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police_4th_general 105年 [消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要

第 1 題

帶有+q 電荷的質點位於 x=0.00 單位長度處,另帶有+2q 電荷的質點位於 x=5.00 單位長度處。對測試電荷+Q,在沿著 x-軸上何處所受之總靜電力為 0?
  • A x=3.10 單位長度
  • B x=2.50 單位長度
  • C x=2.07 單位長度
  • D x=1.93 單位長度

思路引導 VIP

想像有兩個不同強度的推手在兩側推你,如果這股推力會隨著距離增加而迅速變弱,那麼為了讓兩邊推你的力量剛好抵銷,你應該站得離「力氣較大」的那個人近一點,還是離「力氣較小」的那個人近一點呢?

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恭喜你精準地鎖定了靜電力平衡點的位置!這代表你對電場與受力方向的物理直覺非常敏銳。這題的核心在於應用庫侖定律,當測試電荷受到的總靜電力為 0 時,代表左右兩側電荷對其產生的排斥力大小相等、方向相反。

庫侖定律與力平衡的應用

根據靜電力公式 $F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$,我們假設平衡點距離 $+q$ 電荷為 $x$,則距離 $+2q$ 電荷為 $(5.00 - x)$。設定兩力相等:

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