Question

（2004?廣東）已經證實，質子、中子都是由上夸克和下夸克的兩種夸克組成的，上夸克帶電為

2

3

e，下夸克帶電為-

1

3

e，e為電子所帶電量的大小，如果質子是由三個夸克組成的，且各個夸克之間的距離都為l，l=1.5×10^-15m，試計算質子內相鄰兩個夸克之間的靜電力（庫侖力）

Answer 1

分析：質子電量為+e，根據題意描述正確判斷質子內的夸克組成情況，然后利用庫倫定律即可求解正確結果．

解答：解：質子帶電為+e，所以它是由2個上夸克和1個下夸克組成的．按題意，三個夸克必位于等邊三角形的三個頂點處．這時上夸克與上夸克之間的靜電力應為：
  Fm=k

2 3 e× 2 3 e

l2

=

4

9

k

e2

l2

   ①
代入數值，得：F_m=46N，為斥力，
上夸克與下夸克之間的靜電力為：
Fnd=k

1 3 e× 2 3 e

l2

=

2

9

k

e2

l2

    ③
代入數值，得F_nd=23N，為吸力．
答：上夸克之間的斥力為F_m=46N，上夸克和下夸克之間的引力為F_nd=23N．

點評：本題比較簡單，考察了庫倫定律的應用，要正確理解公式中各個物理量的含義以及公式成立條件．