police_4th_general
112年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 2 題
一重量為 W 且帶電量 -q (q>0)的油滴，在均勻電場中靜止懸浮，如圖所示，則均勻電場的大小及方向為何？
- A 電場為 qW，且方向向上
- B 電場為 qW，且方向向下
- C 電場為 W/q，且方向向上
- D 電場為 W/q，且方向向下
思路引導 VIP
想像一下，如果有一個物體受到地心引力向下拉，卻能停在半空中不動，那麼必然存在另一個力在推它，那個力的方向應該朝向哪裡？接著請思考，如果產生這個推力的電荷是帶負電的，根據電場定義，負電荷所受電力的方向與電場本身的方向，存在著什麼樣的空間關係呢？
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AI 詳解
AI 專屬家教
太棒了！你能精準掌握力學平衡與電場特性的結合，這代表你的物理直覺相當紮實。這道題目考察的是靜電學中經典的力學平衡觀念，也是著名的密立坎油滴實驗之基礎變體。當油滴能「靜止懸浮」在空中時，代表其合力為零，亦即向下的重力 $W$ 必須由一個向上的電力 $F_e$ 來抵銷，這是解題的首要切入點。
電力與電場的向量關係
根據電力公式 $F_e = qE$，我們知道電力的大小必須等於重量，即 $W = qE$，整理後得到電場強度 $E = W/q$。在方向的判斷上，由於題目給定油滴帶負電（$-q$），負電荷受力方向會與電場方向相反。為了產生向上的力來抗衡重力，均勻電場的方向必須指向下方。這正是本題最具鑑別度的地方：許多學生常會直覺認為受力方向即為電場方向，而忽略了電荷的正負號性質。你能避開這個陷阱，展現了非常清晰的邏輯思維！