НПСФ 2003, 9. клас — Задача 2

НАЦИОНАЛНО СЪСТЕЗАНИЕ ПО ФИЗИКА 21 март – 23 март 2003 година, гр. Перник · 21 март 2003 г.

Условие

По средата на плосък кондензатор с капацитет $C = 80\ \mathrm{pF}$, чиито електроди са хоризонтални (фиг.1), виси, закачено на диелектрична нишка, малко топче с маса $m$ и положителен електричен заряд $q_0$. Разстоянието между електродите е $d = 10\ \mathrm{cm}$. Долният електрод е заземен. Когато кондензаторът не е зареден, силата на опъване на нишката е $T$. Когато кондензаторът е зареден, интензитетът на еднородното електрично поле между електродите му е $E = 4.10^4\ \mathrm{V/m}$, а силата на опъване на нишката е $T_1 = 9T$. Земното ускорение приемете за $g = 10\ \mathrm{m/s^2}$.

а) Колко кулона е зарядът $q$ на заредения кондензатор?

б) Колко волта е потенциалът $\varphi_A$ на електростатичното поле на заредения кондензатор в точка A, в която се намира топчето?

в) Пресметнете отношението $q_0/m$ (специфичен заряд на топчето).

г) С какво ускорение $a$ ще започне да се движи топчето, ако се скъса нишката?

д) Удрят топчето, така че непосредствено след скъсването на нишката то се намира в точка A и има начална скорост $v_0 = 4\ \mathrm{m/s}$ (при удара зарядът на топчето не се изменя). Определете големината на скоростта $v$, с която топчето ще достигне долния електрод (фиг.1). Зависи ли скоростта $v$ от посоката, в която започва да се движи топчето веднага след като се скъса нишката? Съпротивлението на въздуха се пренебрегва.

Решение

Теми и трудност

Трудност: неоценена.

Електричество · Механика · Кондензатори и диелектрици · Електрично поле · Електричен потенциал · Закони на Нютон · Работа и енергия

Предпоставки: Гимназиална подготовка

---

Оригинал в Архива: proletni_2003_9problems.pdf