2025年重庆市北师大版高中物理选修3-1第9章综合测试题

2025年重庆市北师大版高中物理选修3-1第9章综合测试题一、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.洛伦兹力对带电粒子始终不做功，因为洛伦兹力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，其动能和动量可能同时守恒C.在叠加场中，带电粒子可能做匀速直线运动，但不可能做匀变速曲线运动D.带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中运动时，其轨迹一定是抛物线参考答案：A解析：洛伦兹力始终垂直于速度方向，不做功，故A正确；仅受洛伦兹力时，粒子做匀速圆周运动，动能守恒但动量方向变化，不守恒，故B错误；叠加场中若电场力与洛伦兹力平衡，粒子做匀速直线运动；若电场力与洛伦兹力合力为恒力，粒子做匀变速曲线运动，故C错误；正交叠加场中粒子轨迹为抛物线的条件是电场力与洛伦兹力平衡且速度方向与场强方向不共线，否则可能是圆弧或螺旋线，故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，不计重力，则下列说法正确的是（）A.粒子可能做匀速直线运动B.粒子一定做曲线运动C.粒子运动轨迹可能是抛物线D.若v方向与电场方向平行，粒子将做匀变速直线运动参考答案：A解析：若电场力与洛伦兹力平衡（qE=qvB），粒子做匀速直线运动，故A正确；若电场力与洛伦兹力不平衡，粒子做曲线运动，但曲线形状取决于合力方向与速度方向的夹角，不一定是抛物线，故B错误；抛物线轨迹要求合力恒定且与速度方向不共线，但叠加场中合力一般不恒定，故C错误；若v方向与电场方向平行，电场力不为零，粒子不可能做匀变速直线运动，故D错误。3.在研究带电粒子在回旋加速器中的运动时，下列说法正确的是（）A.回旋加速器能加速所有带电粒子，包括电子和质子B.回旋加速器中，粒子每次经过狭缝时动能增加相同量C.回旋加速器的工作原理是利用电场加速、磁场偏转D.回旋加速器输出的粒子能量仅取决于D形电极的半径和磁感应强度参考答案：C解析：回旋加速器仅适用于质子等重带电粒子，电子因质量太小无法有效加速，故A错误；粒子每次经过狭缝时电场力做功相同，但动能增加量与速度平方成正比，随半径增大而增大，故B错误；回旋加速器利用电场在狭缝间加速粒子，磁场使粒子偏转做圆周运动，故C正确；粒子最大能量与D形电极半径和磁感应强度有关，还与粒子电荷量有关，故D错误。4.一带电粒子以速度v进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则下列说法正确的是（）A.粒子一定能穿出磁场区域B.粒子穿出磁场时速度方向一定与进入时速度方向相同C.粒子穿出磁场时动能一定等于进入时动能D.若v方向与磁场方向平行，粒子将做匀速直线运动穿出磁场参考答案：C解析：粒子能否穿出磁场取决于入射角，若入射角大于临界角，粒子将偏转无法穿出，故A错误；粒子穿出磁场时速度方向与进入时速度方向相同的前提是洛伦兹力不做功，即v方向与磁场方向垂直，若v方向与磁场方向平行，粒子做匀速直线运动，穿出时速度方向改变，故B错误；洛伦兹力不做功，粒子动能守恒，故C正确；若v方向与磁场方向平行，粒子做匀速直线运动，但穿出时速度方向改变，故D错误。5.在研究带电粒子在正交匀强电场和匀强磁场中的运动时，下列说法正确的是（）A.粒子可能做匀速直线运动B.粒子一定做曲线运动C.粒子运动轨迹可能是抛物线D.若v方向与电场方向平行，粒子将做匀变速直线运动参考答案：A解析：若电场力与洛伦兹力平衡（qE=qvB），粒子做匀速直线运动，故A正确；若电场力与洛伦兹力不平衡，粒子做曲线运动，但曲线形状取决于合力方向与速度方向的夹角，不一定是抛物线，故B错误；抛物线轨迹要求合力恒定且与速度方向不共线，但叠加场中合力一般不恒定，故C错误；若v方向与电场方向平行，电场力不为零，粒子不可能做匀变速直线运动，故D错误。6.一带电粒子以速度v进入一宽度为d的匀强电场区域，电场强度为E，电场方向水平向右。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则下列说法正确的是（）A.粒子一定能穿出电场区域B.粒子穿出电场时速度方向一定与进入时速度方向相同C.粒子穿出电场时动能一定等于进入时动能D.若v方向与电场方向平行，粒子将做匀变速直线运动穿出电场参考答案：D解析：粒子能否穿出电场取决于入射速度，若v足够大，粒子能穿出；若v过小，粒子可能被电场力减速无法穿出，故A错误；粒子穿出电场时速度方向与进入时速度方向相同的前提是电场力不做功，即v方向与电场方向平行，若v方向与电场方向不平行，粒子做类平抛运动，穿出时速度方向改变，故B错误；电场力做功，粒子动能变化，故C错误；若v方向与电场方向平行，粒子做匀变速直线运动，穿出时速度方向不变，故D正确。7.在研究带电粒子在正交匀强电场和匀强磁场中的运动时，下列说法正确的是（）A.粒子可能做匀速直线运动B.粒子一定做曲线运动C.粒子运动轨迹可能是抛物线D.若v方向与电场方向平行，粒子将做匀变速直线运动参考答案：A解析：若电场力与洛伦兹力平衡（qE=qvB），粒子做匀速直线运动，故A正确；若电场力与洛伦兹力不平衡，粒子做曲线运动，但曲线形状取决于合力方向与速度方向的夹角，不一定是抛物线，故B错误；抛物线轨迹要求合力恒定且与速度方向不共线，但叠加场中合力一般不恒定，故C错误；若v方向与电场方向平行，电场力不为零，粒子不可能做匀变速直线运动，故D错误。8.一带电粒子以速度v进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则下列说法正确的是（）A.粒子一定能穿出磁场区域B.粒子穿出磁场时速度方向一定与进入时速度方向相同C.粒子穿出磁场时动能一定等于进入时动能D.若v方向与磁场方向平行，粒子将做匀速直线运动穿出磁场参考答案：D解析：粒子能否穿出磁场取决于入射角，若入射角大于临界角，粒子将偏转无法穿出，故A错误；粒子穿出磁场时速度方向与进入时速度方向相同的前提是洛伦兹力不做功，即v方向与磁场方向垂直，若v方向与磁场方向平行，粒子做匀速直线运动，穿出时速度方向改变，故B错误；洛伦兹力不做功，粒子动能守恒，故C错误；若v方向与磁场方向平行，粒子做匀速直线运动，但穿出时速度方向改变，故D错误。9.在研究带电粒子在正交匀强电场和匀强磁场中的运动时，下列说法正确的是（）A.粒子可能做匀速直线运动B.粒子一定做曲线运动C.粒子运动轨迹可能是抛物线D.若v方向与电场方向平行，粒子将做匀变速直线运动参考答案：A解析：若电场力与洛伦兹力平衡（qE=qvB），粒子做匀速直线运动，故A正确；若电场力与洛伦兹力不平衡，粒子做曲线运动，但曲线形状取决于合力方向与速度方向的夹角，不一定是抛物线，故B错误；抛物线轨迹要求合力恒定且与速度方向不共线，但叠加场中合力一般不恒定，故C错误；若v方向与电场方向平行，电场力不为零，粒子不可能做匀变速直线运动，故D错误。10.一带电粒子以速度v进入一宽度为d的匀强电场区域，电场强度为E，电场方向水平向右。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则下列说法正确的是（）A.粒子一定能穿出电场区域B.粒子穿出电场时速度方向一定与进入时速度方向相同C.粒子穿出电场时动能一定等于进入时动能D.若v方向与电场方向平行，粒子将做匀变速直线运动穿出电场参考答案：D解析：粒子能否穿出电场取决于入射速度，若v足够大，粒子能穿出；若v过小，粒子可能被电场力减速无法穿出，故A错误；粒子穿出电场时速度方向与进入时速度方向相同的前提是电场力不做功，即v方向与电场方向平行，若v方向与电场方向不平行，粒子做类平抛运动，穿出时速度方向改变，故B错误；电场力做功，粒子动能变化，故C错误；若v方向与电场方向平行，粒子做匀变速直线运动，穿出时速度方向不变，故D正确。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进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为______。参考答案：mv/qB解析：洛伦兹力提供向心力，mv²/R=qvB，解得R=mv/qB。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，不计重力，则粒子做匀速直线运动的条件是______。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，粒子每次经过狭缝时动能增加的量为______。参考答案：qU解析：电场力做功，动能增加量为qU。4.一带电粒子以速度v进入一宽度为d的匀强电场区域，电场强度为E，电场方向水平向右。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则粒子穿出电场时速度偏转的角度为______。参考答案：tan⁻¹(qEd/mv²)解析：电场力做功，动能变化，水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，偏转角度θ=arctan(vy/vx)。5.一带电粒子以速度v进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，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=2πm/qB。6.在研究带电粒子在正交匀强电场和匀强磁场中的运动时，若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则粒子做匀速直线运动的条件是______。参考答案：qE=qvB解析：电场力与洛伦兹力平衡，qE=qvB。7.一带电粒子以速度v进入一宽度为d的匀强电场区域，电场强度为E，电场方向水平向右。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则粒子穿出电场时速度偏转的位移为______。参考答案：d²qE/(2mv²)解析：水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，偏转位移y=d²qE/(2mv²)。8.在回旋加速器中，粒子每次经过狭缝时动能增加的量为______。参考答案：qU解析：电场力做功，动能增加量为qU。9.一带电粒子以速度v进入一宽度为d的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B。若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为______。参考答案：mv/qB解析：洛伦兹力提供向心力，mv²/R=qvB，解得R=mv/qB。10.在研究带电粒子在正交匀强电场和匀强磁场中的运动时，若粒子电荷量为+q，质量为m，不计重力，则粒子做匀速直线运动的条件是______。参考答案：qE=qvB解析：电场力与洛伦兹力平衡，qE=qvB。三、判断题（本大题共10小题，每小题2分，共20分）1.带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中运动时，其动能一定守恒。（×）解析：若电场力与洛伦兹力平衡，动能守恒；否则动能变化，故错误。2.回旋加速器能加速所有带电粒子，包括电子和质子。（×）解析：回旋加速器仅适用于质子等重带电粒子，电子因质量太小无法有效加速，故错误。3.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，洛伦兹力不做功。（√）解析：洛伦兹力始终垂直于速度方向，不做功，故正确。4.带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中运动时，其轨迹一定是抛物线。（×）解析：轨迹形状取决于合力方向与速度方向的夹角，不一定是抛物线，故错误。5.带电粒子在匀强电场中运动时，电场力做功，动能一定变化。（√）解析：电场力做功，动能变化，故正确。6.回旋加速器输出的粒子能量仅取决于D形电极的半径和磁感应强度。（×）解析：粒子能量还与粒子电荷量有关，故错误。7.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其速度方向始终改变。（√）解析：匀速圆周运动时速度方向始终改变，故正确。8.带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场中运动时，其动量一定守恒。（×）解析：若电场力与洛伦兹力不平衡，动量不守恒，故错误。9.带电粒子在匀强电场中运动时，电场力不做功。（×）解析：电场力做功，动能变化，故错误。10.带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动时，其动能守恒。（√）解析：洛伦兹力不做功，动能守恒，故正确。四、简答题（本大题共8小题，每小题2分，共16分）1.简述回旋加速器的工作原理。解答：回旋加速器利用电场加速、磁场偏转。粒子在D形电极间被电场加速，在磁场中做匀速圆周运动，每次经过狭缝时电场力做功，动能增加，粒子轨道半径逐渐增大，最终获得高能粒子。2.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，此时粒子做匀速直线运动。3.简述带电粒子在匀强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，此时粒子做匀速圆周运动。4.简述带电粒子在匀强电场中做类平抛运动的条件。解答：电场力恒定，粒子做类平抛运动，水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动。5.简述带电粒子在匀强磁场中做螺旋线运动的条件。解答：粒子速度方向与磁场方向不共线，洛伦兹力提供向心力使粒子做圆周运动，同时电场力（若有）使粒子沿磁场方向做匀速运动，两者叠加形成螺旋线运动。6.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，此时粒子做匀速直线运动。7.简述带电粒子在匀强电场中做匀变速直线运动的条件。解答：电场力恒定，粒子做匀变速直线运动，加速度a=qE/m。8.简述带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的周期公式。解答：周期T=2πm/qB，与速度无关，仅与粒子质量、电荷量和磁感应强度有关。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v=10⁴m/s进入一宽度为d=0.1m的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.1T。若粒子电荷量为+q=1.6×10⁻¹⁹C，质量为m=1.67×10⁻²⁷kg，不计重力，求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径。解答：洛伦兹力提供向心力，mv²/R=qvB，解得R=mv/qB=1.67×10⁻²⁷kg×10⁴m/s/(1.6×10⁻¹⁹C×0.1T)=1.04m。2.一带电粒子以速度v=10⁴m/s进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E=100N/C，磁感应强度为B=0.1T，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=1.6×10⁻¹⁹C，质量为m=1.67×10⁻²⁷kg，不计重力，求粒子做匀速直线运动的条件。解答：电场力与洛伦兹力平衡，qE=qvB，解得v=E/B=100N/C/0.1T=10⁴m/s。3.一带电粒子以速度v=10⁴m/s进入一宽度为d=0.1m的匀强电场区域，电场强度为E=100N/C，电场方向水平向右。若粒子电荷量为+q=1.6×10⁻¹⁹C，质量为m=1.67×10⁻²⁷kg，不计重力，求粒子穿出电场时速度偏转的角度。解答：水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，偏转角度θ=arctan(vy/vx)=arctan(qEd/mv²)=arctan(1.6×10⁻¹⁹C×100N/C×0.1m/(1.67×10⁻²⁷kg×(10⁴m/s)²))≈0.019rad。4.一带电粒子以速度v=10⁴m/s进入一宽度为d=0.1m的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.1T。若粒子电荷量为+q=1.6×10⁻¹⁹C，质量为m=1.67×10⁻²⁷kg，不计重力，求粒子在磁场中做匀速圆周运动的周期。解答：周期T=2πm/qB=2π×1.67×10⁻²⁷kg/(1.6×10⁻¹⁹C×0.1T)≈3.32×10⁻⁷s。5.一带电粒子以速度v=10⁴m/s进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E=100N/C，磁感应强度为B=0.1T，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=1.6×10⁻¹⁹C，质量为m=1.67×10⁻²⁷kg，不计重力，求粒子做匀速直线运动的条件。解答：电场力与洛伦兹力平衡，qE=qvB，解得v=E/B=100N/C/0.1T=10⁴m/s。6.一带电粒子以速度v=10⁴m/s进入一宽度为d=0.1m的匀强电场区域，电场强度为E=100N/C，电场方向水平向右。若粒子电荷量为+q=1.6×10⁻¹⁹C，质量为m=1.67×10⁻²⁷kg，不计重力，求粒子穿出电场时速度偏转的位移。解答：水平方向做匀速运动，竖直方向做初速度为零的匀加速运动，偏转位移y=d²qE/(2mv²)=0.1m²×100N/C×1.6×10⁻¹⁹C/(2×1.67×10⁻²⁷kg×(10⁴m/s)²)≈4.79×10⁻⁵m。7.一带电粒子以速度v=10⁴m/s进入一宽度为d=0.1m的匀强磁场区域，磁场方向垂直纸面向里，磁感应强度为B=0.1T。若粒子电荷量为+q=1.6×10⁻¹⁹C，质量为m=1.67×10⁻²⁷kg，不计重力，求粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径。解答：洛伦兹力提供向心力，mv²/R=qvB，解得R=mv/qB=1.67×10⁻²⁷kg×10⁴m/s/(1.6×10⁻¹⁹C×0.1T)=1.04m。8.一带电粒子以速度v=10⁴m/s进入一正交的匀强电场和匀强磁场区域，电场强度为E=100N/C，磁感应强度为B=0.1T，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=1.6×10⁻¹⁹C，质量为m=1.67×10⁻²⁷kg，不计重力，求粒子做匀速