54. (点電荷による電場と静電気力)(思考 次の(1)~(5) に答えよ。 ただし、電位の基準を無限遠とし, 真空中のクーロンの法則の 比例定数をんとする。 真空中の点Oに電気量の大きさ(g>0)の点電荷が置かれている。 ¥g(g>0)の点電荷が置かれている。 (1) 点Oから距離だけ離れた点Pに点電荷がつくる電場の大きさを答えよ。 また, 点Pの 電位を答えよ。 (2) (1)において,点Pの電位をVとする。 図1に示した, 点0 と点Pを含む図中に電位がV. 2V, 3V の等電位線をそれぞ れかけ。 また,図中に電場の向きがわかるように電気力線を かけ (3) (1)において,大きさ Q(Q>0)の電気量をもつ質量mの小 球を無限遠からゆっくり点まで動かした。 小球に外力がす る仕事を求めよ。 次に, 小球を点Pで静かにはなしたら動き 始めた。 小球が無限遠に達したときの速さを求めよ。 ただし, 小球をはなしたのち静電気力以外の力は, はたらかないもの とする。 次に、図2のように電気量の大きさq (q >0) と大きさ (g'>0)の点電荷がそれぞれ原点からaだけ離れたx軸上の 点AとBに固定されている場合を考える。 原点からαだけ離れ たy軸上の点Cでの電場の向きは,y軸から15° 傾いていた。 (4) gg'の比を求めよ。 (5) 大きさ Q(Q>0)の電気量をもつ質量mの小球を点Cに置 き 静かにはなした。 このとき小球の加速度を求めよ。 小球 が無限遠に達したときの速さを求めよ。 〔神戸大〕 図1 15° 図2 B