题目内容

如图所示,绝缘细线一端固定于O点,另一端连接一带电荷量为q、质量为m的带正电小球.要使带电小球静止时细线与竖直方向夹α角,可在空间加一匀强电场(场强大小、方向都相同),则当所加匀强电场沿着什么方向时可使场强最小?最小场强为多大?这时细线中的张力为多大?

匀强电场与水平方向成α角斜向上时    mgcosα

解析:小球偏开角度α处于平衡状态,受竖直向下的重力mg、沿绳向上的拉力T和电场力F(=qE).三个力合力为零,可构成闭合的矢量三角形,如图所示,当F与T垂直时,F最小,场强最小.qEmin=mgsinα,Emin=mgsinα/q,拉力T=mgcosα.

即当匀强电场与水平方向成α角斜向上时,场强最小,最小值为mgsinα/q,此时线中张力为mgcosα.


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