2025-2026年天津市苏教版高三物理选修三第十二章测试卷

2025-2026年天津市苏教版高三物理选修三第十二章测试卷一、单选题（本大题共10小题，每小题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，因为它的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.在叠加场中，带电粒子的运动轨迹一定是一条抛物线D.带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力大小相等方向相反参考答案：A解析：洛伦兹力始终垂直于粒子速度方向，不做功，因此A正确。带电粒子仅受洛伦兹力作用时，速度方向不断变化但大小不变，动能不变，B错误。带电粒子在叠加场中受合力方向变化时，运动轨迹可能是曲线而非抛物线，C错误。正交的匀强电场和磁场中，若粒子做匀速直线运动，则电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，但需满足特定条件（如电场力与洛伦兹力共线且反向），D错误。2.一带电粒子以速度v进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E，磁感应强度为B，电场方向竖直向上，磁场方向垂直纸面向里。若粒子电荷量为+q，质量为m，则粒子在纸面内做匀速圆周运动的半径为（）A.mvBqB.mvBqEC.qEmBD.qEmvB²参考答案：A解析：带电粒子进入正交场时，电场力与洛伦兹力平衡，粒子做匀速直线运动。若要粒子做匀速圆周运动，需额外施加垂直于速度方向的力，此时电场力与洛伦兹力合力提供向心力。设圆周半径为r，则有：qvB=mv²r，解得r=mvBq。选项A正确。3.在回旋加速器中，带电粒子在D形电极间做变加速运动，下列说法正确的是（）A.粒子每次通过狭缝时动能增加B.粒子运动周期随速度增大而增大C.回旋加速器能加速所有带电粒子D.粒子在D形电极间做匀速直线运动参考答案：A解析：回旋加速器中，粒子在D形电极间做匀速圆周运动，每次通过狭缝时电场力做正功，动能增加，A正确。粒子运动周期T=2πm/qB，与速度无关，B错误。回旋加速器仅适用于带正电的粒子，且需满足v<<c，C错误。粒子在D形电极间受洛伦兹力作用做圆周运动，D错误。4.一电子以速度v₀沿与磁感应强度为B的匀强磁场方向射入，电子电荷量为e，质量为m，则（）A.电子受到的洛伦兹力大小为ev₀BB.电子的动能会发生变化C.电子的动量会发生变化D.电子的轨迹是一条抛物线参考答案：C解析：电子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，A错误。电子动能不变，B错误。虽然洛伦兹力为零，但电子受其他力（如电场力）时动量会变化，C正确。电子做直线运动，D错误。5.一带电粒子以速度v₀进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度为B，粒子电荷量为q，质量为m，若粒子能沿直线穿过磁场，则（）A.粒子一定带正电B.粒子速度方向必须与磁场方向垂直C.粒子速度v₀必须满足v₀≥qBd/mD.粒子穿过磁场的时间为d/v₀参考答案：C解析：带电粒子能沿直线穿过磁场，需洛伦兹力与进入速度方向共线且反向，即粒子速度方向与磁场方向平行，B错误。粒子带正电或负电均可，A错误。设粒子进入磁场时速度方向与磁场方向夹角为θ，则有qv₀Bsinθ=mv₀²sinθ/d，解得v₀≥qBd/m，C正确。粒子穿过磁场的时间与速度方向有关，D错误。6.一质子和一α粒子（氦核）以相同动能进入一匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，则（）A.质子做圆周运动的半径较大B.α粒子做圆周运动的周期较长C.质子和α粒子做圆周运动的半径之比为2:1D.质子和α粒子做圆周运动的周期之比为1:2参考答案：B解析：设质子质量为m₁，电荷量为e，α粒子质量为m₂=4m₁，电荷量为2e，动能为Ek。质子做圆周运动的半径r₁=mv₁Bq=√(2Ek/m₁)B/eB=√(2EkB/m₁e)，α粒子做圆周运动的半径r₂=mv₂Bq=√(2Ek/m₂)B/2eB=√(EkB/m₂e)，则r₁:r₂=√(2m₂):√(2m₁)=2:1，A错误，C正确。质子做圆周运动的周期T₁=2πm₁/eB，α粒子做圆周运动的周期T₂=2πm₂/2eB=πm₂/eB，则T₁:T₂=m₁:2m₂=1:8，B正确，D错误。7.一带电粒子以速度v₀进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E，磁感应强度为B，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外。若粒子电荷量为+q，质量为m，且粒子进入时速度方向与电场方向夹角为45°，则（）A.粒子做匀速直线运动B.粒子做类平抛运动C.粒子做曲线运动D.粒子受到的洛伦兹力大小为qv₀B参考答案：B解析：粒子进入时速度方向与电场方向夹角为45°，电场力与洛伦兹力不共线，粒子做曲线运动。由于电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，粒子在垂直于速度方向的合外力为零，水平方向做匀速直线运动；在平行于速度方向的合外力为电场力，做匀加速直线运动。整体运动为类平抛运动，B正确。8.一电子以速度v₀沿与磁感应强度为B的匀强磁场方向射入，电子电荷量为e，质量为m，则（）A.电子受到的洛伦兹力大小为ev₀BB.电子的动能会发生变化C.电子的动量会发生变化D.电子的轨迹是一条抛物线参考答案：C解析：电子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，A错误。电子动能不变，B错误。虽然洛伦兹力为零，但电子受其他力（如电场力）时动量会变化，C正确。电子做直线运动，D错误。9.一带电粒子以速度v₀进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度为B，粒子电荷量为q，质量为m，若粒子能沿直线穿过磁场，则（）A.粒子一定带正电B.粒子速度方向必须与磁场方向垂直C.粒子速度v₀必须满足v₀≥qBd/mD.粒子穿过磁场的时间为d/v₀参考答案：C解析：带电粒子能沿直线穿过磁场，需洛伦兹力与进入速度方向共线且反向，即粒子速度方向与磁场方向平行，B错误。粒子带正电或负电均可，A错误。设粒子进入磁场时速度方向与磁场方向夹角为θ，则有qv₀Bsinθ=mv₀²sinθ/d，解得v₀≥qBd/m，C正确。粒子穿过磁场的时间与速度方向有关，D错误。10.一质子和一α粒子（氦核）以相同动能进入一匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，则（）A.质子做圆周运动的半径较大B.α粒子做圆周运动的周期较长C.质子和α粒子做圆周运动的半径之比为2:1D.质子和α粒子做圆周运动的周期之比为1:2参考答案：C解析：设质子质量为m₁，电荷量为e，α粒子质量为m₂=4m₁，电荷量为2e，动能为Ek。质子做圆周运动的半径r₁=mv₁Bq=√(2Ek/m₁)B/eB=√(2EkB/m₁e)，α粒子做圆周运动的半径r₂=mv₂Bq=√(2Ek/m₂)B/2eB=√(EkB/m₂e)，则r₁:r₂=√(2m₂):√(2m₁)=2:1，A错误，C正确。质子做圆周运动的周期T₁=2πm₁/eB，α粒子做圆周运动的周期T₂=2πm₂/2eB=πm₂/eB，则T₁:T₂=m₁:2m₂=1:8，B正确，D错误。二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.一带电粒子以速度v₀进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E，磁感应强度为B，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外。若粒子电荷量为+q，质量为m，且粒子进入时速度方向与电场方向夹角为45°，则粒子受到的电场力大小为______，受到的洛伦兹力大小为______。参考答案：qE，qv₀B解析：电场力大小为Fₑ=qE，洛伦兹力大小为Fₘ=qv₀B，两者大小相等但方向相反。2.一电子以速度v₀沿与磁感应强度为B的匀强磁场方向射入，电子电荷量为e，质量为m，则电子受到的洛伦兹力大小为______，电子的动能变化为______。参考答案：0，0解析：电子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，动能不变。3.一带电粒子以速度v₀进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度为B，粒子电荷量为q，质量为m，若粒子能沿直线穿过磁场，则粒子速度方向与磁场方向夹角θ为______，粒子穿过磁场的时间为______。参考答案：0°或180°，d/v₀解析：粒子速度方向与磁场方向平行时（θ=0°或180°），洛伦兹力为零，粒子做直线运动，穿过磁场的时间为d/v₀。4.一质子和一α粒子（氦核）以相同动能进入一匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，则质子和α粒子做圆周运动的半径之比为______，周期之比为______。参考答案：2:1，1:8解析：设质子质量为m₁，电荷量为e，α粒子质量为m₂=4m₁，电荷量为2e，动能为Ek。质子做圆周运动的半径r₁=√(2EkB/m₁e)，α粒子做圆周运动的半径r₂=√(EkB/m₂e)，则r₁:r₂=√(2m₂):√(2m₁)=2:1。质子做圆周运动的周期T₁=2πm₁/eB，α粒子做圆周运动的周期T₂=2πm₂/2eB=πm₂/eB，则T₁:T₂=m₁:2m₂=1:8。5.一带电粒子以速度v₀进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E，磁感应强度为B，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外。若粒子电荷量为+q，质量为m，且粒子进入时速度方向与电场方向夹角为45°，则粒子做______运动，水平方向加速度为______。参考答案：类平抛运动，qE/(m+qB²)解析：粒子做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，加速度aₓ=qE/(m+qB²)。6.一电子以速度v₀沿与磁感应强度为B的匀强磁场方向射入，电子电荷量为e，质量为m，则电子受到的洛伦兹力大小为______，电子的动能变化为______。参考答案：0，0解析：电子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，动能不变。7.一带电粒子以速度v₀进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度为B，粒子电荷量为q，质量为m，若粒子能沿直线穿过磁场，则粒子速度方向与磁场方向夹角θ为______，粒子穿过磁场的时间为______。参考答案：0°或180°，d/v₀解析：粒子速度方向与磁场方向平行时（θ=0°或180°），洛伦兹力为零，粒子做直线运动，穿过磁场的时间为d/v₀。8.一质子和一α粒子（氦核）以相同动能进入一匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，则质子和α粒子做圆周运动的半径之比为______，周期之比为______。参考答案：2:1，1:8解析：设质子质量为m₁，电荷量为e，α粒子质量为m₂=4m₁，电荷量为2e，动能为Ek。质子做圆周运动的半径r₁=√(2EkB/m₁e)，α粒子做圆周运动的半径r₂=√(EkB/m₂e)，则r₁:r₂=√(2m₂):√(2m₁)=2:1。质子做圆周运动的周期T₁=2πm₁/eB，α粒子做圆周运动的周期T₂=2πm₂/2eB=πm₂/eB，则T₁:T₂=m₁:2m₂=1:8。9.一带电粒子以速度v₀进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E，磁感应强度为B，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外。若粒子电荷量为+q，质量为m，且粒子进入时速度方向与电场方向夹角为45°，则粒子做______运动，水平方向加速度为______。参考答案：类平抛运动，qE/(m+qB²)解析：粒子做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，加速度aₓ=qE/(m+qB²)。10.一电子以速度v₀沿与磁感应强度为B的匀强磁场方向射入，电子电荷量为e，质量为m，则电子受到的洛伦兹力大小为______，电子的动能变化为______。参考答案：0，0解析：电子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，动能不变。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.洛伦兹力始终不做功，因为它的方向与粒子速度方向垂直。参考答案：正确解析：洛伦兹力始终垂直于粒子速度方向，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。参考答案：错误解析：洛伦兹力始终不做功，粒子动能不变。3.在叠加场中，带电粒子的运动轨迹一定是一条抛物线。参考答案：错误解析：带电粒子在叠加场中的运动轨迹取决于受力情况，可能是直线、圆周或更复杂的曲线。4.带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力大小相等方向相反。参考答案：正确解析：电场力与洛伦兹力大小相等方向相反，粒子做匀速直线运动。5.回旋加速器能加速所有带电粒子。参考答案：错误解析：回旋加速器仅适用于带正电的粒子，且需满足v<<c。6.带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力共线。参考答案：错误解析：电场力与洛伦兹力共线且反向，但它们不共线。7.一带电粒子以速度v₀进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度为B，粒子电荷量为q，质量为m，若粒子能沿直线穿过磁场，则粒子速度方向与磁场方向平行。参考答案：正确解析：粒子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，粒子做直线运动。8.一质子和一α粒子（氦核）以相同动能进入一匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，则质子和α粒子做圆周运动的半径之比为1:2。参考答案：错误解析：质子和α粒子做圆周运动的半径之比为2:1。9.一带电粒子以速度v₀进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E，磁感应强度为B，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外。若粒子电荷量为+q，质量为m，且粒子进入时速度方向与电场方向夹角为45°，则粒子做类平抛运动。参考答案：正确解析：粒子做类平抛运动，水平方向做匀速直线运动，垂直方向做匀加速直线运动。10.一电子以速度v₀沿与磁感应强度为B的匀强磁场方向射入，电子电荷量为e，质量为m，则电子受到的洛伦兹力大小为ev₀B。参考答案：错误解析：电子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零。四、简答题（本大题共4小题，每小题4分，共16分）1.简述回旋加速器的工作原理及其适用条件。参考答案：回旋加速器利用交变电场加速带电粒子，利用匀强磁场使带电粒子做圆周运动。粒子每次通过狭缝时电场力做正功，动能增加，速度增大，但周期不变。适用条件为v<<c，即粒子速度远小于光速。2.一带电粒子以速度v₀进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E，磁感应强度为B，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外。若粒子电荷量为+q，质量为m，且粒子进入时速度方向与电场方向夹角为45°，则粒子做什么运动？水平方向和垂直方向的加速度分别为多少？参考答案：粒子做类平抛运动。水平方向做匀速直线运动，加速度aₓ=0；垂直方向做匀加速直线运动，加速度a<0xE1><0xB5><0xA7>=qE/(m+qB²)。3.一电子以速度v₀沿与磁感应强度为B的匀强磁场方向射入，电子电荷量为e，质量为m，则电子受到的洛伦兹力大小为多少？电子的动能变化为多少？参考答案：电子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，即Fₘ=0；动能不变，即ΔEk=0。4.一带电粒子以速度v₀进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度为B，粒子电荷量为q，质量为m，若粒子能沿直线穿过磁场，则粒子速度方向与磁场方向夹角θ为多少？粒子穿过磁场的时间为多少？参考答案：粒子速度方向与磁场方向平行时（θ=0°或180°），洛伦兹力为零，粒子做直线运动；穿过磁场的时间为t=d/v₀。五、应用题（本大题共4小题，每小题6分，共24分）1.一质子和一α粒子（氦核）以相同动能进入一匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向外，磁感应强度为B。求质子和α粒子做圆周运动的半径之比和周期之比。解题思路：2.设质子质量为m₁，电荷量为e，α粒子质量为m₂=4m₁，电荷量为2e，动能为Ek。3.质子做圆周运动的半径r₁=√(2EkB/m₁e)，α粒子做圆周运动的半径r₂=√(EkB/m₂e)。4.质子做圆周运动的周期T₁=2πm₁/eB，α粒子做圆周运动的周期T₂=2πm₂/2eB=πm₂/eB。5.比较r₁和r₂，以及T₁和T₂。参考答案：r₁:r₂=√(2m₂):√(2m₁)=2:1，T₁:T₂=m₁:2m₂=1:8。6.一带电粒子以速度v₀进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E，磁感应强度为B，电场方向水平向右，磁场方向垂直纸面向外。若粒子电荷量为+q，质量为m，且粒子进入时速度方向与电场方向夹角为45°，求粒子做类平抛运动的水平方向和垂直方向的加速度。解题思路：7.水平方向：电场力与洛伦兹力共线且反向，粒子做匀速直线运动，加速度aₓ=0。8.垂直方向：电场力做正功，粒子做匀加速直线运动，加速度a<0xE1><0xB5><0xA7>=qE/(m+qB²)。参考答案：水平方向加速度aₓ=0，垂直方向加速度a<0xE1><0xB5><0xA7>=qE/(m+qB²)。9.一电子以速度v₀沿与磁感应强度为B的匀强磁场方向射入，电子电荷量为e，质量为m，求电子受到的洛伦兹力大小和动能变化。解题思路：10.电子速度方向与磁场方向平行时，洛伦兹力为零，即Fₘ=0。11.动能不变，即ΔEk=0。参考答案：洛伦兹力Fₘ=0，动能变化ΔEk=0。12.一带电粒子以速度v₀进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁感应强度为B，粒子电荷量为q，质量为m，若粒子能沿直线穿过磁场，求粒子速度方向与磁场方向夹角θ和穿过