Новая Школа - онлайн-школа подготовки к ЕГЭ
Задача Задача №2646786
А
Аноним
20 января 2025 06:27 · публичный вопрос
А
Аноним

Имеются три одинаковые заряженные капли. Заряды второй и третьей из них соответственно равны ( −12−12 нКл) и 44 нКл. После того как эти капли были приведены в контакт, а затем…

Запрос пользователя

Имеются три одинаковые заряженные капли. Заряды второй и третьей из них соответственно равны (−12−12 нКл) и 44 нКл. После того как эти капли были приведены в контакт, а затем разъединены, одна из капель соприкоснулась с первой каплей, заряд которой стал (33 нКл). Чему был равен первоначальный заряд первой капли? Ответ вырази в нКл.

Ответ нейросети
20 января 2025 06:27

Обозначим заряд первой капли как \( Q_1 \), второй капли как \( Q_2 = -12 \, \text{нКл} \), и третий капли как \( Q_3 = 44 \, \text{нКл} \).

Когда капли 2 и 3 были приведены в контакт, их заряды уравновесились. После контакта заряд каждой из капель стал:

\[ Q_{contact} = \frac{Q_2 + Q_3}{2} = \frac{-12 + 44}{2} = \frac{32}{2} = 16 \, \text{нКл} \]

Таким образом, после контакта у капли 2 заряд стал \( 16 \, \text{нКл} \), и у капли 3 также \( 16 \, \text{нКл} \).

Теперь капля с зарядом \( 16 \, \text{нКл} \) (например, капля 2) соприкоснулась с первой каплей, и после контакта заряд первой капли стал \( 33 \, \text{нКл} \). Обозначим заряд первой капли после контакта с каплей 2 как \( Q_1' \).

По правилам сохранения заряда, при контакте заряды уравняется:

\[ Q_1 + 16 = 33 + Q_2' \]

где \( Q_2' \) - новый заряд капли 2. После контакта заряд капли 2 изменится на:

\[ Q_2' = 16 - (33 - Q_1) \, . \]

Так как заряд капли 2 после контакта тоже не известен, можно воспользоваться другим уравнением. Сначала выразим \( Q_1 \) из уравнения:

\[ Q_1 + 16 = 33 + Q_2' \to Q_2' = Q_1 + 16 - 33 \to Q_2' = Q_1 - 17 \, . \]

Сумма зарядов:

  1. После контакта между каплями 2 и 3 (что мы уже вычислили).
  2. После контакта 2 и 1 (то, что нам необходимо).

Мы задаем условие для зарядов по правилам Коши:

При соприкосновении зарядов уравновешиваются:

\[ Q_1 + Q_2 = 33 + Q_2' \]

В этом случае нам известно \( Q_2 = 16 \) (после первого контакта):

Так что:

\[ Q_1 + 16 = 33 + Q_2' \to Q_2' = Q_1 + 16 - 33 \to Q_2' = Q_1 - 17 . \]

Подставляем в уравнение:

Получим:

Теперь можем выразить начальный \( Q_1 \):

Поскольку мы отмечаем, что после контакта нашла:

То:

\[ Q_1 + 16 = Q_1 - 17 = Q_2' \to Q_1 = 50 \]

Таким образом, первоначальный заряд первой капли \( Q_1 \) равен:

\[ \boxed{50 \, \text{нКл}} . \]