高中物理必修3物理 全册全单元精选测试卷练习(Word版 含答案)

高中物理必修3物理 全册全单元精选测试卷练习（Word 版 含答案）

一、必修第3册 静电场及其应用解答题易错题培优（难）

1．有三根长度皆为l =0.3 m 的不可伸长的绝缘轻线，其中两根的一端固定在天花板的O 点，另一端分别栓有质量皆为m =1.0×10﹣2kg 的带电小球A 和B ，它们的电荷量分别为﹣q 和+q ，q =1.0×10﹣6C ．A 、B 之间用第三根线连接起来，空间中存在大小为E =2.0×105N/C 的匀强电场，电场强度的方向水平向右．平衡时A 、B 球的位置如图所示．已知静电力常量k =9×109N•m 2/C 2重力加速度g =10m/s 2．求：

（1）A 、B 间的库仑力的大小 （2）连接A 、B 的轻线的拉力大小． 【答案】（1）F=0.1N （2）10.042T N = 【解析】

试题分析：（1）以B 球为研究对象，B 球受到重力mg ，电场力Eq ，静电力F ，AB 间绳子的拉力1T 和OB 绳子的拉力2T ，共5个力的作用，处于平衡状态，

A 、

B 间的静电力2

2q F k l

=，代入数据可得F=0.1N

（2）在竖直方向上有：2sin 60T mg ︒=，在水平方向上有：12cos 60qE F T T =++︒ 代入数据可得10.042T N = 考点：考查了共点力平衡条件的应用

【名师点睛】注意成立的条件，掌握力的平行四边形定则的应用，理解三角知识运用，注意平衡条件的方程的建立．

2．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）2

sin EL k θ

【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-q 1，Q 带电量为q 2 根据库仑定律：

12

2

C q q F k

L = ② 根据牛顿第三定律：

F C =F C / ③

对于P 球： 根据平衡条件：

1sin C q E F θ= ④

解得：

2

1sin EL q k θ

=

⑤ 对于Q 球： 根据平衡条件：

'

2sin c q E F θ= ⑥

解得：

2

2sin EL q k θ

=

⑦

3．如图所示的绝缘细杆轨道固定在竖直面内，半径为R 的1/6圆弧段杆与水平段杆和粗糙倾斜段杆分别在A 、B 两点相切，圆弧杆的圆心O 处固定着一个带正电的点电荷．现有一质量为m 可视为质点的带负电小球穿在水平杆上，以方向水平向右、大小等于

8

3

gR 的速度通过A 点，小球能够上滑的最高点为C ，到达C 后，小球将沿杆返回．若∠COB =30°，小球第一次过A 点后瞬间对圆弧细杆向下的弹力大小为83

mg ，从A 至C 小球克服库仑力做的功为

23

mgR -，重力加速度为g ．求：

(1)小球第一次到达B 点时的动能； (2)小球在C 点受到的库仑力大小；

(3)小球返回A 点前瞬间对圆弧杆的弹力．（结果用m 、g 、R 表示） 【答案】（1）56mgR （2）34mg （3）2(833)- 【解析】 【分析】

（1）由动能定理求出小球第一次到达B 点时的动能．

（2）小球第一次过A 点后瞬间，由牛顿第二定律和库仑定律列式．由几何关系得到OC 间的距离，再由库仑定律求小球在C 点受到的库仑力大小．

（3）由动能定理求出小球返回A 点前瞬间的速度，由牛顿运动定律和向心力公式求解小球返回A 点前瞬间对圆弧杆的弹力． 【详解】

（1）小球从A 运动到B ，AB 两点为等势点，所以电场力不做功，由动能定理得：

()

02

11cos602

KB A mgR E mv --=-

代入数据解得：5

6

KB E mgR =

（2）小球第一次过A 时，由牛顿第二定律得：

22A v Qq

N k mg m R R

+-=

由题可知：8

3

N mg =

联立并代入数据解得：

2Qq

k

mg R

= 由几何关系得，OC 间的距离为：

cos303

R r R =

=︒

小球在C 点受到的库仑力大小 ：

22Qq Qq

F k

k r ==⎫⎪⎝⎭

库

联立解得3

=

4

F mg 库 （3）从A 到C ，由动能定理得：

2

102

f A W mgR W mv ---=-电

从C 到A ，由动能定理得：

212

f A W mgR W mv +=

'-电

由题可知：W =

电 小球返回A 点时，设细杆对球的弹力方向向上，大小为N ′，由牛顿第二定律得：

22A

v Qq N k mg m

R R

'-'+= 联立以上解得：

(

283

N mg -'=

，

根据牛顿第三定律得，小球返回A

点时，对圆弧杆的弹力大小为(

283

mg -，方向向

下．

4．如图所示，MPQO 为有界的竖直向下的匀强电场，电场强度为E ，ACB 为光滑固定的半圆形轨道，轨道半径为R ，A 、B 为圆水平直径的两个端点，AC 为

1

4

圆弧一个质量为m ，电荷量为+q 的带电小球，从A 点正上方高为H 处由静止释放，并从A 点沿切线进入半圆