题目
4.两个同心薄金属球壳半径分别为R_(1),-|||-R_(2)(R_(1)

题目解答
答案
C
解析
考查要点:本题主要考查导体静电平衡时的电势关系及电势叠加原理的应用,需理解同心导体球壳的电荷分布特点。
解题核心思路:
- 电势相等:用导线连接的导体各部分电势相等。
- 电荷分布:内层球壳的电荷只能分布在外表面,外层球壳的电荷分布在外表面。
- 电势叠加:外层球壳的电势包含内层球壳电荷对其产生的贡献,而内层球壳的电势仅由自身电荷决定。
破题关键:
连接后,两球壳成为等势体,最终电势由外层球壳的电势决定,因为外层球壳的电势已包含内层球壳电荷的影响,且电荷重新分配后,外层球壳的电势保持不变。
电势关系分析
-
原始电势:
- 内层球壳电势:$U_1 = \dfrac{kq_1}{R_1}$(仅由自身电荷决定)。
- 外层球壳电势:$U_2 = \dfrac{kq_1}{R_2} + \dfrac{kq_2}{R_2}$(包含内层电荷$q_1$的贡献)。
-
连接后电势相等:
用导线连接后,两球壳电势相等,设为$U$。此时,电荷重新分配,但外层球壳的电势$U_2$已包含内层电荷的影响,因此最终电势仍为$U_2$。
关键结论
- 外层球壳的电势更高:$U_2 > U_1$(因外层球壳的电势包含内层电荷的贡献)。
- 电势守恒:连接后,外层球壳的电势保持不变,成为整个系统的电势。