题目内容
3.| A. | 静止时圆环的电流方向为顺时针方向(俯视) | |
| B. | 静止时圆环沿其半径方向有扩张的趋势 | |
| C. | 静止时圆环的电流I=$\frac{mg({H}^{2}+{R}^{2})}{2πk{R}^{2}}$ | |
| D. | 若将圆环向上平移一小段距离后由静止释放,下落中加速度先增加后减小 |
分析 圆环在磁场中受安培力及本身的重力做匀速圆周运动,圆环处于平衡状态,结合平衡状态的特点可得出正确的结果.
解答
解:A、环所在处的磁场的方向向上,则环产生的磁场的方向向下,根据安培定则可知,静止时圆环的电流方向为顺时针方向(俯视),故A正确;
B、静止时圆环的电流方向为逆时针方向由左手定则可知,环上的各点受到的安培力的方向向上向里,所以环有收缩的趋势,故B错误;
C、对环的某一部分进行受力分析如图:
在水平方向,根据安培力的对称性可知,整个的环在水平方向的合力为0,竖直方向的合力与重力大小相等,由于在圆环处各点电流的方向与磁场的方向都垂直,所以整体受到的安培力:F=BI•2πR
由几何关系:Fcosθ=mg
cosθ=$\frac{H}{\sqrt{{H}^{2}+{R}^{2}}}$
由题:B=$\frac{k}{\sqrt{{H}^{2}+{R}^{2}}}$
联立得:I=$\frac{mg({H}^{2}+{R}^{2})}{2πk{R}^{2}}$.故C正确;
D、结合C的受力分析可知,若将圆环向上平移一小段距离后环受到的安培力将减小;由静止释放,重力开始时大于安培力,所以环加速下落,向下的过程中安培力增大,所以合外力减小,加速度先减小.故D错误.
故选:AC
点评 本题巧妙地将此单极子的猜想与电流在磁场中的受力相结合,考查了受力平衡的问题,可知对环进行正确的受力分析,理解环在竖直方向的合力与重力大小相等是解答的关键.
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