2025-2026年天津市苏教版高三物理选修三第八章测试卷

2025-2026年天津市苏教版高三物理选修三第八章测试卷一、单选题（总共10题，每题2分，共20分）1.在研究带电粒子在复合场中的运动时，下列说法正确的是（）A.洛伦兹力始终不做功，因为其方向与粒子速度方向垂直B.当带电粒子仅受洛伦兹力作用时，其动能可能增加C.在匀强磁场中，带电粒子做匀速圆周运动时，其电势能可能变化D.若带电粒子同时受到电场力和洛伦兹力，其机械能一定守恒解析：洛伦兹力始终垂直于速度方向，不做功，但电场力做功可能改变动能和电势能，故A正确；仅受洛伦兹力时，速度大小不变，动能不变，故B错误；匀速圆周运动中电场力不做功，电势能不变，故C错误；若电场力与洛伦兹力做功代数和不为零，机械能不守恒，故D错误。2.如图所示，质量为m、带电荷量为+q的小球从倾角为θ的绝缘斜面顶端由静止下滑，斜面处于方向竖直向下的匀强磁场B中，若小球下滑过程中始终不离开斜面，则下列说法正确的是（）A.小球受到的洛伦兹力大小始终等于qBvB.小球下滑的最大速度出现在洛伦兹力与重力沿斜面向下分力大小相等时C.小球下滑过程中机械能守恒D.小球下滑过程中动能增加量等于克服摩擦力做的功解析：洛伦兹力大小为qvBsinα，方向垂直于速度方向，A错误；最大速度时沿斜面向下合力为零，即洛伦兹力等于重力沿斜面向下分力，B正确；存在洛伦兹力做功，机械能不守恒，C错误；动能定理表明动能变化量等于合外力做功，D错误。3.在回旋加速器中，带电粒子在D形金属盒内做半径逐渐增大的螺旋运动，下列说法正确的是（）A.粒子每次通过狭缝时，动能均发生突变B.粒子运动周期随半径增大而增大C.加速电压频率必须与粒子运动频率相同D.粒子最终获得的最大动能与加速电压无关解析：粒子每次通过狭缝时电场力做功导致动能突变，A正确；周期T=2πm/qB，与半径无关，B错误；加速电压频率等于粒子在磁场中做圆周运动的频率，C正确；最大动能与加速电压成正比，D错误。4.如图所示，两平行金属板间存在匀强电场和匀强磁场，电场力方向竖直向上，磁场力方向水平向右，一带电油滴从静止开始运动，下列说法正确的是（）A.油滴一定做曲线运动B.油滴可能做匀速直线运动C.油滴运动过程中机械能守恒D.若油滴带负电，其运动轨迹可能为抛物线解析：若电场力与重力平衡，磁场力与电场力平衡，油滴做匀速直线运动，A错误，B正确；存在电场力做功，机械能不守恒，C错误；若带负电，电场力方向与重力相反，磁场力方向与电场力相反，运动轨迹不可能为抛物线，D错误。5.一个电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则下列说法正确的是（）A.电子做匀速圆周运动的半径与速度成正比B.电子做匀速圆周运动的周期与速度成正比C.电子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供D.电子做匀速圆周运动的角速度与磁感应强度成反比解析：洛伦兹力提供向心力F=qvB=m(v²/R)，半径R=m(v)/qB，与速度成正比，A正确；周期T=2πm/qB，与速度无关，B错误；向心力由洛伦兹力提供，C正确；角速度ω=v/R=(qB/m)v，与磁感应强度无关，D错误。6.如图所示，一个带正电的粒子以速度v0从A点进入一个边界为圆形的匀强磁场区域，速度方向与边界成θ角，粒子恰好从B点离开磁场区域，则下列说法正确的是（）A.粒子离开磁场时速度大小仍为v0B.粒子在磁场中做圆周运动的半径等于圆半径C.粒子在磁场中运动的时间等于半个周期D.若粒子带负电，其运动轨迹可能为直线解析：洛伦兹力不做功，粒子离开磁场时速度大小仍为v0，A正确；粒子做圆周运动的半径等于圆半径，B正确；粒子实际运动时间小于半个周期，C错误；若带负电，速度方向与洛伦兹力方向相反，不可能做直线运动，D错误。7.在研究质谱仪的工作原理时，下列说法正确的是（）A.质谱仪利用电场加速，利用磁场偏转B.质谱仪可以测量带电粒子的电荷量C.质谱仪中粒子做圆周运动的半径与电荷量成正比D.质谱仪可以分离同位素解析：质谱仪利用电场加速，利用磁场偏转，A正确；质谱仪测量的是粒子的质量，B错误；半径R=m(v)/qB，与电荷量成反比，C错误；质谱仪可以分离同位素，D正确。8.如图所示，一个带正电的粒子以速度v0从A点进入一个边界为矩形的匀强磁场区域，速度方向与边界成θ角，粒子恰好从C点离开磁场区域，则下列说法正确的是（）A.粒子离开磁场时速度大小仍为v0B.粒子在磁场中做圆周运动的半径等于AC边长的一半C.粒子在磁场中运动的时间等于半个周期D.若粒子带负电，其运动轨迹可能为直线解析：洛伦兹力不做功，粒子离开磁场时速度大小仍为v0，A正确；粒子做圆周运动的半径等于AC边长的一半，B正确；粒子实际运动时间小于半个周期，C错误；若带负电，速度方向与洛伦兹力方向相反，不可能做直线运动，D错误。9.在研究带电粒子在复合场中的运动时，下列说法正确的是（）A.洛伦兹力始终不做功，因为其方向与粒子速度方向垂直B.当带电粒子仅受洛伦兹力作用时，其动能可能增加C.在匀强磁场中，带电粒子做匀速圆周运动时，其电势能可能变化D.若带电粒子同时受到电场力和洛伦兹力，其机械能一定守恒解析：洛伦兹力始终垂直于速度方向，不做功，但电场力做功可能改变动能和电势能，故A正确；仅受洛伦兹力时，速度大小不变，动能不变，故B错误；匀速圆周运动中电场力不做功，电势能不变，故C错误；若电场力与洛伦兹力做功代数和不为零，机械能不守恒，故D错误。10.一个电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则下列说法正确的是（）A.电子做匀速圆周运动的半径与速度成正比B.电子做匀速圆周运动的周期与速度成正比C.电子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供D.电子做匀速圆周运动的角速度与磁感应强度成反比解析：洛伦兹力提供向心力F=qvB=m(v²/R)，半径R=m(v)/qB，与速度成正比，A正确；周期T=2πm/qB，与速度无关，B错误；向心力由洛伦兹力提供，C正确；角速度ω=v/R=(qB/m)v，与磁感应强度无关，D错误。二、填空题（总共10题，每题2分，共20分）1.一个带电荷量为+q、质量为m的小球，以速度v0从A点进入一个边界为圆形的匀强磁场区域，速度方向与边界成θ角，粒子恰好从B点离开磁场区域，磁场磁感应强度为B，则粒子离开磁场时速度大小为______，做圆周运动的半径为______。参考答案：v0；m(v0sinθ)/qB解析：洛伦兹力不做功，粒子离开磁场时速度大小仍为v0；做圆周运动的半径R=m(v0sinθ)/qB。2.一个电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则电子做匀速圆周运动的周期为______，角速度为______。参考答案：2πm/qB；qB/m解析：周期T=2πm/qB，角速度ω=qB/m。3.在回旋加速器中，带电粒子在D形金属盒内做半径逐渐增大的螺旋运动，若加速电压为U，则粒子每次通过狭缝时动能增加量为______，最终获得的最大动能为______。参考答案：2qU；(qB²R²)/2m解析：每次通过狭缝时动能增加量为2qU，最终半径为R，最大动能为(qB²R²)/2m。4.在研究带电粒子在复合场中的运动时，若带电粒子同时受到电场力和洛伦兹力，且电场力与洛伦兹力平衡，则粒子可能做______运动，其机械能______。参考答案：匀速直线；守恒解析：电场力与洛伦兹力平衡时，粒子做匀速直线运动，机械能守恒。5.一个带正电的粒子以速度v0从A点进入一个边界为矩形的匀强磁场区域，速度方向与边界成θ角，粒子恰好从C点离开磁场区域，磁场磁感应强度为B，则粒子在磁场中运动的时间为______。参考答案：2m(v0sinθ)/(qBc)解析：粒子在磁场中做圆周运动的半径为R=m(v0sinθ)/qB，时间为2R/v0=2m(v0sinθ)/(qBc)。6.在质谱仪中，若粒子的电荷量为q，质量为m，进入电场的加速电压为U，电场宽度为d，磁场的磁感应强度为B，则粒子进入磁场时的速度为______，做圆周运动的半径为______。参考答案：√(2qU/m)；m√(2U)/qB解析：粒子进入磁场时的速度为√(2qU/m)，做圆周运动的半径为m√(2U)/qB。7.一个电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则电子做匀速圆周运动的半径为______，周期为______。参考答案：m(v0)/qB；2πm/qB解析：半径为m(v0)/qB，周期为2πm/qB。8.在研究带电粒子在复合场中的运动时，若带电粒子仅受洛伦兹力作用，则粒子一定做______运动，其动能______。参考答案：匀速圆周；不变解析：洛伦兹力不做功，粒子做匀速圆周运动，动能不变。9.一个带正电的粒子以速度v0从A点进入一个边界为圆形的匀强磁场区域，速度方向与边界成θ角，粒子恰好从B点离开磁场区域，磁场磁感应强度为B，则粒子离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向的夹角为______。参考答案：2θ解析：粒子做圆周运动的半径为R=m(v0sinθ)/qB，离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向的夹角为2θ。10.在回旋加速器中，若加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，则粒子每次通过狭缝时动能增加量为______，最终获得的最大动能为______。参考答案：2qU；(qB²R²)/2m解析：每次通过狭缝时动能增加量为2qU，最终半径为R，最大动能为(qB²R²)/2m。三、判断题（总共10题，每题2分，共20分）1.洛伦兹力始终不做功，因为其方向与粒子速度方向垂直。（√）解析：洛伦兹力始终垂直于速度方向，不做功。2.当带电粒子仅受洛伦兹力作用时，其动能可能增加。（×）解析：洛伦兹力不做功，动能不变。3.在匀强磁场中，带电粒子做匀速圆周运动时，其电势能可能变化。（×）解析：匀速圆周运动中电场力不做功，电势能不变。4.若带电粒子同时受到电场力和洛伦兹力，其机械能一定守恒。（×）解析：若电场力与洛伦兹力做功代数和不为零，机械能不守恒。5.电子做匀速圆周运动的半径与速度成正比。（√）解析：半径R=m(v)/qB，与速度成正比。6.电子做匀速圆周运动的周期与速度成正比。（×）解析：周期T=2πm/qB，与速度无关。7.质谱仪可以测量带电粒子的电荷量。（×）解析：质谱仪测量的是粒子的质量。8.质谱仪中粒子做圆周运动的半径与电荷量成正比。（×）解析：半径R=m(v)/qB，与电荷量成反比。9.若带负电的粒子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，则其做匀速圆周运动的周期为2πm/qB。（√）解析：周期T=2πm/qB，与电荷正负无关。10.在研究带电粒子在复合场中的运动时，若带电粒子同时受到电场力和洛伦兹力，且电场力与洛伦兹力平衡，则粒子可能做匀速直线运动。（√）解析：电场力与洛伦兹力平衡时，粒子做匀速直线运动。四、简答题（总共4题，每题4分，共16分）1.简述回旋加速器的工作原理，并说明其为什么不能用于加速质量较大的粒子。参考答案：回旋加速器利用电场加速，利用磁场偏转，使带电粒子在D形金属盒内做半径逐渐增大的螺旋运动。其不能用于加速质量较大的粒子是因为质量较大的粒子运动周期较长，与加速电压频率不同步。解析：回旋加速器的工作原理是利用电场加速，利用磁场偏转，使带电粒子在D形金属盒内做半径逐渐增大的螺旋运动。质量较大的粒子运动周期较长，与加速电压频率不同步，导致加速效果不佳。2.解释为什么质谱仪可以用来分离同位素。参考答案：质谱仪利用电场加速，利用磁场偏转，不同质量的同位素在磁场中做圆周运动的半径不同，从而实现分离。解析：质谱仪利用电场加速，利用磁场偏转，不同质量的同位素在磁场中做圆周运动的半径不同，从而实现分离。3.简述带电粒子在复合场中的运动特点，并举例说明。参考答案：带电粒子在复合场中的运动特点包括洛伦兹力不做功，电场力做功改变动能和电势能。例如，带电粒子在电场和磁场中做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力平衡。解析：带电粒子在复合场中的运动特点包括洛伦兹力不做功，电场力做功改变动能和电势能。例如，带电粒子在电场和磁场中做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力平衡。4.解释为什么电子做匀速圆周运动的半径与速度成正比。参考答案：电子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，F=qvB=m(v²/R)，解得R=m(v)/qB，与速度成正比。解析：电子做匀速圆周运动的向心力由洛伦兹力提供，F=qvB=m(v²/R)，解得R=m(v)/qB，与速度成正比。五、应用题（总共4题，每题6分，共24分）1.一个带电荷量为+q、质量为m的小球，以速度v0从A点进入一个边界为圆形的匀强磁场区域，速度方向与边界成θ角，磁场磁感应强度为B，求粒子离开磁场时速度大小和方向。参考答案：速度大小仍为v0，方向与进入磁场时速度方向的夹角为2θ。解析：洛伦兹力不做功，粒子离开磁场时速度大小仍为v0；做圆周运动的半径为R=m(v0sinθ)/qB，离开磁场时速度方向与进入磁场时速度方向的夹角为2θ。2.一个电子以速度v0垂直进入磁感应强度为B的匀强磁场中，求电子做匀速圆周运动的半径和周期。参考答案：半径为m(v0)/qB，周期为2πm/qB。解析：洛伦兹力提供向心力F=qvB=m(v²/R)，解得R=m(v0)/qB；周期T=2πm/qB。3.在回旋加速器中，若加速电压为U，磁场的磁感应强度为B，求粒子每次通过狭缝时动能增加量和最终获得的最大动能。参考答案：每次通过狭缝时动能增加量为2qU，最终获得的最大动能为(qB²R²)/2m。解析：每次通过狭缝时动能增加量为2qU；最终半径为R，最大动能为(qB²R²)/2m。4.一个带正电的粒子以速度v0从A点进入一个边界为矩形的匀强磁场区域，速度方向与边界成θ角，粒子恰好从C点离开磁场区域，磁场磁感应强度为B，求粒子在磁场中运动的时间。参考答案：2m(v0sinθ)/(qBc)解析：粒子在磁场中做圆周运动的半径为R=m(v0sinθ)/qB，时间为2R/v0=2m(v0sinθ)/(qBc)。【标准答案及解析】一、单选题1.A2.B3.C4.B5.A6.A7.A8.A9.A10.A二、填空题1.v0；m(v0sinθ)/qB2.2πm/qB；qB/m3.2qU；(qB²R²)/2m4.匀速直线；守恒5.2m(v0sinθ)/(qBc)6.√(2qU/m)；m√(2U)/qB7.m(v0)/qB；2πm/qB8.匀速圆周；不变9.2θ10.2qU；(qB²R²