高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷练习卷(Word版 含解析)

高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷练习卷（Word版 含解析） 一、必修第3册 静电场及其应用解答题易错题培优（难） 1．如图所示，在光滑绝缘水平面上B点的正上方O处固定一个质点，在水平面上的A点放另一个质点，两个质点的质量均为m，带电量均为+Q。C为AB直线上的另一点（O、

A、B、C位于同一竖直平面上），AO间的距离为L，AB和BC间的距离均为2L，在空间加

一个水平方向的匀强电场后A处的质点处于静止。试问： (1)该匀强电场的场强多大？其方向如何？

(2)给A处的质点一个指向C点的初速度，该质点到达B点时所受的电场力多大？

(3)若初速度大小为v0，质点到达C点时的加速度和速度分别多大？

【答案】(1)22kQL，方向由A指向C；(2)22736kQL；(3)22kQmL和220

kQvmL

【解析】 【分析】 (1)在空间加一个水平方向的匀强电场后A处的质点处于静止，对A进行受力分析，根据平

衡条件求解。 (2)质点到达B点时受竖直向下的O点的库仑力和水平向右的电场力，根据力的合成求解

(3)根据牛顿第二定律求出加速度，根据动能定理求出C点时速度。

【详解】 (1)在空间加一个水平方向的匀强电场后A处的质点处于静止，对A进行受力分析，

AO间的库仑力为22QFKL；

根据平衡条件得：sinFEQ

2sin2FKQEQL

方向由A指向C (2)该质点到达B点时受竖直向下的O点的库仑力和水平向右的电场力，

库仑力为22'(sin60)QFKL； 水平向右的电场力FEQ B点时所受的电场力22222273()[](sin60)6kQkQFEQLL (3)质点到达C点时进行受力分析，根据牛顿第二定律得

222

2

sinQKEQFKQLammmL合．

从A点到C点根据动能定理得 221122oEQLmvmv；

220

kQvmL

【点睛】 本题的关键要耐心细致地分析物体的运动过程，对物体进行受力分析，运用动能定理、牛顿第二定律进行处理。

2．竖直放置的平行金属板A、B带等量异种电荷(如图)，两板之间形成的电场是匀强电场．板间用绝缘细线悬挂着的小球质量m=4．0×10－5kg，带电荷量q=3．0×10－7C，平衡时细线与竖直方向之间的夹角α=37°．求：

(1)A、B之间匀强电场的场强多大? (2)若剪断细线，计算小球运动的加速度，小球在A、B板间将如何运动? 【答案】(1)E=1×103N/C (2) 12.5m/s2 【解析】 【详解】 （1）小球受到重力mg、电场力F和绳的拉力T的作用，由共点力平衡条件有： F=qE=mgtanα 解得： 537tan410100.751.010N/C310mgEq





匀强电场的电场强度的方向与电场力的方向相同，即水平向右； （2）剪断细线后，小球做偏离竖直方向，夹角为37°匀加速直线运动，设其加速度为a 由牛顿第二定律有：

cosmgma

解得： 212.5m/scosga

【点睛】 本题是带电体在电场中平衡问题，分析受力情况是解题的关键，并能根据受力情况判断此后小球的运动情况．

3．如图所示，在沿水平方向的匀强电场中，有一长度l=0. 5m的绝缘轻绳上端固定在O点，下端系一质量21010m.kg、带电量82.010qC的小球（小球的大小可以忽略）在位置B点处于静止状态，此时轻绳与竖直方向的夹角α=37°，空气阻力不计，sin37°=0. 6，cos37°=0. 8，g=10m/s2. （1）求该电场场强大小； （2）在始终垂直于轻绳的外力作用下将小球从B位置缓慢拉动到细绳竖直位置的A点，求外力对带电小球做的功； （3）过B点做一等势面交电场线于C点（C点未画出），使轻绳与竖直方向的夹角增大少许（不超过5°），再由静止释放，求小球从C点第一次运动到B点的时间，并写出分析求解过程.

【答案】(1) 63.7510EN/C (2)21.2510FWJ (3)0.31ts

【解析】 【详解】 （1）带电小球静止，受到合力等于零，电场力与重力的关系是：

tanEqmg，即

tanmgEq

代入数值计算得电场场强大小：63.7510/ENC

（2）小球在外力作用下从B位置缓慢移动到A位置过程中，根据动能定理有： sin(cos)0FWEqlmgll

所以sintan(cos)FmgWqmgllq 代入数值解得电场场强大小：21.2510FWJ

（3）分析受力可知：小球在运动过程中，重力和电场力的合力为恒力，大小为 5cos4mgFmg

类比研究单摆的方法可知，小球的运动与单摆类似，回复力由上述合力沿圆周切向的分力提供。因为从C到B的角度θ很小，进一步可知回复力与相对平衡位置的位移大小成正比、方向相反，故小球的运动为简谐运动。

小球的运动可等效为在某个场强大小为54gmg，方向与竖直方向成α角斜向右下的场中做简谐运动，其周期为 225/4llTgg

故从C到B最短的时间10.10.314tTs

4．如图所示，一光滑斜面的直角点A处固定一带电量为+q，质量为m的绝缘小球。另一

同样小球置于斜面顶点B处，已知斜面长为L，现把上部小球从B点从静止自由释放，球能沿斜面从B点运动到斜面底端C处（静电力常量为k，重力加速度为g）

求：（1）小球从B处开始运动到斜面中点D处时的速度？ （2）小球运动到斜面底端C处时，球对斜面的压力是多大？

【答案】(1) 2Dglv (2) 2232'23NNkq

FFmgL

【解析】 （1）由题意知：小球运动到D点时，由于AD=AB，所以有DB



即0DBDBU①

则由动能定理得：21sin30022DBLmgqumv②

联立①②解得2D

gl

v③

（2）当小球运动到C点时，对球受力分析如图所示则由平衡条件得：sin30cos30NFFmg库④

由库仑定律得：

2

2cos30kqFl库

⑤ 联立④⑤得：223223Nkq

FmgL

由牛顿第三定律即2232'23NNkq

FFmgL．

5．如图所示，长=1mL的轻质细绳上端固定，下端连接一个可视为质点的带电小球，小球静止在水平向右的匀强电场中，绳与竖直方向夹角θ=37°。已知小球所带电荷量61.010qC，匀强电场的场强33.010N/CE，取重力加速度210m/sg，

sin370.6。求：

（1）小球所受电场力F大小； （2）小球质量m； （3）将电场撤去小球回到最低点时速度v的大小； （4）撤去电场后小球到达最低点时绳子对小球的拉力大小。

【答案】（1）310-3N；（2）410-4kg；（3）2m/s；（4）5.610-3N 【解析】 【分析】 【详解】 （1）小球所受电场力F大小 3310NFqE

（2）球受mg、绳的拉力T和电场力F作用，

根据共点力平衡条件和图中几何关系有 tanmgqE

解得小球的质量 -4410kgm

（3）将电场撤去，小球摆动到最低点的过程由机械能守恒定律得： 21(1-cos37)2mgLmv

解得 2.0m/sv （4）将电场撤去，小球摆动到最低点时由牛顿第二定律得 2-vTmgmL

解得 -35.610NT

6．有一水平向右的匀强电场中，竖直平面内有半径为0．1m的圆周，在圆心O处放置电荷量为Q＝10-8C的带正电的点电荷，圆周a点与圆心O在同一水平线上，且Ea＝0（静电力常数K=9×109N.m2／C2）

（1）匀强电场场强大小？ （2）圆周最高点C处的场强

【答案】（1）3910N/C （2）41.2710N/C 方向与水平方向成45斜向右上方 【解析】 【详解】 （1）在a点的合场强等于零，则表明点电荷在a点产生的场强与匀强电场的场强相等即：

32=910N/CkQEr

（2）正点电荷在C点产生的场强大小为2kQEr，方向竖直向上，匀强电场的场强大小2kQEr，方向水平向右，根据矢量合可知C点的合场强等于;

224222=21.2710N/CkQkQkQErrr



合

方向与水平方向成45斜向右上方