Question

Задание олимпиады по физике для 9 класса 1. Металлический шарик падает на стальную плиту. Сравните высоту подскока шарика после удара в случаях: а) шарик и плита незаряженные; б) шарик заряженный, плита незаряженная. Влияет ли на ответ знак заряда? 2. Как передать электроскопу заряд, который в несколько раз больше заряда наэлектризованной стеклянной палочки? У вас, кроме заряженной палочки и электроскопа, есть небольшой металлический шарик на изолирующей ручке. 3. На расстоянии 9 см друг от друга расположены положительные заряды 8 и 2 нКл. Где нужно разместить третий заряд, чтобы компенсировать отталкивание этих положительных зарядов? 4. Двум одинаковым металлическим шарикам предоставили определенные заряды и разместили их на расстоянии 3 см друг от друга. Оказалось, что на этом расстоянии шарики притягиваются друг к другу с силой 90 мкН. Затем шариками коснулись друг друга и развели на то же расстояние. Теперь шарики стали отталкиваться с силой 40 мкН. Какие заряды были предоставлены шарикам в начале опыта? 5. Предложите схему соединения источника тока лампочки и двух переключателей (переключатель – это устройство с тремя проводами, имеющее два положения, в которых центральный провод запирается поочередно на второй или третий провод) таким образом, чтобы лампочку можно было включать или выключать каждым переключателем независимо.

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

1. Металлический шарик падает на стальную плиту. Сравните высоту подскока шарика после удара в случаях:

а) шарик и плита незаряженные;

высота отскока = H действует только сила тяжести

б) шарик заряженный, плита незаряженная.

высота отскока = H

плита незаряженная, поэтому нет кулоновской силы взаимодействия

Влияет ли на ответ знак заряда?

знак заряда не влияет

3. На расстоянии 9 см друг от друга расположены положительные заряды 8 и 2 нКл. Где нужно разместить третий заряд, чтобы компенсировать отталкивание этих положительных зарядов?

решать надо через напряженность

E1 - E2 = 0

k q1/(r-x) = k q2/x

x = r / (q1/q2 +1) = 9 см / (8/2 +1) = 9/5 = 1,8 см

На расстоянии x = 1,8 см от заряда  2 нКл

Answer 2

1. Для задачи с металлическим шариком и стальной плитой:

а) Если шарик и плита незаряжены, то высота подскока шарика после удара будет одинаковой, независимо от их заряда. Знак заряда не влияет на ответ.

б) Если шарик заряжен и плита незаряжена, то высота подскока может измениться. Если заряд шарика положителен, то он будет отталкиваться от плиты и подпрыгнет ниже, чем если бы он был незаряженным. Если заряд шарика отрицателен, то он будет притягиваться к плите и подпрыгнет выше.

2. Для передачи заряда, который в несколько раз больше заряда наэлектризованной стеклянной палочки, можно следовать этим шагам:

   a) При помощи заряженной стеклянной палочки приблизьте ее к электроскопу, чтобы электроскоп зарядился (заряд стеклянной палочки передался на электроскоп).

   b) Затем, используя заряженный электроскоп, прикоснитесь к металлическому шарику на изолирующей ручке. Электростатический заряд передастся от электроскопа на металлический шарик.

3. Чтобы компенсировать отталкивание между положительными зарядами 8 нКл и 2 нКл, третий заряд должен быть отрицательным и иметь величину равной величине положительных зарядов, то есть 6 нКл. Таким образом, третий заряд будет притягивать оба положительных заряда и компенсировать отталкивание.

4. Пусть Q1 и Q2 - заряды металлических шариков до касания. Значения силы будут зависеть от закона Кулона:

   a) После касания и разделения на расстояние 3 см, сила отталкивания между ними будет равна 40 мкН. Это означает, что

   $F = k \frac{|Q1 * Q2|}{r^2} = 40 \cdot 10^{-6} \text{ Н},$

   где $k$ - постоянная Кулона, $r$ - расстояние.

   b) До касания, когда шарики находились на расстоянии 3 см друг от друга, сила притяжения между ними была 90 мкН:

   $F = k \frac{|Q1 * Q2|}{r^2} = 90 \cdot 10^{-6} \text{ Н}.$

   Теперь, используя оба уравнения, можно решить систему уравнений относительно $Q1$ и $Q2$.

5. Для создания схемы с двумя переключателями, которые могут независимо включать или выключать лампочку, вы можете использовать следующую схему:

   Подключите источник тока к центральным контактам обоих переключателей. Затем, один из проводов от каждого переключателя подключите к лампочке. Второй провод от каждого переключателя подключите к земле или к другому общему проводу источника тока.

   Таким образом, каждый переключатель будет контролировать один из проводов, подключенных к лампочке, и лампочку можно будет включать и выключать независимо с помощью обоих переключателей.