高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷复习练习(Word版 含答案)

高中物理必修3物理

全册全单元精选试卷复习练习(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．如图所示，固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷，电荷量分别为＋Q和－Q，A、B相距为2d。MN是竖直放置的光滑绝缘细杆，另有一个穿过细杆的带电小球p，质量为m、电荷量为+q（可视为点电荷，不影响电场的分布。），现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开始释放，小球p向下运动到距C点距离为d的O点时，速度为v。已知MN与AB之间的距离为d，静电力常量为k，重力加速度为g。求：

（1）C、O间的电势差UCO；

（2）O点处的电场强度E的大小及小球p经过O点时的加速度；

【答案】（1） 222mvmgdq （2）222kQd； 222kQqgmd

【解析】

【详解】

（1）小球p由C运动到O的过程，由动能定理得

2102COmgdqUmv

所以

222COmmgdUqv

（2）小球p经过O点时受力如图

由库仑定律得

122(2)kQqFFd

它们的合力为

F=F1cos 45°+F2cos 45°=Eq

所以O点处的电场强度

22=2kQEd

由牛顿第二定律得：

mg+qE=ma

所以

222kQqagmd

2．如图所示，两异种点电荷的电荷量均为Q，绝缘竖直平面过两点电荷连线的中点O且与连线垂直，平面上A、O、B三点位于同一竖直线上，AOBOL，点电荷到O点的距离也为L。现有电荷量为q、质量为m的小物块（可视为质点），从A点以初速度0v向B滑动，到达B点时速度恰好减为零。已知物块与平面的动摩擦因数为。求：

(1)A点的电场强度的大小；

(2)物块运动到B点时加速度的大小和方向；

(3)物块通过O点的速度大小。

【答案】(1)222QEkL；(2)222qkQagmL，方向竖直向上；(3)022vv

【解析】

【分析】

【详解】

(1)正、负点电荷在A点产生的场强

02222QQEkkLL

A点的电场强度的大小

02222kQEEL

(2)由牛顿第二定律得

qEmgma

解得

222qkQagmL

方向竖直向上；

(3)小物块从A到B过程中，设克服阻力做功Wf，由动能定理得

201202fmgLWmv

小物块从A到O过程中

220111222fmgLWmvmv

解得

022vv

3．—个带正电的微粒，从A点射入水平方向的匀强电场中，微粒沿直线AB运动，如图所示，AB与电场线夹角θ=53°，已知带电微粒的质量m=1.0×10－7kg，电荷量q=1.0×10－10C，A、B相距L=20cm．(取g=10m/s2)．求：

(1)电场强度的大小和方向；

(2)要使微粒从A点运动到B点，微粒射入电场时的最小速度是多少．

【答案】（1）7.5×10 3 V/m,方向水平向左 (2)5m/s

【解析】

【详解】

(1)带电微粒做直线运动，所受的合力与速度在同一直线上，则带电微粒受力如图所示；

由图可知，合力与速度方向相反；故粒子一定做匀减速直线运动；

由力的合成可知：

mg=qE•tanθ

可得：37.510V/mtanmgEq，方向水平向左．

（2）微粒从A到B做匀减速直线运动，则当vB=0时，粒子进入电场速度vA最小.由动能定理：

21sincos02AmgLqELmv

代入数据得：vA=5m/s

4．如图，在空间中水平面MN的下方存在竖直向下的匀强电场，质量为m的带电小球由MN上方H处的A点以初速度v水平抛出，从B点进入电场，到达C点时速度方向恰好水平，A、B、C三点在同一直线上，且AB＝2BC，求：

(1)A、B两点间的距离

(2)带电小球在电场中所受的电场力

【答案】(1) 2228vHH(2)3mg

【解析】

【详解】

(1)小球在MN上方做平抛运动

竖直方向：212Hgt

水平方向：xvt

A、B两点间的距离

22LHx

联立以上各式解得

222vHLHg

(2)带电小球进入电场后水平方向做匀速直线运动，竖直方向做匀减速直线运动，对带电小球运动的全过程，由动能定理得：

()022HHmgHF

解得

F=3mg

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．如图所示，abc处在真空中，边长分别为ab＝5cm，bc＝3cm，ca＝4cm．两个带电小球固定在a、b两点，电荷量分别为qa＝6.4×10－12C，qb＝－2.7×10－12C．已知静电力常量k＝9.0×109Nm2/C2，求c点场强的大小及方向．

【答案】 方向与由a指向b的方向相同

【解析】

【详解】

如图所示，a、b两电荷在c点的场强分别为

Ea＝k＝36N/C

Eb＝k＝27N/C

由几何关系，有

E2＝Ea2＋Eb2

解得

E＝45N/C

方向与由a指向b的方向相同.

二、必修第3册 静电场中的能量解答题易错题培优（难）

7．在空间中取坐标系Oxy，在第一象限内平行于y轴的虚线MN与y轴距离为d，从y轴到MN之间的区域充满一个沿y轴正方向的匀强电场，如图所示．一电子从静止开始经电压U加速后，从y轴上的A点以平行于x轴的方向射入第一象限区域，A点与原点O的距离为h．不计电子的重力．

（1）若电子恰好从N点经过x轴，求匀强电场的电场强度大小E0；

（2）匀强电场的电场强度E大小不同，电子经过x轴时的坐标也不同．试求电子经过x轴时的x坐标与电场强度E的关系．

【答案】（1）024UhEd（2）2UhxE或22dUhxEd

【解析】

【分析】

本题考查电子在电场中的受力及运动

【详解】

设电子的电荷量为e、质量为m，电子经过电场加速后获得速度v0．则

2012eUmv

（1）电子从A点运动到N点，有

00dvt

0eEam

212hat

联立解得电场强度大小

024UhEd

（2）讨论两种情况：

①当24UhEd时，电子从电场内经过x轴，有

0xvt

eEam

212hat

联立解得x坐标与电场强度E的关系为

2UhxE

②当24UhEd时，电子先离开电场，之后再经过x轴在电场内运动时间为t1，有

01dvt

21112yat

1yvat

在电场外运动时间为t2，电子做匀速直线运动，有

02xdvt

12yhyvt

联立解得x坐标与电场强度E的关系为

22dUhxEd

8．静电场方向平行于x轴，其电势随x的分布可简化为如图所示的折线，图中0和d为已知量。一个带负电的粒子在电场中以0x为中心，沿x轴方向做周期性运动。己知该粒子质量为m、电量为-q，忽略重力。

（1）求粒子所受电场力的大小；

（2）若将粒子由xd处由静止释放，求粒子的运动周期；

（3）若粒子在0x处获得一定动能，且动能与电势能之和为–A（00Aq）。求粒子的运动区间。

【答案】（1）0qFd；（2）2024mdTq；（3）00-1-1-AAdxdqq

【解析】

【分析】

【详解】

（1）由图可知，0与d（或-d）两点间的电势差为φ0，电场强度的大小为：

0Ed

电场力的大小为：

0qFqEd

（2）考虑粒子从xd处由静止释放开始运动的四分之一周期，由牛顿第二定律得粒子的加速度

0qFammd

根据直线运动公式

212dxat

联立并代入得：

202mdtq

故得粒子的运动周期为：

20244mdTtq

（3）设粒子在[-x，x]区间内运动，速率为v，由题意得

21--2mvqA

由图可知：

01-xd

由上解得：

2011--2xmvqAd

因动能非负，有：

01--0xqAd

则有：

01-Axdq

所以可得粒子的运动区间为：

00-1-1-AAdxdqq

9．如图（a）所示，平行板电容器的两个极板A、B分别接在电压为U的恒压电源的两极，电容器所带电荷量为Q，两极板间距为d，板长为L，α粒子从非常靠近上极板的C点以v0的速度沿垂直电场线方向的直线CO方向射入电场，经电场偏转后由D点飞出匀强电场，已知α粒子质量为m，电荷量为2e，不计α粒子重力．求：