Задание 21 ЕГЭ по физике · D71312
Заряды в однородном поле
В однородном электрическом поле с напряжённостью E=18 В/м находятся два точечных заряда: Q=−1 нКл и q=+5 нКл с массами M=5 г и m=10 г соответственно (см. рисунок). На каком расстоянии d друг от друга находятся заряды, если их ускорения совпадают по величине и направлению? Сделайте рисунок с указанием всех сил, действующих на заряды. Силой тяжести пренебречь.
Развёрнутый ответ: проверяется по критериям ФИПИ.
Решение
Заряд Q отрицательный, поэтому сила поля действует на него влево: FEQ=∣Q∣E. Заряд q положительный, поэтому сила поля действует на него вправо: FEq=qE. Заряды разноимённые, поэтому кулоновские силы направлены навстречу друг другу: на Q — вправо, на q — влево.
Чтобы ускорения совпадали по направлению, оба заряда должны ускоряться вправо. Поэтому для заряда Q результирующая сила равна Fк−∣Q∣E, а для заряда q — qE−Fк.
Fк−∣Q∣EM=qE−Fкm
Выразим кулоновскую силу и подставим данные в СИ:
Fк=E∣Q∣m+qMM+m=18⋅1⋅10−9⋅10⋅10−3+5⋅10−9⋅5⋅10−35⋅10−3+10⋅10−3=42⋅10−9 Н
По закону Кулона Fк=k∣Qq∣d2, поэтому расстояние между зарядами равно:
d==≈1,04 м
Проверка: ускорение заряда Q вправо равно 42−185⋅10−3=4,8⋅10−6 м/с2, а ускорение заряда q вправо равно 90−4210⋅10−3=4,8⋅10−6 м/с2. Ускорения совпадают по величине и направлению.
Чтобы ускорения совпадали по направлению, оба заряда должны ускоряться вправо. Поэтому для заряда Q результирующая сила равна Fк−∣Q∣E, а для заряда q — qE−Fк.
Fк−∣Q∣EM=qE−Fкm
Выразим кулоновскую силу и подставим данные в СИ:
Fк=E∣Q∣m+qMM+m=18⋅1⋅10−9⋅10⋅10−3+5⋅10−9⋅5⋅10−35⋅10−3+10⋅10−3=42⋅10−9 Н
По закону Кулона Fк=k∣Qq∣d2, поэтому расстояние между зарядами равно:
d==≈1,04 м
Проверка: ускорение заряда Q вправо равно 42−185⋅10−3=4,8⋅10−6 м/с2, а ускорение заряда q вправо равно 90−4210⋅10−3=4,8⋅10−6 м/с2. Ускорения совпадают по величине и направлению.
Пример ответа
d≈1,04 м;обазарядаускоряютсявправо.
Источник: Открытый банк ФИПИ D71312
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.