Задание C57816: Электрическое поле

1. Система отсчёта связана с установкой, Oy направим вниз. На тело действуют mg вниз и электрическая сила F_э вверх. Иных сил в модели нет. По полярности батареи нижняя пластина положительна, поле направлено вверх. Для первоначального равновесия заряд тела положителен. Проекция второго закона Ньютона:
ma_y = mg − qE.
До движения ползунка a_y = 0, значит qE₀ = mg.
2. Резистор R и рабочая часть реостата последовательны; пластины подключены параллельно R. Рабочая часть реостата — от левого вывода до ползунка. При сдвиге вправо её длина и сопротивление R_р возрастают. Установившийся ток резистивной цепи
I = ℰr + R + R_р.
Подстановка большего R_р уменьшает I, а значит уменьшает U = IR на пластинах. При неизменном расстоянии d поле E = U÷d ослабевает.
3. После уменьшения поля qE < qE₀ = mg. По уже записанному закону Ньютона
a_y = g − qEm > 0.
Значит, тело начнёт двигаться с ускорением вниз. В рамках модели однородного поля новое ускорение постоянно после завершения электрического переходного процесса.
4. Проверка. При очень большом сопротивлении реостата ток и напряжение R стремятся к нулю; ускорение стремится к g вниз. Это согласуется с найденным направлением. Нельзя рассматривать пластины как подключённые непосредственно к идеальному источнику: между ними именно напряжение на R.

Ответ: тело начнёт ускоряться вертикально вниз.