Из приведённого ниже списка выберите все верные утверждения относительно этой ситуации. 1) Модуль силы Кулона, действующей на бусинку А, в 2 раза меньше модуля силы Кулона, действующей на бусинку В. 2) Если бусинки соединить незаряженной стеклянной палочкой, их заряды не изменятся. 3) Напряжённость результирующего электростатического поля в точке С направлена горизонтально влево. 4) Если бусинки соединить медной проволокой, они будут отталкивать друг друга. 5) На бусинку А со стороны бусинки В действует сила Кулона, направленная горизонтально вправо. Ответ:

Решение:

Посмотрим на рисунок. На нём изображены две бусинки, A и B, с зарядами +q и -2q соответственно. Точка C находится на линии, соединяющей эти бусинки, ближе к бусинке A.

1. Модуль силы Кулона, действующей на бусинку А, в 2 раза меньше модуля силы Кулона, действующей на бусинку В.

Сила Кулона между двумя зарядами пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. В данном случае:

Сила, действующая на A со стороны B: \( F_{AB} = k \frac{|+q| |-2q|}{r_{AB}^2} \)

Сила, действующая на B со стороны A: \( F_{BA} = k \frac{|-2q| |+q|}{r_{BA}^2} \)

По третьему закону Ньютона, \( F_{AB} = F_{BA} \). Утверждение неверно, так как силы равны по модулю.

2. Если бусинки соединить незаряженной стеклянной палочкой, их заряды не изменятся.

Стеклянная палочка — диэлектрик. При соединении проводником (например, медной проволокой) заряды распределятся. При соединении диэлектриком значительного перераспределения зарядов не произойдет, и заряды останутся прежними.

3. Напряжённость результирующего электростатического поля в точке С направлена горизонтально влево.

Поле, созданное положительным зарядом (+q), направлено от него (вправо). Поле, созданное отрицательным зарядом (-2q), направлено к нему (влево). Точка C находится ближе к заряду +q. Поэтому напряжённость поля от +q будет больше, чем напряжённость поля от -2q (в точке C).

Направление результирующего поля будет определяться большим по модулю полем. Направление поля от +q — вправо. Направление поля от -2q — влево. Поскольку точка C ближе к +q, напряженность поля от +q в точке C больше, чем напряженность поля от -2q в точке C. Результирующее поле будет направлено в сторону большего по модулю поля. Поскольку точка C расположена ближе к заряду +q, то напряженность поля, создаваемого зарядом +q в точке C, будет направлена вправо. Напряженность поля, создаваемого зарядом -2q в точке C, будет направлена влево. Поскольку $$|-2q| > |+q|$$, а точка C расположена ближе к +q, необходимо сравнить модули напряженностей. Напряженность поля, создаваемого зарядом +q в точке C, направлена вправо. Напряженность поля, создаваемого зарядом -2q в точке C, направлена влево. Точка C находится ближе к заряду +q. Напряженность поля от +q будет направлена вправо. Напряженность поля от -2q будет направлена влево. Модуль напряженности поля от +q: \( E_A = k \frac{q}{r_{AC}^2} \). Модуль напряженности поля от -2q: \( E_B = k \frac{2q}{r_{BC}^2} \). Так как C ближе к A, \( r_{AC} < r_{BC} \). Если \( r_{AC} \) намного меньше \( r_{BC} \), то \( E_A \) может быть больше \( E_B \). Однако, если \( r_{BC} \) примерно в 2 раза больше \( r_{AC} \), то \( E_A \) и \( E_B \) будут сравнимы. Но так как заряд -2q больше по модулю, то в точке C, скорее всего, преобладает поле от -2q, направленное влево. Следовательно, утверждение о направлении влево верно.

4. Если бусинки соединить медной проволокой, они будут отталкивать друг друга.

При соединении медной проволокой заряды перераспределятся. Так как изначально заряды разноименные, они будут притягиваться. После соединения проволокой, часть заряда перетечет, и заряды станут либо одноименными, либо один из них станет нулевым. Если оба станут одноименными, то будут отталкиваться. Если один станет нулевым, а другой останется, то отталкивания не будет. Но исходные заряды разноименные, поэтому при перетекании произойдет частичная нейтрализация. Но если они соединятся, то какой-то заряд останется. Если бы они были одноименными, то при соединении они бы отталкивались. Но они разноименные, поэтому будут притягиваться. Если соединить медной проволокой, то произойдет перераспределение зарядов. Поскольку заряды разноименные, они будут притягиваться. После соединения проволокой, они станут нейтральными или одноименно заряженными. Если они оба станут нейтральными, то отталкивания не будет. Если они останутся одноименно заряженными, то будут отталкиваться. Но так как изначально они разноименные, то при соединении они будут стремиться к нейтрализации, то есть будут притягиваться. Утверждение неверно.

5. На бусинку А со стороны бусинки В действует сила Кулона, направленная горизонтально вправо.

Заряд бусинки А положительный (+q), а заряд бусинки В отрицательный (-2q). Одноименные заряды отталкиваются, разноименные — притягиваются. Следовательно, бусинка А будет притягиваться к бусинке В. Так как бусинка В находится справа от А, сила, действующая на А со стороны В, будет направлена влево.

Правильные утверждения: 2 и 3.

Ответ: 2, 3