Question

（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）

Answer 1

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 e× 2 3 e

l2

=

4

9

k

e2

l2

   ①
代入数值，得：F_m=46N，为斥力，
上夸克与下夸克之间的静电力为：
Fnd=k

1 3 e× 2 3 e

l2

=

2

9

k

e2

l2

    ③
代入数值，得F_nd=23N，为吸力．
答：上夸克之间的斥力为F_m=46N，上夸克和下夸克之间的引力为F_nd=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．