Global EE

Электростатика — Задание 25 ЕГЭ по физике №00017126

Задание №25. Электродинамика. Высокий Уровень Сложности

Электростатика

№2. Задание 25

ID: 00017126

Конденсатор состоит из двух неподвижных, вертикально расположенных, параллельных, разноимённо заряженных пластин. Пластины расположены на расстоянии $d = 5$ см друг от друга. Между пластинами на равном расстоянии от них помещён шарик с зарядом $q = 10^{-9}$ Кл и массой $m = 0,2$ г. После того как шарик отпустили, он начинает падать и ударяется об одну из пластин. К моменту удара высота, на которой находится шарик, уменьшилась на $h = 50$ см.

Определите напряжённость поля внутри конденсатора.

Рисунок к заданию 25 ЕГЭ по физике — Электростатика

Источник: Сборник Гиголо

Решение

Идея

Задача обратная к предыдущей. Шарик одновременно падает вниз и сносится полем вбок. Вертикальное падение на $h$ задаёт нам время движения, а за это же время по горизонтали шарик пролетает половину расстояния между пластинами $\dfrac{d}{2}$. Зная время и горизонтальный путь, находим ускорение от поля, а из него — саму напряжённость.

Шаг 1. Время — из вертикали

Свободное падение: $h=\dfrac{g t^2}{2}$, отсюда $t^2=\dfrac{2h}{g}=\dfrac{2\cdot0,5}{10}=0,1$ с$^2$.

Шаг 2. Горизонтальное ускорение и напряжённость

По горизонтали $\dfrac{d}{2}=\dfrac{a t^2}{2}$, значит $a=\dfrac{d}{t^2}=\dfrac{0,05}{0,1}=0,5$ м/с$^2$. Ускорение создаёт поле: $a=\dfrac{qE}{m}$, поэтому $E=\dfrac{ma}{q}=\dfrac{2\cdot10^{-4}\cdot0,5}{10^{-9}}=10^5$ В/м.

Ответ

E = 10⁵ В/м

Другие задания по теме «Электростатика» (8)