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【錯解】枕型導體電荷總是守恒的,沒有電子流過K2。選D。
【錯解原因】
由于對沒有正確理解電荷守恒的相對性,所以在本題中認為枕型導體的電荷總是守恒的,便錯選答案D。
【分析解答】
在K1,K2都閉合前,對于枕型導體它的電荷是守恒的,a,b出現(xiàn)的負、正電荷等量。當閉合K1,K2中的任何一個以后,便把導體與大地連通,使大地也參與了電荷轉(zhuǎn)移。因此,導體本身的電荷不再守恒,而是導體與大地構(gòu)成的系統(tǒng)中電荷守恒。由于靜電感應,a端仍為負電荷,大地遠處感應出等量正電荷,因此無論閉K1還是K2,都是有電子從地流向?qū)w,應選答案C。
【評析】
在解決此類靜電平衡問題時,對電荷守恒的理解應為:
電荷守恒定律有相對性,一個物理過程中,某個物體或某些物體的電荷并不守恒,有增或有減,而這一過程中必有另一些物體的電荷有減或有增,其中的增量和減量必定相等,滿足全范圍內(nèi)的守恒。即電荷是否守恒要看是相對于哪一個研究對象而言。
電荷守恒是永恒的,是不需要條件的。電荷守恒定律也是自然界最基本的規(guī)律之一。在應用這個定律時,只要能夠全面地考察參與電荷轉(zhuǎn)移的物體,就有了正確地解決問題的基礎。
例7 如圖8-6所示,兩個質(zhì)量均為m的完全相同的金屬球殼a與b,其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻,將它們固定于絕緣支座上,兩球心間的距離為l,為球半徑的3倍。若使它們帶上等量異種電荷,使其電量的絕對值均為Q,那么,a、b兩球之間的萬有引力F引庫侖力F庫分別為:
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【錯解】
順電場線方向電勢降低,∴Ua>Ub,因為無窮遠處電勢為零,順電場線方向電勢降低,∴Ua>Ub>0。
【錯解原因】
由于把所給電場看成由正點電荷形成的電場,認為從正電荷出發(fā),順電場線電勢逐漸減小到零,從而得出Ua,Ub均大于零。
【分析解答】
順電場線方向電勢降低,∴Ua>Ub,由于只有一條電力線,無法看出電場線疏密,也就無法判定場強大小。同樣無法判定當無窮遠處電勢為零時,a,b的電勢是大于零還是小于零。若是由正電荷形成的場,則Ea>Eb,Ua>Ub>0,若是由負電荷形成的場,則Ea<Eb,0>Ua>Ub。
【評析】
只有一條電場線,可以判定各點電勢高低,但無法判定場強大小及電勢是否大于零。
例6 如圖8-5所示,把一個不帶電的枕型導體靠近帶正電的小球,由于靜電感應,在a,b端分別出現(xiàn)負、正電荷,則以下說法正確的是:
A.閉合K1,有電子從枕型導體流向地
B.閉合K2,有電子從枕型導體流向地
C.閉合K1,有電子從地流向枕型導體
D.閉合K2,沒有電子通過K2
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【評析】
本題檢查考生的空間想象能力。對于大多數(shù)同學來說,最可靠的辦法是:按照題意作出A,B的受力圖。從A,B的電性判斷點電荷A,B的場強方向,從A或B的受力判斷外加勻強電場的方向。在求合場強的方向時,在A,B的連線中點處畫出每一個場強的方向,最后再計算。這樣做恰恰是在按照物理規(guī)律解決問題。
例5 在電場中有一條電場線,其上兩點a和b,如圖8-4所示,比較a,b兩點電勢高低和電場強度的大小。如規(guī)定無窮遠處電勢為零,則a,b處電勢是大于零還是小于零,為什么?
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E外方向與A受到的B的庫侖力方向相反,方向向左。在AB的連線中點處EA,EB的方向均向右,設向右為正方向。則有E總=EA+EB-E外。
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【分析解答】
以A為研究對象,B對A的庫侖力和外電場對A的電場力平衡,
AB中點總場強E總=E+EA+EB=E外=1.8×105(N/C),方向向左。
【錯解原因】
在中學階段一般不將QB的電性符號代入公式中計算。在求合場強時,應該對每一個場做方向分析,然后用矢量疊加來判定合場強方向,
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【錯解】
以A為研究對象,B對A的庫侖力和外電場對A的電場力相等,所
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點電荷而來;(3)某點合場強為各場源在該點場強的矢量和。
例4 如圖8-3所示,QA=3×10
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