题目
有人从安培环路定理得出以下结论,其中正确的结论是( )。 (1) 如果回路L上 处处为0,就没有净电流穿过回路 (2) 如果没有电流穿过回路 ,回路L上 处处为0 (3) 如果回路 L上的 处处不为0,则穿过回路L的净电流必不为0 (4) 如果穿过回路L的净电流不为0,回路 上 必然不会处处为0A. (1)(2)B. (2)(3)C. (1)(4)D. (3)(4)
有人从安培环路定理得出以下结论,其中正确的结论是( )。 (1) 如果回路L上 处处为0,就没有净电流穿过回路 (2) 如果没有电流穿过回路 ,回路L上 处处为0 (3) 如果回路 L上的 处处不为0,则穿过回路L的净电流必不为0 (4) 如果穿过回路L的净电流不为0,回路 上 必然不会处处为0
A. (1)(2)
B. (2)(3)
C. (1)(4)
D. (3)(4)
题目解答
答案
C. (1)(4)
解析
本题考查安培环路定理的理解与应用。安培环路定理的表达式为$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=\mu_{0}\sum_{i = 1}^{n}I_{i}$,其中$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}$是磁感应强度$\vec{B}$沿闭合回路$L$的线积分,$\mu_{0}$是真空磁导率,$\sum_{i = 1}^{n}I_{i}$是穿过闭合回路$L$的净电流。下面对每个结论逐一分析:
- 对于结论(1):如果回路$L$上$\vec{B}$处处为$0$,就没有净电流穿过回路
- 已知回路$L$上$\vec{B}$处处为$0$,根据安培环路定理$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=\mu_{0}\sum_{i = 1}^{n}I_{i}$。
- 因为$\vec{B}=0$,所以$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=0$,那么$\mu_{0}\sum_{i = 1}^{n}I_{i}=0$。
- 又因为$\mu_{0}\neq0$,所以$\sum_{i = 1}^{n}I_{i}=0$,即没有净电流穿过回路,该结论正确。
- 对于结论(2):如果没有电流穿过回路,回路$L$上$\vec{B}$处处为$0$
- 没有电流穿过回路,即$\sum_{i = 1}^{n}I_{i}=0$,根据安培环路定理$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=\mu_{0}\sum_{i = 1}^{n}I_{i}=0$。
- 但是$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=0$并不意味着$\vec{B}$处处为$0$,例如在两个大小相等、方向相反的电流产生的磁场中,取一个包含这两个电流的闭合回路,净电流为$0$,$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=0$,但回路上的$\vec{B}$并不处处为$0$,该结论错误。
- 对于结论(3):如果回路$L$上的$\vec{B}$处处不为$0$,则穿过回路$L$的净电流必不为$0$
- 回路$L$上的$\vec{B}$处处不为$0$,只能说明$\vec{B}$在回路上每一点都有值,但$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}$的值取决于$\vec{B}$与$d\vec{l}$的夹角以及$\vec{B}$的大小分布。
- 例如在两个大小相等、方向相反的电流产生的磁场中,取一个合适的闭合回路,回路上$\vec{B}$处处不为$0$,但净电流$\sum_{i = 1}^{n}I_{i}=0$,根据安培环路定理$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=\mu_{0}\sum_{i = 1}^{n}I_{i}=0$,该结论错误。
- 对于结论(4):如果穿过回路$L$的净电流不为$0$,回路$L$上$\vec{B}$必然不会处处为$0$
- 已知穿过回路$L$的净电流不为$0$,即$\sum_{i = 1}^{n}I_{i}\neq0$,根据安培环路定理$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=\mu_{0}\sum_{i = 1}^{n}I_{i}\neq0$。
- 若回路$L$上$\vec{B}$处处为$0$,则$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}=0$,这与$\oint_{L}\vec{B}\cdot d\vec{l}\neq0$矛盾,所以回路$L$上$\vec{B}$必然不会处处为$0$,该结论正确。