Question

【題目】載流長直導線周圍磁場的磁感應強度大小為B＝kI/r， 式中常量k＞0，I為電流強度，r為距導線的距離。在水平長直導線MN正下方，矩形線圈abcd通以逆時針方向的恒定電流，被兩根輕質絕緣細線靜止地懸掛，如圖所示。開始時MN內不通電流，此時兩細線內的張力均為T0。當MN通以強度為I1的電流時，兩細線內的張力均減小為T1，當MN內電流強度變為I2時，兩細線內的張力均大于T0。

（1）分別指出強度為I1、I2的電流的方向；

（2）求MN分別通以強度為I1、I2的電流時，線框受到的安培力F1與F2大小之比；

（3）當MN內的電流強度為I3時兩細線恰好斷裂，在此瞬間線圈的加速度大小為a，求I3。

Answer 1

【答案】（1）I1方向向左，I2方向向右 （2）F1:F2＝I1:I2 （3）

【解析】試題分析：（1）當MN通以強度為的電流時，兩細線內的張力均減小為，知此時線框所受安培力合力方向豎直向上，則ab邊所受的安培力的向上，cd邊所受安培力方向向下，知磁場方向垂直紙面向里，則方向向左．當MN內電流強度變為時，兩細線內的張力均大于．知此時線框所受安培力合力方向豎直向下，則ab邊所受的安培力的向下，cd邊所受安培力方向向上，知磁場方向垂直紙面向外，則方向向右．

（2）當MN中通以電流I時，線圈所受安培力大小為， ，所以，

（3），

若加速度向下： 根據第（2）問結論：

（方向向右）

若加速度向上： 根據第（2）問結論： ，

（方向向左）