作者iamokay (Aubin)
看板Physics
标题[问题] 拉近两点电荷所作的功
时间Wed Jul 31 23:13:35 2024
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【出处】112学年度分科测验物理考科单选题第4题
【题目】空间中有相距2d的两静止点电荷,已知将此两点电荷缓慢移近至相距d静止,
需作功W。若再将两点电荷缓慢移近至相距d/5静止,则需再作多少功?
https://i.imgur.com/DLzR820.png
ans. 8W
【瓶颈】(解题瓶颈或思考脉络,请尽量详述以利回答者知道要从何处讲解指导)
(错误示范:第X题我不会,求详解)
(错误示范:acceleration of gravity是什麽意思我看不懂)
(正确示范:我算出来的答案好像不太对,这是我的计算过程,哪里出问题?)
我有想到一种解法,正在寻求其他解法,并想针对题意延伸一个问题。
目前我能想到的解法是「非保守力作功导致力学能变化」,具体来说,先假设两点电荷
分别为Q、q,再假设电位能:
$U_1 = \frac{kQq}{2d}$
$U_2 = \frac{kQq}{d}$
$U_3 = \frac{kQq}{ \frac{d}{5} }$
,其中,k是库伦常数,那麽:
$W = U_2 - U_1 = \frac{kQq}{2d}$
,同理,第二次作的功就是$U_3 - U_2$,算出来是8W。我想找别的解法是因为108课纲
没有明说「非保守力作功导致力学能变化」,而且手边的南一课本没有在课文中推导非
保守力作功跟力学能的关系式(其他书商有),所以我在想这题是否有其他解法,但似乎
没有,因为不知道移动电荷的施力大小。请问大家有什麽点子吗?谢谢。
第二个问题,我想请教题目特别说「缓慢移近」的用意,如果不缓慢移近会改变答案吗
?是因为加速的电荷会辐射出电磁能量(电磁波)吗?谢谢。
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※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 114.137.186.97 (台湾)
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Physics/M.1722438817.A.814.html
※ 编辑: iamokay (114.137.186.97 台湾), 07/31/2024 23:15:19
1F:→ mantour: 缓慢移动表示过程为准静力平衡 08/01 02:29
2F:→ mantour: 外力做功与静电力做功大小相等,正负相反 08/01 02:30
3F:→ mantour: 电位能变化依定义又等於静电力做功的负值 08/01 02:33
4F:推 ithic: 高中原则上不考虑加速电荷的电磁波,因此缓慢移近,单纯是 08/01 12:31
5F:→ ithic: 为了确保过程中动能变化为零,使W=del(E)=del(U) 08/01 12:31
谢谢,但只要起、终点速率相同,动能变化就会等於零,不是吗?中间是否缓慢移动应该
不是必要吧?我真的怀疑出题者是为了减少电磁辐射,毕竟这是大考试题,答案不能有
疑义。为了减少电磁辐射,出题者需要保证加速跟减速的过程越短越好,所以只加速一点
点并因此得到缓慢移动的结果。
※ 编辑: iamokay (114.137.136.130 台湾), 08/01/2024 22:23:53
这题大概真的只能从能量观点下手,没别的解法,看了数个解题影片都是如此。关於第二
个问题,主要是在运用能量守恒解题时必须考虑各种能量改变的来源,这是普物提到的,
普物也有提到加速电荷会辐射能量,因此,如果这题用能量守恒的时候加入辐射,那麽计
算结果就不可能刚好是8W,这是我一点浅见,另外,维基百科(Electric potential的定
义)也有提到加速电荷辐射的问题,手边的高中课本也有用到「缓慢移动」的字眼,但没
有细说原因就是了。
※ 编辑: iamokay (114.137.49.70 台湾), 08/02/2024 18:02:53
6F:推 zealeliot: 不好意思借这篇问下面李政道逝世的文怎麽删掉了?? 08/09 10:10
7F:推 sunev: jackliao1990是惯犯了,常转新闻後又自删,下面推文也随之 08/09 12:04
8F:→ sunev: 消失 08/09 12:04
9F:推 Bugquan: 这咖经常新闻发一发然後自D 08/09 17:13
10F:推 jksen: 有些版好像有自删条款,如techjob问offer会被m,无法删 08/09 18:29
11F:推 Vulpix: 他现在多是丢AI翻译的新闻,感觉是在做人设。 08/09 19:43
12F:推 Vulpix: 他问能量(功是能量),不用能量要怎麽解XD 08/09 20:49
13F:→ Vulpix: 「缓慢移动」非必要没错。但通常的情境是:物体最初静止 08/09 20:57
14F:→ Vulpix: ,那我们就希望他最後也要静止。再来是:实务上,速度的 08/09 20:57
15F:→ Vulpix: 剧烈变化通常伴随着大量能量耗散;当然,维持非零速率也 08/09 20:57
16F:→ Vulpix: 有耗散的风险,所以这也是支持运动始末都选定成静止的理 08/09 20:57
17F:→ Vulpix: 由。所以为了让实验状况更接近理想状态,设置了「缓慢移 08/09 20:57
18F:→ Vulpix: 动」的条件,这就相当於弹簧的「轻」、直导线的「长」。 08/09 20:57
19F:推 HDT: 目前版规只有针对发问文禁止自删 转录新闻没有 08/21 09:20