
Конденсатор состоят из двух неподвижных, вертикально расположенных, параллельных, разноименно заряженных пластин. Пластины расположены на расстоянии d = 4 см друг от друга. Напряженность поля внутри конденсатора равна Между пластинами на равном расстоянии от них помещен шарик с зарядом
и массой m = 0,1 г. После того как шарик отпустили, он начинает падать и ударяется об одну из пластин. На какую величину
уменьшится высота, на которой находится шарик, к моменту его удара об одну из пластин?
Решение. Однородное электрическое поле между вертикальными пластинами конденсатора имеет напряженность, вектор которой направлен горизонтально от положительной к отрицательной пластине. На заряженный шарик электрическое поле действует силой вектор которой сонаправлен с вектором напряженности, так как заряд шарика положительный.
В вертикальном направлении на шарик действует сила тяжести mg, направленная вертикально вниз.
Рассмотрим движение шарика под действием двух этих сил. По второму закону Ньютона проекция на ось Ox равна
При равноускоренном движении без начальной скорости где t — время падения шарика до удара об одну из пластин, причем
так как по условию шарик находился на равном расстоянии от пластин.
Под действием силы тяжести шарик движется с ускорением свободного падения. Поэтому перемещение шарика в вертикальном направлении равно
Объединяя уравнения, находим вертикальное смещение шарика:
Ответ:
| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|---|
Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при написании физических законов); III) представлены необходимые математические преобразования и расчёты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины | 3 |
Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования, но имеется один или несколько из следующих недостатков. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объёме или отсутствуют. И (ИЛИ) В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачёркнуты. И (ИЛИ) В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) в математических преобразованиях/вычислениях пропущены логически важные шаги. И (ИЛИ) Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка (в том числе в записи единиц измерения величины) | 2 |
Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо и достаточно для решения данной задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения данной задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения данной задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, 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: