高中物理必修3物理-全册全单元精选测试卷测试卷附答案 (1).doc

高中物理必修3物理全册全单元精选测试卷测试卷附答案

一、必修第3册静电场及其应用解答题易错题培优（难）

1．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，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)，方向由A指向C；(2)；(3)和

【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；

根据平衡条件得：

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；

水平向右的电场力

B点时所受的电场力

(3)质点到达C点时进行受力分析，根据牛顿第二定律得

从A点到C点根据动能定理得

；

【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．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kg、带电量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)(2)(3)

【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：

，即

代入数值计算得电场场强大小：

（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：

所以

代入数值解得电场场强大小：

（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

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，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

故从C到B最短的时间

3．如图，在足够大的平行金属板间的水平匀强电场中，有一长为L的轻质绝缘棒OA，一端可绕O点在竖直平面内自由转动，另一端A处有一带负电、电量为q、质量为m的小球，当变阻器滑片在P点处时，棒静止在与竖直方向成30°角的位置，如图所示。已知此时BP段的电阻为R，平行金属板间的水平距离为d。

（1）求此时金属板间电场的场强大小E1；

（2）若金属板旋转30°（图中虚线表示），并移动滑片P的位置，欲使棒能静止的位置与竖直方向的夹角不变，BP段的电阻R’应调节为多大？

（3）若金属板不转动，将BP段的电阻突然调节为3R，则棒摆动中小球最大动能为多少？

【答案】(1)(2)(3)(2-)mgL

【解析】

【详解】

（1）由平衡可知

E1q=mgtan30°

解得

E1=

（2）金属板旋转30°后电场强度方向也相应旋转30°，而合力方向仍与竖直方向成30°角，受力如右图所示。

E1q=mg

解得

E2=

金属板旋转前，两板间电势差

U1=E1d=d

金属板旋转后，两板间电势差

U2=E2d’=E2dcos30°=d=U1

所以BP段的电阻R’=R

（3）BP段的电阻突然调节为3R，U3=3U1

E3=3E1=

小球摆动速度最大时棒与竖直方向夹角为60°，如右图所示。

根据动能定理有：

E3qL（sin60°-sin30°）-mgL（cos30°-cos60°）=Ek-0

Ek=(2-)mgL

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为圆弧一个质量为m，电荷量为+q的带电