题目
两个带电不等的金属球,直径相等,但一个是空心,一个是实心的。现使它们互相接触,则这两个金属球上的电荷 ( )A. 不变化B. 平均分配C. 空心球电量多D. 实心球电量多
两个带电不等的金属球,直径相等,但一个是空心,一个是实心的。现使它们互相接触,则这两个金属球上的电荷 ( )
A. 不变化
B. 平均分配
C. 空心球电量多
D. 实心球电量多
题目解答
答案
B. 平均分配
解析
本题考查静电平衡和电荷分布的知识点。解题思路是先明确金属球在静电平衡时电荷的分布特点,再根据两球接触时电荷的分配原则来判断最终电荷的分布情况。
- 金属球静电平衡时电荷分布特点:
- 对于金属导体,在静电平衡状态下,电荷只分布在导体的外表面。这是因为金属内部存在大量的自由电子,当导体处于电场中时,自由电子会重新分布,直到导体内部的电场强度为零。此时,电荷会尽可能地远离,最终都分布在导体的外表面。
- 本题中两个金属球直径相等,虽然一个是空心,一个是实心,但它们的外表面形状和大小是相同的。
- 两球接触时电荷分配原则:
- 当两个金属球互相接触时,它们就相当于一个整体的导体。由于电荷会在导体表面均匀分布,以达到静电平衡状态。
- 设两个金属球原来的电荷量分别为$Q_1$和$Q_2$,接触后总电荷量$Q = Q_1+Q_2$保持不变(电荷守恒定律)。
- 因为两球外表面相同,所以接触后电荷会平均分配到两个球上,每个球上的电荷量$Q'=\frac{Q_1 + Q_2}{2}$。