【错解】

将带正电的物体靠近A球,A球带负电,C球带正电,B球不带电。将C,B,A三球依次拿走,C球带正电,B球不带电,A球带负电,QA=QC

【错解原因】

认为将C球拿走后,A,B球上所带电量不改变。其实,当C球拿走后,A,B球原来的静电平衡已被破坏,电荷将要重新运动,达到新的静电平衡。

【分析解答】

将带正电的物体靠近A,静电平衡后,A,B,C三球达到静电平衡,C球带正电,A球带负电,B球不带电。当将带正电的C球移走后,A,B两球上的静电平衡被打破,B球右端电子在左端正电的物体的电场的作用下向A运动,形成新的附加电场,直到与外电场重新平衡时为止。此时B球带正电,A球所带负电将比C球移走前多。依次将C,B,A移走,C球带正电,B球带少量正电,A球带负电,且A球带电量比C球带电量多。

|QA|=|QB|+|QC|

【评析】

在学习牛顿第二定律时,当外力发生变化时,加速度就要发生变化。这种分析方法不仅适用于力学知识,而且也适用于电学知识,本题中移去C球,电场发生了变化,电场力相应的发生了变化,要重新对物理过程进行分析,而不能照搬原来的结论。

 

11  如图8-10所示,当带电体A靠近一个绝缘导体B时,由于静电感应,B两端感应出等量异种电荷。将B的左端接地,绝缘导体B带何种电荷?

【错解】

对于绝缘体B,由于静电感应左端带负电,右端带正电。左端接地,左端电荷被导走,导体B带正电。

【错解原因】

将导体B孤立考虑,左端带负电,右端带正电,左端接地后左边电势比地电势低,所以负电荷将从电势低处移到电势高处。即绝缘体B上负电荷被导走。

【分析解答】

因为导体B处于正电荷所形成的电场中,而正电荷所形成的电场电势处处为正,所以导体B的电势是正的,UB>U;而负电荷在电场力的作用下总是从低电势向高电势运动,B左端接地,使地球中的负电荷(电子)沿电场线反方向进入高电势B导体的右端与正电荷中和,所以B导体将带负电荷。

【错解】

因为静电平衡时,净电荷只分布在空腔导体的外表面,内部无静电荷,所以,导体A内部通过导线与验电器小球连接时,验电器不带电。

【错解原因】

关键是对“导体的外表面”含义不清,结构变化将要引起“外表面”的变化,这一点要分析清楚。错解没有分析出空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接后,验电器的金箔成了导体的外表面的一部分,改变了原来导体结构。A和B形成一个整体,净电荷要重新分布。

【分析解答】

当导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接时,导体A和验电器已合为一个整体,整个导体为等势体,同性电荷相斥,电荷重新分布,必有净电荷从A移向B,所以验电器带正电。

【评析】

一部分同学做错这道题还有一个原因,就是知识迁移的负面效应。他们曾经做过一道与本题类似的题:“先用绝缘金属小球接触带正电的绝缘空腔导体A的内部,然后将绝缘金属小球移出空腔导体A与验电器的小球B接触,验电器的金箔不张开。”他们见到本题就不假思索地选择了不带电的结论。“差异就是矛盾,”学习中要善于比较,找出两个问题的区别才方能抓住问题的关键。这两道题的差异就在于:一个是先接触内壁,后接触验电器小球;另一个是正电的绝缘空腔导体A的内部通过导线与验电器的小球B连接。进而分析这种差异带来的什么样的变化。生搬硬套是不行的。

 

10  三个绝缘的不带电的相同的金属球A,B,C靠在一起,如图8-9所示,再将一个带正电的物体从左边靠近A球,并固定好,再依次拿走C球、B球、A球,问:这三个金属球各带什么电?并比较它们带电量的多少。

【错解】

(1)因为a,b两带电球壳质量分布均匀,可将它们看作质量集中在球心的质点,也可看作点电荷,因此,万有引力定律和库仑定律对它们都适用,故其正确答案应选A。

(2)依题意,a,b两球中心间的距离只有球半径的3倍,它们不能看作质点,也不能看作点电荷,因此,既不能用万有引力定律计算它们之间的万有引力,也不能用库仑定律计算它们之间的静电力,故其正确答案应选B。

【错解原因】

由于一些同学对万有引力定律和库仑定律的适用条件理解不深刻,产生了上述两种典型错解,因库仑定律只适用于可看作点电荷的带电体,而本题中由于a,b两球所带异种电荷的相互吸引,使它们各自的电荷分布不均匀,即相互靠近的一侧电荷分布比较密集,又因两球心间的距离l只有其半径r的3倍,不满足l>>r的要求,故不能将两带电球壳看成点电荷,所以不能应用库仑定律。

万有引力定律适用于两个可看成质点的物体,虽然两球心间的距离l只有其半径r的3倍,但由于其壳层的厚度和质量分布均匀,两球壳可看作质量集中于球心的质点。因此,可以应用万有引力定律。

综上所述,对于a,b两带电球壳的整体来说,满足万有引力的适用条件,不满足库仑定律的适用条件,故只有选项D正确。

【评析】

用数学公式表述的物理规律,有它的成立条件和适用范围。也可以说物理公式是对应着一定的物理模型的。应用物理公式前,一定要看一看能不能在此条件下使用该公式。

 

8  如图8-7中接地的金属球A的半径为R,A点电荷的电量Q,到球心距离为r,该点电荷的电场在球心O处的场强等于:                                                     [    ]

 0  20231  20239  20245  20249  20255  20257  20261  20267  20269  20275  20281  20285  20287  20291  20297  20299  20305  20309  20311  20315  20317  20321  20323  20325  20326  20327  20329  20330  20331  20333  20335  20339  20341  20345  20347  20351  20357  20359  20365  20369  20371  20375  20381  20387  20389  20395  20399  20401  20407  20411  20417  20425  447090 

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