2026年陕西省部编版高二物理选修三第四章测试卷

2026年陕西省部编版高二物理选修三第四章测试卷一、单项选择题（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，因为它的方向始终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曲线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速度方向，不做功，因此A正确。带电粒子仅受洛伦兹力时，速度方向不断改变但大小不变，动能不变，B错误。带电粒子在叠加场中若初速度与场力平衡，可能做直线运动，C错误。正交的匀强电场和磁场中，若带电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大小相等），D错误。2.一带电粒子以速度v进入一个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，则下列说法正确的是（）A.粒子一定做曲线运动B.粒子可能做匀速直线运动C.粒子的动能会逐渐减小D.粒子的电势能会逐渐增加参考答案：B解析：若粒子初速度方向与电场力方向共线，且洛伦兹力与电场力平衡，则粒子做匀速直线运动，B正确。若初速度方向与场力不共线，则做曲线运动，A错误。由于洛伦兹力不做功，电场力不做功，粒子动能不变，C错误。电势能变化取决于电场力做功情况，若粒子沿电场力方向运动，电势能减小，D错误。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.粒子在D形电极间的运动时间逐渐增加B.粒子在D形电极间的运动半径逐渐增大C.粒子在D形电极间的电场加速次数与磁感应强度无关D.粒子的最大动能取决于D形电极的半径和磁感应强度参考答案：D解析：回旋加速器中，粒子在D形电极间做匀速圆周运动，周期与速度无关，因此运动时间不变，A错误。粒子运动半径与速度成正比，最大半径取决于D形电极半径和磁感应强度，B错误。电场加速次数与粒子回旋周期有关，而周期与磁感应强度有关，C错误。最大动能由最大速度决定，而最大速度与D形电极半径和磁感应强度有关，D正确。4.一带电粒子以速度v进入一个宽度为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。若粒子初速度方向与磁场方向垂直，则下列说法正确的是（）A.粒子一定能够穿出磁场区域B.粒子穿出磁场区域时速度方向一定与初速度方向相同C.粒子穿出磁场区域的时间取决于磁感应强度BD.粒子穿出磁场区域时动能一定增加参考答案：B解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，若轨道半径小于d，则粒子穿出磁场；若轨道半径大于d，则粒子未能穿出，A错误。粒子穿出磁场时速度方向与初速度方向相同，B正确。粒子穿出磁场的时间取决于轨道半径，而轨道半径与磁感应强度有关，但时间还与初速度有关，C错误。洛伦兹力不做功，粒子动能不变，D错误。5.一带电粒子以速度v进入一个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，则下列说法正确的是（）A.粒子一定做曲线运动B.粒子可能做匀速直线运动C.粒子的动能会逐渐减小D.粒子的电势能会逐渐增加参考答案：A解析：带电粒子受电场力和洛伦兹力，电场力方向与洛伦兹力方向相反，若两者不平衡，则粒子做曲线运动，A正确。若电场力与洛伦兹力平衡，则粒子做匀速直线运动，但此时电场力做负功，动能减小，B错误。由于电场力做负功，粒子动能减小，C正确。电势能增加，D正确。6.在质谱仪中，带电粒子经过加速电场后进入一个偏转电场，偏转电场由两块平行金属板构成，板间电压为U，板间距为d，板长为L。若粒子电荷量为+q，质量为m，进入偏转电场时的速度为v0，则下列说法正确的是（）A.粒子在偏转电场中做类平抛运动B.粒子在偏转电场中的偏转角取决于粒子电荷量qC.粒子在偏转电场中的偏转距离取决于粒子速度v0D.粒子在偏转电场中的偏转角与偏转距离无关参考答案：C解析：粒子在偏转电场中做类平抛运动，A正确。偏转角θ与粒子电荷量q无关，B错误。偏转距离y与粒子速度v0有关，C正确。偏转角与偏转距离有关，D错误。7.一带电粒子以速度v进入一个宽度为d的匀强电场区域，电场强度为E，粒子电荷量为+q，质量为m。若粒子初速度方向与电场方向平行，则下列说法正确的是（）A.粒子在电场中的运动时间取决于电场强度EB.粒子在电场中的加速度取决于粒子电荷量qC.粒子在电场中的动能变化量取决于电场强度E和粒子速度v0D.粒子在电场中的电势能变化量取决于粒子电荷量q和电场强度E参考答案：C解析：粒子在电场中的运动时间t取决于电场长度d和初速度v0，A错误。加速度a取决于电场强度E和粒子质量m，B错误。动能变化量ΔEk等于电场力做功，取决于电场强度E、粒子速度v0和电场长度d，C正确。电势能变化量ΔEp等于电场力做功，取决于粒子电荷量q、电场强度E和电场长度d，D错误。8.一带电粒子以速度v进入一个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，则下列说法正确的是（）A.粒子一定做曲线运动B.粒子可能做匀速直线运动C.粒子的动能会逐渐减小D.粒子的电势能会逐渐增加参考答案：A解析：带电粒子受电场力和洛伦兹力，电场力方向与洛伦兹力方向相反，若两者不平衡，则粒子做曲线运动，A正确。若电场力与洛伦兹力平衡，则粒子做匀速直线运动，但此时电场力做负功，动能减小，B错误。由于电场力做负功，粒子动能减小，C正确。电势能增加，D正确。9.在示波管中，电子束经过加速电场后进入一个偏转电场，偏转电场由两块平行金属板构成，板间电压为U，板间距为d，板长为L。若电子电荷量为-e，质量为me，进入偏转电场时的速度为v0，则下列说法正确的是（）A.电子在偏转电场中做类平抛运动B.电子在偏转电场中的偏转角取决于电子质量meC.电子在偏转电场中的偏转距离取决于电子速度v0D.电子在偏转电场中的偏转角与偏转距离无关参考答案：C解析：电子在偏转电场中做类平抛运动，A正确。偏转角θ与电子质量me无关，B错误。偏转距离y与电子速度v0有关，C正确。偏转角与偏转距离有关，D错误。10.一带电粒子以速度v进入一个宽度为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。若粒子初速度方向与磁场方向垂直，则下列说法正确的是（）A.粒子一定能够穿出磁场区域B.粒子穿出磁场区域时速度方向一定与初速度方向相同C.粒子穿出磁场区域的时间取决于磁感应强度BD.粒子穿出磁场区域时动能一定增加参考答案：B解析：粒子在磁场中做匀速圆周运动，若轨道半径小于d，则粒子穿出磁场；若轨道半径大于d，则粒子未能穿出，A错误。粒子穿出磁场时速度方向与初速度方向相同，B正确。粒子穿出磁场的时间取决于轨道半径，而轨道半径与磁感应强度有关，但时间还与初速度有关，C错误。洛伦兹力不做功，粒子动能不变，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v进入一个宽度为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。若粒子初速度方向与磁场方向垂直，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为________。参考答案：mv/B解析：洛伦兹力提供向心力，mv²/r=qvB，解得r=mv/B。2.一带电粒子以速度v进入一个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，则粒子做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力大小关系为________。参考答案：qE=qvB解析：电场力与洛伦兹力平衡，qE=qvB。3.在回旋加速器中，带电粒子在D形电极间做变加速运动，若粒子电荷量为+q，质量为m，加速电压为U，磁感应强度为B，则粒子在D形电极间的电场加速次数为________。参考答案：2πmv²/(qBR)解析：粒子在D形电极间做匀速圆周运动，周期T=2πm/(qB)，最大速度v=√(2qU/m)，电场加速次数n=2πmv/(qBR)=2πm(2qU/m)/(qBR)=4πU/(BR)。4.一带电粒子以速度v进入一个宽度为d的匀强电场区域，电场强度为E，粒子电荷量为+q，质量为m。若粒子初速度方向与电场方向平行，则粒子在电场中的运动时间为________。参考答案：d/v解析：粒子在电场中做匀加速直线运动，加速度a=qE/m，运动时间t=d/v。5.一带电粒子以速度v进入一个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，则粒子做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力方向关系为________。参考答案：相反解析：电场力方向与洛伦兹力方向相反，才能平衡。6.在质谱仪中，带电粒子经过加速电场后进入一个偏转电场，偏转电场由两块平行金属板构成，板间电压为U，板间距为d，板长为L。若粒子电荷量为+q，质量为m，进入偏转电场时的速度为v0，则粒子在偏转电场中的偏转距离为________。参考答案：qUL²/(2mdv₀²)解析：粒子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向v0L，竖直方向加速度a=qE/m=qU/d，偏转距离y=½at²=½(qU/d)(L/v₀)²=qUL²/(2mdv₀²)。7.一带电粒子以速度v进入一个宽度为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。若粒子初速度方向与磁场方向垂直，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期为________。参考答案：2πm/(qB)解析：周期T=2πr/v=2π(mv)/(qBv)=2πm/(qB)。8.一带电粒子以速度v进入一个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，则粒子做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力大小关系为________。参考答案：qE=qvB解析：电场力与洛伦兹力平衡，qE=qvB。9.在示波管中，电子束经过加速电场后进入一个偏转电场，偏转电场由两块平行金属板构成，板间电压为U，板间距为d，板长为L。若电子电荷量为-e，质量为me，进入偏转电场时的速度为v0，则电子在偏转电场中的偏转距离为________。参考答案：eUL²/(4pdv₀²)解析：电子在偏转电场中做类平抛运动，水平方向v0L，竖直方向加速度a=eE/me=eU/(me)d，偏转距离y=½at²=½(eU/(me)d)(L/v₀)²=eUL²/(4pdv₀²)。10.一带电粒子以速度v进入一个宽度为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。若粒子初速度方向与磁场方向垂直，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为________。参考答案：mv/B解析：洛伦兹力提供向心力，mv²/r=qvB，解得r=mv/B。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，因为它的方向始终与粒子速度方向垂直。（√）解析：洛伦兹力方向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.在叠加场中，带电粒子的运动轨迹一定是一条曲线。（×）解析：若初速度与场力平衡，可能做直线运动。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。（√）解析：电场力与洛伦兹力平衡，大小相等方向相反。5.回旋加速器中，粒子在D形电极间的运动时间逐渐增加。（×）解析：周期与速度无关，运动时间不变。6.粒子在回旋加速器中的最大动能取决于D形电极的半径和磁感应强度。（√）解析：最大速度与D形电极半径和磁感应强度有关，最大动能取决于最大速度。7.带电粒子在磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力不做功。（√）解析：洛伦兹力方向始终垂直于速度方向，不做功。8.带电粒子在电场中做匀加速直线运动时，电场力做正功，电势能减小。（√）解析：电场力做正功，电势能减小。9.在质谱仪中，带电粒子在偏转电场中的偏转距离取决于粒子速度v0。（√）解析：偏转距离与粒子速度v0有关。10.在示波管中，电子束经过加速电场后进入一个偏转电场，电子在偏转电场中做类平抛运动。（√）解析：电子在偏转电场中做类平抛运动。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述洛伦兹力的特点及其对带电粒子运动的影响。解答：洛伦兹力方向始终垂直于速度方向，不做功，只改变速度方向不改变速度大小。带电粒子在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动或螺旋运动。2.简述回旋加速器的工作原理及其适用条件。解答：回旋加速器利用交变电场加速带电粒子，利用匀强磁场使粒子做匀速圆周运动。适用条件是粒子速度远小于光速，即相对论效应可忽略。3.简述质谱仪的工作原理及其主要应用。解答：质谱仪利用加速电场和偏转电场分离不同质量的带电粒子。主要应用是测定同位素质量、分析物质组成等。4.简述示波管的工作原理及其主要应用。解答：示波管利用偏转电场控制电子束运动，显示电信号波形。主要应用是测量电压、频率等电学量。5.简述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的条件。解答：电场力与洛伦兹力平衡，即qE=qvB，且电场力与洛伦兹力共线。6.简述带电粒子在电场中做匀加速直线运动的条件。解答：电场力做正功，即粒子初速度方向与电场力方向相同。7.简述带电粒子在磁场中做匀速圆周运动的条件。解答：洛伦兹力提供向心力，即qvB=mv²/r，且洛伦兹力方向始终指向圆心。8.简述带电粒子在电场中做类平抛运动的条件。解答：电场力恒定，即电场强度恒定，且粒子初速度方向与电场力方向垂直。五、应用题（本大题共8小题，每小题4分，共24分）1.一带电粒子以速度v0进入一个宽度为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。若粒子初速度方向与磁场方向垂直，求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期。解答：洛伦兹力提供向心力，mv₀²/r=qv₀B，解得r=mv₀/B。周期T=2πr/v₀=2πm/(qB)。2.一带电粒子以速度v0进入一个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，求粒子做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力大小关系。解答：电场力与洛伦兹力平衡，qE=qv₀B，即E=v₀B。3.一带电粒子以速度v0进入一个宽度为d的匀强电场区域，电场强度为E，粒子电荷量为+q，质量为m。若粒子初速度方向与电场方向平行，求粒子在电场中的运动时间和动能变化量。解答：运动时间t=d/v₀。电场力做功W=qEd，动能变化量ΔEk=qEd。4.一带电粒子以速度v0进入一个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，求粒子做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力方向关系。解答：电场力方向与洛伦兹力方向相反，才能平衡。5.一带电粒子以速度v0进入一个宽度为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。若粒子初速度方向与磁场方向垂直，求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径和周期。解答：洛伦兹力提供向心力，mv₀²/r=qv₀B，解得r=mv₀/B。周期T=2πr/v₀=2πm/(qB)。6.一带电粒子以速度v0进入一个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，求粒子做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力大小关系。解答：电场力与洛伦兹力平衡，qE=qv₀B，即E=v₀B。7.一带电粒子以速度v0进入一个宽度为d的匀强电场区域，电场强度为E，粒子电荷量为+q，质量为m。若粒子初速度方向与电场方向平行，求粒子在电场中的运动时间和动能变化量。解答：运动时间t=d/v₀。电场力做功W=qEd，动能变化量ΔEk=qEd。8.一带电粒子以速度v0进入一个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，求粒子做匀速直线运动时，电场力与洛伦兹力方向关系。解答：电场力方向与洛伦兹力方向相反，才能平衡。【标准答案及解析】一、单项选择题1.A2.B3.D4.B5.A6.C7.C8.A9.C10.B二、填空题1.r=mv/B2.qE=qvB3.n=4πU/(BR)4.t=d/v₀