高中物理必修3物理 全册全单元精选测试卷中考真题汇编[解析版]

高中物理必修3物理 全册全单元精选测试卷中考真题汇编[解析版]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，在竖直平面内有一固定的光滑绝缘轨道，圆心为O ，半径为r ，A 、B 、C 、D 分别是圆周上的点，其中A 、C 分别是最高点和最低点，BD 连线与水平方向夹角为37︒。

该区间存在与轨道平面平行的水平向左的匀强电场。

一质量为m 、带正电的小球在轨道内侧做完整的圆周运动（电荷量不变），经过D 点时速度最大，重力加速度为g （已知sin370.6︒=，cos370.8︒=），求:(1)小球所受的电场力大小；(2)小球经过A 点时对轨道的最小压力。

【答案】（1）43mg ；（2）2mg ，方向竖直向上. 【解析】 【详解】（1）由题意可知 :tan 37mgF︒= 所以:43F mg =（2）由题意分析可知，小球恰好能做完整的圆周运动时经过A 点对轨道的压力最小. 小球恰好做完整的圆周运动时，在B 点根据牛顿第二定律有:2sin 37B v mgm r︒= 小球由B 运动到A 的过程根据动能定理有:()22111sin 37cos3722B A mgr Fr mv mv ︒︒--+=-小球在A 点时根据牛顿第二定律有:2AN v F mg m r+=联立以上各式得:2N F mg =由牛顿第三定律可知，小球经过A 点时对轨道的最小压力大小为2mg ，方向竖直向上.2．竖直放置的平行金属板A 、B 带等量异种电荷(如图)，两板之间形成的电场是匀强电场．板间用绝缘细线悬挂着的小球质量m=4．0×10－5kg ，带电荷量q=3．0×10－7C ，平衡时细线与竖直方向之间的夹角α=37°．求：(1)A 、B 之间匀强电场的场强多大?(2)若剪断细线，计算小球运动的加速度，小球在A 、B 板间将如何运动? 【答案】(1)E =1×103N/C (2) 12.5m/s 2 【解析】 【详解】（1）小球受到重力mg 、电场力F 和绳的拉力T 的作用，由共点力平衡条件有：F =qE =mg tan α解得：537tan 410100.75 1.010N/C 310mg E q α--⨯⨯⨯===⨯⨯ 匀强电场的电场强度的方向与电场力的方向相同，即水平向右；（2）剪断细线后，小球做偏离竖直方向，夹角为37°匀加速直线运动，设其加速度为a 由牛顿第二定律有：cos mgma θ= 解得：212.5m/s cos ga θ== 【点睛】本题是带电体在电场中平衡问题，分析受力情况是解题的关键，并能根据受力情况判断此后小球的运动情况．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 83gR 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83mg ，从A 至C 小球克服库仑力做的功为232mgR -，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：()0211cos602KB A mgR E mv --=-代入数据解得：56KB E mgR =（2）小球第一次过A 时，由牛顿第二定律得：22A v QqN k mg m R R+-=由题可知：83N mg =联立并代入数据解得：2Qqkmg R= 由几何关系得，OC 间的距离为：23cos30R r R ==︒小球在C 点受到的库仑力大小 ：2223Qq QqF kk r R ==⎛⎫ ⎪⎝⎭库联立解得3=4F mg 库 （3）从A 到C ，由动能定理得：2102f A W mgR W mv ---=-电从C 到A ，由动能定理得：212f A W mgR W mv +='-电 由题可知：232W 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：22Av Qq N k mg mR R'-'+= 联立以上解得： ()28333N 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()28333mg -，方向向下．4．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E 1；（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】3mg(2)32R 3)mgL【解析】【详解】（1）由平衡可知E1q=mg tan30°解得E1= 33 mg q（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= mg q金属板旋转前，两板间电势差U1= E1d=3mgd金属板旋转后，两板间电势差U2 = E2d’= E2 d cos30°=32mgqd=32U1所以BP段的电阻R’=3 2 R（3）BP段的电阻突然调节为3R，U3 =3U1E3=3E1=3mg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°）=E k-0E k3)mgL5．如图所示,一根长为l的不可伸长的细丝线一端固定于O点,另一端系住一个质量为m的带电小球.将此装置放在水平向右的匀强电场E中,待小球稳定后,细丝线与竖直方向夹角为α.求:(1)小球带什么电,电荷量为多少?(2)剪断绳子后小球做什么运动？【答案】(1)正电，tanmgqEα= (2)做初速度是零的匀加速直线运动【解析】【详解】（1）对小球进行受力分析：由于小球所受电场力水平向右，E的方向水平向右，所以小球带正电．小球受力如图所示，有：qE=mgtanα即：tanmgqEα=（2）剪断细绳后，小球受重力和电场力，其合力方向沿细绳方向斜向下，则小球将沿细绳的方向做初速度是零的匀加速直线运动．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v A=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)N5NF mg qE-=+=⨯+⨯⨯=设合力F与竖直方向的夹角为α，则3tan 4qE mg α== 即37α︒=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 =μF N =μ(mg cos 37︒+qE sin 37︒)代入数据解得：f =1NA →C 过程，由动能定理得：221122C A W fL qEs mv mv --=- 可得：222115m /s C v =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：2Cmv N mg R-= 代入数据解得：N =27N(3)重力和电场力的合力为：5N F ===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v D ，则：2Dv F m R=解得：5m /s D v =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)cos3722D mg R R qER mv mv ︒︒-+-=-解得：222115m /s v =则知v =v C ，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，真空室中电极K 发出的电子（初速度不计）经过电势差为U 1的加速电场加速后，沿两水平金属板C 、D 间的中心线射入两板间的偏转电场，电子离开偏转电极时速度方向与水平方向成45°，最后打在荧光屏上，已知电子的质量为m 、电荷量为e ，C 、D 极板长为l ，D 板的电势比C 板的电势高，极板间距离为d ，荧光屏距C 、D 右端的距离为16．电子重力不计．求：(1)电子通过偏转电场的时间t 0； (2)偏转电极C 、D 间的电压U 2； (3)电子到达荧光屏离O 点的距离Y ． 【答案】（1）12m l eU （2）12d U l （3）23l 【解析】 【分析】 【详解】(1)电子在离开B 板时的速度为v ，根据动能定理可得：2112eU mv = 得：12eU v m=电子进入偏转电场水平方向做匀速直线运动，则有：012l m t l v eU == (2)电子在偏转电极中的加速度:1eU a md=离开电场时竖直方向的速度：2012y U l ev at dmU == 离开电场轨迹如图所示：电子的速度与水平方向的夹角：21tan 45?=2y v U lvdU =解得：122dU U l=(3)离开电场的侧向位移：21012y at = 解得：12l y =电子离开电场后，沿竖直方向的位移：2tan 45=66l l y =︒ 电子到达荧光屏离O 点的距离：1223Y y y l =+= 【点睛】本题考查带电粒子在电场中的运动，要注意明确带电粒子的运动可分加速和偏转两类，加速一般采用动能定理求解，而偏转采用的方法是运动的合成和分解．8．在一个水平面上建立x 轴，在过原点O 垂直于x 轴的平面的右侧空间有一个匀强电场，场强大小E=6.0×105 N/C ，方向与x 轴正方向相同，在原点O 处放一个质量m=0.01 kg 带负电荷的绝缘物块，其带电荷量q = -5×10－8 C ．物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.2，给物块一个沿x 轴正方向的初速度v 0=2 m/s.如图所示．试求：(1)物块沿x 轴正方向运动的加速度； (2)物块沿x 轴正方向运动的最远距离； (3)物体运动的总时间为多长？ 【答案】(1)5 m/s 2 (2)0.4 m (3)1.74 s 【解析】 【分析】带负电的物块以初速度v 0沿x 轴正方向进入电场中，受到向左的电场力和滑动摩擦力作用，做匀减速运动，当速度为零时运动到最远处，根据动能定理列式求解；分三段进行研究：在电场中物块向右匀减速运动，向左匀加速运动，离开电场后匀减速运动．根据运动学公式和牛顿第二定律结合列式，求出各段时间，即可得到总时间． 【详解】（1）由牛顿第二定律可得mg Eq ma μ+= ，得25m/s a =（2）物块进入电场向右运动的过程，根据动能定理得：()210102mg Eq s mv μ-+=-． 代入数据，得：s 1=0.4m（3）物块先向右作匀减速直线运动，根据：00111••22t v v vs t t +==，得：t 1=0.4s 接着物块向左作匀加速直线运动：221m/s qE mg a m＝μ-=． 根据：212212s a t =得220.2t s = 物块离开电场后，向左作匀减速运动：232m/s mga g mμμ=-=-=-根据：3322a t a t = 解得30.2t s =物块运动的总时间为：123 1.74t t t t s =++= 【点睛】本题首先要理清物块的运动过程，运用动能定理、牛顿第二定律和运动学公式结合进行求解．9．如图所示，倾角为α=30°的绝缘斜面AB 长度为3l ，BC 长度为32l ，斜面上方BC 间有沿斜面向上的匀强电场.一质量为m 、电荷量为+q 的小物块自A 端左上方某处以初速度03v gl =水平抛出，恰好在A 点与斜面相切滑上斜面，沿斜面向下运动，经过C 点但未能到达B 点，在电场力作用下返回，最终恰好静止在A 点，已知物块与斜面间的动摩擦因数为33μ=，不考虑运动过程中物块电荷量的变化，重力加速度为g ，求:（1）物块平抛过程中的位移大小; （2）物块在电场中的最大电势能 【答案】（113（2）2mgl 【解析】 【详解】（1）物块落到斜面上A 点时，速度方向与水平方向夹角为α，设此时速度为v 则cos v vα=，竖直速度sin y v v α=， 平抛过程中水平位移0y v x v g=，竖直位移22yBvy=，平抛的位移22s x y=+，解得132s l=.（2）设物块沿斜面向下运动的最大位移为x´，自物块从A点开始向下运动到再次返回A 点根据动能定理有212cos02mg x mvμα'-⋅=-，解得2x l'=.物块位于最低点时，电势能最大，物块自A点到最低点过程中，设电场力做功为W，根据动能定理有21sin cos02mg x mg x W mvαμα''⋅-⋅-=-，解得2W mgl=，即物块电势能大值为2mgl.10．两平行金属板A、B间距离为d，两板间的电压U AB随时间变化规律如图所示，变化周期为T＝6秒，在t＝0时，一带正电的粒子仅受电场力作用，由A板从静止起向B板运动，并于t＝2T时刻恰好到达B板，求：（1）若该粒子在t＝T/6时刻才从A板开始运动，那么，再经过2T时间，它将运动到离A 板多远的地方？（2）若该粒子在t＝T/6时刻才从A板开始运动，那么需再经过多长时间才能到达B板，【答案】（1）13d（2）32.6s【解析】【分析】【详解】(1)粒子在t＝0时开始运动，它先加速再减速，再加速、减速，向同一方向运动，其v-t图如图中粗实线所示，设每次加速（或减速）运动的位移为s ，则4s ＝d ，4d s =, 若粒子在t ＝T /6时刻才从A 板开始运动，其运动图线如图中细实线所示，设每次加速（或减速）运动的位移为s 1，设每次反向加速（或减速）运动的位移为s 2， 则1499d s s == 21936d s s == 所以一个周期内的总位移为122()6ds s s =+=' 所以2T 内粒子运动的总位移为3d (2)粒子在t ＝T / 6时刻才从A 板开始运动，6个周期内的总位移刚好是d ，但由于粒子有一段反向运动，所以在6个周期末之前已到达B 板，即在5个周期末，粒子和B 板的距离为6d s '=粒子通过此距离所需时间为22()36T -则粒子到达B 板所需时间为221725()()32.6s 3636t T T T =+-=-≈' 【点睛】由于粒子不是在电场中一直处于加速或减速，所以导致分析运动较复杂;也可以假设b 板向下移动到最后一个周期末速度为零的位置，这算出整段时间，再去移动距离的时间.11．如图所示，竖直面内的光滑绝缘轨道，处于竖直向下的匀强电场中．一个带负电的小球从斜轨道上的A 点由静止释放，沿轨道滑下，已知小球的质量为m ，电荷量为－q ，匀强电场的场强大小为E ，斜轨道的倾角为α，圆轨道半径为R ，斜轨道与圆轨道平滑连接，小球的重力大于所受的电场力．(1) 求小球沿轨道滑下的加速度的大小；(2) 若使小球通过圆轨道顶端的B 点，求A 点距圆轨道最低点的竖直高度h 1至少为多大；(3) 若小球从距圆轨道最低点的竖直高度h 2＝5R 处由静止释放，假设其能通过圆轨道顶端B 点，求从释放到B 点的过程中小球机械能的改变量． 【答案】（1）-mg qE sin m α（）（2）52R （3）减少3qER .【解析】 【详解】(1)由牛顿第二定律有(mg －qE )sin α＝ma解得a ＝-mg qE sin mα（）(2)球恰能过B 点有：mg －qE ＝m 2Bv R①由动能定理，从A 点到B 点过程，则有：2112()()02B mg qE h R mv -－－＝②由①②解得h 1＝52R . (3)从释放到B 的过程中，因电场力做的总功为负功，电势能增加，则增加量：ΔE ＝qE (h 2－2R )＝qE (5R －2R )＝3qER .由能量守恒定律得机械能减少，且减少量为3qER . 答案：（1）-mg qE sin m α（）（2）52R （3）减少3qER .12．如图所示，ABCD 为固定在竖直平面内的轨道，AB 段光滑水平，BC 段为光滑圆弧，对应的圆心角θ＝37º，半径r ＝2.5m ，CD 段平直倾斜且粗糙，各段轨道均平滑连接，倾斜轨道所在区域有场强大小为E ＝2×105N ／C 、方向垂直于斜轨向下的匀强电场．质量m ＝5×10－2kg 、电荷量q ＝＋1×10－6C 的小物体（视为质点）被弹簧枪发射后，沿水平轨道向左滑行，在C 点以速度v 0＝3 m ／s 冲上斜轨．以小物体通过C 点时为计时起点，0.1s 以后，场强大小不变，方向反向．已知斜轨与小物体间的动摩擦因数μ＝0.25．设小物体的电荷量保持不变，取g ＝10 m ／s 2，sin37º＝0.6，cos37º＝0.8．（1）求弹簧枪对小物块所做的功；（2）在斜轨上小物体能到达的最高点为P，求CP的长度．【答案】(1)W f=0.475J (2)s=0.57m【解析】试题分析：（1）设弹簧枪对小物体做功为W f，由动能定理即可求解；（2）对小物体进行受力分析，分析物体的运动情况，根据牛顿第二定律求出加速度，结合运动学基本公式即可求解．解：（1）设弹簧枪对小物体做功为W f，由动能定理得W f﹣mgr（l﹣cosθ）=mv02①代人数据得：W f=0.475J ②（2）取沿平直斜轨向上为正方向．设小物体通过C点进入电场后的加速度为a1，由牛顿第二定律得：﹣mgsinθ﹣μ（mgcosθ+qE）=ma1③小物体向上做匀减速运动，经t1=0.1s后，速度达到v1，有：v1=v0+a1t1④由③④可知v1=2.1m/s，设运动的位移为s1，有：s l=v0t1+a1t12⑤电场力反向后，设小物体的加速度为a2，由牛顿第二定律得：﹣mgsinθ﹣μ（mgcosθ﹣qE）=ma2⑥设小物体以此加速度运动到速度为0，运动的时间为t2，位移为s2，有：0=v1+a2t2⑦s2=v1t2+a2t22⑧设CP的长度为s，有：s=s1+s2⑨联立相关方程，代人数据解得：s=0.57m答：（1）弹簧枪对小物体所做的功为0.475J；（2）在斜轨上小物体能到达的最高点为P，CP的长度为0.57m．【点评】本题主要考查了动能定理、牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用，要求同学们能正确对物体受力分析，确定物体的运动情况，难度适中．三、必修第3册电路及其应用实验题易错题培优（难）13．有一额定电压为2.8 V，额定功率0.56 W的小灯泡，现要用伏安法描绘这个小灯泡的伏安特性曲线，有下列器材可供选用：A．电压表（量程0~3 V内阻约6 kΩ）B．电压表（量程0~6 V，内阻约20 kΩ）C．电流表（量程0~0.6 A，内阻约0.5 Ω）D．电流表（量程0~200 mA，内阻约20 Ω）E.滑动变阻器（最大电阻10 Ω，允许最大电流2 A）F.滑动变阻器（最大电阻200 Ω，允许最大电流150 mA）G.三节干电池（电动势约为4.5 V）H.电键、导线若干(1)为提高实验的精确程度，电压表应选用____；电流表应选用___；滑动变阻器应选用____；（以上均填器材前的序号）(2)请在虚线框内画出描绘小灯泡伏安特性曲线的电路图____；(3)通过实验描绘出小灯泡的伏安特性曲线如图所示，某同学将一电源（电动势E =2 V ，内阻r =5 Ω）与此小灯泡直接连接时，小灯泡的实际功率是____W （保留两位有效数字）。