Тип 21 № 19862 
Раздел кодификатора ФИПИ/Решу ЕГЭ: Молекулярная физика−электродинамика. Качественная задача. Электричество и магнетизм
i
Две параллельные металлические пластины, расположенные горизонтально, подключены к электрической схеме, приведенной на рисунке. Между пластинами находится в равновесии маленькое заряженное тело массой m и зарядом q. Электростатическое поле между пластинами считать однородным. Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как и в какую сторону начнет двигаться тело, если сдвинуть ползунок реостата вправо.
Решение. 
1. Поскольку пластины подключены к источнику ЭДС, то между ними имеется разность потенциалов, в пространстве между ними создается однородное электростатическое поле. Согласно электрической схеме, верхняя пластина имеет положительный заряд, а нижняя — отрицательный; следовательно, вектор напряженности поля направлен вертикально вниз. По условию задачи заряженное тело находится в равновесии; следовательно, сила тяжести скомпенсирована силой Кулона, направленной вертикально вверх. Отсюда делаем вывод, что тело имеет отрицательный заряд.
2. Если сдвинуть ползунок реостата вправо, то сопротивление реостата возрастет. Поскольку реостат соединен с резистором R последовательно, то и общее сопротивление цепи также возрастет.
3. Согласно закону Ома для полной цепи: 
— при увеличении сопротивления внешней цепи сила тока в ней уменьшится. Таким образом, по закону Ома для участка цепи: 
— напряжение на резисторе R также уменьшится. Поскольку пластины соединены с резистором R параллельно, то, соответственно, напряжение между ними уменьшится. Следовательно, U уменьшится и напряженность поля между пластинами: 
4. Уменьшение напряженности поля приведет к уменьшению силы Кулона, действующей на тело: 
Равновесие нарушится, сила тяжести станет больше силы Кулона, и тело начнет двигаться вниз с ускорением.
Ответ: тело начнет двигаться вниз с ускорением.
Критерии проверки:| Критерии оценивания выполнения задания | Баллы |
|---|
| Приведено полное правильное решение, включающее правильный ответ (в данном случае: тело начнет двигаться вниз с ускорением, п. 4) и исчерпывающие верные рассуждения с прямым указанием наблюдаемых величин и законов (в данном случае: закон Ома для полной цепи и участка цепи, условия равновесия тела). | 3 |
| Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеются следующие недостатки. 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.) ИЛИ Объяснения представлены не в полном объеме, или в них содержится один логический недочет. | 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 |
Ответ: тело начнет двигаться вниз с ускорением.
— при уменьшении сопротивления внешней цепи сила тока в ней увеличится. Таким образом, по закону Ома для участка цепи цепи