题目内容

2.已知通电长直导线周围某点的磁感应强度B=k$\frac{I}{r}$,即磁感应强度B与导线中的电流I成正比、与该点到导线的距离r成反比.如图,两根互相平行的长直导线过纸面上的M、N两点,且与纸面垂直,导线中通有大小相等、方向相同的电流.a、o、b在M、N的连线上,o为MN的中点,c、d位于MN的中垂线上,且a、b、c、d到o点的距离均相等.关于以上几点处的磁场,下列说法正确的是(  )
A.o点处的磁感应强度最大
B.a、b两点处的磁感应强度大小相等,方向相反
C.c、d两点处的磁感应强度大小相等,方向相同
D.a、b、c、d四点处磁感应强度的大小相等,方向不同

分析 根据安培定则判断两根导线在各点产生的磁场方向,根据平行四边形定则,进行合成,确定大小和方向的关系.在线段MN上只有O点的磁感应强度为零.

解答 解:A、根据右手螺旋定则,M处导线在o点产生的磁场方向竖直向下,N处导线在o点产生的磁场方向竖直向上,合成后磁感应强度等于零.故A错误.
B、M在a处产生的磁场方向竖直向下,在b处产生的磁场方向竖直向下,N在a处产生的磁场方向竖直向上,b处产生的磁场方向竖直向上,根据场强的叠加知,a、b两点处磁感应强度大小相等,方向相反,故B正确.
C、M在c处产生的磁场方向垂直于cM偏下,在d出产生的磁场方向垂直dM偏下,N在c处产生的磁场方向垂直于cN偏上,在d处产生的磁场方向垂直于dN偏上,根据平行四边形定则,知c处的磁场方向水平向右,d处的磁场方向水平向左,且合场强大小相等,故C错误.
D、由上分析,a、b、c、d四点处磁感应强度方向都不同.
设MN之间的距离为4r,abcd四个点的位置若取某特殊值,如Ma=MO=Ob=bN=r,则M在a点的磁感应强度:${B}_{aM}=\frac{kI}{r}$,N在a点产生的磁感应强度:${B}_{bM}=\frac{kI}{3r}$
所以a点的合磁感应强度:${B}_{a}={B}_{aM}-{B}_{bM}=\frac{kI}{{r}^{2}}-\frac{kI}{3r}=\frac{2kI}{3r}$
c到M的距离:${r}_{c}=\sqrt{(2r)^{2}+{r}^{2}}=\sqrt{5}r$,$sin∠cMO=\frac{r}{\sqrt{5}r}=\frac{\sqrt{5}}{5}$
M在c点产生的磁感应强度:${B}_{cM}=\frac{kI}{{r}_{c}}=\frac{kI}{\sqrt{5}r}$,该磁场沿水平方向的分量:${B}_{cMx}={B}_{cM}•sin∠cMO=\frac{kI}{\sqrt{5}r}•\frac{\sqrt{5}}{5}$=$\frac{kI}{5r}$
同理,N在c处产生的磁场也是$\frac{kI}{5r}$,所以c点的和磁感应强度为$\frac{2kI}{5r}$
故D错误.
故选:B.

点评 本题考查安培定则和平行四边定则的综合应用,注意安培定则的用右手.明确磁场方向的方向是解答的关键,求出a、c等点的磁感应强度的表达式是解答的难点.

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