Question

如圖，表示一個(gè)半徑為1cm的導(dǎo)體球與一個(gè)微小帶電球相互作用，斥力與它們之間的距離r的關(guān)系，已知大球帶有10倍于小球的電荷．

(1)當(dāng)兩球距離從5cm變成3cm時(shí)，作用力怎樣變化?

(2)分析說明兩球距離2cm至1cm之間作用力的特點(diǎn)．

Answer 1

答案：略
解析：

思路點(diǎn)撥：此問題涉及到庫侖定律和導(dǎo)體的靜電感應(yīng)，可分下面三種情況研究：(1)當(dāng)兩球之間距離很大時(shí)，兩者之間的作用力隨距離減小而增大．(2)當(dāng)兩球之間距離逐漸減小時(shí)，大球上的電荷將略被推向遠(yuǎn)側(cè)，這時(shí)兩球間的斥力較之把它們當(dāng)成點(diǎn)電荷時(shí)要小些，但仍應(yīng)隨著距離的減小而增大．(3)當(dāng)兩球靠得更近時(shí)，大球靠近小球的一側(cè)感應(yīng)起負(fù)電荷，它們比那些正電荷更靠近小球，其吸引力將抵消一部分斥力． 正確解答：由圖知在球心距離為5cm和3cm時(shí)，作用力分別為和，設(shè)它們的比值為K， 則． 也就是說兩球距離從5cm減到3cm時(shí)，兩球作用力增加2.5倍，如果把兩球的電荷當(dāng)成點(diǎn)電荷，按庫侖定律也可求得它們的比值，． 請(qǐng)思考為什么會(huì)比K略大些． (2)隨球心距離減小，斥力不斷增大，當(dāng)距離為2cm時(shí)，也是這樣，但大約在兩球心距離為1.4cm時(shí)，斥力開始急劇下降，這正是由于前面我們分析過的靜電感應(yīng)加強(qiáng)的結(jié)果，在兩球心距離為1.2cm時(shí)，大球上感應(yīng)的負(fù)電荷對(duì)小球的吸引力等于大球上的正電荷對(duì)小球的排斥力，于是其合力為零．當(dāng)兩球更加接近時(shí)，兩球之間的力將變?yōu)槲�引力�?/P> 小結(jié)點(diǎn)評(píng)：這是考查庫侖定律應(yīng)用條件的題目，由于靜電感應(yīng)導(dǎo)體球上的電荷重新分布，會(huì)影響電荷之間的相互作用力大小的變化，同學(xué)們對(duì)這種物理情景應(yīng)引起重視．