ГДЗ по физике, 10 класс, Мякишев, номер 301.3: Основы электродинамики

План решения:

Для определения знака заряда второго шарика необходимо проанализировать характер взаимодействия между шарами в каждой паре (А, Б и В). Согласно закону Кулона и принципам электростатики: 1. Одноимённые заряды отталкиваются. 2. Разноимённые заряды притягиваются. 3. Заряженное тело может притягивать нейтральное лёгкое тело за счёт явления электрической индукции (поляризации). Нам нужно найти случаи, где второй шарик может иметь отрицательный заряд (-q). Это возможно, если он либо отталкивается от другого отрицательно заряженного тела, либо притягивается к положительно заряженному телу.

Вычисление и анализ случаев:

Рассмотрим каждый рисунок отдельно, опираясь на стандартные изображения для таких задач (где А — отталкивание двух +q, Б — притяжение +q и неизвестного, В — отталкивание двух -q или аналогичная конфигурация с притяжением/отталкиванием):

• Случай А: Если на рисунке показано отталкивание , а первый шар имеет заряд +q, то второй шар обязан иметь такой же знак заряда, то есть +q. Отрицательный заряд здесь невозможен, так как разноимённые заряды притягиваются.
• Случай Б: Если на рисунке показано притяжение , а первый шар имеет заряд +q, то второй шар может быть заряжен отрицательно (-q), так как разноимённые заряды притягиваются. Также он мог бы быть нейтральным, но вопрос именно о возможности наличия отрицательного заряда. Да, это возможно.
• Случай В: Если на рисунке показано отталкивание , а первый шар имеет заряд -q, то второй шар также должен иметь заряд -q. Таким образом, наличие отрицательного заряда во втором шаре здесь обязательно и возможно.

Если же на рисунках представлены другие комбинации (например, притяжение при -q первого шара), то логика та же: притяжение к -q означает, что второй шар может быть +q или нейтральным, но не -q. Отталкивание от -q означает, что второй шар точно -q.

Обычно в таких задачах под «рисунками А, Б, В» подразумевается набор ситуаций: А) отталкивание (+q и +q); Б) притяжение (+q и -q или 0); В) отталкивание (-q и -q). Исходя из этого: - В случае А второй шар +q (не подходит). - В случае Б второй шар может быть -q (подходит). - В случае В второй шар -q (подходит).

Проверка:

Проверим логику для случая Б: Шар 1 (+q) и Шар 2 (-q). Сила кулоновского притяжения направлена друг к другу. Нити должны сходиться. Это соответствует условию «может быть отрицательным». Проверим логику для случая В: Шар 1 (-q) и Шар 2 (-q). Сила кулоновского отталкивания направлена в стороны. Нити расходятся. Это соответствует условию «может быть отрицательным» (более того, он обязан быть таким при наблюдении отталкивания от отрицательного заряда).