Электростатика — Задание 25 ЕГЭ по физике №00017125
Электростатика
№2. Задание 25
ID: 00017125
Конденсатор состоит из двух неподвижных, вертикально расположенных, параллельных, разноимённо заряженных пластин (см. рисунок). Пластины расположены на расстоянии $d = 5$ см друг от друга. Напряжённость поля внутри конденсатора равна $E = 10^{5}$ В/м. Между пластинами, на равном расстоянии от них, помещён шарик с зарядом $q$ и массой $m = 0{,}2$ г. После того как шарик отпустили, он начинает двигаться к одной из пластин под действием поля. Оцените время $t$ движения шарика до удара о пластину.

Источник: Сборник Гиголо
Решение
Идея
Пластины вертикальные, поэтому горизонтально на шарик действует только электрическая сила поля — она и гонит его к ближайшей пластине. Движение из покоя под постоянной силой — это обычное равноускоренное движение по горизонтали. Шарик стоит посередине, значит, до пластины ему лететь половину зазора, $d/2$.
Шаг 1. Ускорение в поле
Горизонтальная сила $F = qE$, тогда по второму закону Ньютона ускорение
$a = \dfrac{qE}{m}.$
Шаг 2. Путь при равноускоренном движении из покоя
Шарик проходит до пластины расстояние $\dfrac{d}{2}$:
$\dfrac{d}{2} = \dfrac{a t^2}{2}.$
Шаг 3. Выражаем время
$t^2 = \dfrac{d}{a} = \dfrac{d m}{qE} \;\Rightarrow\; t = \sqrt{\dfrac{m d}{qE}}.$
Это и есть искомая оценка времени движения шарика до удара о пластину.
Ответ
Время падения до удара о пластину t = √(md/(qE)).
Другие задания по теме «Электростатика» (8)
- Задание 25 №00026615 — Маленький шарик массой m равно 1 г с зарядом q больше 0, подвешенный к потолку…
- Задание 25 №00026608 — Частица, имеющая заряд q равно 5 умножить на 10 в степени минус 9 Кл, влетает в…
- Задание 25 №00026601 — На столе закреплён длинный тонкий непроводящий стержень, наклонённый под углом…
- Задание 25 №00026599 — Маленький шарик массой m с зарядом q равно 5 нКл, подвешенный к потолку на…
- Задание 25 №00026598 — Батарея из четырёх конденсаторов электроёмкостью C индекс 1 = 2 С, C индекс 2 =…
- Задание 25 №00026597 — На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных…
- Задание 25 №00026596 — Между горизонтальными обкладками плоского конденсатора висит заряженная…
- Задание 25 №00026586 — На рисунке показана схема устройства для предварительного отбора заряженных…