בחינות מתכונת בפיזיקה קרינה וחומר
בחינות מתכונת בפיזיקה קרינה וחומר כתיבה ועריכה :שי בניונס כל הזכויות שמורות© אין להעתיק או להפיץ מסמך זה ,או קטעים מימנו ,בשום אמצעי מכני (הקלטה או צילום) או אלקטרוני ,ללא אישור בכתב. צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 1 )1 בתרשים א מוצגת מערכת ובה עדשה מרכזת LBבציר האופטי נמצא העצם ABבמרחק 02סנטימטר מהעדשה. נתון שרוחק המוקד מהעדשה הוא 54סנטימטר. הערה -כל צלע בלוח המשבצות מייצגת אורך של 4סנטימטר ,והתייחס לכל סעיף לגופו. L A B B תרשים א' א)העבר שלוש קרניים ראשיות מהעצם לדמות ,ופרט איזו דמות נוצרה (ממשית/מדומה ,הפוכה/ישרה מוגדלת/שווה בגודלה לעצם/מוקטנת) ,מצא את מרחק הדמות מעדשה. ב)אמת תשובותיך באמצעות חישובים ,וחשב את עוצמת העדשה. ג)הצע דרך כדי לראות דמות הנוצרת באמצעות עדשה זו. ד)שמו לוח אטום בין הדמות לעצם האם אדם אשר עיניו הנמצאות בתרשים א יכול לראות את הדמות ? ה)מה הם התנאים כדי שתיווצר בעדשה מרכזת דמות השווה בגודלה לעצם? )0ברשותו של תלמיד מיכל ובו אטומי מימן ,התלמיד עושה מספר ניסויים: בניסוי הראשון הוא מעביר אלומת של קרינה אלקטרו מגנית בעלת אורך כל של λ =150nm בניסוי השני התלמיד מעביר דרך המיכל אלומת אלקטרונים בעלי אנרגיה של 12.25ev א)חשב את שלושת רמות האנרגיה הבאות של אטום המימן שבמיכל ,אשר נתון ,שרמת היסוד מוגדרת,n=1 ,בעלת אנרגיה E=-13.6ev ב)הסבר לאיזה רמת עורר האטום בניסוי הראשון והשני ,ואם האטום לא עורר נמק מדוע. ג)כאשר האטום עורר ,פרט איזה אורכי גל נבלעו. ד)הסבר את ההבדל בין ספקטרום הבליעה לספקטרום הפליטה ומצא את אורכי הגל שנפלטו לאחר עירור האטום. ה)שרטט דיאגרמת רמות של אטום המימן הכולל את הקווים הספקטרליים של הפליטה והבליעה. ו)ציין איזה אנרגיות מציינות רמות אנרגיה של האטום. צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 2 )3בחקירת תא פוטואלקטרי תלמיד עורך מספר ניסויים בתא הפוטואלקטרי באמצעות פנס לייזר הנמצא ברשותו. בניסוי הראשון הוא מעביר אלומה של קרינה אלקטרו מגנית בעלת אורך גל λ =023nm בניסוי השני התלמיד מחליף את פנס הלייזר בנורת להט בעלת תחום אורכי גל 522 ≤ λ(nm) ≥022 בניסוי השלישי התלמיד מקרב את נורת הלהט אל עבר הקטודה. פונקציית העבודה של הקטודה היא 07.2ev א)מצא באיזה ניסויים נעקרים אלקטרונים מהקטודה. ב)הגדר את המושגים "מתח עצירה" "תדירות סף" ג)מצא את אורך הגל המינמלי ,ואת תדירות הסף שבו מתחילים להעקר אלקטרונים מהקטודה ,פרט חישובייך. ד)שרטט אופיין של מתח במעגל כפונקציה של התדירות ,ורשום על הגרף מה מציינים נקודות החיתוך של משוואת הגרף. ) 5תלמיד בונה מעגל חשמלי הבנוי מתא פוטואלקטרי ,שבו התלמיד מכוון נורה בעלת הספק של P=30mw נתון ש 02%מהפוטונים הנפלטים ממקור האור פוגעים בקטודה ,בנוסף 02%מכלל האלקטרונים הנפלטים מהקטודה פוגעים באנודה. הנורה מפיקה אור מונוכרומטי בעלת אורך גל λ =253nmפונקצית העבודה של הקטודה היא 72.1ev א)חשב את האנרגיה של הפוטון. ב)חשב את מתח העצירה. ג)חשב את זרם במעגל כאשר ההפרש הפוטצאלים בין האנודה לקטודה שווה לאפס ד)כאשר התלמיד מקרב את הפנס אל עבר הקטודה מצא ונמק אלו פרמטרים השתנו כתוצאה מפעולה זו? ה)שרטט מעגל חשמלי שבו התלמיד יוכל לבצע את הניסוי. צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 3 )5נתון תרשים א שבו ממוקמים הדמות והעצם ,כל משבץ בלוח תרשים זה אורכה כ .1cm סימון – עצם , ABדמות ’A’B A B ’B ’A תרשים א א)מצא את המרחק בין העצם לעדשה ואת רחוק המוקד מהעדשה ב)חשב את עוצמת העדשה ביחידות דיופטר. ג)הצע דרכים לראות את הדמות נוצרת באמצעות העדשה. ד)מצא את היחס בין בין גובה הדמות לגובה העצם. (0בקאנטרי " נופים ונהנים" באמצע שחייתו של ילד נפל פנס מתוך כיסו של הילד ,מאוחר יותר כאשר הפנס הגיע לקרקעית הבריכה הילד שם לב לתופעה משונה בקרקעית הבריכה. סביב הנורה היה עיגול שחור אך מסביב לעיגול השחור היה אור בהיר ,לבן בצבע האור הנפלט מהפנס. מקדם השבירה של הנוזל 1.33 H=1.2 m א)הסבר את התופעה שהבחין הילד בקרקעית הבריכה. נתון שרדיוס העיגול שבו לא הגיע האור הוא R=32cmגובה מפלס המים בבריכה הוא 2.0מטר. ב)מצא את הזווית הקריטית. צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 4 ) 0תלמיד ערך ניסוי בתא פוטו אלקטרי ,אשר הטיל עליו אלומות של קרינה מונוכרומטית ,בזו אחר זו על הקטודה של התא פוטואלקטרי ,אשר מדד את מתח העצירה של הקטודה העשויה מנתרן כפונקציה של תדירות הקרינה. לפניך גרף של מתח העצירה כפונקציה של התדירות מתוצאות מניסוי של התלמיד: )V0(v 3 2 2 1 2 F (10^14)hz 9 10 11 12 13 14 15 2 22 2 8 7 6 5 2 2 2 3 4 2 2 1 2 -1 -2 א)חשב את תדירות הסף ואת פונקציית העובדה של הקטודה. ב)ברשותו של התלמיד פנס לייזר הפולט קרינה מונוכרומטית בעלת אורך גל של ,λ =253nm חשב את האנרגיה הקינטית של האלקטרונים הנפלטים מהקטודה. ג)כאשר התלמיד מקרב את פנס הלייזר אל עבר הקטודה פרט אם השתנו הפרמטרים של הגרף ,אם הסבר מדוע. ד)שרטט גרף איכותי של עוצמת הזרם במעגל כנפונקציה של מתח. ) 8חוקר אשר מעוניין לבצע את ניסוי של יאנג עושה שני חריצים צרים בלוחית הנמצאים במרחק d=56mm ומעביר דרכה אור מונוכרומטי ופוגע במרקע במרחק L=1.5 על המרקע מתקבל תבנית ההתאבכות הבאה : 15.2cm א)חשב את אורך הגל של הקרינה המונוכרומטית. ב)נתון שהחוקר קירב את הלוחית למסך ,מצא את הפרמטרים אשר השתנו בתבנית ההתאבכות. ג)מכניסים את המערכת לתוך בריכה ,מה ישתנה בתבנית התאבכות הנוצרת במרקע כתוצאה מפעולה זה? צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 5 )9נתונים שני התרשימים א ,ב. א)מצא את משרעת הגל. ב)מצא את זמן המחזור של הגל. ג)חשב את מהירות התפשטות הגל. ד) כאשר התלמיד מנדנד באותה צורה את החבל במים ,נמק איזה פרמטרים השתנו ואיזה לא כתוצאה מפעולה זו. צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 6 ) 12תלמיד מרכיב מעגל המורכב מתא פוטואלקטרי ,התלמיד אינו בקיא בהוראות של התא פוטואלקטרי אשר קיבל הוראות מפורטות כיצד פועל תא זה ,אך ההוראות רשומות בשפה הסינית ,למרות זאת מוצא הלמיד בין ההוראות את תרשים א. תרשים א א)חשב את אורך גל סף. ב)מצא את פונקציית עבודה של הקטודה. התלמיד רוצה להגדיל את הזרם במעגל ,לכן הוא מחבר אמפרפמטר בטור למעגל. ג)הצע דרך שבאמצעותה יוכל התלמיד להגדיל את הזרם. התלמיד מחליף בין הדקי הסוללה (מתח נגדי) ,ומעוניין למדוד מתח עצירה גבוה יותר. ד)הצע דרך שבאמצעותה יוכל התלמיד לבצע ניסוי זה. ה)שרטט את המעגל החשמלי הכולל את את התא הפוטואלקטרי שהתלמיד בנה. צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 7 תשובות סופיות: )1א)דמות מדומה ,ישרה ומוגדלת ב) C=2.22D , V=-36cm ג)לשים את עינינו בתחום שבו אפשר לראות את העדשה. ד)כן ,הדמות נוצרה מהמשכיהן של הקרניים המדומות. ה)U=2f )0א)n=2 Eph=-3.4ev Eph=-1.51ev n=3 Eph=-0.85ev n=4 ב)ניסוי ראשון לא מעורר את האטום ,אשר דרוש אנרגיה של פוטון בעלת אנרגיה מדוייקת השווה להפרש בין האנרגיה. בניסוי השני האטום עורר עד רמה . n=3 ג)אורכי הגל שנבלעו λ=102.56 nm n=2 n=1 λ=121.56nm n=3 n=1 ד)אורכי הגל שנפלטו: λ=121.56nm n=1 n=3 λ=102.56 nm n=1 n=0 λ=040.28 nm n=2 n=3 צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 8 ה)דיאגרמת רמות אטום המימן הכולל קווים ספקטרליים של בליעה ופליטה: ו)אנרגיה קינטית ואנרגיה פוטנצאלית חשמלית )3א)בניסוי הראשון. ב)מתח עצירה -המתח הדרוש כדי לעצור את האלקטרונים בעלי אנרגיה הקינטית הגבוה ביותר מלהגיע לקולט. תדירות סף -מתדירות זו מתחילים להעקר אלקטרונים מהפולט. =λo=000nm fo ג) ד) )5א)EPh=4.96ev ב) V2= 0.80ev ג)I=0.72mA ד)הזרם במעגל יגדל ,כתוצאה מהגדלת כמות האלקטרונים הנפלטת מהפולט. ה) )4א)U=7cm f=4.8cm ב)C=20.83D צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 9 ג)-להציב מסיך במקום בו נוצרת הדמות לשים עיניינו בתחום שיש חפיפה בין קרניים מהעצם לדמות.ד)M=2 )0א)החזרה מלאה. ב)αc=23.19 (0א) B=2.5ev ב) ג)לא ,האנרגיה הקינטית של האלקטרונים אינה משתנה. ד) =λ )8א)m ב)רוחב הפס יהיה קצר יותר7 ג)אורך הגל יקטן ,לכן על חוק יאנג רוחב הפס יהיה קצר יותר7 )9א)A=2cm ב)T=4s ג)V=0.015m/s ד)מהירות הגל השתנה תכונות התווך השתנו ,תדירות זהה (אותו מחולל) )03א) =λ3 צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 10 ב)B=4.96ev ג)לקרב את הנורה אל עבר הקטודה7 ד)לשים נורה בעלת אורך גל קצר יותר מול הקטודה7 ה) צילום ו/או העתקה מספר זה מהווים הפרה של זכויות יוצרים ,והינם עבירה פלילית 11
© Copyright 2024