稿件来源:高途
| 电流间的相互作用题目答案及解析如下,仅供参考!
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
","$I_{3}=4I$
"]$\rm AC$.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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