两个带电量均为+q小球，质量均为m，固定在轻质绝缘直角框架OAB（框架的直角边长均为L）的两个端点A、B上，另一端点用光滑铰链固定在O点，整个装置可以绕垂直于纸面的水平轴在竖直平面内自由转动．
（1）若施加竖直向上的匀强电场E1，使框架OA边水平、OB边竖直并保持静止状态，则电场强度E1多大？
（2）若改变匀强电场的大小和方向（电场仍与框架面平行），为使框架的OA边水平、OB边竖直（B在O的正下方），则所需施加的匀强电场的场强E2至少多大？方向如何？
（3）若框架处在匀强电场E1中OA边水平、OB边竖直并保持静止状态时，对小球B施加一水平向右的恒力F，则小球B在何处时速度最大？最大值是多少？
网友回答
解：（1）根据有固定转动轴物体的平衡条件，有q=mgL
可得=
即电场强度大小为．
（2）设匀强电场E2的方向与竖直方向夹角为θ，则有力矩平衡条件可得
=mgL
，其中tanβ==1，所以β=45°，即=mg
可见当θ=时，最小电场强度=
即则所需施加的匀强电场的场强E2至少，方向与竖直方向成45°角向上．
（3）由于q=mg，当OB边右侧水平时B速度最大，由动能定理
有
可得B球的最大速度为
即小球B在水平位置时速度最大，最大速度为．
解析分析：本题（1）、（2）的关键是利用力矩平衡条件列方程即可求解；（3）的关键是分析出小球B在水平方向时，由于外力F做的功最多，根据动能定理可知小球的速度最大．
点评：遇到刚体问题平衡条件是力矩的平衡条件，注意力臂的概念．