高二物理 电荷守恒定律 库仑定律典型例题.doc
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1、电荷守恒定律 库仑定律典型例题【例1】 两个点电荷带有相等的电量,要求它们之间相距1m时的相互作用力等于1N,则每个电荷的电量是多少?等于电子电量的多少倍?分析 根据库仑定律,由F、r即可计算出电量解 设每个电荷的电量为Q,间距r=1m,相互作用力F=1N由库仑定律得这个电量与电子电量相比为即是电子电量的6.251013倍说明 在宏观世界中,Q=1105C,是一个不大的电量,但相比于微观世界中电子等粒子的带电量,这简直是一个巨大的“电的仓库”了可见,电子电量(或基元电荷)是一个极小的电量【例2】 两个半径相同的金属小球,带电量之比为17,相距为r,两者相互接触后再放回原来的位置上,则相互作用力
2、可能为原来的 分析 设两小球的电量分别为q与7q,则原来相距r时的相互作用力由于两球的电性未知,接触后相互作用力的计算可分两种情况:(1)两球电性相同相互接触时两球电量平均分布、每球带电量(2)两球电性不同相互接触时电荷先中和再平分,每球带电量答 C、D说明 (1)相同的球接触后电量平分,是库仑当年从直觉得出的结果,也是库仑实验中的一个重要的思想方法依靠彼此接触达到改变电量的目的(2)本题的计算渗透着电荷守恒的思想,即电荷不会创生也不会消失,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分传递到另一部分,电荷的总量保持不变【例3】 一半径为R的绝缘球壳上均匀地带有电量为+Q 的电荷,另一电量为
3、+q的点电荷放在球心O上,由于对称性,点电荷所受力的为零,现在球壳上挖去半径为r(rR)的一个小圆孔,则此时置于球心的点电荷所受力的大小为_(已知静电力恒量为k),方向_分析 由于球壳上均匀带电,原来每条直径两端相等的一小块面上的电荷对球心+q的力互相平衡现在球壳上A处挖去半径为r 的小圆孔后,其他直径两端电荷对球心+q的力仍互相平衡,剩下的就是与A相对的B处、半径也等于r 的一小块圆面上电荷对它的力F,如图所示B处这一小块圆面上的电量为由于半径rR,可以把它看成点电荷根据库仑定律,它对中心+q的作用力大小为其方向由球心指向小孔中心说明 题中有两处合理近似:1挖去小圆孔后,认为不改变电荷在球壳
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