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菁優(yōu)網(wǎng)電容器作為儲能器件,在生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。實(shí)際電容器在外形結(jié)構(gòu)上有多種不同的形式,一個(gè)金屬球和一個(gè)與它同心的金屬球殼也可以組成一個(gè)電容器,叫做球形電容器。如圖1所示,兩極間為真空的球形電容器,其內(nèi)球半徑為R1,外球內(nèi)半徑為R2,其電容C=
R
1
R
2
k
R
2
-
R
1
,其中k為靜電力常量。與平行板電容器一樣,當(dāng)該電容器極板所帶電荷量變化時(shí),兩極板間的電勢差也隨之變化。
(1)圖2為該電容器在充電過程中兩極板間的電勢差U隨帶電量q變化的關(guān)系圖像,請類比直線運(yùn)動(dòng)中由v-t圖像求位移的方法,推導(dǎo)該球形電容器充電電荷量達(dá)到Q時(shí)所具有的電勢能Ep的表達(dá)式;
(2)孤立導(dǎo)體也能儲存電荷,也具有電容,可以將孤立導(dǎo)體球看作另一極在無窮遠(yuǎn)的球形電容器。若已知某金屬小球半徑為r,且r遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地球半徑。
a.請結(jié)合題目信息推導(dǎo)該金屬小球的電容C'的表達(dá)式。
b.若將帶電金屬小球用導(dǎo)線與大地相連,我們就會認(rèn)為小球的電荷量減小為零。請結(jié)合題目信息與所學(xué)知識解釋這一現(xiàn)象。

【答案】見試題解答內(nèi)容
【解答】
【點(diǎn)評】
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發(fā)布:2024/6/27 10:35:59組卷:287引用:1難度:0.3
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