Uzasadnienie: 

Początkową sytuacją możemy przedstawić jako:

Ładunek dodatni znajduje się w spoczynku, więc działające na niego siły muszą się równoważyć.

$F_e=F_c$

gdzie:

$F_e$ - wartość siły elektrycznej działającej na ładunek dodatni,

$F_c$ - wartość siły ciężkości działającej na ładunek.

W drugiej sytuacji rozpatrujemy ładunek ujemny, którego wartość bezwzględna jest dwukrotnie większa od ładunku dodatniego.

$q_{-}=2q_{+}$

gdzie:

$q_{-}$ - wartość bezwzględna ładunku ujemnego,

$q_{+}$ - wartość ładunku dodatniego.

Ze względu na ujemną wartość ładunku działająca na niego siła elektryczna ma zwrot w dół. Ładunki mają takie same masy, więc działające na nie siły ciężkości są takie same.

Siłę wypadkową działającą na ładunek ujemny wyznaczymy jako:

$F_w=F_c+F_e^{\prime }$

gdzie:

$F_w$ - wartość siły wypadkowej działającej na ładunek ujemny,

$F_e^{\prime }$ - wartość siły elektrycznej działającej na ładunek ujemny. 

Wartość siły elektrycznej działającej na naładowaną cząstkę w pewnym punkcie pola elektrycznego jednorodnego przedstawiamy wzorem:

$F_e=qE$

gdzie:

$F_e$ - wartość siły elektrycznej działającej na cząstkę w polu elektrycznym,

$q$ - wartość ładunku znajdującego się w polu elektrycznym,

$E$ - wartość natężenia jednorodnego pola elektrycznego.

▶ Dla ładunku dodatniego zapiszemy:

$F_e=q_{+}E$

▶ Dla ładunku ujemnego zapiszemy:

$F_e^{\prime }=q_{-}E$

Korzystając z zależności:

$q_{-}=2q_{+}$

otrzymujemy:

$F_e^{\prime }=2q_{+}E$

Stąd:

$F_e^{\prime }=2F_e$

Zatem:

$F_e^{\prime }=2F_c$

Wracamy do zależności na wartość siły wypadkowej:

$F_w=F_c+F_e^{\prime }$

Podstawiamy wyznaczoną zależność na wartość siły elektrycznej:

$F_w=F_c+2F_c$

$F_w=3F_c$

Na koniec wyrażamy wzory na wartość siły wypadkowej i ciężkości.

Zgodnie z II zasadą dynamiki Newtona wiemy, że przyspieszenie ciała jest wprost proporcjonalne do siły wypadkowej działającej na to ciało. Wartość siły wypadkowej działającej na ciało możemy przedstawić wzorem:

$F_w=ma$

gdzie:

$m$ - masa ciała, 

$a$ - wartość przyspieszenia, z jakim układ się porusza.

Wartość siły ciężkości możemy obliczyć za pomocą wzoru:

$F_c=mg$ 

gdzie:

$g$ - wartość przyspieszenia ziemskiego.

Otrzymujemy następującą równość:

$ma=3mg|:m$

Wyznaczamy wartość przyspieszenia ładunku ujemnego:

$a=3g$

 Odpowiedź: 

D. do dołu z przyspieszeniem o wartości $3g$.