Задание №14 — Закон Кулона

#67747Задание №14ФИПИ

Взаимодействие зарядовПринцип суперпозиции электрических полейПроводники в электростатическом поле

Две маленькие закреплённые бусинки, расположенные в точках А и В, несут на себе заряды $+ q > 0$ и $- 2 q$ соответственно (см. рисунок).

Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно этой ситуации.

1) Если бусинки соединить медной проволокой, они будут притягивать друг друга.
2) На бусинку В со стороны бусинки А действует сила Кулона, направленная горизонтально вправо.
3) Модули сил Кулона, действующих на бусинки А и В, одинаковы.
4) Если бусинки соединить незаряженной стеклянной палочкой, их заряды не изменятся.
5) Напряжённость результирующего электростатического поля в точке С направлена горизонтально влево.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

В точке А закреплён заряд $+q$ , в точке В — заряд $-2q$ ; точка С — середина отрезка АВ. Обозначим $AB=2r$ , тогда $AC=CB=r$ .

1) Медь — проводник. При соединении бусинок медной проволокой заряды перераспределятся, суммарный заряд $+q+(-2q)=-q$ сохранится, и обе бусинки станут заряжены отрицательно (по $-q/2$ ). Одноимённые заряды отталкиваются, а не притягиваются. Неверно.

2) Заряды разноимённые, значит они притягиваются. Сила, действующая на бусинку В со стороны А, направлена к А, то есть горизонтально влево. Неверно.

3) По третьему закону Ньютона (и по закону Кулона $F=k\dfrac{q\cdot 2q}{\left(2r\right)^2}$ для обеих бусинок) модули сил, действующих на А и на В, одинаковы. Верно.

4) Стекло — диэлектрик, по нему заряд не перетекает, поэтому заряды бусинок не изменятся. Верно.

5) В точке С поле заряда $+q$ направлено от А, то есть вправо, и равно $E_1=k\dfrac{q}{r^2}$ ; поле заряда $-2q$ направлено к В, то есть тоже вправо, и равно $E_2=k\dfrac{2q}{r^2}$ . По принципу суперпозиции $E=E_1+E_2=k\dfrac{3q}{r^2}$ и направлено горизонтально вправо, а не влево. Неверно.

Ответ: 34