Logo
Logo

Пластина с шайбой

Разбалловка

1  4.00 Определите напряженность электрического поля в точке $A$.

1. 0 Поле перпендикулярно стержню 0.10
1. 2 Поле одного элемента как точечного заряда
$$
d E_0 = k \frac{\lambda dx}{ r^2}
$$
1.00
1. 3 Правильная проекция напряженности:
$$
dE = dE_0 \cos \theta
$$
0.30
1. 4 Правильно найден элемент проекции напряженности через переменную интегрирования:
$$
dE = \frac{k \lambda \cos \theta d \theta}{h}
$$
0.70
1. 5 Правильные пределы интегрирования (от $-\varphi$ до $\varphi$) 0.40
1. 6 Ответ
$$
E = \frac{\lambda \sin \varphi}{2 \pi \varepsilon_0 h} = \frac{2 k \lambda \sin \varphi}{h}
$$
1.50
2.1  5.00 Определите величину и направление ускорения шайбы сразу после того, как ее отпустили.

2.1. 1 Показано, что поле квадрата можно заменить на поле двух полосок 1.00
2.1. 2 Правильно найден размер одной полоски $2 r \cos \alpha$ 0.50
2.1. 3 Правильно найден размер другой полоски $2 r \sin \alpha$ 0.50
2.1. 4 Найдена напряженность поля от полоски
$\textit{Пояснение:}$ Необходимо воспользоваться формулой $E = \frac{\lambda \sin \varphi}{2 \pi \varepsilon_0 h} = \frac{2 k \lambda \sin \varphi}{h}$ или полученной в вопросе 1. В неё необходимо подставить $\varphi=\pi/4$ и $h=L/2$. Если одна из этих подстановок не верная - пункт всё равно ставится.
1.00
2.1. 5 Найдена напряженность поля пластины в проекциях
$\textit{Пояснение:}$ Для получения этого пункта необходимо все подставновки в $\varphi=\pi/4$ и $h=L/2$. сделать верно.
0.90
2.1. 6 Найден модуль вектора напряженности
$$
E = \frac{4 \sqrt{2} kr \sigma}{L} = \frac{\sqrt{2} r \sigma}{\pi \varepsilon_0 L}
$$
0.50
2.1. 7 Найдено направление вектора напряженности или ускорения (вдоль AO) 0.50
2.1. 8 Найдена величина ускорения (этот пункт - ответ, тут всё должно быть верно)
$$
|a| = \frac{4 \sqrt{2} kr \sigma |q|}{mL} = \frac{\sqrt{2} r \sigma |q|}{\pi \varepsilon_0 mL}
$$
0.10
2.2  3.00 Через какое время шайба впервые окажется на минимальном расстоянии от центра пластины?

2.2. 1 Указано, что движение является гармоническим вдоль направления OA 0.80
2.2. 2 Определен период колебаний или угловая частота 0.60
2.2. 3 Время движения $t = T/4$ 0.60
2.2. 4 Найдено искомое время (этот пункт - ответ, тут всё должно быть верно)
$$
t = \frac{T}{4} = \sqrt{ \frac{\pi^3\varepsilon_0 m L}{4 \sqrt{2} \sigma |q|} } =
\frac{\pi}{4} \sqrt{ \frac{m L}{\sqrt{2} k \sigma |q|} }
$$
1.00