НОФ 2020, II кръг (областен), 11–12 клас — Задача 1. Свързани заряди

Олимпиада по физика 2020, областен кръг, тема за XI и XII клас (V състезателна група) · 23 февруари 2020 г. · 10 т.

Условие

а) Две малки метални топчета с еднаква маса $m$ се намират на разстояние $l$ едно от друго (фиг. 1). На топчетата са придадени еднакви по големина и противоположни по знак заряди $+q$ и $-q$ съответно. Топчетата се намират във външно еднородно електрично поле.

а) (i) Определете големината $E$ и посоката на интензитета на външното поле (изобразете я на чертеж), ако е известно, че топчетата се намират в равновесие. [2,5 т.]

а) (ii) Устойчиво ли е равновесието на топчетата? Обосновете кратко отговора си, като използвате подходящ чертеж. [1,5 т.]

б) Двете топчета са свързани с неразтеглива изолираща нишка, без равновесието им да бъде нарушено. Отрицателно зареденото топче е осветено за кратко с ултравиолетово лъчение и поради фотоефект губи част от електроните си, като зарядът му става $q' = -q/4$. В резултат на това топчетата започват да се ускоряват във външното поле.

• Направете чертеж, на който да изобразите посоките на всички сили, действащи на топчетата. Определете големината $T$ на силата на опън на нишката. [6 т.]

Отговори

Решение

Оригинал в Архива: NOF2_2020_11-12problems.pdf · официални решения: NOF2_2020_11-12solutions.pdf