Question

如图所示，将两个质量均为m，带电荷量分别为+q、-q的小球a、b用细线悬挂于O点，置于水平的匀强电场中，用力F拉小球a，使整个装置处于平衡状态，且悬线与竖直方向 夹角为30°．则F的大小可能为（　　）

• A、

  3

  3

  mg
• B、

  3

  2

  mg
• C、mg
• D、

  mg

  2

Answer 1

分析：本题中a、b所受电场力平衡，故可以不用考虑，而整体所受的三个力中重力为恒力，oa绳的拉力的方向保持不变，而F的大小和方向都可以发生变化，故本题应利用图解法处理．通过作图可以发现当F与T垂直时F最小，其最小值为F_min=2mgsin30°=mg．

解答：解：以整体为研究对象则整体所受的电场力相互抵消，故可以不用考虑，即相当于整体仅受三个力：重力2mg、细绳的弹力T、拉力F．由于重力2mg恒定，T方向保持不变大小可以发生变化，而F大小和方向均可发生变化，故可以用图解法理．如图所示，由图可知随F与竖直方向的夹角的变化F的大小发生变化，当F与T垂直时，F最小，F_min=2mgsin30°=mg．故C正确．
故选C．

点评：利用图解法处理变力问题是我们常用的一种方法，其方法是：将三个力放到同一个三角形中，由于其中一个力的大小和方向都保持不变，第二个力的方向不变，所以在力的三角形中一个边大小方向都不变，一个边方向不变而大小变，第三个边方向发生变化，这样我们就可以从图上看出各个力变化的情况．