题文
如图，质量分别为m和2.5m的两个小球A、B固定在弯成90°角的绝缘轻杆两端，OA和OB的长度均为l，可绕过O点且与纸面垂直的水平轴无摩擦转动，空气阻力不计．设A球带正电，B球带负电，电量均为q，处在竖直向下的匀强电场中，场强大小为E=mg/q．开始时，杆OA水平，由静止释放．求：
（1）当OA杆从水平转到竖直位置的过程中重力做的功和系统电势能的变化量；
（2）当OA杆与竖直方向夹角为多少时A球具有最大速度？
题型：未知 难度：其他题型
答案
（1）当OA杆从水平转到竖直位置的过程中，A球重力做正功，B球重力做负功．
则系统重力所做的功WG=mg l-2.5mgl=-1.5mgl
电场力做功为：We=qEl+qEl=2qEl，
因为电场力做正功，电势能减小，则电势能减少了2qEl
（2）在力矩平衡前，系统所受的外力做正功，力矩平衡后，系统所受外力做负功，知力矩平衡时，球的速度最大
根据力矩平衡得，（mg+qE）lsinθ=（2.5mg-qE）lcosθ
tanθ=34，则θ=37°．
答：（1）重力做功为-1.5mgl．电势能减小2qEl．
（2）当OA杆与竖直方向夹角为37°时，小球具有最大速度．
解析
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考点
据考高分专家说，试题“如图，质量分别为m和2.5m的两个小球A.....”主要考查你对 [力矩的平衡 ]考点的理解。
力矩的平衡
力矩和力偶：
①力臂：从转动轴到力的作用线的距离。
②力矩：力和力臂的乘积叫做力对转动轴的力矩，用M表示，单位牛米（N·m）。
③力偶：力学上把作用在同一物体上的大小相等，方向相反、不共线的两个平行力组成的力系称为力偶。
④力偶矩：力学中，用力偶中的任一力的大小与力偶臂的乘积再冠以相应的正、负号，作为力偶使物体转动效应的度量，成为力偶矩，用M表示，单位牛米（N·m）。
力矩的平衡条件：
有固定转动轴的物体的平衡条件是力矩的代数和等于零，即M合=M1+M2+M3+…=0。
刚体平衡的条件：
①在任何外力作用下，大小和形状不变的物体，叫做刚体。
②刚体的平衡条件是合力为零，合力矩为零，即∑F=0，∑M=0。
