Question

16．地球是一个带电体，且电荷均匀分布于地球表面．若已知地球表面附近有一电荷量为2×10^-4C的正电荷受到4×10^-3N的静电力，且方向竖直向下，则地球带何种电荷？所带总电荷量为多少？（已知地球半径R=6.4×10⁶m，k=9×10⁹N•m²/C²）

Answer 1

分析 根据带电球体的场强公式和场强的定义式，代入数据计算即可，根据正电荷产生的电场是发散的，负电荷产生的电场是汇聚的，判断地球带电的正负．

解答 解：地球所带电荷量可以认为集中于地球中心，设点球所带电量为Q，则地球表面附近场强为：
$E=\frac{kQ}{{R}^{2}}$…①
据场强定义式知：$E=\frac{F}{q}$…②
将k=9×10⁹N•m²/C²，R=6.4×10⁶m，F=4×10^-3N，q=2×10^-4C代入①②，求得：
Q=9.1×10⁴C
因为正电荷受到的电场力竖直向下，故地球附近的电场方向竖直向下，即指向地心，地球带负电．
答：粒子负电；电量为9.1×10⁴C．

点评 电场强度反映了电场的强弱和方向，其方向与正试探电荷受到的电场力方向相同，而与负电荷受到的电场力方向相反，这是电场中基本知识，要牢固掌握．