第三章磁场知识点题库

质谱仪是一种测定带电粒子质量或分析同位素的重要设备，它的构造原理如图示．离子源S产生的各种不同正离子束（速度可视为零），经MN间的加速电压U加速后从小孔S₁垂直于磁感线进入匀强磁场，运转半周后到达照相底片上的P点．设P到S₁的距离为x，则（）

A . 若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越小 B . 若离子束是同位素，则x越大对应的离子质量越大 C . 只要x相同，对应的离子质量一定相同 D . x相同，对应的离子的比荷可能不相等

如图所示在绝缘的水平面上等间距固定着三根相互平行的通电直导线a、b和c ，各导线中的电流大小相同。其中a、c导线中的电流方向垂直纸面向外，b导线电流方向垂直纸面向内。每根导线受到另外两根导线对它的安培力作用，则关于每根导线所受安培力的合力，以下说法中正确的是（）

A . 导线a所受合力方向水平向右 B . 导线c所受合力方向水平向右 C . 导线c所受合力方向水平向左 D . 导线b所受合力方向水平向左

如图所示，一根有质量的金属棒MN，两端用细软导线连接后悬挂于a、b两点．棒的中部处于方向垂直纸面向里的匀强磁场中，棒中通有电流，方向从M流向N，此时导线上有拉力．为了使拉力等于零，可以 ( )

A . 适当减小感应强度 B . 使磁场反向． C . 适当增大电流强度 D . 使电流反向

图中各带电粒子所受洛伦兹力的方向或带电粒子的带电性错误的是（）

A . 竖直向上 B . 垂直纸面向里 C . 带负电 D . 垂直纸面向外

如图所示，一通电直导线静置于匀强磁场中，电流方向垂直纸面向里，关于通电导线所受的安培力的方向，下列说法正确的是（）

A . 向左 B . 向右 C . 向上 D . 向下

1922年英国物理学家阿斯顿因质谱仪的发明、同位素和质谱的研究荣获了诺贝尔化学奖．若一束粒子由左端射入质谱仪后的运动轨迹如图所示，则下列说法中正确的是（）

A . 该束带电粒子带负电 B . 速度选择器的P₂极板带正电 C . 在B₂磁场中运动半径越大的粒子，质量越小 D . 在B₂磁场中运动半径越大的粒子，比荷越小

如图所示，质量为m，长为L，通有电流为I的导体棒ab静止在水平导轨上，匀强磁场磁感应强度为B，其方向与导轨平面成α角斜向上且和棒ab垂直，ab处于静止状态，则ab受到的摩擦力大小为，方向为，受到的支持力为。

如右图所示，有两根长为L、质量为m的细导体棒a、b，a被水平放置在倾角为45°的光滑斜面上，b被水平固定在与a在同一水平面的另一位置，且a、b平行，它们之间的距离为x.当两细棒中均通以电流强度为I的同向电流时，a恰能在斜面上保持静止，则b的电流在a处产生的磁场的磁感应强度的说法错误的是（）

A . 方向向上 B . 大小为 $\text{[math]}$ C . 要使a仍能保持静止，而减小b在a处的磁感应强度，可使b上移 D . 若使b下移，a将不能保持静止

如图所示，直导线中自由电荷的电荷量为q，定向移动的速度为v，单位体积中的自由电荷数为n，导线长度为L，横截面积为S，磁场的磁感应强度为B.

（1）导线中的电流是多少？导线在磁场中所受安培力为多大？
（2）长为L的导线中含有的自由电荷数为多少？如果把安培力看成是每个自由电荷所受洛伦兹力的合力，则每个自由电荷所受洛伦兹力是多少？

如图所示，磁感应强度为B的有界匀强磁场的宽度为L，一质量为m、电阻为R、边长为d(d<L)的正方形金属线框竖直放置。线框由静止释放、进入磁场过程中做匀速运动，完全离开磁场前已做匀速运动。已知重力加速度为g。则线框（）

A . 进、出磁场过程中电流方向相同 B . 进、出磁场过程中通过线框柴一横截面的电荷量相等 C . 通过磁场的过程中产生的焦耳热为mg(L+d) D . MN边离开磁场时的速度大小为 $\text{[math]}$

如图甲所示，一个条形磁铁P固定在水平桌面上，以P的右端点为原点，中轴线为x轴建立一维坐标系．一个灵敏的小磁针Q放置在x轴上不同位置，设Q与x轴之间的夹角为θ.实验测得sinθ与x之间的关系如图乙所示．已知该处地磁场方向水平，磁感应强度大小为B₀.下列说法正确的是( )

A . P的右端为S极 B . P的中轴线与地磁场方向平行 C . P在x₀处产生的磁感应强度大小为B₀ D . x₀处合磁场的磁感应强度大小为2B₀

回旋加速器是加速带电粒子的装置，其核心部分是分别与高频交流电源两极相连接的两个D形金属盒，两盒间的狭缝中形成周期性变化的电场，使粒子在通过狭缝时都能得到加速，两D形金属盒处于垂直于盒底的匀强磁场中，如图所示．设D形盒半径为R.若用回旋加速器加速质子(氢核)时，匀强磁场的磁感应强度为B，高频交流电源的周期为T.质子质量为m，电荷量为e.则下列说法正确的是( )

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A . 高频交流电源周期应为T＝ $\text{[math]}$ B . 质子被加速后的最大动能E_k不可能超过 $\text{[math]}$ C . 质子被加速后的最大动能与狭缝间的加速电压、加速次数有关 D . 不改变B或T，该回旋加速器不能用于加速α粒子(即氦核)

如图所示，在水平放置的光滑绝缘杆ab上，挂有两个相同的金属环M和N．当两环均通以图示的相同方向的电流时，分析下列说法中，哪种说法正确（）

A . 两环静止不动 B . 两环互相远离 C . 两环互相靠近 D . 两环同时向左运动

如图所示，在倾角为θ＝ $\text{[math]}$ 的斜面上，固定一宽L＝0.25m的平行金属导轨，在导轨上端接入电源和滑动变阻器R.电源电动势E＝12V，内阻r＝1Ω，一质量m＝20g的金属棒ab与两导轨垂直并接触良好．整个装置处于磁感应强度B＝0.80T、垂直于斜面向上的匀强磁场中(导轨与金属棒的电阻不计)．金属导轨是光滑的，取g＝10m/s² ，要保持金属棒在导轨上静止，求：

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（1）金属棒所受到的安培力的大小；
（2）通过金属棒的电流的大小；
（3）滑动变阻器R接入电路中的阻值．

超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船,如图是电磁船的简化原理图,MN和CD是与电池相连的两个电极,MN与CD之间部分区域有垂直纸面向内的匀强磁场(磁场由超导线圈产生,其独立电路部分未画出),通电的海水会受到安培力的作用,船体就在海水的反作用力推动下向前驶动.以下说法正确的是( )

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A . 电磁船将电能转化为船的机械能，效率可高达100% B . 仅改变电流的方向，就能控制船前进或者后退 C . 仅将磁场方向改变90°，就能控制船前进或者后退 D . 仅将磁场方向改变180°，就能控制船前进或者后退

在匀强磁场中某处P放一个长度为L＝20 cm，通电电流I＝1 A的直导线，测得它受到的安培力F＝1.0 N，则P处磁感应强度可能为( )

A . 7 T B . 0.2 T C . 0.05 T D . 5 T

质谱仪原理如图所示，a为粒子加速器，电压为U₁ ， b为速度选择器，磁场与电场正交，磁感应强度为B₁ ，板间距离为d，c为偏转分离器。今有一质量为m、电荷量为+q的粒子，不计重力，该粒子经加速后恰能匀速通过速度选择器，进入偏转分离器后做半径为R的匀速圆周运动。求：

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（1）粒子射出加速器时的速度v；
（2）速度选择器的电压U₂；
（3）偏转分离器中磁场的磁感应强度为B₂。

如图所示是质谱仪的工作原理示意图。带电粒子被加速电场加速后，进入速度选择器。速度选择器内存在相互正交的匀强磁场和匀强电场。匀强磁场的磁感应强度为B，匀强电场的电场强度为E。平板S上有可让粒子通过的狭缝P和记录粒子位置的胶片A₁A_2.平板S下方有磁感应强度为B₀的匀强磁场。下列表述不正确的是（）

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A . 质谱仪是分析同位素的重要工具 B . 速度选择器中的磁场方向垂直纸面向外 C . 能通过狭缝P的带电粒子的速率等于 $\text{[math]}$ D . 粒子打在胶片上的位置越靠近狭缝P，粒子的比荷越小

超导电磁船是一种不需要螺旋桨推进的低噪音新型船，如图是电磁船的简化原理图，MN和CD是与电源相连的导体板，MN与CD之间部分区域浸没在海水中并有垂直纸面向里的匀强磁场（磁场由固定在船上的超导线圈产生，其独立电路部分未画出），以下说法正确的是（）

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A . 使船前进的力，是磁场对海水的安培力 B . 要使船前进，海水的电流方向从CD板流向MN板 C . 仅改变超导线圈中电流的方向，可控制船前进或倒退 D . 船所获得的推力，与通过海水的电流大小和超导线圈产生的磁感应强度有关

有一匀强磁场，磁感应强度为 $\text{[math]}$ ，方向垂直纸面向外，一个原来静止在 $\text{[math]}$ 处的原子核，发生衰变放射出某种粒子，两个新核的运动轨迹如图所示，已知两个相切圆半径分别为 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 。下列说法正确的是（）

A . 原子核发生 $\text{[math]}$ 衰变，根据已知条件可以算出两个新核的质量比 B . 衰变形成的两个粒子带同种电荷 C . 衰变过程中原子核遵循动量守恒定律 D . 衰变形成的两个粒子电荷量的关系为 $\text{[math]}$

第三章 磁场 知识点题库

第三章磁场知识点题库