Присоединиться

Физика·Электродинамика (расчетная задача высокого уровня)·11 класс

Два шарика с зарядами Q = −1 нКл и q = 5 нКл соответственно, находятся

Условие

Рисунок к задаче

Два шарика с зарядами Q = −1 нКл и q = 5 нКл соответственно, находятся в однородном электрическом поле с напряженностью Е = 18 В/м, на расстоянии r = 1 м друг от друга. Масса большего шарика равна M = 5 г. Определите, какую массу должен иметь маленький шарик, чтобы они двигались с прежним между ними расстоянием и с постоянным по модулю ускорением. Критерии оценивания выполнения задания | Баллы | Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) проведены необходимые математические преобразования и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 | Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют.И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачеркнуты; не заключены в скобки, рамку и т. п.).И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги.И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины). | 2 | Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 | Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 | Максимальный балл | 3 |

Ответ

8,3 г.

Решение по шагам

  1. Как рассуждать

    Решение. [рисунок] Запишем второй закон Ньютона для каждой частицы: Fk+F1=Ma,\vec F_k + \vec F_1=M\vec a, Fk+F2=ma\vec F_k + \vec F_2=m\vec a В проекции на ось Ox: F_k − F₁ = Ma, −F_k + F₂ = ma.На заряды со стороны электрического поля действуют силы F₁ = |Q|E и F₂ = |q|E, по закону Кулона Fk=kqQr2F_k= \frac{k|qQ|}{r^{2}} Тогда получаем: kqQr2QE=Ma,\frac{k|qQ|}{r^{2}} - |Q|E=Ma, qEkqQr2=ma|q|E - \frac{k|qQ|}{r^{2}} =ma Откуда: m=Mq(Er2kQ)Q(kqEr2)=5510встепени(9)(181910910встепени(9))10встепени(9)(9109510встепени(9)181)8,3гm= \frac{M|q| ( Er^{2} - k|Q| )}{|Q| ( k|q| - Er^{2} )} = \frac{5 \cdot 5 \cdot 10 в степени ( - 9 ) ( 18 \cdot 1 - 9 \cdot 10^{9} \cdot 10 в степени ( - 9 ) )}{10 в степени ( - 9 ) ( 9 \cdot 10^{9} \cdot 5 \cdot 10 в степени ( - 9 ) - 18 \cdot 1 )} \approx 8,3г Ответ: 8,3 г.

Осталось ещё 1 шаг — откроются после входа:

  • Полный разбор с проверкой ответа
Получить полное решение

Бесплатно · займёт минуту

Другие задачи по теме «Электродинамика (расчетная задача высокого уровня)»