高中物理选修31 红对勾 第三章学生版汇总.docx
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高中物理选修31红对勾第三章学生版汇总
物理选修3-1第三章 磁场
课时作业20 磁现象和磁场
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.关于磁极间相互作用,下列说法正确的是( )
A.同名磁极相吸引 B.同名磁极相排斥
C.异名磁极相排斥D.异名磁极相吸引
2.如图所示,甲、乙两根外形完全相同的钢棒,用甲的一端接触乙的中间,下列说法中正确的是( )
A.若相互吸引,则甲、乙均有磁性
B.若相互吸引,则甲有磁性,乙一定没有磁性
C.若相互间没有吸引,则甲、乙均没有磁性
D.若相互间没有吸引,则甲一定没有磁性,乙可能有磁性
3.为了判断一根钢锯条是否有磁性,某同学用它的一端靠近一个能自由转动的小磁针.下列给出了几种可能产生的现象及相应的结论,其中正确的是( )
A.若小磁针的一端被推开,则锯条一定有磁性
B.若小磁针的一端被吸引过来,则锯条一定有磁性
C.若小磁针的一端被吸引过来,不能确定锯条是否有磁性
D.若小磁针的一端被推开,不能确定锯条是否有磁性
4.地球是一个大磁体,①在地面上放置一个小磁针,小磁针的南极指向地磁场的南极;②地磁场的北极在地理南极附近;③赤道附近地磁场的方向和地面平行;④北半球地磁场方向相对地面是斜向上的;⑤地球上任何地方的地磁场方向都是和地面平行的.以上关于地磁场的描述正确的是( )
A.①②④B.②③④
C.①⑤D.②③
5.下列说法中与实际情况相符的是( )
A.地球的磁偏角是一个定值
B.地磁场的北极在地理位置的北极附近
C.除了地球外,到目前为止其他星球上还没有发现磁现象
D.郑和出海远航比哥伦布的远洋探险早
6.关于宇宙中的天体的磁场,下列说法正确的是( )
A.宇宙中的许多天体都有与地球相似的磁场
B.宇宙中的所有天体都有与地球相似的磁场
C.指南针在任何天体上都能像在地球上一样正常工作
D.指南针只有在磁场类似于地球磁场的天体上才能正常工作
7.在地球表面的某位置,发现能自由转动的小磁针静止时S极指向地面,则该位置是( )
A.地磁北极附近B.地磁南极附近
C.赤道附近D.无法确定
8.铁棒A吸引小磁针,铁棒B能排斥小磁针,若将铁棒A靠近铁棒B,则( )
A.A、B一定相互吸引B.A、B一定相互排斥
C.A、B间可能无相互作用D.A、B可能吸引,也可能排斥
二、解答题(共52分)
9.(16分)英国商人的一箱新刀叉在雷电过后,竟然都带上了磁性,怎样解释这个现象?
10.(16分)《新民晚报》曾报道一则消息,“上海雨点鸽从内蒙古放飞后,历经20余天,返回上海区鸽巢”,信鸽的这种惊人的远距离辨认方向的本领,实在令人称奇,人们对信鸽有高超的认路本领的原因提出了如下猜想
A.信鸽对地形地貌有极强的记忆力
B.信鸽能发射并接收某种超声波
C.信鸽能发射并接收某种次声波
D.信鸽体内有某种磁性物质,它能借助地磁场辨别方向
那么信鸽究竟靠什么辨别方向呢?
科学家们曾做过这样一个实验:
把几百只训练有素的信鸽分成两组,在一组信鸽的翅膀下各缚一块小磁铁,而在另一组信鸽的翅膀下各缚一块大小相同的铜块,然后把它们带到离鸽舍一定距离的地方放飞,结果绝大部分缚铜块的信鸽飞回鸽舍,而缚磁铁的信鸽全部飞散了.
科学家的实验支持了上述哪种猜想?
11.(20分)“为了您和他人的安全,请您不要在飞机上使用手机和手提电脑”,这句警示语乘飞机的人都知道,因为有些空难事故就是由于某位乘客在飞行的飞机上使用手机造成的,广州白云机场某次飞机降落时,因为机上有四位乘客同时使用了手机,使飞机降落偏离了航线,险些造成事故.请问为什么在飞机上不能使用手机和手提电脑?
课时作业21 磁感应强度
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.磁场中某处磁感应强度的大小,由定义式B=
可知( )
A.随IL的乘积的增大而减小
B.随F的增大而增大
C.与F成正比,与IL成反比
D.与F及IL的乘积无关,由F/IL的比值确定
2.下列关于磁感应强度的方向和电场强度的方向的说法中,正确的是( )
A.电场强度的方向与电荷所受的电场力的方向相同
B.电场强度的方向与正电荷所受的电场力的方向相同
C.磁感应强度的方向与小磁针N极所受磁场力的方向相同
D.磁感应强度的方向与小磁针静止时N极所指的方向相同
3.下列关于磁感应强度的方向的说法中,正确的是( )
A.某处磁感应强度的方向就是一小段通电导体放在该处时所受磁场力的方向
B.小磁针N极受磁场力的方向就是该处磁感应强度的方向
C.垂直于磁场放置的通电导线的受力方向就是磁感应强度的方向
D.磁场中某点的磁感应强度的方向就是该点的磁场方向
4.在磁场中某一点,已经测出一段0.5cm长的导线通过0.01A电流时,受到的磁场作用力为5×10-6N,则关于该点磁感应强度的下列说法,正确的是( )
A.磁感应强度大小一定是0.1T
B.磁感应强度大小一定不小于0.1T
C.磁感应强度大小一定不大于0.1T
D.磁感应强度的方向即为导线所受磁场力的方向
5.关于磁场中的磁感应强度,以下说法正确的是( )
A.磁感应强度是反映磁场本身性质的物理量,与放入其中电流元或小磁针无关
B.若一电流元在某一区域不受力,则表明该区域不存在磁场
C.若电流元探测到磁场力,则该力的方向即为磁场的方向
D.当一电流元在磁场中某一位置不同角度下探测到磁场力最大值F时,可以利用公式B=
求出磁感应强度的大小
6.在匀强磁场中某处P放一个长度为L=20cm,通电电流I=0.5A的直导线,测得它受到的最大磁场力F=1.0N,其方向竖直向上,现将该通电导线从磁场撤走,则P处磁感应强度为( )
A.零
B.10T,方向竖直向上
C.0.1T,方向竖直向下
D.10T,方向肯定不沿竖直向上的方向
7.在地球表面上某一区域,用细线悬挂住一小磁针的重心,周围没有其他磁源,静止时发现小磁针的N极总是指向北偏下方向,则该区域的位置可能是( )
A.赤道 B.南半球(极区除外)
C.北半球(极区除外)D.北极附近
8.在测定某磁场中一点的磁场时,得到下图中的几个关系图象,正确的是( )
二、填空题(共16分)
9.(16分)磁场具有能量,磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度,其值为
,式中B是磁感应强度,μ是磁导率,在空气中μ为已知常数.为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B,一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P,再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离Δl,并测出拉力F,如图所示.因为F所做的功等于间隙中磁场的能量,所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B=________.
三、解答题(共36分)
10.(16分)金属滑棍ab连着一弹簧,水平地放置在两根互相平行的光滑金属导轨cd、ef上,如图所示,垂直cd与ef有匀强磁场,磁场方向如图中所示,合上开关S,弹簧伸长2cm,测得电路中电流为5A,已知弹簧的劲度系数为20N/m,ab的长L=0.1m,求匀强磁场的磁感应强度的大小是多少?
11.(20分)如图所示,在同一水平面上的两导轨相互平行,匀强磁场垂直导轨所在的平面竖直向上.一根质量为3.6kg,有效长度为2m的金属棒放在导轨上,当金属棒中的电流为5A时,金属棒恰能做匀速运动,当金属棒中的电流增加到8A时,金属棒能获得2m/s2的加速度,则磁场的磁感应强度是多少?
课时作业22 几种常见的磁场
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.对于通有恒定电流的长直螺线管,下列说法中正确的是( )
A.放在通电螺线管外部的小磁针静止时,它的N极总是指向螺线管的S极
B.放在通电螺线管外部的小磁针静止时,它的N极总是指向螺线管的N极
C.放在通电螺线管内部的小磁针静止时,它的N极总是指向螺线管的S极
D.放在通电螺线管内部的小磁针静止时,它的N极总是指向螺线管的N极
2.如图所示ab、cd是两根在同一竖直平面内的直导线,在两导线中央悬挂一个小磁针,静止时在同一竖直平面内,当两导线中通以大小相等的电流时,小磁针N极向纸面里转动,则两导线中的电流方向( )
A.一定都是向上
B.一定都是向下
C.ab中电流向下,cd中电流向上
D.ab中电流向上,cd中电流向下
3.如图所示,矩形线圈abcd放置在水平面内,磁场方向与水平方向成α角,已知sinα=
,线圈面积为S,匀强磁场的磁感应强度为B,则通过线圈的磁通量为( )
A.BS B.
C.
D.
4.如图所示,a、b是两根垂直纸面的直导体通有等值的电流,两导线外有一点P,P点到a、b距离相等,要使P点的磁场方向向右,则a、b中电流的方向为( )
A.都向纸里
B.都向纸外
C.a中电流方向向纸外,b中向纸里
D.a中电流方向向纸里,b中向纸外
5.一根直导线通以恒定电流I,方向垂直于纸面向里,且和匀强磁场垂直,则在图中的圆周上,磁感应强度值最大的是( )
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
6.如图所示,环中电流的方向由左向右,且I1=I2,则环中心O处的磁场( )
A.最强,垂直穿出纸面
B.最强,垂直穿入纸面
C.为零
D.不能确定
7.如图所示,一个用毛皮摩擦过的硬橡胶环,当环绕其轴OO′匀速转动时,放置在环的右侧轴线上的小磁针的最后指向是( )
A.N极竖直向上
B.N极竖直向下
C.N极水平向左
D.N极水平向右
8.实验室有一旧的学生直流电源,输出端的符号模糊不清,无法辨认正、负极,某同学设计了下面的判断电源极性的方法:
在桌面上放一个小磁针,在磁针东面放一螺线管,如图所示,闭合开关后,磁针指南的一端向东偏转,下列判断中正确的是( )
A.电源的A端是正极,在电源内电流由A流向B
B.电源的A端是正极,在电源内电流由B流向A
C.电源的B端是正极,在电源内电流由A流向B
D.电源的B端是正极,在电源内电流由B流向A
二、解答题(共52分)
9.(16分)如图所示,大圆导线环A中通有电流I,方向如图所示,另在导线环所在的平面画一个圆B,它的一半面积在A环内,一半面积在A环外,试判断圆B内的磁通量是否为零,若是为零,为什么?
若不为零,则磁通量是穿出去还是穿进去?
10.(16分)完成下列两题.
(1)已知螺线管内部的小磁针的N极指向如左下图所示,请在图中画出螺线管上线圈的绕向.
(2)已知电磁铁的两个极性如右下图所示,请在电磁铁上画出线圈的绕向.
11.(20分)如下图所示,匀强磁场的磁感应强度B=2.0T,并指向x轴正方向,若ab=40cm,bc=30cm,ae=50cm,试求通过面积S1(abcd)、S2(befc)和S3(aefd)的磁通量分别为Φ1、Φ2、Φ3分别是多少?
课时作业23 通电导线在磁场中受到的力
一、选择题(每小题6分,共54分)
1.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,此时悬线上有拉力,为了使拉力等于零,可以( )
A.适当减小磁感应强度 B.使磁场反向
C.适当增大电流D.使电流反向
2.如图所示,在光滑的水平桌面上放一根条形磁铁.在其上方与条形磁铁平行地固定一根通电导线,电流方向如图所示,以下说法正确的是( )
A.条形磁铁的N极向里、S极向外转动,且对桌面的压力增大
B.条形磁铁的N极向里、S极向外转动,且对桌面的压力减小
C.条形磁铁的N极向外、S极向里转动,且对桌面的压力增大
D.条形磁铁的N极向外、S极向里转动,且对桌面的压力减小
3.在xOy水平面中有一通电直导线,与y轴平行,导线中电流方向如图所示,该区域有匀强磁场,通电导线所受磁场力的方向与Oz轴正方向相同,该磁场的磁感应强度的方向是( )
A.沿x轴负方向且一定沿x轴负方向
B.一定沿y轴负方向
C.可能沿z轴正方向
D.可能沿x轴负方向
4.如图所示,弹性线圈AB,当它通电时,下列判断正确的是( )
A.当电流从A→B时,线圈长度增加,当电流反向后线圈长度减小
B.当电流从B→A时,线圈长度增加,当电流反向后线圈长度减小
C.不管电流方向如何,线圈长度都增加
D.不管电流方向如何,线圈长度都减小
5.电磁炮的基本原理如图所示,把待发射的炮弹(导体)放置在匀强磁场中的两条平行导轨(导轨与水平方向成α角)上,磁场方向和导轨平面垂直,若给导轨以很大的电流I,使炮弹作为一个载流导体在磁场的作用下,沿导轨做加速运动,以某一速度发射出去,已知匀强磁场的磁感应强度为B,两导轨间的距离为L,磁场中导轨的长度为s,炮弹的质量为m,炮弹和导轨间的摩擦以及炮弹本身的长度均不计,则炮弹离开炮口时的速度为( )
A.
B.
C.
D.
6.如图所示,A为一水平放置的橡胶盘,带有大量均匀分布的负电荷,在圆盘正上方水平放置一通电直导线,电流方向如图,当圆盘沿图中所示方向高速绕中心轴OO′转动时,通电直导线所受磁场力的方向是( )
A.竖直向上B.竖直向下
C.水平向里D.水平向外
7.(2010·上海卷)如图,长为2l的直导线折成边长相等,夹角为60°的V形,并置于与其所在平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.当在该导线中通以电流强度为I的电流时,该V形通电导线受到的安培力大小为( )
A.0B.0.5BIl
C.BIlD.2BIl
8.(2011·山东潍坊高三期末)如图所示,两个完全相同的线圈套在一水平光滑的绝缘圆柱上,线圈能自由移动,若两线圈内通有大小不等的同向电流,则它们的运动情况是( )
A.都绕圆柱转动
B.以不等的加速度相向运动
C.以相等的加速度相向运动
D.以相等的加速度相背运动
9.(2010·杭州)如图所示,两根间距为d的平行光滑金属导轨间接有电源E,导轨平面与水平面间的夹角θ=30°.金属杆ab垂直导轨放置,导轨与金属杆接触良好.整个装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中.当磁场方向垂直导轨平面向上时,金属杆ab刚好处于静止状态.要使金属杆能沿导轨向上运动,可以采取的措施是( )
A.增大磁感应强度B
B.调节滑动变阻器使电流减小
C.增大导轨平面与水平面间的夹角θ
D.将电源正负极对调使金属杆中的电流方向改变
二、解答题(共46分)
10.(23分)如图所示,当左边单匝正方形线框中通有逆时针方向的电流I时,天平恰好平衡.若通有顺时针方向的电流I时,则要在右边再加挂质量为Δm的钩码天平才能平衡.设匀强磁场的磁感应强度为B,则线框的边长L为多少?
11.(23分)如图所示,AB、CD是一个底面边长为a的正方形筒的两侧,AB、CD是电的良好导体,前后两边是绝缘体,将P、Q分别接在电源(电动势为E)的两极,且知AgNO3溶液的电阻率为ρ,密度为ρ′,B、D两端刚好与AgNO3溶液液面接触,并加垂直纸面向里的均匀磁场B,通电稳定后,试求:
液面上升的高度?
课时作业24 运动电荷在磁场中受到的力
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.(2008·广东卷)有关洛伦兹力和安培力的描述,正确的是( )
A.通电直导线在匀强磁场中一定受到安培力的作用
B.安培力是大量运动电荷所受洛伦兹力的宏观表现
C.带电粒子在匀强磁场中运动受到的洛伦兹力做正功
D.通电直导线在磁场中受到的安培力方向与磁场方向平行
2.下列说法正确的是( )
A.运动电荷在磁感应强度不为零的地方,一定受到洛伦兹力的作用
B.运动电荷在某处不受洛伦兹力作用,则该处的磁感应强度一定为零
C.洛伦兹力既不能改变带电粒子的动能,也不能改变带电粒子的动量
D.洛伦兹力对带电粒子不做功
3.在如图所示的匀强电场和匀强磁场共存的区域内、电子可能沿水平方向向右做直线运动的是( )
4.(2008·北京卷)在如图所示的空间中,存在场强为E的匀强电场,同时存在沿x轴负方向,磁感应强度为B的匀强磁场.一质子(电荷量为e)在该空间恰沿y轴正方向以速度v匀速运动.据此可以判断出( )
A.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能减小;沿z轴正方向电势升高
B.质子所受电场力大小等于eE,运动中电势能增大;沿z轴正方向电势降低
C.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势升高
D.质子所受电场力大小等于evB,运动中电势能不变;沿z轴正方向电势降低
5.用绝缘细线悬挂一个质量为m,带电荷量为+q的小球,让它处于图所示的磁感应强度为B的匀强磁场中.由于磁场的运动,小球静止在如图位置,这时悬线与竖直方向夹角为α,并被拉紧,则磁场的运动速度和方向可能是( )
A.v=
,水平向右 B.v=
,水平向左
C.v=
,竖直向上D.v=
,竖直向下
6.如图所示,一个带正电荷的小球沿水平光滑绝缘的桌面向右运动,飞离桌子边缘A,最后落到地板上.设有磁场时飞行时间为t1,水平射程为x1,着地速度大小为v1;若撤去磁场,其余条件不变时,小球飞行时间为t2,水平射程为x2,着地速度大小为v2,则下列结论不正确的是( )
A.x1>x2B.t1>t2
C.v1>v2D.v1和v2相同
7.三个质量相同的质点a、b、c带有等量的正电荷,由静止开始同时从相同的高度落下,下落中b、c分别进入如图所示的匀强电场和匀强磁场中,设它们都能落到地面上,不计空气阻力,则有( )
A.落地时a的动能最大
B.落地时a和c的速度大小相同
C.a和c同时到达地面
D.c比a、b质点先到达地面
8.有一段长为L的通电导线,设每米导线中有n个自由电荷,每个自由电荷的电荷量都为q,它们定向移动的平均速率为v,现加一匀强磁场,其方向垂直于直导线,磁感应强度为B,则磁场对这段导线的安培力F为( )
A.nqvLB B.
C.
D.
二、解答题(共52分)
9.(16分)在相互垂直的匀强电场和匀强磁场中,有一倾角为θ、足够长的光滑绝缘斜面,磁感应强度为B,方向垂直纸面向外,电场方向竖直向上.有一质量为m、带电荷量为+q的小球静止在斜面顶端,这时小球对斜面的正压力恰好为零,如图所示,若迅速把电场方向反转为竖直向下,小球能在斜面上连续滑行多远?
所用时间是多少?
10.(16分)如图所示,厚度为h,宽度为d的导体板放在垂直于它的磁感应强度为B的匀强磁场中.当电流通过导体板时,在导体板的上侧面A和下侧面A′之间会产生电势差,这种现象称为霍尔效应.实验表明,当磁场不太强时,电势差U、电流I和B的关系为U=K
.式中的比例系数K称为霍尔系数.
霍尔效应可解释如下:
外部磁场的洛伦兹力使运动的电子聚集在导体板的一侧,在导体板的另一侧会出现多余的正电荷,从而形成横向电场,横向电场对电子施加与洛伦兹力方向相反的静电力.当静电力与洛伦兹力达到平衡时,导体板上、下两侧之间就会形成稳定的电势差.
设电流I是由电子的定向流动形成的,电子的平均定向速度为v,电荷量为e,回答下列问题:
(1)达到稳定状态时,导体板上侧面A的电势__________下侧面A′的电势(填“高于”“低于”或“等于”);
(2)电子所受的洛伦兹力的大小为__________;
(3)当导体板上下两侧面之间的电势差为U时,电子所受静电力的大小为__________;
(4)由静电力和洛伦兹力平衡的条件,证明霍尔系数为K=
,其中n代表导体板单位体积中电子的个数.
11.(20分)如下图所示,质量为m、带电荷量为+q的小球从小孔S处无初速度地进入一个区域足够大的匀强磁场中,磁感应强度为B.求:
(1)这个小球在距边界AB垂直距离为多大时,有可能沿水平方向做匀速运动?
此时速率多大?
(2)小球从进入磁场到做匀速直线运动,重力对小球做了多少功?
课时作业25 带电粒子在匀强磁场中的运动
一、选择题(每小题6分,共48分)
1.一个带电粒子,沿垂直于磁场的方向射入一匀强磁场,粒子的一段径迹如图所示,径迹上每一小段可近似看成圆弧.由于带电粒子使沿途的空气电离,粒子的能量逐渐减小(带电荷量不变),从图中可以确定( )
A.粒子从a到b,带正电 B.粒子从b到a,带正电
C.粒子从a到b,带负电D.粒子从b到a,带负电
2.一回旋加速器,当外加磁场一定时,可把α粒子加速到v,它能把质子加速到的速度为( )
A.v B.2vC.0.5v D.4v
3.如图所示,虚线左侧的匀强磁场磁感应强度为B1,虚线右侧的匀强磁场磁感应强度为B2,且B1=2B2,当不计重力的带电粒子从B1磁场区域运动到B2磁场区域时,粒子的( )
A.速率将加倍
B.轨迹半径将加倍
C.周期将加倍
D.做圆周运动的角速度将加倍
4.两个电子以大小不同的初速度沿垂直于磁场的方向射入同一匀强磁场中.设r1、r2为这两个电子的运动轨道半径,T1、T2是它们的运动周期,则( )
A.r1=r2,T1=T2B.r1=r2,T1≠T2
C.r1≠r2,T1=T2D.r1≠r2,T1≠T2
5.右图所示为电视机显像管中电子束偏转线圈的示意图.磁环上的偏转线圈通以图示方向的电流时,沿轴线向纸内射入的电子束的偏转方向( )
A.向上B.向下
C.向左D.向右
6.如图所示,在正交的匀强电场和匀强磁场中,一带电粒子在竖直平面内做匀速圆周运动,则微粒带电性质和环绕方向分别是( )
A.带正电,逆时针
B.带正电,顺时针
C.带负电,逆时针
D.带负电,顺时针
7.(2010·重庆卷)如图所示,矩形MNPQ区域内有方向垂直于纸面的匀强磁场,有5个带电粒子从图中箭头所示位置垂直于磁场边界进入磁场,在纸面内做匀速圆周运动,运动轨迹为相应的圆弧.这些粒子的质量、电荷量以及速度大小如下表所示.
粒子编号
质量
电荷量(q>0)
速度大小
1
m
2q
v
2
2m
2q
2v
3
3m
-3q
3v
4
2m
2q
3v
5
2m
-q
v
由以上信息可知,从图中a、b、c处进入的粒子对应表中的编号分别为( )
A.3、5、4 B.4、2、5C.5、3、2 D.2、4、5
8.如图所示,在xOy平面内,匀强电场的方向沿x轴正向,匀强磁场的方向垂直于xOy平面向里.一电子在xOy平面内运动时,速度方向保持不变.则电子的运动方向沿( )
A.x轴正向B.x轴负向
C.y轴正向D.y轴负向
二、解答题(共52分)
9.(16分)如图所示,在半径为R的半圆形区域中有一匀强磁场,磁场的方向垂直于纸面,磁感应强度为B.一质量为m,带有电量q的粒子以一定的速度沿垂直于半圆直径AD方向经P点(AP=d)射入磁场(不计重力影响).如果粒子恰好从A点射出磁场,求入射粒子的速度.
10.(16分)1998年1月发射的月球“勘探者号”空间探测器对月球进行近距离勘探发现,月球上的磁场极其微弱.探测器是通过测量电子在月球磁场中的运动轨迹来推算磁场的强弱分布.如图是探测器通过月球a、b、c、d位置时的电子轨迹(a轨迹为一个半圆),设电子速率相同,且与磁场方向垂直,据此可判
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