Тема . Заключительный этап ВсОШ

Закл (финал) 10 класс

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела заключительный этап всош
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#99435

Две материальные точки с массами m  и M  (M > m )  и одинаковыми положительными зарядами q  находятся на расстоянии l  друг от друга в однородном электрическом поле E,  направленном от m  к M  (см. рисунок). В начальный момент скорости точек равны нулю. Найдите максимальное расстояние L  между точками при их дальнейшем движении. Считайте, что точки всё время движутся вдоль одной прямой

(Всеросс., 2014, Закл., 10)

PIC

Источники: Всеросс., 2014, финал, 10

Подсказки к задаче

Как перейти к рассмотрению движения только одного заряда?

Чтобы упростить задачу, нужно найти ускорение М относительно m и представить систему как движение одного заряда.

Какое условие для потенциальной энергии этого заряда будет выполняться в конечной точке траектории?

Потенциальная энергия заряда в конечной точке траектории равна начальной, так как скорость заряда в этих точках равна нулю.

Показать ответ и решение

1. Найдем ускорение точки M  относительно m.

      -q2-  qE-
a1 = kM r2 + M −  ускорение т. М.

        q2    qE
a2 = − k mr2-+ m-− ускорение т. М.

                2(       )
aМ = a1 − a2 = k q2 M-+-m- − qEM--−-m-.
               r    M m         M m

2. Можно заметить, что такое же ускорение было бы у точки массой        mM
M1 =  m-+-M-,  если бы точка m  покоилась и напряженность поля равнялась бы E1,  при этом

qE1-= − qE M-− m-⇒ E  = − EM--−-m-.
M1         mM        1     M  + m

Для упрощения будем рассматривать движение такой точки, т. к. траектории отличаться не будут. 3. Точка M1  будет находиться на максимальном расстоянии, когда ее скорость будет равна нулю. Значит, в этот момент её потенцильная энергия равна начальной U0.

Потенциальная энергия M1 :

        q2
U (r) = k-r + q⋅E1 ⋅r

В начальной и конечной точках:

      q2                 U      kq
U0 = k-- + q⋅E1 ⋅r ⇒ r2 − --0r+  ---= 0
       r                 qE1    E1

Это квадратное уравнение относительно r.  Если один из этих корней равен l,  то по теореме Виета: l⋅L = kEq1 ⇒ L = Ek1q⋅l.

При этом, если    ∘ ---
l ≥  kq ⇒ L < l,
     E1  то есть наибольшим расстоянием будет начальное l.

Ответ:

Специальные программы

Все 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!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!