1-11 класс
  • 1-11 класс
  • 1 класс
  • 2 класс
  • 3 класс
  • 4 класс
  • 5 класс
  • 6 класс
  • 7 класс
  • 8 класс
  • 9 класс
  • 10 класс
  • 11 класс
Выберите класс
Предметы
Рымкевич 10-11 класс
№687 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)
Рымкевич
11 класс
Класс
11
Предмет
Физика
Автор
Рымкевич

№687 ГДЗ Рымкевич 10-11 класс (Физика)

Задача
  1. На нерастяжимой нити висит шарик массой $$100\ \text{г}$$, имеющий заряд $$20\ \text{мкКл}$$. Как необходимо зарядить второй шарик, который подносят снизу к первому шарику на расстояние $$30\ \text{см}$$, чтобы сила натяжения: уменьшилась вдвое; рассмотреть случай невесомости; увеличилась в $$4$$ раза?
Подробный ответ

Сила натяжения нити вначале равна весу шарика:

$$T_1=mg$$

При поднесении снизу второго шарика электрическая сила действует вверх. Чтобы сила натяжения уменьшилась, шарики должны отталкиваться, значит, второй шарик надо зарядить одноимённо с первым.

Сила Кулона:

$$F_k=\frac{k|q_1q_2|}{r^2}$$

где $$k=9\cdot10^9\ \frac{\text{Н}\cdot\text{м}^2}{\text{Кл}^2}$$.

1) Натяжение уменьшилось вдвое

Тогда

$$T_2=\frac12T_1$$

и

$$T_2=T_1-F_k$$

Следовательно,

$$F_k=\frac12mg$$

Отсюда

$$\frac{kq_1q_2}{r^2}=\frac12mg$$

$$q_2=\frac{mgr^2}{2kq_1}$$

Подставим значения:

$$q_2=\frac{0{,}1\cdot9{,}8\cdot0{,}3^2}{2\cdot9\cdot10^9\cdot2\cdot10^{-5}}=0{,}25\cdot10^{-6}\ \text{Кл}=0{,}25\ \text{мкКл}$$

2) Случай невесомости

Тогда $$T_2=0$$, значит, электрическая сила должна уравновесить вес:

$$F_k=mg$$

Отсюда

$$\frac{kq_1q_2}{r^2}=mg$$

$$q_2=\frac{mgr^2}{kq_1}$$

Подставим значения:

$$q_2=\frac{0{,}1\cdot9{,}8\cdot0{,}3^2}{9\cdot10^9\cdot2\cdot10^{-5}}=0{,}5\cdot10^{-6}\ \text{Кл}=0{,}5\ \text{мкКл}$$

3) Натяжение увеличилось в 4 раза

Тогда

$$T_2=4T_1$$

и

$$T_2=T_1+F_k$$

Следовательно,

$$4mg=mg+F_k$$

$$F_k=3mg$$

Так как сила должна быть направлена вниз, второй шарик надо зарядить разноимённо с первым.

Тогда

$$\frac{k|q_1q_2|}{r^2}=3mg$$

$$q_2=\frac{3mgr^2}{kq_1}$$

Подставим значения:

$$q_2=\frac{3\cdot0{,}1\cdot9{,}8\cdot0{,}3^2}{9\cdot10^9\cdot2\cdot10^{-5}}=1{,}5\cdot10^{-6}\ \text{Кл}$$

С учётом знака заряда:

$$q_2=-1{,}5\ \text{мкКл}$$

Ответ: 1) $$q_2=0{,}25\ \text{мкКл}$$; 2) $$q_2=0{,}5\ \text{мкКл}$$; 3) $$q_2=-1{,}5\ \text{мкКл}$$.



Общая оценка
4.3 / 5
Другие учебники
Другие предметы