Задание 21 ЕГЭ по физике · 7B989C
Качественная задача: электричество и магнетизм
В нижней половине незаряженного металлического шара располагается крупная шарообразная полость, заполненная воздухом. Шар находится в воздухе вдали от других предметов. В центр полости помещён положительный точечный заряд q>0 (см. рисунок). Нарисуйте картину линий напряжённости электростатического поля внутри полости, внутри проводника и снаружи шара. Если поле отсутствует, напишите в данной области: E⃗ =0. Если поле отлично от нуля, нарисуйте картину поля в данной области, используя восемь линий напряжённости. Ответ поясните, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
В состоянии электростатического равновесия напряжённость электрического поля внутри металла равна нулю: свободные заряды проводника перераспределяются так, чтобы компенсировать поле в его объёме.
E⃗=0
Рассмотрим гауссову поверхность, полностью расположенную в металле и окружающую полость. Поток поля через неё равен нулю, поэтому суммарный заряд внутри поверхности должен быть равен нулю. Так как в полости находится заряд +q, на внутренней поверхности полости индуцируется заряд −q.
Внутри сферической полости заряд расположен в её центре, поэтому поле имеет сферическую симметрию. Нужно изобразить восемь радиальных линий, исходящих от заряда q и заканчивающихся на внутренней поверхности полости.
Металлический шар первоначально незаряжен. Поэтому после появления заряда −q на внутренней поверхности на внешней поверхности индуцируется заряд +q.
Внешняя поверхность шара сферическая и является эквипотенциальной. Поэтому снаружи поле имеет вид поля положительного заряда, расположенного в центре внешнего шара: восемь линий направлены радиально от центра шара наружу.
E⃗=0
Рассмотрим гауссову поверхность, полностью расположенную в металле и окружающую полость. Поток поля через неё равен нулю, поэтому суммарный заряд внутри поверхности должен быть равен нулю. Так как в полости находится заряд +q, на внутренней поверхности полости индуцируется заряд −q.
Внутри сферической полости заряд расположен в её центре, поэтому поле имеет сферическую симметрию. Нужно изобразить восемь радиальных линий, исходящих от заряда q и заканчивающихся на внутренней поверхности полости.
Металлический шар первоначально незаряжен. Поэтому после появления заряда −q на внутренней поверхности на внешней поверхности индуцируется заряд +q.
Внешняя поверхность шара сферическая и является эквипотенциальной. Поэтому снаружи поле имеет вид поля положительного заряда, расположенного в центре внешнего шара: восемь линий направлены радиально от центра шара наружу.
Пример ответа
В полости — восемь радиальных линий от заряда q к внутренней поверхности; в металле — E=0; снаружи — восемь радиальных линий, направленных от центра внешнего шара. На внутренней поверхности индуцируется заряд -q, на внешней — +q.
Источник: Открытый банк ФИПИ 7B989C
Похожие задания
21Воспользовавшись оборудованием, представленным на рис. 1, учитель собрал модель плоского конденсатора (рис.…Качественная задача: электричество и магнетизм · 28111A21В классе при электрическом освещении лампами накаливания показали опыт: цинковый шар электрометра зарядили…Качественная задача: электричество и магнетизм · 6090EE21К колебательному контуру подсоединили источник тока, на клеммах которого напряжение гармонически меняется с…Качественная задача: электричество и магнетизм · 783B4421В схеме на рисунке сопротивление резистора и полное сопротивление реостата равны R, ЭДС батарейки равна E, её…Качественная задача: электричество и магнетизм · 7ED51F21На рисунке изображены две электрические цепи. Первая содержит последовательно соединённые источник тока (1)…Качественная задача: электричество и магнетизм · C12FB321В опыте по изучению фотоэффекта катод освещается зелёным светом, в результате чего в цепи возникает ток (рис.…Изменение фототока при фиолетовом свете · 00B1EF
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.