Два металлических шарика заряжены разноименными зарядами +q и - 5q. Шарики привели в соприкосновение...

D) уменьшился в 1.25 раза

При приведении двух заряженных шариков в соприкосновение и разделении их на одинаковое расстояние, общий заряд остается неизменным, так как заряды не могут появиться или исчезнуть.

Исходно сила взаимодействия между шариками определяется законом Кулона и равна F = k |q1 q2| / r^2, где k - постоянная Кулона, q1 и q2 - заряды шариков, r - расстояние между шариками.

После разделения шариков на одинаковое расстояние силы взаимодействия между ними изменяются в зависимости от распределения зарядов. Поскольку заряды шариков +q и -5q, то после разделения заряды распределятся неравномерно, при этом на одном из шариков будет остаток заряда 4q (5q - q), а на другом - q.

Следовательно, сила взаимодействия после разделения шариков изменится в зависимости от распределения зарядов и будет определяться как F' = k |4q q| / r^2 = 4 k |q^2| / r^2.

Таким образом, модуль силы взаимодействия увеличится в 4 раза (C) после приведения шариков в соприкосновение и разделения их на одинаковое расстояние.

Чтобы решить эту задачу, нужно сначала определить, как изменяется заряд на каждом из шариков после их соприкосновения.

1. Начальные условия:

   • Первый шарик имеет заряд ( +q ).
   • Второй шарик имеет заряд ( -5q ).

2. Соприкосновение шариков: При соприкосновении заряды перераспределяются так, чтобы оба шарика имели одинаковый заряд. Суммарный заряд системы равен: [ +q + (-5q) = -4q. ] Поскольку заряды перераспределяются поровну, каждый шарик после соприкосновения получит заряд: [ \frac{-4q}{2} = -2q. ]

3. Определение начальной силы взаимодействия: Начальная сила взаимодействия между заряженными шариками определяется законом Кулона: [ F_0 = k \frac{|q \cdot (-5q)|}{r^2} = k \frac{5q^2}{r^2}, ] где ( k ) — константа Кулона, ( r ) — расстояние между шариками.

4. Определение силы взаимодействия после соприкосновения: После перераспределения зарядов каждый шарик имеет заряд (-2q), и новая сила взаимодействия будет: [ F_1 = k \frac{|-2q \cdot (-2q)|}{r^2} = k \frac{4q^2}{r^2}. ]

5. Сравнение сил: Теперь сравним ( F_1 ) и ( F_0 ): [ \frac{F_1}{F_0} = \frac{k \frac{4q^2}{r^2}}{k \frac{5q^2}{r^2}} = \frac{4}{5} = 0.8. ]

Это означает, что модуль силы взаимодействия уменьшился до 0.8 от начальной силы, то есть уменьшился на 20% или в ( \frac{5}{4} = 1.25 ) раза.

Таким образом, правильный ответ — D) уменьшился в 1.25 раза.