какое движение будет совершать незаряженный металлический шарик

03.01.202413.09.2022 admin 0 Comments

Какое движение будет совершать незаряженный металлический шарик

Маленький незаряженный шарик, подвешенный на непроводящей нити, помещен над горизонтальной металлической пластиной, равномерно заряженной отрицательным (положительным) зарядом. Размеры пластины во много раз превышают длину нити. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как изменится частота малых свободных колебаний шарика, если ему сообщить отрицательный заряд.

При отсутствии заряда шарика частота его колебаний определяется формулой

Если шарик зарядить, то на него со стороны заряженной пластины будет действовать электрическая сила, направленная вертикально вниз, пластина имеет положительный заряд, а шарик отрицательный.

Маятник совершает малые колебания, которые являются гармоническими. Потому равнодействующая сила пропорциональна смещению и имеет период колебаний, который находится по формуле где k — коэффициент пропорциональности.

Равнодействующая сила равна ее проекция на ось Ох

Для малых колебаний можно считать, что Тогда

Следовательно, коэффициент пропорциональности В этом случае период колебаний равен

а частота

Сравнивая частоту колебаний в обоих случаях, делаем вывод, что она увеличилась.

Критерии оценивания выполнения задания	Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: п. 3) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и закономерностей: (в данном случае: второй закон Ньютона, условие отрыва груза от стола)	3
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт. В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и ). В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.	2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. Источник Решения задач ЕГЭ С1. Маленький лёгкий заряженный положительно металлический шарик подвесили на нерастяжимой диэлектрической нити вблизи незаряженной металлической пластины. Описать движение шарика. 1. Металлическая пластина имеет в своём составе большое число свободных электронов, так называемый, в классических представлениях электронный газ. Эти электроны в пределах образца могут перемещаться под действием силы Кулона, возникающей в электрическом поле шарика. В данном случае сила Кулона будет направлена справа, налево, потому что электрон облада- ет отрицательным зарядом. 2. Электризация пластины через влияние про- Рис. 15.1. Движение шарика исходит за счёт индуцирования (наведения) электрического заряда полем. Если к нейтральному проводнику поднести заряженное тело (без прямого контакта) то свободные заряды нейтрального проводника придут под действием поля в движение и в одном конце тела появится избыток электронов, а в другом их недостаток. Разрезав в целом электрически нейтральное тело, можно получить два разноимённо заряженных тела В данном случае в области пластины со стороны шарика будет избыток электронов, а в противоположной области − недостаток. 3. Вследствие электростатического взаимодействия положительно заряженного шарика с отрицательно заряженной стороной шарика, он притянется к пластине, коснувшись её поверхности. Тела приобретут одинаковый заряд и электростатическое взаимодействие прекратится. 4. Шарик под действием возвращающей силы станет совершать свободные затухающие колебания, которые через определённое время затухнут. С2. Свободно падающее тело за последнюю секунду своего движения прошло четвёртую часть своего пути. С какой высоты падало тело? ; 3t 2 = 4t 2 − 8t + 4; t 2 − 8t + 4 = 0; 1. Плотность холодного и тёплого воздуха: 2. Условие нарушения равновесия шара: 3. Необходимая температура воздуха в шаре: С4. К источнику ЭДС ε = 5 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили параллельно: резистор сопротивлением R = 4 Ом и конденсатор ёмкостью С = 10 − 6 Ф. Каков заряд конденсатора? Падение напряжения на сопротивлении: Рис. 15.4. Заряд конденсатора С5. В идеальном колебательном контуре происходят электромагнитные колебания с периодом Т = 8π10 − 4 с. В некоторый момент времени сила тока в контуре i = 8 мкА, заряд конденсатора при этом составляет q = 5 нКл. Чему равна амплитуда колебаний заряда конденсатора? 1. Циклическая частота собственных электромагнитных колебаний: 2. Уравнения изменения заряда конденсатора и силы тока через индуктивность: i = ω 0 q m cos ω t; 3. Амплитудное значение заряда: С6. Энергия двух одинаковых γ-квантов равно энергии покоя электрона. Определить величину импульса одного из γ-квантов. С1.Маленький лёгкий незаряженный металлический шарик подвесили на непроводящей нити вблизи металлической платины, которую подключили к отрицательному полюсу источника тока. Описать движение шарика. 1. Металлический шарик имеет в своём составе большое число свободных электронов, так называемый, в классических представлениях, электронный газ. Эти электроны в пределах образца могут перемещаться под действием силы Кулона, возникающей в электрическом поле пластины. В данном случае сила Кулона будет направлена справа, налево, потому что электрон обладает отрицательным зарядом. 2. Электризация шарика через влияние происходит за счёт индуцирования (наведения) электриче- Рис. С1. Шарик и пластина ского заряда полем. Если к нейтральному проводнику поднести заряженное тело (без прямого контакта) то свободные заряды нейтрального проводника придут под действием поля в движение и в одном конце тела появится избыток электронов, а в другом их недостаток. Разрезав в целом электрически нейтральное тело, можно получить два разноимённо заряженных тела В данном случае в области шарика со стороны пластины будет избыток положительного электричества, а в противоположной области − концентрация электронов увеличится. 3. Вследствие электростатического взаимодействия области положительно заряженного шарика с отрицательно заряженной пластиной, он притянется к пластине, коснувшись её поверхности. Тела приобретут одинаковый отрицательный заряд и электростатическое взаимодействие прекратится. 4. Шарик под действием возвращающей силы станет совершать свободные затухающие колебания, которые через определённое время затухнут. С2. Кусок пластилина сталкивается с покоящимся на горизонтальной поверхности бруском и прилипает к нему. Скорость пластилина перед ударом v 1 = 5 м/с. Масса бруска в 4 раза больше массы пластилина. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом μ = 0,25. На какое расстояние переместится брусок с пластилином к тому моменту времени, когда их скорость уменьшится на 40%? Источник Научный форум dxdy Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия, Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки

Критерии оценивания выполнения задания

Баллы

Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: п. 3) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и закономерностей: (в данном случае: второй закон Ньютона, условие отрыва груза от стола)

Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеются один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и )

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочёт.

В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены в скобки, рамку и ).

В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.

Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.

Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нём не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.

Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.

Источник

Решения задач ЕГЭ

С1. Маленький лёгкий заряженный положительно металлический шарик подвесили на нерастяжимой диэлектрической нити вблизи незаряженной металлической пластины. Описать движение шарика.

1. Металлическая пластина имеет в своём составе большое число свободных электронов, так называемый, в классических представлениях электронный газ. Эти электроны в пределах образца могут перемещаться под действием силы Кулона, возникающей в электрическом поле шарика. В данном случае сила Кулона будет направлена справа, налево, потому что электрон облада-

ет отрицательным зарядом.

2. Электризация пластины через влияние про- Рис. 15.1. Движение шарика исходит за счёт индуцирования (наведения) электрического заряда полем. Если к нейтральному проводнику поднести заряженное тело (без прямого контакта) то свободные заряды нейтрального проводника придут под действием поля в движение и в одном конце тела появится избыток электронов, а в другом их недостаток. Разрезав в целом электрически нейтральное тело, можно получить два разноимённо заряженных тела В данном случае в области пластины со стороны шарика будет избыток электронов, а в противоположной области − недостаток.

3. Вследствие электростатического взаимодействия положительно заряженного шарика с отрицательно заряженной стороной шарика, он притянется к пластине, коснувшись её поверхности. Тела приобретут одинаковый заряд и электростатическое взаимодействие прекратится.

4. Шарик под действием возвращающей силы станет совершать свободные затухающие колебания, которые через определённое время затухнут.

С2. Свободно падающее тело за последнюю секунду своего движения прошло четвёртую часть своего пути. С какой высоты падало тело?

; 3t 2 = 4t 2 − 8t + 4; t 2 − 8t + 4 = 0;

1. Плотность холодного и тёплого воздуха:

2. Условие нарушения равновесия шара:

3. Необходимая температура воздуха в шаре:

С4. К источнику ЭДС ε = 5 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом подключили параллельно: резистор сопротивлением R = 4 Ом и конденсатор ёмкостью С = 10 − 6 Ф. Каков заряд конденсатора?

Падение напряжения на сопротивлении:

Рис. 15.4. Заряд конденсатора

С5. В идеальном колебательном контуре происходят электромагнитные колебания с периодом Т = 8π10 − 4 с. В некоторый момент времени сила тока в контуре i = 8 мкА, заряд конденсатора при этом составляет q = 5 нКл. Чему равна амплитуда колебаний заряда конденсатора?

1. Циклическая частота собственных электромагнитных колебаний:

2. Уравнения изменения заряда конденсатора и силы тока через индуктивность:

i = ω 0 q m cos ω t;

3. Амплитудное значение заряда:

С6. Энергия двух одинаковых γ-квантов равно энергии покоя электрона. Определить величину импульса одного из γ-квантов.

С1.Маленький лёгкий незаряженный металлический шарик подвесили на непроводящей нити вблизи металлической платины, которую подключили к отрицательному полюсу источника тока. Описать движение шарика.

1. Металлический шарик имеет в своём составе большое число свободных электронов, так называемый, в классических представлениях, электронный газ. Эти электроны в пределах образца могут перемещаться под действием силы Кулона, возникающей

в электрическом поле пластины. В данном случае сила Кулона будет направлена справа, налево, потому что электрон обладает отрицательным зарядом.

2. Электризация шарика через влияние происходит за счёт индуцирования (наведения) электриче-

Рис. С1. Шарик и пластина ского заряда полем. Если к нейтральному проводнику поднести заряженное тело (без прямого контакта) то свободные заряды нейтрального проводника придут под действием поля в движение и в одном конце тела появится избыток электронов, а в другом их недостаток. Разрезав в целом электрически нейтральное тело, можно получить два разноимённо заряженных тела В данном случае в области шарика со стороны пластины будет избыток положительного электричества, а в противоположной области − концентрация электронов увеличится.

3. Вследствие электростатического взаимодействия области положительно заряженного шарика с отрицательно заряженной пластиной, он притянется к пластине, коснувшись её поверхности. Тела приобретут одинаковый отрицательный заряд и электростатическое взаимодействие прекратится.

С2. Кусок пластилина сталкивается с покоящимся на горизонтальной поверхности бруском и прилипает к нему. Скорость пластилина перед ударом v 1 = 5 м/с. Масса бруска в 4 раза больше массы пластилина. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом μ = 0,25. На какое расстояние переместится брусок с пластилином к тому моменту времени, когда их скорость уменьшится на 40%?

Источник

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки

Металлический шар и электростатика

какое движение будет совершать незаряженный металлический шарик

Последний раз редактировалось Pphantom 08.05.2015, 00:40, всего редактировалось 7 раз(а).

Последний раз редактировалось Pulseofmalstrem 04.05.2015, 12:44, всего редактировалось 1 раз.

P.S. У пластинки поле устроено сложнее чем у плоскости, даже на оси симметрии пластинки формула напряженности переходит к формуле плоскости лишь при близком приближении к поверхности, а при удалении наоборот переходит в поле точечного заряда.

Последний раз редактировалось Solaris86 04.05.2015, 12:58, всего редактировалось 1 раз.

Последний раз редактировалось Pulseofmalstrem 04.05.2015, 13:08, всего редактировалось 1 раз.

Последний раз редактировалось Pulseofmalstrem 04.05.2015, 13:22, всего редактировалось 1 раз.

Solaris86
Можно, но это из разряда на словах очевидно, а на формулах очень трудно.

Последний раз редактировалось Solaris86 04.05.2015, 13:44, всего редактировалось 1 раз.

Solaris86
Можно, но это из разряда на словах очевидно, а на формулах очень трудно.

Последний раз редактировалось Pulseofmalstrem 04.05.2015, 13:52, всего редактировалось 1 раз.

Последний раз редактировалось Solaris86 04.05.2015, 13:53, всего редактировалось 1 раз.

Заслуженный участник

Последний раз редактировалось Munin 04.05.2015, 14:23, всего редактировалось 2 раз(а).

Если вы окружите со всех сторон полый незаряженный металлический шар точечными отрицательными зарядами, то со стороны этих точечных отрицательных зарядов внутрь не протянется ни одной линии электрического поля! 🙂

Заслуженный участник

Последний раз редактировалось Munin 04.05.2015, 14:28, всего редактировалось 1 раз.

Это условно, чтобы не загромождать рисунок. На самом деле, на рисунке не пытались изобразить, с какой стороны цилиндра, на какой стенке расположены заряды. Там пытались изобразить только, какие цилиндры заряжены, и в каких местах цилиндров расположены заряды. Можете считать, что там не две стенки, а один проводящий лист, и значки и относятся к распределению заряда по этому листу.

Иначе рисунок пришлось бы рисовать вдвое крупнее, и пожертвовать какими-то другими важными деталями.

Pulseofmalstrem
Окей, всё хорошо, что хорошо кончается.

Последний раз редактировалось Solaris86 05.05.2015, 10:00, всего редактировалось 7 раз(а).

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей

Источник

Какое движение будет совершать незаряженный металлический шарик

На длинной непроводящей нити висит незаряженный шарик. Под ним находится пластина, по которой распределен равномерно положительный заряд. Как изменится частота колебаний шарика, если ему сообщить положительный заряд. Считать длину пластины значительно больше, чем длина нити.

При отсутствии заряда шарика частота его колебаний определяется формулой

Если шарик зарядить, то на него со стороны заряженной пластины будет действовать электрическая сила, направленная вертикально вверх, так как и пластина, и шарик имеют положительный заряд.

Маятник совершает малые колебания, которые являются гармоническими. Потому равнодействующая сила пропорциональна смещению х, то есть , и имеет период колебаний, который находится по формуле , где коэффициент пропорциональности.