובה הנכונה: 47.2m/ s 41.3m/ s 38.3m/ s 64.7m/ s 60.2m/ s 56.9m/ s 50.6m/ s .3נתון שכוח בגודל 2Fפועל על מסה שגודלה 3Mומעניק לה תאוצה בשיעור .aאם כוח בגודל 3Fיפעל על מסה שגודלה ,Mמה תהיה התאוצה? (בטאו תשובתכם בעזרת )a הקיפו את התשובה הנכונה: a/3 2a/3 a/2 a 3a/2 2a 2.5a 3.9a 3.4a 3a 4.5a .4גוף נע בתנועה מעגלית במהירות 30רדיאנים בשנייה .כמה סיבובים ישלים בדקה? הקיפו את התשובה הנכונה: 24 12 40 42.4 44.4 24.1 13.4 14.4 302 332.4 0 .5גוף בעל מסה Mמחליק במהירות קבועה במורד מדרון בעל זווית . 22בטאו את גודלו של מקדם החיכוך בין המסה והמדרון. הקיפו את התשובה הנכונה: sin 220 tan220 cos220 tan 220 2 sin 220 2 .6נער שמסתו 40ק"ג עומד על עגלה שמסתה 20ק"ג ,ומחזיק באבן שמסתה 2ק"ג .העגלה נחה על משטח חסר חיכוך .הילד זורק את האבן במהירות שגודלה 1מטרים לשנייה ,בכיוון השלילי של ציר ה .x-מהי מהירות הילד והעגלה לאחר הזריקה? הקיפו את התשובה הנכונה: 3.45cm / s 2.96cm / s 0.33cm / s 7.98cm / s 5.50cm / s 9.24cm / s .7נהג נוסע במהירות של 10קמ"ש ,לפתע הוא מבחין בתיבה מונחת על הכביש ובולם .הנהג זיהה את התיבה כאשר היא הייתה במרחק 12מטרים מהרכב .זמן התגובה של הנהג 0.4 שניות ,ונתון שמקדם החיכוך בין הכביש והצמיגים הוא . k 0.6 איזה מרחק תעבור המכונית מרגע זיהוי התיבה ועד לעצירה מוחלטת. הקיפו את התשובה הנכונה: 37.5m 27m 57m 45.2m 63.1m 77.3m .1שני כדורים שמסותיהם m1=1kgו- m2=2kgמחוברים לקצות חוטים חסרי מסה שאורך כל אחד מהם 2מטר .מסיטים את 0 הכדור הקל בזווית של 60ומרפים. (הכדורים מתנגשים התנגשות קצרה ,אלסטית 84m 96m כששני החוטים אנכיים). מהי מהירותו של הכדור שמסתו m1רגע לפני ההתנגשות? א. הקיפו את התשובה הנכונה: 10.16m/s 8.91m/s 7.17m/s 5.85m/s 4.47m/s 3.63m/s 2.55m/s 1.76m/s ב. מצאו את מהירותו של הכדור שמסתו m2=2kgמיד לאחר ההתנגשות. הקיפו את התשובה הנכונה: 6.29m/s 5.05m/s 4.92m/s 4.31m/s 3.71m/s 2.98m/s 2.05m/s 1.43m/s חלק ב' . 1המרחק בין שני מטענים נקודתיים זהים המצויים בריק (ואקום) הוא 1.5m מה גודלם של המטענים אם הכוח הפועל ביניהם הוא ?2N נתון שקבוע קולון בריק הוא K 9 109 N m2 / C 2 הקיפו את התשובה הנכונה בעיגול: 2.6 105 C 2.2 105 C 1.9 105 C 1.4 105 C 0.9 105 C 0.4 105 C 0.2 105 C .30בשלוש מפינותיו של ריבוע שאורך צלעו 20cmנמצאים מטענים שגודלם .3 nCחשבו את גודלו של הכוח השקול הפועל על מטען Q = -1 nC שממוקם במרכז הריבוע? הקיפו את התשובה הנכונה: 1.16 106 N 1.35 106 N 6 1.48 10 N 6 1.64 10 N 6 1.79 10 N 6 1.91 10 N .33שני מטענים חיוביים שגודלם q1=3Cו q2=20nC -נמצאים בריק במרחק r =1.5mזה מזה .חשבו את העבודה Wשיש לבצע כדי לקרב את המטענים עד שיהיו במרחק r =1.0m זה מזה. הקיפו את התשובה הנכונה: 96 106 J 64 106 J 32 106 J 212 106 J 180 106 J 156 106 J 132 106 J .32שני כדורים בעלי מסות m1 m2 1gתלויים בקצות החוטים (ראו שרטוט) .אורכי החוטים . L1 L2 10cmמהו המטען q1 q2 q 0 כך שהזווית בין החוטים תשווה ל? 60 - שיש להעניק לכדורים T 0 L=r 30 Fe F1 mg r הקיפו את התשובה הנכונה: 126nC 114nC 94nC 87nC 79nC 66nC 59nC 45nC 22nC 38nC 22nC .32שדה חשמלי נוצר על-ידי לוח וחוט אינסופיים ,טעונים באופן אחיד .צפיפות המטען nC המשטחית על פני הלוח היא m2 nC . 100במרחק r 10cmמהחוט נמצא מטען נקודתי , q 10nCכמצוייר. m המטען והחוט נמצאים באותו מישור שמקביל ללוח הטעון (ראו שרטוט) .מהו גודל הכוח , F . 400צפיפות המטען הקווית על החוט היא הפועל על המטען? q • הקיפו את התשובה הנכונה: 911N 871N 794N 661N 512N 456N 398N 326N 288N .31מהי ההתנגדות החשמלית השקולה במעגל החשמלי המתואר בציור ? הקיפו את התשובה הנכונה: 2.4 5.6 6.9 7.5 8.7 9.5 10.1 11.3 12.3 13.6 .34בתחום שרוחבו 1mקיים שדה מגנטי אחיד שעוצמתו 2Tוכיוונו לתוך הדף (ראו ציור) .כריכה מלבנית נעה בניצב לשדה המגנטי במהירות . v 3m sמימדי הכריכה הם BC 10cm ; AB 20cmוהתנגדותה היא R 5 1m B 1m B A 20cm R C 10cm v D מהו הזרם שיושרה במעגל (בכריכה המלבנית) מרגע שצדו הימני (שבו ממוקם הנגד )Rנכנס לאזור שבו קיים השדה המגנטי Bועד שהקצה השמאלי של המעגל נכנס לאזור שבו קיים השדה ?Bמה יהיה כיוונו לפי חוק לנץ? הקיפו את התשובה הנכונה: 0.55 Aנגד כיוון השעון 0.12 Aנגד כיוון השעון 0.12 Aעם כיוון השעון 0.55 Aעם כיוון השעון 0.71Aנגד כיוון השעון 0.71Aעם כיוון השעון .34השתמשו בסימונים המופיעים במעגל וחשבו את גודלם הזרמיםI1 ,I2 : a 12V 9V I3 I2 B 4 A 7 8 b ערכו של I1הוא (הקיפו את התשובה הנכונה) 1.46 A 1.34 A 1.21A 0.93 A 0.68 A 0.55 A 0.47 A 0.36 A 0.29 A 0.11A ערכו של I2הוא (הקיפו את התשובה הנכונה) 1.17 A 1.09 A 0.93 A 0.86 A 0.79 A 0.63 A 0.56 A 0.44 A 0.35 A 0.27 A לתשומת לבכם, יש לראות את הבחינה לדוגמא כאחת הגרסאות האפשריות של הבחינה הסופית וכחומר נוסף לבדיקת ההבנה .יתכן כי סוגים מסוימים של שאלות לא יופיעו באחד המועדים וכן יופיעו במועדים אחרים .יש לחזור על כל תרגילי הבית וחומר העזר הנוסף שחולק במהלך הקורס. I1 למעוניינים לגשת לבחינה ללא מעבר הקורס– אין להסתמך רק על דוגמת בחינה זו אלא ללמוד על פי התוכנית המפורטת .