【错解】枕型导体电荷总是守恒的,没有电子流过K2。选D。
【错解原因】
由于对没有正确理解电荷守恒的相对性,所以在本题中认为枕型导体的电荷总是守恒的,便错选答案D。
【分析解答】
在K1,K2都闭合前,对于枕型导体它的电荷是守恒的,a,b出现的负、正电荷等量。当闭合K1,K2中的任何一个以后,便把导体与大地连通,使大地也参与了电荷转移。因此,导体本身的电荷不再守恒,而是导体与大地构成的系统中电荷守恒。由于静电感应,a端仍为负电荷,大地远处感应出等量正电荷,因此无论闭K1还是K2,都是有电子从地流向导体,应选答案C。
【评析】
在解决此类静电平衡问题时,对电荷守恒的理解应为:
电荷守恒定律有相对性,一个物理过程中,某个物体或某些物体的电荷并不守恒,有增或有减,而这一过程中必有另一些物体的电荷有减或有增,其中的增量和减量必定相等,满足全范围内的守恒。即电荷是否守恒要看是相对于哪一个研究对象而言。
电荷守恒是永恒的,是不需要条件的。电荷守恒定律也是自然界最基本的规律之一。在应用这个定律时,只要能够全面地考察参与电荷转移的物体,就有了正确地解决问题的基础。
例7 如图8-6所示,两个质量均为m的完全相同的金属球壳a与b,其壳层的厚度和质量分布均匀,将它们固定于绝缘支座上,两球心间的距离为l,为球半径的3倍。若使它们带上等量异种电荷,使其电量的绝对值均为Q,那么,a、b两球之间的万有引力F引库仑力F库分别为:
【错解】
顺电场线方向电势降低,∴Ua>Ub,因为无穷远处电势为零,顺电场线方向电势降低,∴Ua>Ub>0。
【错解原因】
由于把所给电场看成由正点电荷形成的电场,认为从正电荷出发,顺电场线电势逐渐减小到零,从而得出Ua,Ub均大于零。
【分析解答】
顺电场线方向电势降低,∴Ua>Ub,由于只有一条电力线,无法看出电场线疏密,也就无法判定场强大小。同样无法判定当无穷远处电势为零时,a,b的电势是大于零还是小于零。若是由正电荷形成的场,则Ea>Eb,Ua>Ub>0,若是由负电荷形成的场,则Ea<Eb,0>Ua>Ub。
【评析】
只有一条电场线,可以判定各点电势高低,但无法判定场强大小及电势是否大于零。
例6 如图8-5所示,把一个不带电的枕型导体靠近带正电的小球,由于静电感应,在a,b端分别出现负、正电荷,则以下说法正确的是:
A.闭合K1,有电子从枕型导体流向地
B.闭合K2,有电子从枕型导体流向地
C.闭合K1,有电子从地流向枕型导体
D.闭合K2,没有电子通过K2
【评析】
本题检查考生的空间想象能力。对于大多数同学来说,最可靠的办法是:按照题意作出A,B的受力图。从A,B的电性判断点电荷A,B的场强方向,从A或B的受力判断外加匀强电场的方向。在求合场强的方向时,在A,B的连线中点处画出每一个场强的方向,最后再计算。这样做恰恰是在按照物理规律解决问题。
例5 在电场中有一条电场线,其上两点a和b,如图8-4所示,比较a,b两点电势高低和电场强度的大小。如规定无穷远处电势为零,则a,b处电势是大于零还是小于零,为什么?
E外方向与A受到的B的库仑力方向相反,方向向左。在AB的连线中点处EA,EB的方向均向右,设向右为正方向。则有E总=EA+EB-E外。
【分析解答】
以A为研究对象,B对A的库仑力和外电场对A的电场力平衡,
AB中点总场强E总=E+EA+EB=E外=1.8×105(N/C),方向向左。
【错解原因】
在中学阶段一般不将QB的电性符号代入公式中计算。在求合场强时,应该对每一个场做方向分析,然后用矢量叠加来判定合场强方向,
【错解】
以A为研究对象,B对A的库仑力和外电场对A的电场力相等,所
点电荷而来;(3)某点合场强为各场源在该点场强的矢量和。
例4 如图8-3所示,QA=3×10
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