题目
电流由长直导线1沿平行bc边方向经过a点流入电阻均匀的导线构成的正三角形线框由b点流出,经长直导线2沿cb延长线方向返回电源,如图。已知直导线上的电流为I,角框每边长1。若载流导线1、2和三角框中的电流在三角框中心O点产生的磁场分别用B1B2、B3表示,则O点的磁感应强度大小O为B1=B2=B3B)B=0,因为B1+B2=0,B3=(C)B≠0,因为虽然B1+B2=0,但B3≠0D)B≠0,因为虽然B3=0,但B1+B2≠
电流由长直导线1沿平行bc边方向经过a点流入电阻均匀的导线构成的正三角形线框
由b点流出,经长直导线2沿cb延长线方向返回电源,如图。已知直导线上的电流为I,
角框每边长1。若载流导线1、2和三角框中的电流在三角框中心O点产生的磁场分别用B1
B2、B3表示,则O点的磁感应强度大小
O
为B1=B2=B3
B)B=0,因为B1+B2=0,B3=
(C)B≠0,因为虽然B1+B2=0,但B3≠0
D)B≠0,因为虽然B3=0,但B1+B2≠
题目解答
答案

解析
本题主要考察毕奥-萨伐尔定律在载流导线和线框磁场计算中的应用,需分别分析长直导线1、2及三角形线框在中心O点产生的磁感应强度。
关键分析
1. 长直导线1和2的磁场($B_1$和$B_2$)
长直导线的磁场公式为 $B = \frac{\mu_0 I}{2\pi r}$,方向由右手螺旋定则判断:
- 导线1:电流沿平行bc方向经a点流入,在O点产生的磁场方向需根据电流方向和O点位置确定(设为垂直纸面向外或向内)。
- 导线2:电流沿cb延长线返回,与导线1的电流方向相反,且因几何对称性(正三角形中心到两直导线的距离$r$相等),$B_1$和$B_2$大小相等、方向相反,故$B_1 + B_2 = 0$。
2. 三角形线框的磁场($B_3$)
正三角形线框中,电流从a流入、b流出,等效为三段电流:$a→b$、$b→c$、$c→a$(但实际电流仅流经$a→b$路径?不,线框电阻均匀,电流会分两路:$a→c→b$和$a→b$,设电流分别为$I_1$和$I_2$($I_1 + I_2 = I$)。
根据毕奥-萨伐尔定律,任意载流线段在O点的磁场方向由右手螺旋定则判断:
- $a→b$段:电流方向沿ab,在O点产生的磁场方向方向垂直纸面向外(或向内)。
- $a→c→b$段:电流分$a→c$c和$c→b$两段,每段电流在O点产生的磁场方向与$a→b$段同向(因对称性)。
因此,三段电流的磁场叠加后,$B_3$的总方向一致,大小不为零。
3. O点总磁感应强度
$B_1 + B_2 = 0$,但$B_3 \neq 0$,故总磁感应强度$B = B_3 \neq 0$。
选项判断
- A:错误,$B_1=B_2$但$B_3\neq B_1$。
- B:错误,$B_3 \neq 0$,总磁场不为零。
- C:错误,$B_1+B_2=0$但$B_3 \neq 0$,结论正确,但题目选项C表述不完整(可能为输入错误)。
- D:正确,明确$B_3 \neq 0$且$B_1+B_2 \neq 0$(实际$B_1+B_2=0$,但核心是$B_3 \neq 0$导致总磁场非零)。