高考解析



  本周学习内容在历年高考中都有涉及,而且出现频率较高,同学们一定要认真学习好这一部分内容。

例 1、如图所示,把原来不带电的金属球壳B的外表面接地,将一带正电的小球A从小孔放人球壳内,但不与B发生接触,达到静电平衡后,则( )

A.B的空腔内电场强度为零         B.B不带电

C.B的内外表面电势相等          D.B带负电

解析:当金属壳B触地时,金属壳B和地球就可看成一个大导体,相对小球A来说,B的内表面是近端,地球另一侧是远端,因此B的内表面被A感应而带负电(即B带负电),地球一侧带正电,故D选项正确.

   由于金属壳B的内外表面及地球均是同一个导体,它们的电势相等(为零),故C选项正确.

   因B的空腔内有带正电的A球和B内表面的负电荷形成的电场,由叠加可知B的空腔内场强不为零,故A选项错.

答案:CD

例 2、有三根长度皆为l=1.00 m的不可伸长的绝缘轻线,其中两根的一端固定在天花板上的O点,另一端分别拴有质量皆为m=1.00×10-2kg的带电小球A和B,它们的电荷量分别为-q和+q,q=1.00×10-7C.A、B之间用第三根线连接起来,空间中存在大小为E=1.00×106N/C的匀强电场,场强方向沿水平向右,平衡时A、B球的位置如图所示.现将O、B之间的线烧断,由于有空气阻力,A、B球最后会达到新的平衡位置.求最后两球的机械能与电势能的总和与烧断前相比改变了多少(不计两带电小球问相互作用的静电力).

解析:设重新平衡时细线OA、AB与竖直方向间的夹角为α、β,在下图甲中,虚线表示A、B球原来的平衡位置,实线表示烧断O、B线后A、B球的平衡位置.线烧断后A球的受力如图乙所示.

由平衡条件,得

T1sinα+T2sinβ=Eq  ①

T1cosα=mg+T2cosβ  ②

B球受力如下图甲所示.由平衡条件有

T2sinβ=qE  ③

T2cosβ=mg  ④

上述四式联立并代入题中数据,可解出

α=0,β=45°.

所以新的平衡位置如下图乙所示.

由A、B球的新的平衡位置可知,和原来的平衡位置相比,有

A球的重力势能减小了,减小量为

EA=mgl(1-sin60°).

B球的重力势能减小了,减小量为

EB=mgl(1-sin60°+cos45°).

A球的电势能增加了,增加量为

WA=qElcos60°.

B球的电势能减少了,减小量为

WB=qEl(sin45°-sin30°).

两种势能总和减少了,减少量为

W= WB-WA+EA+EB=6.8×10-2J.

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