Задание 14 ЕГЭ по физике · задача 2786AC
|
|
В устройстве, изображённом на рисунке, лёгкий шарик из алюминиевой фольги подвешен между пластинами плоского конденсатора на изолирующей нити, при этом одна из пластин заземлена, а другая заряжена положительно. Когда устройство собрано, шарик приходит в колебательное движение, при котором сталкивается с пластинами конденсатора. Выберите все верные утверждения, соответствующие колебательному движению шарика в конденсаторе после первого столкновения шарика с пластиной.
| 1) | Пренебрегая сопротивлением воздуха при движении шарика, его колебания можно считать гармоническими. | |
| 2) | При движении шарика к заземлённой пластине он заряжен положительно, а при движении к положительно заряженной пластине – отрицательно. | |
| 3) | При движении шарика к положительно заряженной пластине его заряд равен нулю, а при движении к заземлённой пластине его заряд – положительный. | |
| 4) | По мере колебаний шарика электрическая ёмкость конденсатора увеличивается. | |
| 5) | По мере колебаний шарика заряд конденсатора уменьшается. |
Показать ответ и разбор
Разбор
Когда он касается положительно заряженной пластины, он получает положительный заряд и отталкивается от неё. Под действием поля он летит к заземлённой пластине. При касании заземлённой пластины заряд стекает, и шарик приобретает отрицательный заряд (потенциал пластины равен нулю, а поле от положительной пластины индуцирует на шарике отрицательный заряд). Теперь он отталкивается от заземлённой пластины и летит обратно к положительной. Так знак заряда меняется при каждом столкновении — утверждение 2 верно, а 3 неверно.
Сила, действующая на шарик между пластинами, постоянна по величине и направлению (однородное поле), а при смене заряда — резко меняет направление. Поэтому движение не является гармоническим — утверждение 1 неверно.
Ёмкость конденсатора определяется только геометрией пластин и остаётся постоянной — утверждение 4 неверно.
Каждый раз, когда положительно заряженный шарик касается заземлённой пластины, часть положительного заряда уходит в землю. Поэтому суммарный заряд на положительной пластине постепенно уменьшается — утверждение 5 верно.