高二物理 电场中的导体典型例题.doc

电场中的导体典型例题【例1】 a、b为两个大小不等的导体球壳（rarb），分别有正电荷q与2q见图（1）球壳b与a接触一下后，将b放进a球壳内与内表面接触，则a的带电情况是_，b的带电情况是_（2）球壳b与a接触一下后，将b球壳放进a球壳内，使a瞬间接地，再将b与a的内表面接触，则a的带电情况是_；b的带电情况是_分析 （1）b与a接触一下后，两者电量重新分配由于a球壳比b球壳大，一定有电荷从b流向a，结果a球壳带电量qa q，b球壳带电量qb2q，qaqb=3q将b放进a球壳内与a接触，b球壳上的电荷将全部转移到a球壳外表面，a球壳外表面带电量为qa+qb=3q，b球壳不带电（2） b与 a接触一下后， a球壳带电qaq，b球壳带电qb2q将b放进a球壳内，由于静电感应，a球壳内表面感应出电量qb，a球壳外表面带电为qaqb=3qa瞬间接地后，a球壳外表面电荷中和再将b与a的内表面接触，两者电荷正好全部中和答 （1）外表面带电3q、不带电；（2）不带电、不带电说明 由于静电平衡时，电荷只分布在外表面，所以a、b两球接触后，无论带电量如何分配，当b放进a内与a内表面接触后，它的电荷一定全部转移到a的外表面例2 如图1所示，在孤立点电荷+q的电场中，金属圆盘a处于静电平衡状态，若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘a内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线（用实线表示电场线，要求严格作图）分析导体a处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即导体a内的每一点感应电荷产生的电场强度都与点电荷q在那点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷q的电场线重合，且方向相反答 画出感应电荷形成的附加电场在a圆盘内的三条电场线（实线），如图2所示说明 （1）在处于静电平衡状态导体的内部，要分析清楚感应电荷产生的电场、施感电荷产生的电场（外电场），以及叠加后的合电场（2）本小题考查了静电感应、静电平衡状态的特点，电场强度的叠加等知识点（3）图2中的虚线是为了确定a内的实线而画出的，它并不表示a外部的电场线【例3】 将悬在细丝上带正电的小球a放在不带电的金属空心球c内。c被绝缘固定。另有一个挂在细丝线上的带负电的小球b向c靠近如图1所示，结果将 aa向左偏离竖直线，b向右偏离竖直线ba位置不变，b向右偏离竖直线ca向左偏离竖直线，b的位置不变da和b的位置都不变误解一 选（d）。误解二 选（a）。正确解答 选（b）。错因分析与解题指导 误解一认为：由于金属空腔c的静电屏蔽作用，b球的电场被遮档，空腔c内部不受此电场的影响，故a不受力；同理，a球的电场被“屏蔽”，b球不受此电场影响故b也不受力。以上对静电屏蔽的理解前一半正确，后一半失误。如图2所示，由于静电屏蔽，c的内侧感应出负电荷，外侧带上等量正电荷。c的内腔有电场线如图，c的外空间也有电场线如图，但c的内部（涂阴影区）场强为零，无电场线。可以很形象地看到：带电体a的电场仅在c的内部“中断”一下，但能“延伸”至外部空间。也就是说，金属空腔 c并没有能遮挡a 的电场，没有起到静电屏蔽的作用。所以，b球受到c外侧感应电荷电场的影响将向右偏离竖直线。当然，假如将c的外侧接地，则外侧正电荷消失，c的外侧