Тип 21 № 37575 
Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Электричество и магнетизм
i
Точечный положительный заряд +q находится в точке A, расположенной посередине между двумя закрепленными точечными электрическими зарядами — положительным +Q и отрицательным –Q. Заряд +q начинают перемещать вдоль прямой AB, которая перпендикулярна линии, проходящей через закрепленные заряды (см. рис.). Как при этом будут изменяться модуль и направление силы, действующей на заряд +q со стороны закрепленных зарядов? Нарисуйте вектор этой силы в тот момент, когда заряд +q будет находиться в положении B. Ответ поясните, указав, какие физические явления и закономерности Вы использовали для объяснения.
Решение. 1. Пусть заряд +q сместился в положение B. Обозначим расстояние между закрепленными зарядами +Q и –Q через 2a, расстояние от заряда +q до любого из закрепленных зарядов через r (см. рис.). Тогда, в соответствии с законом Кулона, модули сил 
и 
действующих на заряд +q со стороны зарядов +Q и –Q, одинаковы:
Одноименные точечные заряды отталкиваются друг от друга, а разноименные — притягиваются друг к другу. Поэтому векторы и 
направлены так, как показано на рисунке.
2. На основании принципа суперпозиции сил равнодействующая сил и равна сумме этих векторов: 
Составляющие сил и направленные параллельно прямой AB, равны по модулю и противоположны по направлению, а составляющие этих сил, направленные перпендикулярно указанной прямой, имеют одинаковое направление. Поэтому сила 
направлена перпендикулярно прямой AB, то есть вдоль линии, на которой лежат закрепленные заряды. Направление этой силы при перемещении заряда +q не изменяется.
3. Векторы сил и являются сторонами ромба, а сила 
его диагональю. Поэтому модуль силы равен:
(угол
показан на рисунке). Учитывая, что
получаем:
4. При перемещении заряда +q от точки A в сторону точки B угол уменьшается. Поэтому величина F также будет уменьшаться.
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: уменьшение модуля силы, неизменность ее направления, правильное изображение вектора при нахождении заряда +q в точке B) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: взаимодействие одноименных и разноименных точечных зарядов, закон Кулона, принцип суперпозиции сил). | 3 |
Дан правильный ответ, и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков. В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.) И (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты. И (ИЛИ) В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. | 2 |
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев. Дан правильный ответ на вопрос задания, и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения. (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца. (ИЛИ) Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки. (ИЛИ) Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1 |
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0 |
| Максимальный балл | 3 |
PDF-версии: