高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷测试题(Word版 含解析)

(1)类比电场强度的定义方法，写出地球引力场的“引力场强度 E”的定义式，并结合万有引
力定律，推导距离地心为
r（r>R）处的引力场强度的表达式
E引=G
M r2
；
(2)设地面处和距离地面高为 h 处的引力场强度分别为 E引 和 E引' ，如果它们满足
E引' E引 0.02 ，则该空间就可以近似为匀强场，也就是我们常说的重力场。请估算地 E引
02
【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．我们可以借鉴研究静电场的方法来研究地球周围空间的引力场，如用“引力场强度”、 “引力势”的概念描述引力场。已知地球质量为 M，半径为 R，万有引力常量为 G，将地球 视为均质球体，且忽略自转。
W引=0-Ep =-Ep
即
E p =-W引
则当质量为 m 的物体自无穷远处移动到距离地球 r 处时，引力做功为W引
通过计算得
W引
G
Mm r
＞0
所以
Mm Ep =-G r
引 =-G
M r
3．如图所示，空间存在方向水平向右的匀强电场，两个可视为点电荷的带电小球 P 和 Q 用绝缘细绳悬挂在水平天花板下，两细绳都恰好与天花板垂直，已知匀强电场强度为 E， 两小球之间的距离为 L，PQ 连线与竖直方向之间的夹角为 θ，静电常数为 k （1）画出小球 P、Q 的受力示意图； （2）求出 P、Q 两小球分别所带的电量。
【答案】（1）P 带负电，Q 带正电；（2） EL2 k sin
【解析】 【详解】 （1）依题意得，小球 P、Q 受力示意图如图
根据平衡条件，P 带负电，Q 带正电 ① （2）设 P 带电量为-q1，Q 带电量为 q2 根据库仑定律：
根据牛顿第三定律：
FC
k
q1q2 L2
②
对于 P 球： 根据平衡条件：
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 L ，在空间加 2
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？
FC=FC/ ③
解得：
q1E FC sin ④
对于 Q 球： 根据平衡条件：
q1
EL2 k sin
⑤
解得：
q2
E
F
' c
sin
⑥
q2
EL2 k sin
⑦
4．如图所示，长 l＝1m 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，绳与竖直方向的夹角 θ＝37°.已知小球所带电荷量 q＝ 1.0×10－6C，匀强电场的场强 E＝3.0×103N/C，取重力加速度 g＝10m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.求：
高中物理必修 3 物理 全册全单元精选试卷测试题（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、
(2)小球受力情况如图所示：
根据几何关系可得 mg qE ，所以 m qE 3103 kg 4 104 kg ；
tan
g tan 10 tan 37
(3)电场撤去后小球运动过程中机械能守恒，则 mgl(1 cos 37) 1 mv2 ，解得 v=2m/s． 2
5．如图所示，边长为 a 的等边三角形 ABC 的三个顶点分别固定三个点电荷＋ q、＋q、－q，已知静电力常量 K．
球重力场可视为匀强场的高度 h（取地球半径 R=6400km）；
(3)某同学查阅资料知道:地球引力场的“引力势”的表达式为 引 =-G
M r
（以无穷远处引力势
为 0）。请你设定物理情景，简要叙述推导该表达式的主要步骤。
【答案】(1)引力场强度定义式
E引
F m
，推导见解析；(2)h=64976m；(3)推导见解析.
水平向右的电场力 F EQ
B 点时所受的电场力 F
(EQ)2
[ kQ2 (Lsin60
)2
]2
73kQ2 6L2
(3)质点到达 C 点时进行受力分析，根据牛顿第二定律得
a
F合 m
K
Q2 L2
．sin
m
EQ
KQ2 mL2
从 A 点到 C 点根据动能定理得
EQL
1 2
mv2
1 2
mvo2
；
v
kQ2 mL
(1)小球所受电场力 F 的大小； (2)小球的质量 m； (3)将电场撤去，小球回到最低点时速度 v 的大小． 【答案】(1)F=3.0×10－3N (2)m=4.0×10－4kg (3)v=2.0m/s 【解析】 【分析】 【详解】
(1)根据电场力的计算公式可得电场力 F qE 1.0106 3.0103 N 3.0 103 N ；
(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
F
K
Q2 L2
；
根据平衡条件得： Fsin EQ
E
Fsin Q
KQ 2L2
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 F ' K Q2 ； (Lsin60 )2
【答案】(1)
kQ 2L2
，方向由
A
指向
C；(2)
【解析】
【分析】
73kQ2 ；(3) kQ2 和
6L2
mL2
kQ2 mL
v02
(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】
【解析】
【分析】
【详解】
(1)引力场强度定义式
E引
F m
联立得
F
G
Mm r2
(2)根据题意
E引
G
M r2
E引
G
M R2
E引'
G
M r2
E引' E引 0.02 E引hrR R R Fra bibliotek.98解得
h=64976m
(3)定义式引力势 引 =
Ep m
，式中 E p
为某位置的引力势能
把某物体从无穷远移动到某点引力做的功