Question

如圖所示，絕緣細(xì)線一端固定于O點(diǎn)，另一端連接一帶電荷量為q，質(zhì)量為m的帶正電小球，要使帶電小球靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成а角，可在空間加一勻強(qiáng)電場則當(dāng)所加的勻強(qiáng)電場沿著什么方向時(shí)可使場強(qiáng)最小？這時(shí)細(xì)線中的張力多大？

Answer 1

分析：當(dāng)電場強(qiáng)度最小時(shí)，電場力最小，根據(jù)平衡條件可知物體所受合力為0，故電場力和繩子拉力的合力等于物體的重力，根據(jù)平行四邊形定則可以將三個(gè)力放到同一個(gè)矢量三角形中，故電場力的對(duì)邊的箭頭落在繩子上．顯然只有當(dāng)電場力與繩垂直時(shí)電場力最小．

解答：解：以小球?yàn)檠芯繉?duì)象，對(duì)小球進(jìn)行受力分析，故小球受到重力mg、繩的拉力F₁、電場力F₂三個(gè)力作用，根據(jù)平衡條件可知，拉力F₁與電場力F₂的合力必與重力mg等大反向．
因?yàn)槔�力F₁的方向確定，F(xiàn)₁與F₂的合力等于mg確定，由矢量圖可知，當(dāng)電場力F₂垂直懸線時(shí)電場力F₂=qE最小，故場強(qiáng)E也最小．
由圖可知此時(shí)繩中張力F₁=mgcosа

點(diǎn)評(píng)：當(dāng)處于平衡狀態(tài)的物體受到三個(gè)力，一個(gè)力是恒力，第二個(gè)力方向不變，第三個(gè)力大小與方向都發(fā)生變化時(shí)可以利用矢量三角形法即圖解法求解．