Задание №2
Металлический шар заряжен. Какого знака заряды у шариков одинаковой массы, подвешенных на шелковых нитях?
Анализ условия:
На рисунке изображен металлический шар с отрицательным зарядом (обозначен знаком минус). Рядом с ним находятся два шарика (А и Б), подвешенные на шелковых нитях. Шарик А притягивается к заряженному шару, а шарик Б отталкивается от него.
Теоретические основы:
1. Одноименные заряды отталкиваются.
2. Разноименные заряды притягиваются.
3. Заряженное тело может притягивать незаряженное (нейтральное) тело за счет явления электростатической индукции (поляризации).
Решение:
1. Рассмотрим шарик А. Он притягивается к отрицательно заряженному шару. Это возможно в двух случаях:
- Шарик А имеет положительный заряд (разноименные заряды притягиваются).
- Шарик А нейтрален (не заряжен), и происходит поляризация, в результате которой ближняя к заряженному шару сторона шарика А приобретает положительный заряд, а дальняя – отрицательный. В итоге сила притяжения оказывается больше силы отталкивания.
2. Рассмотрим шарик Б. Он отталкивается от отрицательно заряженного шара. Отталкивание возможно только в одном случае: если шарик Б имеет заряд того же знака, что и заряженный шар. То есть, шарик Б должен быть отрицательно заряжен.
Вывод:
Поскольку шарик Б отталкивается от отрицательно заряженного шара, его заряд должен быть отрицательным.
Шарик А притягивается к отрицательно заряженному шару. Если бы он был нейтральным, он бы тоже притягивался. Однако, если он заряжен, то его заряд должен быть положительным. В контексте задачи, где обычно подразумеваются заряженные тела, если есть отталкивание, то это однозначно одноименный заряд. Если есть притяжение, то это может быть как разноименный заряд, так и незаряженное тело. Но чаще всего в таких задачах подразумевается, что шарики тоже заряжены, если не указано иное.
Исходя из того, что шарик Б отталкивается, он имеет отрицательный заряд. Шарик А притягивается, значит, его заряд должен быть положительным.
Ответ:
| № шарика | Заряд шарика |
| А | Положительный |
| Б | Отрицательный |
Задание №3
Что имеет большую массу: атом водорода или положительный ион водорода?
Анализ условия:
Нужно сравнить массы атома водорода и положительного иона водорода.
Теоретические основы:
1. Атом водорода состоит из одного протона и одного электрона.
2. Положительный ион водорода (катион водорода, \(H^+\)) образуется, когда атом водорода теряет свой единственный электрон. Таким образом, положительный ион водорода – это просто протон.
3. Масса электрона хоть и мала, но не равна нулю.
Решение:
Масса атома водорода \(m_{атома} = m_{протона} + m_{электрона}\).
Масса положительного иона водорода \(m_{иона} = m_{протона}\).
Поскольку масса электрона \(m_{электрона} > 0\), то очевидно, что:
\[m_{протона} + m_{электрона} > m_{протона}\]Следовательно, масса атома водорода больше массы положительного иона водорода на величину массы одного электрона.
Ответ:
Большую массу имеет атом водорода.