在高中物理的学习中，磁场是一个非常重要的知识点，它不仅涉及电与磁的相互作用，还广泛应用于电磁感应、电流的磁效应以及带电粒子在磁场中的运动等内容。为了帮助同学们更好地掌握这一部分知识，下面整理了一些经典的磁场相关习题，并附有详细的解析和答案，便于理解和复习。
一、选择题
1. 关于磁场的方向，下列说法正确的是（ ）
A. 磁场方向由小磁针静止时N极所指方向决定
B. 磁场方向由小磁针静止时S极所指方向决定
C. 磁场方向与电流方向无关
D. 磁场方向由电流的大小决定
答案：A
解析： 磁场的方向通常定义为小磁针N极所受力的方向，因此A正确。
2. 一根通电直导线垂直于匀强磁场放置，若电流方向与磁场方向相同，则导线受到的安培力为（ ）
A. 最大
B. 零
C. 最小
D. 无法判断
答案：B
解析： 安培力公式为 $ F = BIL \sin\theta $，当电流方向与磁场方向相同时，$ \theta = 0^\circ $，则 $ \sin\theta = 0 $，故力为零。
3. 一个带电粒子以速度 $ v $ 垂直进入匀强磁场中，其运动轨迹是（ ）
A. 直线
B. 圆周
C. 抛物线
D. 螺旋线
答案：B
解析： 当带电粒子垂直进入匀强磁场时，洛伦兹力提供向心力，使其做圆周运动。
二、填空题
4. 磁场的单位是________，符号为________。
答案：特斯拉，T
解析： 国际单位制中，磁场的单位是特斯拉，符号为 T。
5. 若一个电子以速度 $ v $ 沿着磁场方向进入匀强磁场中，则其所受洛伦兹力为________。
答案：零
解析： 洛伦兹力公式为 $ F = qvB \sin\theta $，当速度方向与磁场方向一致时，$ \sin\theta = 0 $，故力为零。
三、计算题
6. 一个质量为 $ m = 1.67 \times 10^{-27} \, \text{kg} $ 的质子，以速度 $ v = 3 \times 10^6 \, \text{m/s} $ 垂直进入磁感应强度为 $ B = 0.5 \, \text{T} $ 的匀强磁场中。求该质子做圆周运动的半径。
解：
根据洛伦兹力提供向心力的公式：
$$
qvB = \frac{mv^2}{r}
$$
解得：
$$
r = \frac{mv}{qB}
$$
代入数据：
$$
r = \frac{(1.67 \times 10^{-27})(3 \times 10^6)}{(1.6 \times 10^{-19})(0.5)} = \frac{5.01 \times 10^{-21}}{8 \times 10^{-20}} = 0.0626 \, \text{m}
$$
即 $ r \approx 6.26 \, \text{cm} $
答案：约 6.26 cm
7. 一根长 $ L = 0.5 \, \text{m} $ 的导线，通有电流 $ I = 2 \, \text{A} $，置于磁感应强度为 $ B = 1.2 \, \text{T} $ 的匀强磁场中，且与磁场方向垂直。求导线受到的安培力大小。
解：
根据安培力公式：
$$
F = BIL
$$
代入数据：
$$
F = 1.2 \times 2 \times 0.5 = 1.2 \, \text{N}
$$
答案：1.2 N
四、简答题
8. 为什么磁感线不能相交？
答： 磁感线是用来形象地描述磁场方向和强弱的假想曲线。如果磁感线相交，意味着在交点处磁场有两个不同的方向，这与磁场的唯一性相矛盾，因此磁感线不能相交。
9. 简述洛伦兹力与安培力的关系。
答： 安培力是磁场对通电导体的作用力，而洛伦兹力是磁场对运动电荷的作用力。安培力实际上是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现，二者本质上是相同的，只是研究对象不同。
总结：
磁场作为高中物理的重要内容，贯穿了从基本概念到实际应用的多个方面。通过多做练习题并理解其背后的物理原理，可以有效提升解题能力与思维深度。希望以上题目和解析能帮助大家更好地掌握磁场相关的知识点，为高考打下坚实的基础。
