Question

3．如图所示，+Q₁和-Q₂是两个可自由移动的电荷，且Q₂=4Q₁．现再取一个可自由移动的点电荷Q₃放在Q₁与Q₂连接的直线上，欲使整个系统平衡，则Q₃应为负电荷（填正或负），放在Q₁的左边（填左或右）．

Answer 1

分析 由于Q₁带点电荷，Q₂带负点电荷，根据同种电荷排斥，异种电荷吸引，
要使整个系统处于平衡状态，对其Q₃受力分析，去判断所处的位置．

解答 解：假设Q₃放在Q₁Q₂之间，那么Q₁对Q₃的电场力和Q₂对Q₃的电场力方向相同，Q₃不能处于平衡状态，所以假设不成立．
设Q₃所在位置与Q₁的距离为r₁₃，Q₃所在位置与Q₂的距离为r₂₃，要能处于平衡状态，
所以Q₁对Q₃的电场力大小等于Q₂对Q₃的电场力大小．
即：$\frac{k{Q}_{1}{Q}_{3}}{{r}_{13}^{2}}$=$\frac{k{Q}_{2}{Q}_{3}}{{r}_{23}^{2}}$
由于Q₂=4Q₁，
所以r₂₃=2r₁₃，所以Q₃位于Q₁的左方．
根据同种电荷排斥，异种电荷吸引，可判断Q₃带负电；
故答案为：负，左．

点评 我们可以去尝试假设Q₃放带正电或负电，它应该放在什么地方，能不能使整个系统处于平衡状态．不行再继续判断．