沪科技版·物理（高中）高三上册《第五章·磁场》练习题

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本单元考点（5 个）

磁场、磁感线与磁感应强度安培力的大小与方向判断洛伦兹力及其方向判断带电粒子在匀强磁场中的圆周运动回旋加速器与质谱仪原理

本单元练习题（18 题）

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1. 在磁场中某点放置一段长为L、通有电流I的直导线，导线与该点磁场方向垂直时，测得其所受安培力大小为F。下列说法正确的是（　　）A. 若将导线平行于磁场方向放置，导线仍受大小为F的安培力 B. 该点磁感应强度大小为F/(IL)，且由磁场本身决定，与是否放入检验导线无关 C. 若换用电流为2I、长为L的导线垂直磁场放置，可判断该点磁感应强度变为2F/(IL) D. 该点磁感应强度的方向就是这段导线所受安培力的方向

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2. 在北半球某处，地磁场在该点的磁感应强度可视为水平指向正北、大小为0.5 T。一根长0.6 m的直导线沿正东方向水平放置，通有由东向西方向、大小为2 A的电流。则该导线所受安培力大小为___N，方向为___。（两空按题干顺序填写，大小保留两位小数）

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3. 关于磁场和磁感线，下列说法正确的是（　　）A. 磁感线是磁场中实际存在的曲线 B. 磁感线的疏密可以表示磁场的强弱 C. 磁感应强度的方向与该点磁感线的切线方向相反 D. 磁场中某点的磁感应强度为零，该点仍有确定的磁感应强度方向

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4. 一根通电直导线垂直于匀强磁场方向放置，电流方向垂直纸面向外，磁场方向水平向右。导线中的电流为 2 A，磁感应强度为 0.5 T，导线在磁场中的有效长度为 0.4 m。导线所受安培力大小为 ___ N，方向为 ___。

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5. 在匀强磁场中，一根通电导线由两段首尾相接的直线组成：第一段沿 +x 方向，长 0.30 m；第二段沿 +y 方向，长 0.40 m。电流为 2.0 A，方向依次沿第一段、第二段流动。磁感应强度为 0.50 T，方向沿 +z 方向。导线所受安培力的合力大小为 ___ N，方向沿 ___（用 x、y 方向的单位矢量表示）。

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6. 一根长0.5 m的直导线通有大小为2 A的电流，处于磁感应强度B=0.8 T的匀强磁场中。当导线与磁场方向垂直时，导线所受安培力大小为___N；若将导线以其中点为轴在纸面内转过90°，使电流方向与磁场方向平行，此时导线所受安培力大小变为___N。

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7. 一价正离子在回旋加速器中被加速后，动能为1.6×10⁻¹⁶ J，随后垂直进入磁感应强度为0.20 T的匀强磁场，做半径为0.10 m的圆周运动。已知元电荷e=1.6×10⁻¹⁹ C，忽略相对论效应，该离子的质量为（　）A. 1.6×10⁻²⁶ kg　B. 3.2×10⁻²⁶ kg　C. 6.4×10⁻²⁶ kg　D. 1.28×10⁻²⁵ kg

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8. 一个α粒子（电荷量q=3.2×10⁻¹⁹ C，质量m=6.64×10⁻²⁷ kg）以速度v=1.0×10⁶ m/s垂直射入磁感应强度B=1.0 T的匀强磁场中，在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动。取π≈3.14，则它速度方向偏转90°所用的时间约为（　　） A. 1.3×10⁻⁷ s B. 2.6×10⁻⁷ s C. 3.3×10⁻⁸ s D. 6.5×10⁻⁸ s

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9. 在某点放置一枚可自由转动的小磁针，静止时其N极指向正东方向。该点磁感应强度的方向是（　　）A. 正东 B. 正西 C. 正南 D. 正北

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10. 匀强磁场方向垂直纸面向里，一带正电粒子以速度v沿纸面竖直向上射入磁场，不计重力。若磁场方向突然改为垂直纸面向外，粒子速度方向不变，则洛伦兹力方向（）A.由向左变为向右 B.由向右变为向左 C.由向里变为向外 D.方向不变，仍沿纸面内

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11. 一电子沿 x 轴正方向射入匀强磁场，磁场方向沿 y 轴正方向，则该电子所受洛伦兹力方向沿 z 轴________方向（选填“正”或“负”）；若仅将磁场方向反向，其他条件不变，则洛伦兹力方向沿 z 轴________方向（选填“正”或“负”）。

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12. 一电子在纸面内沿水平方向向右运动，受到的洛伦兹力竖直向上。若磁场垂直于纸面，则磁场方向为 ___。

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13. 质谱仪中，两种带电量均为 +e 的离子以垂直于匀强磁场的速度进入分析区，并各自沿半圆轨迹运动后到达探测器。测得两者在分析区内的运动时间分别为 3.0 μs 和 5.0 μs。若磁感应强度相同，则第二种离子的质量是第一种的多少倍？A. 3/5　B. 1　C. 5/3　D. 25/9

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14. 质量为4.0×10⁻²⁷ kg、电荷量为+2.0×10⁻¹⁹ C的粒子，以2.0×10⁵ m/s的速度垂直射入磁感应强度为0.50 T的匀强磁场。忽略重力，磁场范围足以覆盖粒子轨迹。粒子运动半径为___，从射入到转过3π/2所用时间为___。

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15. 关于磁感线，下列说法正确的是（　　）A. 磁感线在磁体外部由S极出发、终止于N极 B. 磁感线是没有起点和终点的闭合曲线 C. 磁感线只存在于磁体周围的真空中 D. 磁感线越长，该处磁感应强度越大

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16. 一质量为3.0×10⁻²⁶ kg、电荷量为+1.5×10⁻¹⁹ C的带电粒子，以速度4.0×10⁵ m/s垂直于磁场方向射入某匀强磁场中，做匀速圆周运动的轨道半径恰为0.20 m。若该粒子以2.0×10⁵ m/s的速度垂直射入同一磁场，忽略重力，则其轨道半径为（） A. 0.10 m B. 0.20 m C. 0.40 m D. 0.80 m

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17. 某回旋加速器中，质量为 m、电荷量为 q 的粒子在磁感应强度为 B 的匀强磁场中运动，忽略相对论效应。粒子在磁场中的回旋周期为 ___。

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18. 某回旋加速器的D形盒半径为0.50 m，盒内匀强磁场的磁感应强度为0.20 T，用于加速质子（质量1.67×10⁻²⁷ kg，电荷量1.6×10⁻¹⁹ C），质子由盒中心附近释放。忽略相对论效应。则质子获得的最大速度为___ m/s；为使质子每次经过窄缝都被加速，两盒间所加交变电压的周期应为___ s。（结果均保留两位有效数字）

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