Задание 21 ЕГЭ по физике · 607A77
Период колебаний заряженного шарика
Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещён над горизонтальной диэлектрической пластиной, равномерно заряженной положительным зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится период малых свободных колебаний шарика, если ему сообщить отрицательный заряд.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Над равномерно положительно заряженной пластиной электрическое поле направлено вертикально вверх, от пластины.
После сообщения шарику отрицательного заряда на него действует электрическая сила, направленная противоположно полю, то есть вертикально вниз, к пластине:
Fэл=∣q∣E
Электрическая сила направлена так же, как сила тяжести, поэтому результирующая вертикальная сила увеличивается. Ускорение, определяющее малые колебания шарика, становится равным:
gэфф=g+∣q∣Em
Для малых колебаний математического маятника период определяется эффективным ускорением:
T=2π=2π
Так как gэфф>g, период колебаний после сообщения шарику отрицательного заряда станет меньше первоначального периода.
После сообщения шарику отрицательного заряда на него действует электрическая сила, направленная противоположно полю, то есть вертикально вниз, к пластине:
Fэл=∣q∣E
Электрическая сила направлена так же, как сила тяжести, поэтому результирующая вертикальная сила увеличивается. Ускорение, определяющее малые колебания шарика, становится равным:
gэфф=g+∣q∣Em
Для малых колебаний математического маятника период определяется эффективным ускорением:
T=2π=2π
Так как gэфф>g, период колебаний после сообщения шарику отрицательного заряда станет меньше первоначального периода.
Пример ответа
Период малых свободных колебаний уменьшится, поскольку электрическая сила, действующая на отрицательно заряженный шарик, направлена вниз, как и сила тяжести, и увеличивает эффективное ускорение: T = 2π√(l/(g + |q|E/m)).
Источник: Открытый банк ФИПИ 607A77
Похожие задания
21В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF21Пластины большого по размерам плоского конденсатора расположены горизонтально на расстоянии d = 2 см друг от…Равновесие капли в конденсаторе · 075D3921К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Зависимость тока от индуктивности · 0A303921На рисунке 1 приведена зависимость внутренней энергии U 1 моль идеального одноатомного газа от его давления р…Переход из координат U–p в p–V · 0A953321Линзу удерживают на расстоянии 3 см от тетрадного листа с клетками, на котором нарисованы направленные в одну…Определение фокусного расстояния линзы · 0B795A21Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью С1 = 2С, С2 = С, С3 = 4С и С4 = 2С подключена к источнику…Энергия батареи конденсаторов · 0C59AA
Нужен репетитор по физике?
Посмотрите репетиторов, которые ведут занятия в Precettore, или оставьте заявку — подберём сами.
Готовьтесь к ЕГЭ по физике в Precettore
Варианты с автопроверкой, домашние задания от репетитора, онлайн-доска и разбор ошибок — в одном кабинете. Регистрация бесплатная.