Электростатика — Задание 11 ЕГЭ по физике №00025795
Электростатика
№2. Задание 11
ID: 00025795
Отрицательный заряд – q находится в поле двух неподвижных зарядов: положительного + Q и отрицательного – Q (см. рисунок). Куда направлено относительно рисунка ( вправо, влево, вверх, вниз, к наблюдателю, от наблюдателя ) ускорение заряда – q в этот момент времени, если на него действуют только заряды + Q и – Q ? Ответ запишите словом (словами).
Источник: ФИПИ
Решение
Сначала разберёмся с картинкой. Справа на вертикальной линии стоят два неподвижных заряда: сверху \(-Q\), снизу \(+Q\). Заряд \(-q\) находится слева от них, на штриховой горизонтальной линии — она проходит ровно через середину отрезка между зарядами. Значит, \(-q\) удалён от \(+Q\) и от \(-Q\) на одно и то же расстояние.
План такой: сложим по принципу суперпозиции два поля в точке, где сидит \(-q\), а потом вспомним, что у отрицательного заряда сила направлена против поля.
Поле от нижнего заряда \(+Q\). Поле положительного заряда всегда направлено от него. Заряд \(+Q\) лежит справа и ниже нашей точки, поэтому его вектор \(\vec{E}_1\) в этой точке смотрит влево и вверх — по прямой «от \(+Q\) через точку и дальше».
Поле от верхнего заряда \(-Q\). Поле отрицательного заряда направлено к нему. Заряд \(-Q\) лежит справа и выше, поэтому его вектор \(\vec{E}_2\) в этой точке смотрит вправо и вверх — по прямой «от точки к \(-Q\)».
Складываем. Расстояния до зарядов одинаковы, модули зарядов тоже одинаковы, значит по формуле \(E = \dfrac{kQ}{r^2}\) длины векторов \(\vec{E}_1\) и \(\vec{E}_2\) равны. Разложим каждый на горизонтальную и вертикальную части. Горизонтальные части смотрят в разные стороны (одна влево, другая вправо) и при равных длинах полностью гасят друг друга. Вертикальные части у обоих векторов смотрят вверх — они складываются.
Получается, что суммарное поле \(\vec{E}\) в точке, где находится \(-q\), направлено строго вверх, то есть параллельно линии зарядов — от \(+Q\) к \(-Q\). Это общее правило для такой симметричной пары: на серединном перпендикуляре поле идёт вдоль отрезка, от плюса к минусу.
Переходим к силе и ускорению. Сила \(\vec{F} = q\vec{E}\), и по второму закону Ньютона ускорение \(\vec{a} = \dfrac{\vec{F}}{m}\) направлено так же, как сила. Но заряд у нас отрицательный, значит сила направлена противоположно полю. Поле смотрит вверх — следовательно, сила и ускорение заряда \(-q\) направлены вниз.
Ответ
Похожие задания по теме «Электростатика» (8)
- Задание 11 №00051239 — Два неподвижных точечных заряда действуют друг на друга с силами, модуль…
- Задание 11 №00051238 — Два неподвижных точечных заряда действуют друг на друга с силами, модуль…
- Задание 11 №00048551 — Одинаковые положительные точечные заряды, величина которых q равно 4 умножить…
- Задание 11 №00047963 — Отрицательный электрический заряд равномерно распределён по очень длинной…
- Задание 11 №00047962 — Положительный электрический заряд равномерно распределён по очень длинной…
- Задание 11 №00047787 — Расстояние между двумя точечными электрическими зарядами уменьшили в 2 раза, и…
- Задание 11 №00047777 — Силы электростатического взаимодействия между двумя точечными заряженными…
- Задание 11 №00047776 — Модуль силы взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами равен F.…
