Question

物理自主招生

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．当OA杆与竖直方向夹角 时A球具有最大速度，最大速度为

为什么小球A速度最大时，系统力矩处于平衡状态，

Answer 1

v=ωr 小球A速度最大时，系统的角速度最大。而系统一开始有逆时针旋转的力矩，使角速度变大，之后旋转角度大了后，有顺时针旋转的力矩，使角速度变小。所以系统力矩处于平衡状态这个临界点时，角速度最大，小球A速度最大。

追问

为什么有逆时针旋转的力矩，角速度变大

追答

一开始系统有力矩，促使系统逆时针转动，系统的角速度就变大。随着转动，A的力臂减小，B的力臂增大，所以促使系统逆时针转动的力矩减小，在减小到0之前，力矩仍然在促使系统逆时针转动，系统的角速度就继续变大。力矩减小到0之后，就会反向阻碍逆时针转动，使角速度减小。所以力矩平衡时，角速度最大。