20xx教科版高中物理選修3-11-2庫侖定律-文庫吧資料
2024-11-25 22:41本頁面
【正文】 q3＝ q1q2＋ q2q3. 2 ．兩個放在絕緣架上的相同金屬球，相距 r ，球的半徑比 r 小得多，帶電荷量大小分別為 q 和 3 q ，相互斥力為 3 F . 現(xiàn)將這兩個金屬球相接觸，然后分開，仍放回原處，則它們之間的相互作用力將變?yōu)?( ) A ． F B ． 4 F /3 C ． 4 F D ．以上三個答案之外的一個值 解析： 因兩球的半徑比 r 小得多，所以可將兩球視為點 電荷，根據(jù)庫侖定律得兩球接觸前的相互作用力為 3 F ＝ k3 q2r2 .又因作用力為斥力，所以兩球帶同種電荷，接觸后各自帶電荷量 q ′＝q ＋ 3 q2＝ 2 q . 作用力： F ′ ＝ k4 q2r2 ＝ 4 F ，只有 C 正確． 答案 ： C 庫侖定律的適用條件 【例 1 】 如圖 1 － 2 － 3 所示，兩個質(zhì)量均為 m 的完全相同的金屬球殼 a 和 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 l 為球半徑的 3 倍．若使它們帶上等量 異種電荷，使其電荷量的絕對值均為 Q ，那么關(guān)于 a 、b 兩球之間的萬有引力 F 引 和庫侖力 F 庫 的表達(dá)式正確的是( ) A ． F 引 ＝ Gm2l2 ， F 庫 ＝ kQ2l2 B ． F 引 ≠ Gm2l2 ， F 庫 ≠ kQ2l2 C ． F 引 ≠ Gm2l2 ， F 庫 ＝ kQ2l2 D ． F 引 ＝ Gm2l2 ， F 庫 ≠ kQ2l2 圖 1－ 2－ 3 思路點撥： 若 a 、 b 兩球能視為點電荷，庫侖定律才能適用， F＝ kQ2l2 成立；若 a 、 b 兩球能視為質(zhì)點或質(zhì)量分布均勻，萬有引力定律才能適用， F ＝ Gm2l2 成立． 解析： 由于 a 、 b 兩球所帶異種電荷相互吸引，使它們各自的電荷分布不均勻，即相互靠近的一側(cè)電荷分布較密集，又 l＝3 r ，不滿足 l? r 的要求，故不能將帶電球殼看成點電荷，所以不能應(yīng)用庫侖定律，故 F 庫 ≠ kQ2l2 .萬有引力定律適用于兩個可看成質(zhì)點的物體，雖然不滿足 l? r ，但由于其殼層的厚度和質(zhì)量分布均勻，兩球殼可看作質(zhì)量集中于球心的質(zhì)點，可以 應(yīng)用萬有引力定律，故 F 引 ＝ Gm2l2 . 答案 ： D 反思領(lǐng)悟 ：任何物理定律的成立都有一定的適用條件，不能盲目生搬硬套．本題對兩個定律的適用條件陳述較為隱蔽，充分挖掘才能理清． 兩個半徑為 R 的帶電球所帶電荷量分別為 q 1 和 q 2 ，當(dāng)兩球心相距 3 R 時，相互作用的靜電力大小為 ( ) A ． F ＝ kq 1 q 2? 3 R ?2 B ． F ＞ kq 1 q 2? 3 R ?2 C ． F ＜ kq 1 q 2? 3 R ?2 D ．無法確定 解析： 因為兩球心距離不比球的半徑大很多，所以不能 看作點電荷，必須考慮電荷在球上的實際分布．當(dāng) q 1 、 q 2 是同種電荷時會相互排斥，分布于最遠(yuǎn)的兩側(cè)，距離大于 3 R ；當(dāng) q 1 、 q 2是異種電荷時會相互吸引，分布于最近的兩側(cè)，距離小于 3 R ，如圖所示．所以靜電力可能小于 kq 1 q 2? 3 R ?2 ，也可能大于 kq 1 q 2? 3 R ?2 ，所以 D 項正確． 答案 ： D 庫侖定律的應(yīng)用 【例 2 】 如圖 1 － 2 － 4 所示， q q q3分別表示在一條直線上的三個點電荷，已知 q1與 q2之間的距離為 l1， q2與 q3之間的 距離為 l2，且每個電荷都處于平衡狀態(tài)．
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