庫倫靜電力與牛頓力學

2015-02-16 9:13 am
三質量為m的小球以A→B→C方式排列
間隔等距為d
A帶電量為q
B帶電量為-2q
C帶電量未知,且有一向右F力
系統一起運動,間距始終維持d
求F



這一題我也是腦袋一片空白
我只知道網路上有類似題目
但都沒有解法
只有探討三者皆靜止時B球靜力平衡
則C球帶電量為負電

我要瘋了.....這是什麼鬼題目啊= =!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
更新1:

為什麽物理這麼難啊= =

更新2:

能不能直接解啊= =我按著列式解了五次,沒有一個答案符合選項提供的,我要瘋了!!!!!!!!!!!!

更新3:

完整的題目就如原po 還有恭喜奧妙微積分先生 選項中並沒有你所算出的那個答案~

回答 (3)

2015-02-16 5:32 pm
✔ 最佳答案
不難不難,慢慢來

我們一起來把思路整理一下

首先,不要直接跳入題目的坑內

要跳前起碼帶上手電筒,好好照照裡面是怎麼回事。

你重新看一下題目會發現

其實不管A、B電量多少距離多少

"本來"是跟C小球一點關係都沒有的

C小球電量要正的100q還是負100q都行啊!

等等... 如果A、B的狀況並不影響C

那麼題目到底要問什麽? 題目不就是在問C是多少電量嗎?

是的

如果C小球電量要多少都行,那麼題目問的就沒有意義了

所以重點來了,題目真正想問的是 [ 在我設定的限制之下,C小球電量多少 ]

這時候就清楚了,我們要先找的並不是"答案是多少"

是 "限制是什麼"

比如說你在網上找的其他題目的限制就是 "靜力平衡"

這個"靜力平衡"四個字一出來,你馬上就會分析小球受力狀況

並且用"合力等於0" 這句話產生一個等式

答案馬上呼之欲出。

現在這體的限制究竟是什麼呢?

在我看來題目好像沒有寫清楚,或著你可能省略了一些文字沒有打上來

不過關鍵都有了,細節就讓我假設一下

公堂之上假設一下,不犯法吧

假設題目有說整個系統"等速度"向右運動

等速度這三個字很重要

接著,依題目所述"三小球間距維持d" 這也是個關鍵

如果將這兩個線索相加起來

嘿嘿.... 真相只有一個!

https://www.youtube.com/watch?v=lnnGCa0XjIg

也就是說,這三顆小球都是等速度向右移動的

等素肚.. 喔不是,等速度向右移動的意思,就是合力等於0!

這時候你只要分析一下C小球此時受力的狀況

並且把合力等於0的條件放上去,答案就出來了

我就不贅述了

以下簡單的提示一下

C小球受到A小球向右的力 + 題目說C小球有受到額外向右的力F = C小球受B小球向左的力

用這個等式即可求出C小球的電量等於多少,你可以假設為Q,就可以得到Q了。

---

另外,我其中埋藏著另外一個小問題

你可以思考看看

[ 為什麼我直接假設C小球受到A小球的力是向右的,也就是C小球帶正電

我是依什麼來判斷C小球帶正電的?

如果C小球帶負電可以嗎? ]

2015-02-16 10:16:48 補充:
不好意思,方便的話可以把完整的題目與選項打出來嗎>

2015-02-16 13:55:05 補充:
雖然原PO說選項沒有 奧妙微積分 算的答案
但我跟 奧妙微積分 算的是一樣的

2015-02-16 13:55:56 補充:
同意,彼此交流一下或許答案就出來了
能夠提供各個選項也不錯

2015-02-16 14:03:06 補充:
剛剛算出不一樣的結果了,等等整理一下PO上

2015-02-16 14:27:01 補充:
先說結論

我算出F會是 (14/3)*(kq^2)/(d^2)

我捨棄了等速度的想法

換句話說我捨棄了合力等於0的方式來做計算

我從題目當中 " 三球間距不變 "的想法切入

三球等速度固然間距不會變

但如果 [三顆球的加速度都一樣] 那麼三顆球的間距也同樣不會改變

依照F=ma,因為三球質量都為m

所以只要最後受到的合力F一樣,那麼加速度a就會一樣

----

首先

分析A小球受力的 Fa

Fa = B小球給它向右的力 + C小球給他向左的力

(註: 我把向右的力都為正, 向左皆為負號)

再來分析B小球受力的 Fb

Fb = A小球給他向左的力 + C小球給他向右

2015-02-16 14:27:56 補充:
(被截斷了= = 我接續OP)
--
Fb = A小球給他向左的力 + C小球給他向右的力

因為前面我有提到,三顆球的加速度都一樣,也就是三個球最後受力的情形都一樣

所以 Fa = Fb

從這個等式可以得出

C小球的電量Q會是 16q/9

最後再分析C小球

Fc = A小球給他向右的力 + B小球給他向左的力 + 額外向右的F

而且 Fa = Fb = Fc

從這三個等式最後就可以得到F = (14/3)*(kq^2)/(d^2)
2015-02-18 2:47 am
你的理解有問題= =(這樣下去不知道會不會變成筆戰)
我說得是你太激動了
我是解題的,解不出來當然激動
你在另一篇丟的意見聯題目都罵了
你還不激動啊DDD彼此彼此

還有我想什時複習是咱家的事,應該與你無關吧
2015-02-16 7:17 pm

C球帶電量的情形有三種可能情形:不帶電、帶負電、帶正電
然而不論是哪一種,由於B球的電量大於A球
而且B球與C球的距離比A球更近
所以B球的施力會大於A球~

若C球不帶電,A球和B球都會吸引C球,需要F拖住
若C球帶負電,由於斥力大於吸力,C球會被往右排斥,不需要F
若C球帶正電,由於吸力大於斥力,C球會被往左吸引,需要F拖住
既然F存在,C球是不可能帶負電的~

而三球在運動過程中也是維持等距
換句話說三球維持相對靜止
對A球或B球而言,另外兩球的施力互相抵消了
用A球來看就知道C球必須帶正電
於是我們已經可以假設C球帶電量Q~

分析A球的受力情形:
2kq^2/d^2 = kqQ/(4d^2),Q=8q
分析C球的受力情形:
F +8kq^2/4d^2 = 16kq^2/d^2,F=14kq^2/d^2~

2015-02-16 11:22:32 補充:
若C球不帶電,A球和B球都會吸引C球,需要F拖住
需要修正一下這句話以免造成誤導~

中性球會被帶電球吸引,不論正電或負電
因為外在電荷會改變中性球內電荷的分布造成吸引
所以對"不帶電"的C球而言
由於B球的電力強過A
左邊的外在電荷要當做是負電
C球會被往左吸引~

2015-02-16 13:37:31 補充:
何不把你列的算式一並附上
也許跟大家對一對會有突破~

2015-02-16 17:33:11 補充:
Fa=Fb, 則(以右為正)2q-Q=-2q+2Q, Q=(4/3)q
Fa=Fc, 則2q-Q= Q/4 -2Q +F(d^2 /kq)
F= (kq/d^2)(2q +3Q/4) = 3kq^2 /d^2
不曉得計算是否合理~

2015-02-17 10:07:38 補充:
發問者的反應似乎就如同自己說的:太激動了
看標題還寫到課題範圍
應該不是趕著做總複習的才對~


收錄日期: 2021-04-24 23:31:36
原文連結 [永久失效]:
https://hk.answers.yahoo.com/question/index?qid=20150216000016KK00320

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