Два крошечных металлических шарика массой по 10 мг

Обновлено: 22.01.2025

Решение задач по физике — необходимый элемент учебной работы. Задачи дают материал для упражнений, требующих применения физических закономерностей к явлениям, протекающим в тех или иных конкретных условиях. Поэтому они имеют большое значение для конкретизации знаний учащихся, для привития им умения видеть в окружающей жизни проявление законов физики. Без такой конкретизации знания остаются книжными, не имеющими практической ценности.

Решение задач - это одно из важных средств повторения, закрепления и проверки знаний учащихся, один из практических методов обу­чения физике. С помощью решения задач форми­руются такие качества личности, как целеустремленность, на­стойчивость, аккуратность, внимательность, дисциплинирован­ность, развиваются эстетические чувства, формируются творческие способности.

Один из путей создания перечисленных условий — использование в обучении многоуровневых систем задач. Под многоуровневой системой задач понимаем те, в которых выстраивается система задач, удовлетворяющая требованиям, каждая последующая задача «сложнее» предыдущих, но во всех задачах рассматриваются одни и те же основные понятия и знания определенного раздела физики. Технология проектирования многоуровневой системы задач, позволяет ученикам успешно освоить программу как на базовом, так и на углублённом уровнях, эффективно подготовиться к итоговой государственной аттестации в форме единого государственного экзамена.

В предлагаемом подходе предлагается в каждом разделе школьного курса физики выделить максимально полный перечень элементов содержания образования (понятий, теорем, приёмов решения задач определённого типа и способов общеучебной деятельности) и построить соответствующую этому перечню многоуровневую систему учебных физических задач с охватом общеобразовательного и углубленного уровней.

Это позволяет на основе задачного подхода разработать методику обучения физике, позволяющую строить для каждого учащегося индивидуальные образовательные траектории, направленные как на формирование специальных, так и универсальных учебных действий, на успешную подготовку к итоговому государственному экзамену, к вступительным экзаменам в вузы, тем самым, в рамках учебного курса решить проблему качественного обучения физики в средней школе.

Многоуровневая система задач

Важнейшей характеристикой любой учебной задачи является уровень ее сложности. На сегодняшний день существуют различные способы определения сложности задач, причем различают понятия «сложность» и «трудность» задачи.

Все задачи, подобранные для данной матрицы условно разделены на 4 группы сложности:

В своей работе я рассмотрела систему задач по теме «Электростатика».

1 Понятийный уровень

Тело обладает отрицательным электрическим зарядом. Это означает, что:

1) количество электронов равно количеству протонов;

2) количество электронов больше количества протонов;

3) количество электронов меньше количества протонов;

4) количество электронов равно количеству нейтронов.

В результате трения стеклянной палочки о бумагу она приобрела положительный заряд. Это означает, что

1) часть протонов перешла с палочки на бумагу;

2) часть протонов перешла с бумаги на палочку;

3) часть электронов перешла с бумаги на палочку;

4) часть электронов перешла с палочки на бумагу.

Два одинаковых шарика обладают зарядами 1 и -3 нКл соответственно. Какими станут заряды шариков, если их привести в соприкосновение и развести на прежнее расстояние?

1) заряд 1 шарика -3нКл, а второго 1 нКл;

2) заряды обоих шариков не изменятся;

3) заряды обоих шариков будут равны

4) заряды обоих шариков будут равны 0.

Два стеклянных кубика 1 и 2 сблизили вплотную и поместили в электрическое поле отрицательно заряженного шара, как показано в верхней части рисунка. Затем кубики раздвинули и уже потом убрали заряженный шар (нижняя часть рисунка). Какое утверждение о знаках зарядов разделённых кубиков 1 и 2 правильно?

1) Заряды кубиков 1 и 2 положительны;
2) заряды кубиков 1 и 2 отрицательны;
3) заряд кубика 1 положительный, заряд 2 – отрицательный;
4) заряды кубиков 1 и 2 равны нулю.

То­чеч­ный по­ло­жи­тель­ный заряд q по­ме­щен между раз­но­имен­но за­ря­жен­ны­ми ша­ри­ка­ми (см. ри­су­нок).

Куда на­прав­ле­на рав­но­дей­ству­ю­щая ку­ло­нов­ских сил, дей­ству­ю­щих на заряд q?

Мо­дуль силы вза­и­мо­дей­ствия между двумя не­по­движ­ны­ми то­чеч­ны­ми за­ря­да­ми равен F . Чему ста­нет равен мо­дуль этой силы, если уве­ли­чить заряд од­но­го тела в 3 раза, а вто­ро­го — в 2 раза?

2 Базовый уровень

Как на­прав­ле­на ку­ло­нов­ская сила F , дей­ству­ю­щая на по­ло­жи­тель­ный то­чеч­ный заряд , по­ме­щен­ный в центр квад­ра­та, в вер­ши­нах ко­то­ро­го на­хо­дят­ся за­ря­ды , , , ?

В силу за­ко­на Ку­ло­на, мо­ду­ли сил вза­и­мо­дей­ствия за­ря­да с за­ря­да­ми в вер­ши­нах квад­ра­та оди­на­ко­вы (все за­ря­ды к вер­ши­нах имеют оди­на­ко­вую по мо­ду­лю ве­ли­чи­ну, заряд рас­по­ло­жен в цен­тре квад­ра­та). На­прав­ле­ния сил ука­за­но на ри­сун­ке: од­но­имен­но за­ря­жен­ные тела от­тал­ки­ва­ют­ся, раз­но­имен­но за­ря­жен­ные — при­тя­ги­ва­ют­ся.

Пра­виль­ное на­прав­ле­ние рав­но­дей­ству­ю­щей ку­ло­нов­ских сил ука­за­но в пунк­те 2.

Пра­виль­ный ответ: 2

Как на­прав­ле­ны силы элек­три­че­ско­го вза­и­мо­дей­ствия двух то­чеч­ных от­ри­ца­тель­ных за­ря­дов и как эти силы за­ви­сят от рас­сто­я­ния между за­ря­да­ми? Вы­бе­ри­те вер­ное утвер­жде­ние.

1) они яв­ля­ют­ся си­ла­ми от­тал­ки­ва­ния, убы­ва­ют об­рат­но про­пор­ци­о­наль­но рас­сто­я­нию между за­ря­да­ми

2) они яв­ля­ют­ся си­ла­ми от­тал­ки­ва­ния, убы­ва­ют об­рат­но про­пор­ци­о­наль­но квад­ра­ту рас­сто­я­ния между за­ря­да­ми

3) они яв­ля­ют­ся си­ла­ми при­тя­же­ния, убы­ва­ют об­рат­но про­порци­о­наль­но рас­сто­я­нию между за­ря­да­ми

4) они яв­ля­ют­ся си­ла­ми при­тя­же­ния, убы­ва­ют об­рат­но про­пор­ци­о­наль­но квад­ра­ту рас­сто­я­ния между за­ря­да­ми

Опыт по­ка­зы­ва­ет, что од­но­имен­но за­ря­жен­ные тела от­тал­ки­ва­ют­ся. Со­глас­но за­ко­ну Ку­ло­на, сила вза­и­мо­дей­ствия двух то­чеч­ных за­ря­дов об­рат­но про­пор­ци­о­наль­на квад­ра­ту рас­сто­я­ние между ними. Таким об­ра­зом, верно утвер­жде­ние 2.

Пра­виль­ный ответ: 2.

Какой гра­фик со­от­вет­ству­ет за­ви­си­мо­сти мо­ду­ля сил вза­и­мо­дей­ствия F двух то­чеч­ных за­ря­дов от мо­ду­ля од­но­го из за­ря­дов q при не­из­мен­ном рас­сто­я­нии между ними?

Со­глас­но за­ко­ну Ку­ло­на, сила вза­и­мо­дей­ствия между двумя то­чеч­ны­ми за­ря­да­ми про­пор­ци­о­наль­на про­из­ве­де­нию ве­ли­чин за­ря­дов и об­рат­но про­пор­ци­о­наль­на квад­ра­ту рас­сто­я­ния между ними . При фик­си­ро­ван­ных рас­сто­я­нии между за­ря­да­ми и ве­ли­чи­не вто­ро­го за­ря­да, сила вза­и­мо­дей­ствия про­пор­ци­о­наль­на ве­ли­чи­не за­ря­да. Пра­виль­ный гра­фик за­ви­си­мо­сти изоб­ра­жен на ри­сун­ке 2.

Че­ты­ре рав­ных по мо­ду­лю элек­три­че­ских за­ря­да рас­по­ло­же­ны в вер­ши­нах квад­ра­та (см. ри­су­нок).

На­пряжённость элек­тро­ста­ти­че­ско­го поля, со­здан­но­го этими за­ря­да­ми в точке О,

1) равна нулю толь­ко в слу­чае, изоб­ражённом на рис. А

2) равна нулю толь­ко в слу­чае, изоб­ражённом на рис. Б

3) равна нулю в слу­ча­ях, изоб­ражённых на обоих ри­сун­ках

4) не равна нулю ни в одном из слу­ча­ев, изоб­ражённых на ри­сун­ках

На­пря­жен­ность элек­три­че­ско­го поля, со­зда­ва­е­мо­го то­чеч­ным за­ря­дом, про­пор­ци­о­наль­на ве­ли­чи­не этого за­ря­да, об­рат­но про­пор­ци­о­наль­на квад­ра­ту рас­сто­я­ния до за­ря­да, на­прав­ле­на "от" по­ло­жи­тель­но­го и "к" от­ри­ца­тель­но­му за­ря­ду. Пол­ное поле по­лу­ча­ет­ся в ре­зуль­та­те су­пер­по­зи­ции полей от всех за­ря­дов. Век­то­ры на­пря­жен­но­сти полей, со­зда­ва­е­мых всеми за­ря­да­ми в точке О, по­ка­за­ны для обоих слу­ча­ев на ри­сун­ке (крас­ные стрел­ки обо­зна­ча­ют поля от по­ло­жи­тель­ных за­ря­дов, синие — от от­ри­ца­тель­ных). Ясно, что на­пря­жен­ность поля равна нулю толь­ко в слу­чае Б.

Два оди­на­ко­вых то­чеч­ных за­ря­да рас­по­ло­же­ны на не­ко­то­ром рас­сто­я­нии друг от друга. Рас­сто­я­ние между ними уве­ли­чи­ва­ют в 4 раза. Как нужно из­ме­нить ве­ли­чи­ну каж­до­го из за­ря­дов, чтобы мо­дуль сил их элек­тро­ста­ти­че­ско­го вза­и­мо­дей­ствия остал­ся преж­ним?

1) уве­ли­чить в 4 раза

2) уве­ли­чить в 2 раза

3) умень­шить в 4 раза

4) уве­ли­чить в 16 раз

Со­глас­но за­ко­ну Ку­ло­на, сила вза­и­мо­дей­ствия двух то­чеч­ных за­ря­дов об­рат­но про­пор­ци­о­наль­на квад­ра­ту рас­сто­я­ния между ними и прямо про­пор­ци­о­наль­на про­из­ве­де­нию ве­ли­чине каж­до­го из за­ря­дов: Таким об­ра­зом, чтобы при уве­ли­че­нии рас­сто­я­ния между за­ря­да­ми в 4 раза мо­дуль сил элек­тро­ста­ти­че­ско­го вза­и­мо­дей­ствия остал­ся преж­ним, ве­ли­чи­ны за­ря­дов не­об­хо­ди­мо уве­ли­чить в 4 раза.

Пра­виль­ный ответ: 1

3. Повышенный уровень

Источник тока с внутренним сопротивлением r и ЭДС ε замкнут на три резистора с сопротивлением 3r каждый, соединенные последовательно. Во сколько раз изменяется сила тока в цепи, напряжение на зажимах источника и полезная мощность, если резисторы соединить параллельно?

Сила тока увеличится в 5 раз

Напряжение уменьшится в

Мощность увеличится в 2,8 раза.

Заряженная капля ртути с зарядом + 3*10 -8 Кл разлетается на две капли, одна из которых оказывается заряженной до заряда +4*10 -8 Кл. Каков заряд второй капли?

Из закона сохранения

следует, что заряд на

капле до ее распада равен

сумме зарядов на

q 3= + 3*10 -8 Кл-(+4*10 -8 Кл)=- 10 -8 Кл

Ответ: Заряд на второй капле

Постройте график зависимости модуля силы взаимодействия двух шариков с зарядами от расстояния между их центрами в диапазоне от 0,1 до 0,5 м. Заряды шариков: q 1 =+2*10 -6 Кл и q 2 = -1*10 -6 Кл. Размер шариков около 1 см . Найдите по графику, на каком примерно расстоянии между шарами сила взаимодействия будет примерно равна по величине 0,5 Н.

Величины силы взаимодействия будем рассчитывать по закону Кулона :

Рассчитывая силу взаимодействия зарядов для различных значений r , составим таблицу:

Система многоуровневых задач по физике по теме "Электростатика"

Методический материал для подготовки к экзаменам "ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ-Электростатика2"

1. В вершинах правильного шестиугольника со стороной, а = 10 см расположены точечные заряды: q , 2 q , 3 q , 4 q , 5 q , 6 q ( q = 0,1 мкКл). Найти силу F взаимодействия 7-го точечного заряда q с остальными. Он находится в плоскости шестиугольника и равноудален от его вершин. Результат представить в мН. Принять .

Решение: Поскольку 7-ой заряд равноудален от вершин шестиугольника, то, очевидно, он находится в его центре. Покажем действующие на 7 - ой заряд силы. Как следует из рисунка, задача сводится к нахождению 3-х равнодействующих двух сил, направленных противоположно, и последующему сложению этих равнодействующих по правилу параллелограмма.

Таким образом, результирующие силы равны по величине. Чтобы нагляднее показать векторную сумму сил сделаем еще один рисунок.

Поскольку треугольники ДКС, КОС, ОСВ и ДСА – равносторонние, то F , действующая на 7-ой заряд равна , т.е.

Ответ: F = 54 мН.

2. Два точечных заряда по 1 нКл находятся на расстоянии R друг от друга. Куда следует поместить точечный заряд q 0 , чтобы система находилась в равновесии? Выразить величину заряда q 0 в нКл.

Решение : Покажем на рисунке силы, действующие на заряды q l и q 2 . Оба заряда положительные, следовательно, заряды отталкиваются. Чтобы система зарядов находилась в равновесии, необходимо уравновесить силы и . Для этого между зарядами q l и q 2 следует поместить отрицательный заряд – q 0 . Поскольку заряды q l и q 2 одинаковы по величине, то, очевидно, что заряд – q 0 следует разместить на одинаковом расстоянии R /2 от зарядов q l и q 2 . Покажем теперь на рисунке систему из 3-х зарядов и действующие на заряды силы.

Силы и действуют на заряды q l и q 2 со стороны заряда – q 0 , а силы и действуют на заряд – q 0 со стороны зарядов q l и q 2 .

Данная система зарядов будет находиться в равновесии если:

Величину заряда q0 можем найти из соотношения F1 = F01, сила F1 = F01 по III закону Ньютона, или из F2 = F02, кроме того F01 = F02, т.е.

Подставив числовые, данные получим 0,25 нКл.

Примечание: в соотношении (1) заряд q 0 взят по модулю, потому что знак заряда мы уже учли, когда находили направление сил, действующих да заряды.

Ответ: q 0 = – 0,25 нКл.

3. Два небольших тела, связанные нитью, лежат на горизонтальной плоскости. Заряд каждого тела 3 нКл, масса 10 мг. Нить пережигают и тела скользят по плоскости. Коэффициент трения равен 0,1. Определить в сантиметрах расстояние между телами, при котором они развивают максимальную скорость. Ускорение свободного падения принять 10 м/с 2 .

Решение: Покажем на рисунке действующие на тела силы:

это сила Кулона ( ) и сила трения ( ); сила тяжести ( ) и сила реакции плоскости ( ). По II закону Ньютона , т.е.

В проекции на ось х имеем:

Поскольку по условию надо определить расстояние между телами, когда они развивают максимальную скорость, то в этом случае а = 0, т.к. скорость затем должна уменьшаться, а это может быть лишь при отрицательном ускорении.

Подставив числовые данные, получим

Ответ: l = 9 см.

4. Маленький шарик массой 100 мг и зарядом 16,7 нКл подвешен на нити. На какое расстояние надо подвести к нему снизу одноименный и равный ему заряд, чтобы сила натяжения уменьшилась вдвое? Принять g = 10 м/с 2 , . Результат представить в сантиметрах и округлить до целого числа.

Решение: Пока заряженного шарика нет, сила упругости нити T 1 = mg . По условию, если подвести заряженный шарик, сила упругости T 2 должна уменьшиться вдвое, т.е.

Поскольку шарик находится в равновесии, то , т.е.

В проекции на ось Y : – mg + F k + T 2 = 0.

Так как Т2 = T 1 / 2, то – mg + F k + mg /2 =0, отсюда

По закону Кулона ,

Таким образом, расстояние l равно

Подставим числовые данные:

Или в сантиметрах после округления l = 7 см.

Ответ: l = 7 см.

5. Два одинаково заряженных шарика, подвешенных на нитях равной длины, разошлись на некоторый угол. Какова плотность материала шариков, если при погружении их в керосин, угол между нитями не изменился? Диэлектрическая проницаемость керосина = 2, плотность керосина = 800 кг/м 3 . Результат представить в единицах СИ.


Решение: Как следует из рисунков:

1) в воздухе на каждый заряженный шарик действуют сила тяжести , сила упругости и сила Кулона ;

2) в керосине добавляется выталкивающая сила Архимеда , направленная противоположно силе тяжести.

Шарики находятся в равновесии. Условия равновесия шариков:

Следовательно, в воздухе сила Кулона равна равнодействующей сил упругости и тяжести, а в керосине – равнодействующей сил упругости, Архимеда и силы тяжести.

Поскольку угол расхождения шариков одинаков, то:

здесь – плотность керосина; – объем шарика; g – ускорение свободного падения. Масса шарика может быть представлена

здесь – плотность материала шарика.

Приравняв правые части выражений (1) и (2) и подставив в них соответствующие выражения для m , F К1 , F К2 и F A , получим:

Подставив числовые данные, получим = 1600 кг/м 3 . Ответ: =1600 кг/м 3 .

6. В однородном электростатическом поле с вектором напряженности (модуль равен 5∙10 4 В/м), направленным вертикально вниз, равномерно движется по окружности шарик массой 10 г с положительным зарядом 2,5∙10 -6 Кл, подвешенный на нити длиной l . Угол отклонения нити от вертикали равен 60°, Найдите силу натяжения нити. Примите ускорение свободного падения 10 м/с 2 . Результат выразите в системе единиц СИ.

E = 5∙10 4 В/м

m = 10 г

q = 2,5∙10 -6 Кл

g = 10 м/с 2

Решение: Покажем на рисунке действующие на шарик силы: – сила упругости нити, – сила тяжести, – сила, действующая на положительно заряженный шарик со стороны электрического поля. Поскольку шарик движется равномерно по окружности, то равнодействующая всех сил, действующих на шарик, является центростремительной силой и направлена по радиусу к центру окружности. Таким образом,

В проекции на ось y :

(поскольку проекция на ось y равна нулю).

П o III закону Ньютона сила натяжения F н нити равна по модулю силе упругости Т, т.е.

7. Два равных заряда противоположных знаков создают электростатическое поле. В какой из отмеченных на рисунке трех точек А, В, С напряженность электростатического поля наибольшая? Ответ обоснуйте .

Решение: Чтобы определить, в какой точке А, В или С напряженность наибольшая, надо в каждой точке показать направления векторов напряженностей, создаваемых каждым зарядом, а затем оценить величину суммарной напряженности. Для этого поместим мысленно в точку А положительный заряд. Заряд будет его отталкивать и, следовательно, сила, действующая со стороны заряда и напряженность будут направлены влево. Отрицательный заряд будет притягивать, т.е. будет направлена вправо.

Рассуждая аналогичным образом, покажем направления и в точках В и С. Как следует из рисунка, только в точке В результирующая напряженность равна сумме (направления напряженностей совпадают; т.к. они равны по величине, то на рисунке показан один вектор).

В точках А и С суммарная напряженность равна разности напряженностей и . Следовательно, наибольшая напряженность будет в точке В.

Ответ: наибольшая напряженность будет в точке В.

8. Три отрицательных точечных заряда по 2,7789∙10 -7 Кл каждый расположены в вершинах равнобедренного прямоугольного треугольника. Определите напряженность в точке посредине гипотенузы длиной 10 см. Принять . Результат выразить в МВ/м (1МВ/м=10 6 В/м) и округлить до целого числа.


q 1 = q 2 = q 3 = 2,7789∙10 -7 Кл

CD = DB

Решение: Покажем направление напряженностей, создаваемых в точке А тремя отрицательными зарядами (воспользуемся принципом суперпозиции или наложения полей, т.е. принципом независимости действия зарядов. Поскольку все заряды отрицательные, то напряженности, создаваемые зарядами q 1 , q 2 , q 3 направлены в сторону зарядов. Напряженности равны по величине, т.к. заряды равны и точка А расположена на одинаковом расстоянии от зарядов, т.е.

Из геометрии рисунка следует, что суммарная напряженность в точке А равна а ее модуль .

Ответ: E =1 МВ/м.

9. Положительный точечный заряд перемещается вдоль силовых линий однородного электрического поля. Напишите формулу работы этого поля по перемещению заряда q . Постройте график зависимости работы от длины х: участка пути, по которому в поле перемещается заряд.

Решение: Положительный заряд q перемещается под действием силы однородного электрического поля напряженностью . Сила , действующая на него . Поскольку поле однородно, то = const , = const , а работа А = F ∙х , т.к. сила совпадает с направлением движения. Поэтому формула работы по перемещению заряда q :

A = q ∙ E ∙ x .

График прямопропорциональной зависимости А(х):

10. Маленький металлический шарик массой m подвешен на нити длиной l между горизонтальными пластинами плоского конденсатора. Как изменится период Т колебаний шарика, если шарику сообщить положительный заряд, а верхнюю пластину конденсатора зарядить положительно?

Решение: Период колебаний маятника в отсутствие зарядов равен:

здесь l – длина подвеса, g – ускорение свободного падения.

Если теперь шарику сообщить положительный заряд, а верхнюю пластину зарядить положительно, то в вертикальном направлении на шарик, помимо силы тяжести , будет действовать сила , где – напряженность электрического поля пластины. За счет действия этой добавочной силы изменится ускорение шарика в конденсаторе. Это ускорение определится из уравнения второго закона Ньютона:

Подставляя выражение для в формулу периода колебаний

Поскольку знаменатель увеличился, то период колебаний маятника уменьшится. Ответ: период колебаний маятника уменьшится.

11. Заряды +1 мкКл и -1 мкКл находятся на расстоянии 10 см друг от друга, как показано на рисунке. Определите потенциал поля в точке А, удаленной на расстояние 10 см от положительного заряда. Принять . Результат представьте в кВ и округлите до целого числа.

q 1 = +1 мкКл = +1∙10 -6 Кл

q 2 = – мкКл = –∙10 -6 Кл

d = 10 см = 0.1 м

r = 10 см = 0.1 м

Решение: Потенциал в точке А( ) будет равен сумме = + , где – потенциал, создаваемый в точке А зарядом q 1 , а – зарядом q 2 . Поскольку заряды точечные, то

Два крошечных металлических шарика массой по 10 мг

Формулы, используемые на уроках «Задачи на взаимодействие зарядов и закон Кулона».


ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача № 1. Два шарика, расположенных на расстоянии г = 20 см друг от друга, имеют одинаковые по модулю заряды и взаимодействуют в воздухе с силой F = 0,3 мН. Найти число нескомпенсированных электронов N на каждом шарике.



Задача № 2. С какой силой взаимодействовали бы в воздухе две капли воды массами по m = 1 г, расположенные на расстоянии г = 50 см друг от друга, если бы одной из них передали 10% всех электронов, содержащихся в другой капле?



Задача № 3. Два одинаковых шарика зарядили так, что заряд одного из них оказался по модулю в п раз больше другого. Шарики привели в соприкосновение и развели на вдвое большее, чем прежде, расстояние. Во сколько раз изменилась сила их кулоновского взаимодействия, если их заряды до соприкосновения были разноименными?



Задача № 4. Два маленьких заряженных шарика взаимодействуют в вакууме с некоторой силой, находясь на расстоянии r1 друг от друга. На каком расстоянии r2 друг от друга они будут взаимодействовать в среде с диэлектрической проницаемостью ε2, если сила их взаимодействия останется прежней?



Задача № 5. Маленьким шариком с зарядом q коснулись внутренней поверхности очень большого незаряженного металлического шара, в результате чего на большом шаре поверхностная плотность зарядов стала равна σ. Найти объем V большого шара. Среда — воздух.


Задача № 6. Два металлических шарика имеют массу m = 10 г каждый. Какое число электронов N надо удалить с каждого шарика, чтобы сила их кулоновского отталкивания стала равна силе их гравитационного тяготения друг к другу?


Задача № 7. Между двумя одноименными точечными зарядами q1 = 1 • 10 –8 Кл и q2 = 4 • 10 –8 Кл, расстояние между которыми r = 9 см, помещают третий заряд q0 так, что все три заряда оказываются в равновесии. Чему равен этот третий заряд q0 и каков его знак? На каком расстоянии r1 от заряда q1 он располагается?





Задача № 8. Заряды q1 = 20 нКл и q2 = –30 нКл расположены на некотором расстоянии друг от друга (рис. 1-10). Заряд q0 помещают сначала в точку 1, расположенную слева от заряда q1 на расстоянии r/2 от него, а затем в точку 2, расположенную между зарядами q1 и q2. Найти отношение силы F1, с которой заряды q1 и q2 действуют на заряд q0 в точке 1, к силе F2, с которой они действуют на него в точке 2.




Задача № 9. В вершинах равностороннего треугольника находятся одинаковые заряды q = 2 нКл (рис. 1-11). Какой заряд q0 надо поместить в центр треугольника С, чтобы система всех этих зарядов оказалась в равновесии? Будет ли равновесие устойчивым?




Задача № 10. В вершинах квадрата расположены заряды q (рис. 1-12). Какой заряд q0 и где надо поместить, чтобы вся система зарядов оказалась в равновесии? Будет ли равновесие устойчивым?





Задача № 11. В трех соседних вершинах правильного шестиугольника со стороной а расположены положительные заряды q, а в трех других — равные им по модулю, но отрицательные заряды. С какой силой F эти шесть зарядов будут действовать на заряд q0, помещенный в центр шестиугольника (рис. 1-13)?




Задача № 12. Два одинаковых маленьких шарика массами по m = 10 г каждый заряжены одинаково и подвешены на непроводящих и невесомых нитях так, как показано на рис. 1-14. Какой заряд q должен быть на каждом шарике, чтобы нити испытывали одинаковое натяжение? Среда — воздух, длина каждой нити l = 30 см.



Задача № 13. На изолирующей нити подвешен маленький шарик массой m = 1 г, имеющий заряд q1 = 1 нКл. К нему снизу подносят на расстояние г = 2 см другой заряженный маленький шарик, и при этом сила натяжения нити уменьшается вдвое. Чему равен заряд q2 другого шарика? Среда — воздух.



Задача № 14. Два одинаковых маленьких шарика подвешены на невесомых нитях длиной I каждая в одной точке. Когда им сообщили одинаковые заряды q, шарики разошлись на угол а (рис 1-16). Найти силу натяжения Fн каждой нити. Среда — воздух.





Задача № 15. Два одинаково заряженных шарика, подвешенных на нитях равной длины, разошлись на некоторый угол (рис. 1-17, а). Чему равна плотность материала шариков р, если после погружения их в керосин угол между нитями не изменился (рис. 1-17, б)? Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха ε1 = 1, относительная диэлектрическая проницаемость керосина ε2 = 2. Плотность керосина р0 = 800 кг/м 3 .




(с) В учебных целях использованы цитаты из учебного пособия «Новый репетитор по физике для подготовки к ЕГЭ : задачи и методы их решения / И.Л. Касаткина; под ред. Т.В. Шкиль. — Ростов н /Д : Феникс».

Это конспект по теме «ЕГЭ Закон Кулона. ЗАДАЧИ с решениями». Выберите дальнейшие действия:

Разработка многоуровневой системы задач по теме "Закон Кулона"

Предлагается разработка многоуровневой системы задач, позволяющая ученикам успешно освоить учебную программу как на базовом, так и на углублённом уровнях, эффективно подготовиться к итоговой аттестации в форме единого государственного экзамена. Разработка выполнена по теме школьного курса физики «Закон Кулона». Построена многоуровневая система учебных физических задач с охватом общеобразовательного и углубленного уровней.

Условие задачи

(определений и понятий)

Электрический заряд – это…

физическая величина, определяющая силу электромагнитного взаимодействия.

2. Единица электрического заряда

3. Найдите соответствие:

1) Электризация – это….

2) Закон сохранения заряда…

А) Алгебраическая сумма зарядов электрически изолированной системы постоянна.

Б) Процесс получения электрически зараженных макроскопических тел из электронейтральных.

4. Точечный заряд – это…

заряженное тело, размер которого много меньше расстояния его возможного действия на другие тела.

6. Найдите силу взаимодействия между положительным и отрицательным точечными зарядами 1 мкКл, находящимися на расстоянии 10 см.

По закону Кулона

1. На каком расстоянии находятся друг от друга точечные заряды 2нКл и 5 нКл, если они взаимодействуют друг с другом с силой 9 мН?

2. Найдите силу взаимодействия двух точечных электрических зарядов 1 нКл и 4 нКл в пустоте и керосине, если расстояние между ними 2 см.

3.Два точечных одинаковых заряда взаимодействуют друг с другом с силой 0,4 мН, находясь на расстоянии 5 см друг от друга. Чему равен каждый заряд?

Ответ: q=10.5 ( нКл )

4 . К стержню электроскопа, стоящего на изолирующей подставке, поднесли, не касаясь его, положительно заряженную стеклянную палочку. Листочки электроскопа разошлись. Затем к стержню прикоснулись пальцем другой руки. Что произойдет? Можно ли утверждать, что стержень электроскопа приобрел заряд? Какого знака? Что произойдет, если палочку теперь удалить?

Ответ: Когда к стержню электроскопа поднесли положительно заряженную палочку, электроны индуцируются на ближайшем к палочке конце; отрицательный заряд, на другом конце стержня индуцируется положительный заряд. Если прикоснуться пальцем руки к стержню, то часть отрицательного заряда перейдет на человека и стержень в целом уже станет положительно заряженным (внизу стержня положительный заряд по величине больше отрицательного вверху). Если палочку удалить, то электроны из верхней части стержня перейдут в нижнюю, а на верхнюю часть стержня будут переходить электроны с пальца руки до тех пор, пока стержень электрометра снова не станет электрически нейтральным)

5 . . Положительно заряженное тело притягивает подвешенный на шелковой нити легкий шарик. Можно ли утверждать, что шарик заряжен отрицательно?

Ответ: (Если шарик неметаллический (значит, в нем нет свободных электронов), то можно. Если же металлический, то нельзя, т.к. он может не иметь заряда, и притяжение в этом случае происходит за счет электризации на расстоянии.)

3 уровень (Повышенный базовый уровень)

1 .Два одинаковых шарика, заряженные один отрицательным зарядом—1,5 мкКл, другой положительным 25 мкКл, приводят в соприкосновение и вновь раздвигают на расстояние 5 см. Определите заряд каждого шарика после соприкосновения и силу их взаимодействия.

Так как шарики одинаковые, то по закону сохранения заряда их заряды после соприкосновения будут равны:

Ответ: F= 4.97*10² ( Н )

2. Два одинаковых металлических маленьких шарика заряжены так, что заряд одного из них в 5 раз больше заряда другого. Шарики привели в соприкосновение и раздвинули на прежнее расстояние. Во сколько раз изменилась по модулю сила их взаимодействия, если: а) шарики заряжены одноименно; б) шарики заряжены разноименно?

Решение: а) По условию задачи

т.к. шарики одинаковые и одноименно заряженные, то после соприкосновения их заряды будут равны Следовательно

Так как шарики одинаковые и разноименно заряженные, то их заряды после соприкосновения будут равны (считаем, что q1 < 0, q2 > 0, например)

3. Одинаковые металлические шарики, заряженные одноименно зарядами q и 4q, находятся на расстоянии х друг от друга. Шарики привели в соприкосновение. На какое расстояние надо их раздвинуть, чтобы сила взаимодействия осталась прежней?

Т.к. шарики одинаковы, после соприкосновения их заряды будут равны

4.С какой силой взаимодействовали бы две капли воды на расстоянии 1 км, если бы удалось передать одной из капель 1 % всех электронов, содержащихся в другой капле массой 0,03 г.


(углубленный)

1. На каком расстоянии от шарика А погруженного в керосин, должна быть расположена стальная пылинка В объемом 9 мм 3 , чтобы она находилась в равновесии? Заряд шарика равен 7 нКл, а заряд пылинки равен — 2,1 нКл.

Тогда условие равновесия будет:

2. Два крошечных металлических шарика массой по 10 мг, имеющие заряды, подвешены в одной точке на нитях длиной 30 см. Каждая нить образует угол 15° с вертикалью. Каково значение зарядов шариков?

Решение: По условию задачи

Ответ: q= 8,47 нКл

1. Отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный на нити легкий шарик, а положительно заряженное тело отталкивает. Можно ли утверждать, что шарик заряжен? Каков знак заряда?

Ответ: ( Шарик заряжен положительно, т.к. если бы он был не заряжен, его бы притягивало и положительно, и отрицательно заряженное тело из-за электростатической индукции).

2. Положительно заряженное тело притягивает подвешенный на шелковой нити легкий шарик. Можно ли утверждать, что шарик заряжен отрицательно?

Ответ: (Если шарик неметаллический (значит, в нем нет свободных электронов), то можно. Если же металлический, то нельзя, т.к. он может не иметь заряда, и притяжение в этом случае происходит за счет электризации на расстоянии. )

3.Увеличивает или уменьшает молниеотвод вероятность удара молнии в здание? Ответ объясните.

(Уменьшает. Без молниеотвода молния может попасть с большей вероятностью в другие части здания, притягивающие электрический заряд.)

Читайте также: