高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷专题练习(word版

高中物理必修3物理 全册全单元精选试卷专题练习（word 版

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，两块竖直放置的平行金属板A 、B ，两板相距d ，两板间电压为U ，一质量为m 的带电小球从两板间的M 点开始以竖直向上的初速度v 0运动，当它到达电场中的N 点时速度变为水平方向，大小变为2v 0 求（1）M 、N 两点间的电势差

（2）电场力对带电小球所做的功（不计带电小球对金属板上电荷均匀分布的影响，设重力加速度为g ）

【答案】20MN Uv U dg

=；

【解析】 【详解】

竖直方向上小球受到重力作用而作匀减速直线运动，则竖直位移大小为h =20

2v g

小球在水平方向上受到电场力作用而作匀加速直线运动，则 水平位移x =0

22

v t ⋅ h =

2

v t ⋅ 联立得，x =2h =20

v g

故M 、N 间的电势差为U MN =-Ex =-20v U d g =-2

0Uv gd

从M 运动到N 的过程，由动能定理得 W 电+W G =

12m 20(2)v -2

012

mv 所以联立解得W 电=2

02mv

答：M 、N 间电势差为-2

0Uv gd

，电场力做功2

02mv ．

2．如图所示，把一个倾角为θ的绝缘斜面固定在匀强电场中，电场方向水平向右，电场强度大小为E ，有一质量为m 、带电荷量为＋q 的物体，以初速度v 0从A 端滑上斜面恰好

能沿斜面匀速运动，求物体与斜面间的动摩擦因数．

【答案】

cos sin

cos sin qE mg mg qE

θθ

θθ

-

+

【解析】

【分析】

【详解】

物体做匀速直线运动，由平衡条件得：

在垂直于斜面方向上：N=mgcosθ+qEsinθ…①在平行与斜面方向上：f+mgsinθ=qEcosθ…②滑动摩擦力：f=μN…③

由①②③可得：

f qEcos mgsin

N mgcos qEsin

θθ

μ

θθ

-

=

+

＝．

【点睛】

本题考查了学生受力分析及力的合成以及摩擦定律的相关知识，正确的受力分析是正确解题的关键，学会用正交分解法处理多力合成问题．

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 8

3 gR

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8

3

mg，从A至C小球克服库仑力

23

-

，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：

23

cos30R r R =

=︒

小球在C 点受到的库仑力大小 ：

2223Qq 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：23

W mgR -=

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： (

)2833

3

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(

)2833

3

mg -，方向向

下．

4．如图所示，均可视为质点的三个物体A 、B 、C 在倾角为30°的光滑绝缘斜面上，A 绝缘，A 与B 紧靠在一起，C 紧靠在固定挡板上，质量分别为m A =0.43kg ，m B =0.20kg ，m C =0.50kg ，其中A 不带电，B 、C 的电荷量分别为q B =+2×10-5C 、q C =+7×10-5C 且保持不变，开始时三个物体均能保持静止。现给A 施加一平行于斜面向上的力F ，使A 做加速度a=2.0m/s 2的匀加速直线运动，经过时间t ，力F 变为恒力，已知静电力常量为k=9.0×109N·m 2/C 2，g 取10m/s 2。求： （1）开始时BC 间的距离L ； （2）F 从变力到恒力需要的时间t 。

【答案】（1）2.0m ；（2）1.0s 【解析】 【分析】 【详解】

（1）A 、B 、C 静止时，以AB 为研究对象，受力分析有