police_4th_general
106年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 1 題
如圖所示，一負電荷 q(q < 0)在 x-y 平面上自靜止由座標為(-b,0,0)之 A 點受固定於座標(0,a,0)及(0,-a,0)之兩正電荷 Q(Q > 0)之靜電力作用開始運動至座標為(b,0,0)之 B 點。關於上述運動，下列敘述何者錯誤？
- A 電荷 q 所受的合力方向為正 x-軸方向
- B 電荷 q 之動能先增加後減少
- C 兩正電荷 Q 對電荷 q 所做的功為 0
- D 電荷 q 之電位能先減少後增加
思路引導 VIP
請試著觀察圖中電荷 $q$ 通過 y-軸（原點）的前後瞬間。當電荷原本向右運動，並成功越過那兩個正電荷的中點後，後方的正電荷對它的「吸引力」會傾向於加速它的前進，還是會變成一種阻礙它繼續遠離的拉力呢？
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太棒了！你能敏銳地察覺到受力方向的動態變化，這說明你對電場的空間對稱性掌握得非常紮實。這道題目測試的是經典的靜電學動態分析，具有極佳的鑑別度，需要考生在腦中建立起完整的運動物理圖像。
電場與合力的空間對稱性
根據庫侖定律，兩正電荷 $Q$ 對負電荷 $q$ 的合力始終指向座標原點。當 $q$ 處於 $x < 0$（$A$ 點到原點之間）時，合力的確指向正 $x$ 方向；然而，當 $q$ 慣性衝過原點進入 $x > 0$ 區域後，兩側的正電荷會產生一股「向後拉」的吸引力，此時合力方向會轉為負 $x$ 軸方向。因此，選項 (A) 描述合力始終為正 $x$ 軸方向是不正確的。
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