| 电流间的相互作用 题目答案及解析

稿件来源:高途

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选修3-1

第三章 磁场

3.4 通电导线在磁场中受到的力

电流间的相互作用

如图所示,三条垂直纸面固定的长直导线$a$$b$$c$分别通以恒定电流$I_{1}$$I_{2}$$I_{3}$,其中$a$$b$两根导线中电流方向垂直纸面向外,且$I_{1}=I$$I_{2}=4I$$O$点位于纸面内且到$a$$b$$c$三条导线距离相等,$Oc⊥ab$。设定长直导线周围磁场的磁感应强度大小$B=k\dfrac{I}{r}$(式中常量$k\gt0$$I$为导线中电流强度,$r$为到导线的距离)。现在$O$点放置一小段电流方向垂直纸面向里的通电直导线,该导线所受安培力$F$与竖直方向的夹角$\theta=37^\circ $$\sin 37^\circ =0.6$$\cos 37^\circ =0.8$,下列说法正确的是$(\qquad)$

["

$c$中电流方向垂直纸面向外

","

$I_{3}=2I$

","

$c$中电流方向垂直纸面向里

","

$I_{3}=4I$

"]
[["AD"]]

$\rm AC$.根据电流间的相互作用的规律:同向电流相互吸引,反向电流相互排斥,根据$O$处的电流受力可知$b$导线中的电流对$O$处电流的作用力大于$a$处的导线中电流对$O$处电流的作用力;因为$O$处电流受到的安培力的合力方向为左下方,所以导线$c$中的电流对$O$处的电流作用力竖直向下,所以导线$c$中的电流方向垂直纸面向外,$\rm A$正确,$\rm C$错误;

$\rm BD$.根据题意,设$O$处电流元的长度为$L$,电流大小为$I_{0}$,结合安培力的计算公式,可得$b$导线中的电流对$O$处电流的作用力与$a$处的导线中电流对$O$处电流的作用力矢量合为$B_{b}I_{0}L-B_{a}I_{0}L=k\dfrac{4I}{r}I_{0}L-k\dfrac{I}{r}I_{0}L=k\dfrac{3I}{r}I_{0}L$

导线$c$中的电流对$O$处电流的作用力为$B_{c}IL=k\dfrac{I_{3}}{r}I_{0}L$

根据力的合成,以及合力与竖直方向的夹角,有$\tan\theta=\dfrac{k\dfrac{3I}{r}}{k\dfrac{I_{3}}{r}}=\dfrac{3}{4}$

可得$I_{3}=4I$

$\rm B$错误,$\rm D$正确。

故选:$\rm AD$

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