题目内容

(2004?广东)已经证实,质子、中子都是由上夸克和下夸克的两种夸克组成的,上夸克带电为
2
3
e
,下夸克带电为-
1
3
e
,e为电子所带电量的大小,如果质子是由三个夸克组成的,且各个夸克之间的距离都为l,l=1.5×10-15m,试计算质子内相邻两个夸克之间的静电力(库仑力)
分析:质子电量为+e,根据题意描述正确判断质子内的夸克组成情况,然后利用库伦定律即可求解正确结果.
解答:解:质子带电为+e,所以它是由2个上夸克和1个下夸克组成的.按题意,三个夸克必位于等边三角形的三个顶点处.这时上夸克与上夸克之间的静电力应为:
  Fm=k
2
3
2
3
e
l2
=
4
9
k
e2
l2
   ①
代入数值,得:Fm=46N,为斥力,
上夸克与下夸克之间的静电力为:
Fnd=k
1
3
2
3
e
l2
=
2
9
k
e2
l2
    ③
代入数值,得Fnd=23N,为吸力.
答:上夸克之间的斥力为Fm=46N,上夸克和下夸克之间的引力为Fnd=23N.
点评:本题比较简单,考察了库伦定律的应用,要正确理解公式中各个物理量的含义以及公式成立条件.
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