.01 Электростатика
Ошибка.
Попробуйте повторить позже
На тонкий гладкий горизонтальный диэлектрический стержень надеты две маленькие бусинки с зарядами 
мкКл и
мкКл, скрепленные между собой диэлектрической пружиной. Вся система находится в однородном электростатическом
поле напряженностью 
кВ/м, силовые линии которого параллельны стержню. При этом пружина не деформирована. Если
изменить направление поля на противоположное, оставив неизменной величину его напряженности 
, то длина
пружины при равновесии уменьшится в 2 раза. Пренебрегая поляризацией диэлектриков, найти коэффициент жесткости
пружины.
Частицы расположены на одной силовой линии электрического поля (см. рисунок). При этом сила 
, действующая на
заряд со стороны поля 
действует против направления вектора 
, сила 
, действующая на заряд 
со стороны поля действует вдоль вектора 
. В первом случае заряды притягиваются с силой 
, а во втором
.
Рассмотрим первый случай.
Силы 
и 
равны:
А сила взаимодействия зарядов:
Здесь 
– постоянная Кулона, 
– длина недеформированной пружины.
Запишем второй закон Ньютона для одной из частиц:
где 
– ускорение частицы.
Так как стержень и бусинки находятся в равновесии, то 
.
Спроецируем на горизонтальную ось:
Во втором случае расстояние между частицами уменьшается в 2 раза и становится равным 
, тогда сила Кулона становится
равна:
Также во втором случае действует сила упругости 
, которая равна
где 
– коэффициент жёсткости пружины, 
– сжатие пружины.
Запишем второй закон для одной из частицы Ньютона:
где 
– ускорение частицы.
Так как стержень и бусинки находятся в равновесии, то 
.
Спроецируем на горизонтальную ось:
С учетом (1)
Тогда
| Критерии оценивания выполнения задачи | Баллы |
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: | 3 |
| I) записаны положения теории и физические законы, | |
| закономерности, применение которых необходимо для решения | |
| задачи выбранным способом (в данном случае: закон Кулона, записана формула силы электрической, второй закон Ньютона, формула силы упругости. Указание того, что ускорение равно нулю); | |
| II) описаны все вновь вводимые в решении буквенные обозначения | |
| физических величин (за исключением обозначений констант, | |
| указанных в варианте КИМ, обозначений, используемых в условии | |
| задачи, и стандартных обозначений величин, используемых при | |
| написании физических законов); | |
| III) представлены необходимые математические преобразования и | |
| расчёты, приводящие к правильному числовому ответу | |
| (допускается решение «по частям» с промежуточными | |
| вычислениями); | |
| IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения | |
| искомой величины | |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, | 2 |
| физические законы, закономерности, и проведены необходимые | |
| преобразования, но имеется один или несколько из следующих | |
| недостатков | |
|
| |
| Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном | |
| объёме или отсутствуют. | |
|
И (ИЛИ)
| |
| В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, | |
| неверные), не отделены от решения (не зачёркнуты; не заключены | |
| в скобки, рамку и т.п.). | |
|
И (ИЛИ)
| |
| В необходимых математических преобразованиях или вычислениях | |
| допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не | |
| доведены до конца. | |
|
И (ИЛИ)
| |
| Отсутствует пункт IV, или в нём допущена ошибка | |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих | 1 |
| случаев. | |
| Представлены только положения и формулы, выражающие | |
| физические законы, применение которых необходимо для решения | |
| задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, | |
| направленных на решение задачи, и ответа. | |
|
ИЛИ
| |
| В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая | |
| для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), | |
| но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися | |
| формулами, направленные на решение задачи. | |
|
ИЛИ
| |
| В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи | |
| (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена | |
| ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с | |
| имеющимися формулами, направленные на решение задачи | |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным | 0 |
| критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | |
| Максимальный балл | 3 |
Специальные программы
Программа
лояльности v2.0
Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!
Крути рулетку
и выигрывай призы!
Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.
Бесплатное онлайн-обучение
Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.
Налоговые вычеты
Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».
Специальное предложение
для учителей
Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!
Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ
Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!
