题目内容

金属小球a和金属小球b的半径之比为1:3,所带电荷量之比为1:7.两小球间距远大于小球半径且间距一定时,它们之间的相互吸引力大小为F.已知取无穷远处为零电势,导体表面的电势与导体球所带的电荷量成正比,与导体球的半径成反比.现将金属小球a与金属小球b相互接触,达到静电平衡后再放回到原来位置,这时a、b两球之间的相互作用力的大小是(不考虑万有引力)(  )
分析:接触带电的原则是先中和后按电量与半径成正比分.根据库仑定律的公式F=k
q1q2
r2
求两球的相互作用力大小.
解答:解:设两球的带电量大小分别为-q、7q.根据库仑定律公式得,相距L时的相互吸引作用力F=k
7q2
L2

它们接触之前是相互吸引,所以它们带异性电荷.当它们相互接触后,异性电荷中和后重新分配.它们相互接触达到静电平衡后,电势相同.
因 U=
kQ
R
,所以它们电量之比为
1
3

因 Q总=7q-q=6q,可得 qa=
3q
2
,qb=
9q
2
.且电性相同.
将它们放回原处,再根据库仑定律公式得,F′=k
27
4
q2
L2
=
27
28
F.故D正确,A、B、C错误.
故选D.
点评:解决本题的关键掌握库仑定律的公式F=k
q1q2
r2
,以及知道接触带电的原则是先中和后电量与半径成正比分.
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