Задание 14 ЕГЭ по физике: Два незаряженных стеклянных кубика 1 и 2 сблизили вплотную и… | Global EE
№2. Задание 14
ID: 00005406
Два незаряженных стеклянных кубика 1 и 2 сблизили вплотную и поместили в электрическое поле, напряженность которого направлена горизонтально вправо, как показано в верхней части рисунка. Затем кубики раздвинули и уже потом убрали электрическое поле (нижняя часть рисунка).
Выберите из предложенного перечня все утверждения, которые соответствуют результатам проведенных экспериментальных исследований, и укажите их номера.
1) После того, как кубики раздвинули, заряд первого кубика оказался отрицательный, заряд второго — положителен.
2) После помещения в электрическое поле электроны из первого кубика стали переходить во второй.
3) После того, как кубики раздвинули, заряды обоих кубиков остались равными нулю.
4) До разделения кубиков в электрическом поле левая поверхность 1-го кубика была заряжена отрицательно.
5) До разделения кубиков в электрическом поле правая поверхность 2-го кубика была заряжена отрицательно.
Источник: ФИПИ
Решение
Дано:
Два стеклянных (диэлектрических) кубика, изначально незаряженных.
Электрическое поле \vec{E} направлено горизонтально вправо.
Последовательность: поместили вместе в поле → раздвинули → убрали поле.
Найти:
Верные утверждения из перечня.
Решение:
Стекло — диэлектрик, в котором свободные носители заряда отсутствуют. При помещении в электрическое поле в диэлектрике происходит поляризация: нейтральные атомы превращаются в диполи — положительные заряды смещаются по полю (вправо), отрицательные — против поля (влево).
В результате поляризации на левой поверхности каждого кубика появляется суммарный отрицательный заряд, а на правой — положительный. Это поляризационные заряды, они связаны и не переходят между кубиками, так как стекло — диэлектрик.
Таким образом, до разделения левая поверхность первого кубика (обращённая против \vec{E}) несёт отрицательный поляризационный заряд — утверждение 4 верно.
При раздвигании кубиков заряды между ними не обмениваются (диэлектрик, не металл). После снятия поля поляризация исчезает, атомы возвращаются в нейтральное состояние. Суммарный заряд каждого кубика остаётся нулевым — утверждение 3 верно.
Утверждения 1 и 2 неверны: заряды не перешли с кубика на кубик. Утверждение 5 неверно: правая поверхность второго кубика была заряжена положительно (смещение положительных зарядов по полю вправо).
