高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷试卷(word版含答案)
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高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷试卷（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．A、B是两个电荷量都是Q的点电荷，相距l，AB连线中点为O。现将另一个电荷量为q的点电荷放置在AB连线的中垂线上，距O为x的C处（图甲）。
（1）若此时q所受的静电力为F1，试求F1的大小。
（2）若A的电荷量变为﹣Q，其他条件都不变（图乙），此时q所受的静电力大小为F2，求F2的大小。
（3）为使F2大于F1，l和x的大小应满足什么关系？
【答案】(1) 2232(())2kqQxlx(2) 223(())2kqQllx(3) 2lx
【解析】
【详解】
（1）设q为正电荷，在C点，A、B两电荷对q产生的电场力大小相同，为：
22)4(ABkQqFFlx
方向分别为由A指向C和由B指向C，如图：
故C处的电场力大小为：
F1=2FAsinθ
方向由O指向C。
其中：224xsinlx
所以：
3122224()kQqxFlx
（2）若A的电荷量变为-Q，其他条件都不变，则C处q受到的电场力：
F2=2FAcosθ
其中：
2224lcoslx
所以：
22223(4)kQqlFlx＝
方向由B指向A。
（3）为使F2大于F1，则：
22223(4)kQqlFlx＝＞3122224()kQqxFlx
即：
l＞2x
2．如图所示，长l=1 m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=1.0×10–6 C，匀强电场的场强E=3.0×103 N/C，取重力加速度g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos
37°=0.8．求：
（1）小球所受电场力F的大小和小球的质量m；
（2）将小球拉至最低点由静止释放，小球回到绳与竖直方向的夹角θ=37°时速度v的大小；
（3）在（2）所述情况下小球通过绳与竖直方向的夹角θ=37°时绳中张力T的大小．
【答案】（1）F= 3.0×10-3 N m=4.0×10–4 kg （2）5m/sv （3）T=7.0×10-3 N
【解析】
【分析】
【详解】
（1）小球受到的电场力的大小为：
F=qE=1.0×10–6×3.0×103N =3.0×10-3 N
小球受力如图所示：
根据平衡可知：
tanFmg
解得：
m=4.0×10–4 kg
（2）将小球拉至最低点由静止释放，小球回到绳与竖直方向的夹角θ=37°时根据动能定理有
21sin(1cos)2Flmglmv
解得：
12(1)5m/scosvgl
（3）沿绳方向根据牛顿第二定律可知
2sincosmvTFmgl
解得：
T=7.0×10-3 N
3．如图所示，在O点处放置一个正电荷．在过O点的竖直平面内的A点，由静止释放一个带正电的小球，小球的质量为m、电荷量为q．小球落下的轨迹如图所示，轨迹与以O为圆心、R为半径的圆相交于B、C两点，O、C在同一水平线上，∠BOC=30°，A距离OC的竖直高度为h，已知小球通过B点的速度为v，重力加速度为g，求：
(1)小球通过C点的速度大小；
(2)小球由A运动到C的过程中电场力做的功．
【答案】(1) 2cgRvv (2) 21()2WmgRmghv
【解析】
试题分析：（1）小球下落过程中，受到重力和电场力，由于B、C两点处于同一等势面上，故从B到C过程电场力做功为零，只有重重力做功，根据动能这定理求解到达C点的速度；（2）小球从A至C的过程中只有重力和电场力做功，根据动能定理即可求解电场力做功．
（1）小球从B点到C点的过程中，电场力不做功，而重力做正功
由动能定理得：2211222CRmgmvmv
解得：2CvvgR
（2）小球从A至C的过程中只有重力和电场力做功
由动能定理得：212CmghWmv电
解得：21 2WmvgRmgh电
【试题分析】本题关键是明确几种功能关系的具体形式：总功是动能变化的量度；电场力做功是电势能变化的量度；除重力外其余力做的功是机械能变化的量度．
4．如图所示，高为h的光滑绝缘直杆AD竖直放置，在D处有一固定的正点荷，电荷量为Q。现有一质量为m的带电小球套在杆上，从A点由静止释放，运动到B点时速度达到最大值，到C点时速度正好又变为零，B、C和D相距分别为13h和14h，静电力常量为k，重力加速度为g，求：
(1)小球的电荷量q和在C点处的加速度；
(2)C、A两点间的电势差。
【答案】(1)29mghqkQ,79ag 方向竖直向上(2)274kQh
【解析】
【详解】
(1)小球运动到B点时速度达到最大，说明小球必带正电，在B点应有：
2()3kQqmgh
得：
29mghqkQ
在C点，由牛顿第二定律：
2()4kQqmgmah
得：
79ag，方向竖直向上。
(2)设C、A两点间的电势差为U，则A、C间的电势差为-U。
从A到C过程，由动能定理：
()04hmghqU
得：
274kQUh
5．
如图所示，光滑绝缘水平面上固定着A、B、C三个带电小球，它们的质量均为m，间距均为r，A带电量QA=10q，B带电量QB=q，若小球C上加一个水平向右的恒力，欲使A、B、C始终保持r的间距运动，求：
(1)C球的电性和电量QC；
(2)水平力F的大小。
【答案】（1）C球带负电 QC=403q （2）F=70k22qr
【解析】
（1）对A、B、C系统研究得：3Fam
A球受到B球库仑斥力F1和C球库仑力F2后，要产生水平向右加速度，故F2必为引力，C球带负电。
对AB两球有 2222(2)CABACBABQQQQQQQQkkkkrrrrmm
联立可得：403CQq
（2）对整体和A有 22(2)3CABAQQQQkkFrrmm
2270qFkr
6．如图所示，AB为固定在竖直平面内粗糙倾斜轨道，BC为光滑水平轨道，CD为固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，且AB与BC通过一小段光滑弧形轨道相连，BC与弧CD相切。已知AB长为L=10m，倾角θ=37，BC长s=4m，CD弧的半径为R=2m，O为其圆心，∠COD=143。整个装置处在水平向左的匀强电场中，电场强度大小为E=1×103N/C。一质量为m=0.4kg、电荷量为q=+3×10 -3C的物体从A点以初速度vA=15m/s沿AB轨道开始运动。若物体与轨道AB间的动摩擦因数为μ=0.2，sin37=0.6，cos37=0.8，g=10m/s2，物体运动过程中电荷量不变。求：
(1)物体在AB轨道上运动时，重力和电场力的合力对物体所做的总功；
(2)物体在C点对轨道的压力大小为多少；
(3)用物理知识计算物体能否到达D点，若能算出通过D点的速度；若不能说明理由。
【答案】(1)W=0(2)27N(3)物体能到达D点
【解析】
【详解】
(1)物体所受重力和电场力的合力大小为
222332()()(0.410)(31010)N5NFmgqE
设合力F与竖直方向的夹角为α，则
3tan4qEmg
即
37
所以物体在轨道AB上运动时，重力和电场力的合力与轨道AB垂直，对物体做的总功为W=0；
(2) 从A→B过程，根据受力分析可知，物体下滑过程受到的滑动摩擦力为：
f=μFN=μ(mgcos37+qEsin37)
代入数据解得：
f=1N
A→C过程，由动能定理得：
221122CAWfLqEsmvmv
可得：222115m/sCv
在C点，由重力和轨道支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：
2CmvNmgR
代入数据解得：
N=27N
(3)重力和电场力的合力为：
222332()()(0.410)(31010)N5NFmgqE
方向与竖直方向成37斜向左下方，所以D点即为圆周运动中的等效最高点，物体到达D点的最小速度设为vD，则：
2DvFmR
解得：
5m/sDv
要到达D点，在C点速度至少为v，从C→D，由动能定理得
2211(cos37)cos3722DmgRRqERmvmv
解得：
222115m/sv
则知v=vC，所以物体恰能到达D点
二、必修第3册 静电场中的能量解答题易错题培优（难）
7．如图所示，BCD为固定在竖直平面内的半径为r=10m的圆弧形光滑绝缘轨道，O为圆心，OC竖直，OD水平，OB与OC间夹角为53°，整个空间分布着范围足够大的竖直向下的匀强电场．从A点以初速v0=9m/s沿AO方向水平抛出质量m=0．1kg的小球（小球可视为质点），小球带正电荷q=+0．01C，小球恰好从B点沿垂直于OB的方向进入圆弧轨道．不计空气阻力．求：
（1）A、B间的水平距离L
（2）匀强电场的电场强度E
（3）小球过C点时对轨道的压力的大小FN
（4）小球从D点离开轨道后上升的最大高度H
【答案】（1）9m（2）20/ENC（3）4.41NFN（4）3.375Hm
【解析】
【分析】
【详解】
（1）从A到B，0tan53ByByvvvat，，cos53yr，212yat
解得1ts，212/ams，09Lvtm
（2）根据牛顿第二定律可得mgqEma，解得20/ENC
（3）从A到C，根据动能定理可得2201122cmarmvmv
在C点，2cNvFmamr，解得4.41NFN
（4）对全过程运用动能定理，2012mvmaH，故3.375Hm
