ID: 00028658
В устройстве, изображённом на рисунке, лёгкий шарик из алюминиевой фольги подвешен между пластинами плоского конденсатора на изолирующей нити, при этом одна из пластин заземлена, а другая заряжена положительно. Когда устройство собрано, шарик приходит в колебательное движение, при котором сталкивается с пластинами конденсатора. Выберите все верные утверждения, соответствующие колебательному движению шарика в конденсаторе после первого столкновения шарика с пластиной.
1) Пренебрегая сопротивлением воздуха при движении шарика, его колебания можно считать гармоническими.
2) При движении шарика к заземлённой пластине он заряжен положительно, а при движении к положительно заряженной пластине – отрицательно.
3) При движении шарика к положительно заряженной пластине его заряд равен нулю, а при движении к заземлённой пластине его заряд – положительный.
4) По мере колебаний шарика электрическая ёмкость конденсатора увеличивается.
5) По мере колебаний шарика заряд конденсатора уменьшается.
Источник: ФИПИ
Шарик из фольги висит между пластинами: левая заряжена положительно, правая заземлена. После первого касания шарик начинает мотаться туда-сюда, ударяясь то об одну, то о другую пластину.
Такое движение — это не плавное колебание около положения равновесия под пропорциональной возвращающей силой, а перелёты с почти постоянным ускорением между двумя стенками и столкновениями об них. Это НЕ гармонические колебания. Утверждение 1 неверно.
Когда шарик касается положительной пластины, он заряжается тем же знаком (положительно) и отталкивается — летит к заземлённой пластине, неся положительный заряд. Когда он касается заземлённой пластины, весь его заряд стекает в землю — шарик становится полностью нейтральным, но притягивается обратно к положительной пластине за счёт наведённого заряда.
Значит: к заземлённой пластине шарик летит заряженным положительно, а к положительной — нейтральным (заряд равен нулю). Утверждение 2 (там сказано наоборот про знаки) неверно, а утверждение 3 (в точности это описание) верно.
Ёмкость конденсатора зависит только от геометрии пластин и не меняется от движения шарика внутри. Утверждение 4 неверно.
Каждый перелёт шарика уносит небольшую порцию заряда с положительной пластины на землю — общий заряд конденсатора постепенно уменьшается. Утверждение 5 верно.