Zadanie 8: Dynamika i energetyka ruchu ładunków punktowych
- Arkusz
- CKE Czerwiec 2024 · Czerwiec · 2024
- Punkty
- 5 pkt
- Dział
- Pole elektryczne · Ruch naładowanej cząstki w polu elektrycznym
- Trudność
- Poziom trudności: średnie
Zadanie dotyczy analizy ruchu naładowanej kulki w polu elektrycznym drugiej, nieruchomej kulki. Należy określić zmiany parametrów ruchu (przyspieszenie) oraz obliczyć prędkość końcową na podstawie analizy energetycznej lub wykresu siły.
Treść zadania
Na poziomej płycie umieszczono w pewnej odległości od siebie dwie jednakowe małe kulki K1 i K2. Każda z kulek miała masę . Jedną z kulek naładowano ładunkiem elektrycznym dodatnim, a drugą kulkę – ładunkiem elektrycznym ujemnym. Początkowo obie kulki były unieruchomione. W chwili kulkę K1 zwolniono z mocującego ją uchwytu i zaczęła się ona zbliżać do nieruchomej kulki K2. Przyjmij, że siła wypadkowa działająca na K1 jest równa sile oddziaływania elektrycznego z kulką K2 (co oznacza m.in. pominięcie siły tarcia oraz oddziaływania elektrycznego z płytą).
Zadanie 8.1. (0–1) Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C i jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.
Od chwili wartość przyspieszenia kulki K1
A. się zwiększa,
B. się zmniejsza,
C. pozostaje stała,
ponieważ wartość siły wypadkowej działającej na tę kulkę
1. się zwiększa.
2. się zmniejsza.
3. pozostaje stała.
Zadanie 8.2. (0–4) W chwili kulka K1 spoczywała i znajdowała się w punkcie A. Odległość K1 od K2 w chwili była równa . W pewnej chwili podczas ruchu, kulka K1 znalazła się w punkcie B. Odległość K1 od K2 w chwili była równa . Na wykresie przedstawiono zależność wartości siły wypadkowej działającej na kulkę K1 od odległości do K2 – podczas ruchu kulki od punktu A do punktu B. Oblicz wartość prędkości kulki w punkcie B. Zapisz obliczenia.
Odpowiedź i wynik końcowy
8.1: A1 (przyspieszenie się zwiększa, ponieważ siła wypadkowa się zwiększa).
8.2: , gdzie to pole pod wykresem siły od odległości. Wartość zależy od odczytu z wykresu (dla danych z arkusza CKE 2024 wynik wynosi ).