Задание №7301 ЕГЭ по Физике

Тема : Однородное электростатическое поле

Раздел: Электричество и магнетизм

25 линия

Не выполнено

Два точечных электрических заряда массой по 0,29 кг каждый, соединённые невесомым непроводящим жёстким стержнем, движутся по горизонтальной поверхности с коэффициентом трения, равным 0,18, под действием силы F₁ = 6,8 Н, действующей на заряд q₁ = −7,3 мкКл, вдоль линии стержня со стороны внешнего однородного электростатического поля. Определите ускорение системы тел, если q₂ = 4,5 мкКл.

Дано: m₁ = m₂ = m, m = 0,29 кг, µ = 0,18, F₁ = 6,8 Н, q₁ = −7,3 · 10⁻⁶ Кл, q₂ = 4,5 · 10⁻⁶ Кл.

Найти: a.

Решение:
Покажем силы, действующие на электрические заряды (см. рис.)

Сила Формула действующая на заряд q₁ со стороны внешнего однородного электрического поля, по условию задачи имеет направление, показанное на рисунке.
Как известно,
где Формула — напряжённость внешнего электростатического поля.
Так как q₁ < 0, то и противоположны по направлению. Сила  действующая на заряд q₂ со стороны внешнего поля, направлена вдоль поля Формула , так как q₂ > 0, т. е. силы и противоположны по направлению.
Кроме электрических сил, на заряды действуют сила тяжести сила реакции опоры  сила трения и сила упругости стержня Формула Составим уравнение движения для зарядов:
(1)
и спроецируем его на направление силы
(2).
Учтём далее, что  т.к. вертикальные силы должны компенсировать друг друга; m₁ = m₂ = m по условию; T₁ = T₂, т.к. стержень невесомый.
Тогда проекция уравнения движения примет вид: Формула
Силы и порождены одним и тем же полем с напряжённостью
значит,
  Учитывая знаки зарядов, получаем, что (5),