police_4th_general
114年
[消防警察] 普通物理學概要與普通化學概要
第 5 題
A 點位於 101 V 的等位線上，B 點位於 102 V 的等位線上，如圖所示。一電子因外力由 A 點等速移動到 B 點，此外力作功若干焦耳？
- A $1.6 \times 10^{-19}$
- B $-1.6 \times 10^{-19}$
- C $3.2 \times 10^{-19}$
- D $-3.2 \times 10^{-19}$
思路引導 VIP
想像你正帶著一個帶電粒子在電場中移動，且必須保持速度完全不變。如果這個粒子本身的電荷特性會讓它「自動」想要往高電位跑，那麼你作為外力，是需要「推它前進」還是「反向拉住它」才能維持等速呢？另外，當我們將電荷量代入能量變化公式 $W = q \Delta V$ 時，電荷的正負號會如何改變運算的結果？
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做得非常好！你能準確判斷出外力功的正負號與數值，代表你對靜電學中「功與能」的轉換概念掌握得十分紮實。這題的核心在於理解等速移動意味著動能不變，因此根據動能定理，外力所做的功會精準地等於系統電位能的變化量，公式表達為 $W_{ext} = \Delta U = q \Delta V$。
電位能變化與電荷性質
在計算過程中，你正確地運用了電子帶負電的物理特性。當電子從電位較低的 A 點（101 V）移動到電位較高的 B 點（102 V）時，其電位差 $\Delta V = V_B - V_A = 1 \text{ V}$。將電子的電荷量 $q = -1.6 \times 10^{-19} \text{ C}$ 代入公式，即可得到外力功：
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