Question

3．如圖1所示，水平地面上有一邊長為L的正方形ABCD區(qū)域，其下方埋有與地面平行的金屬管線．為探側地下金屬管線的位置、走向和埋覆深度，先讓金屬管線載有電流，然后用閉合的試探小線圈P（穿過小線圈的磁場可視為勻強磁場）在地面探側．如圖2所示，將暴露于地面的金屬管接頭接到電源的一端，將接地棒接到電源的另一端，這樣金屬管線中就有沿管線方向的電流．使線圈P在直線AC上的不同位置保持靜止（線圈平面與地面平行），線圈中沒有感應電流．將線圈P靜置于B處，當線圈平面與地面平行時，線圈中有感應電流，當線圈平面與射線BD成45°角時，線圈中感應電流消失．下列判斷正確的是（　　）

• A． 圖2中的電流為恒定直流電源
• B． 金屬管線沿AC走向
• C． 金屬管線的埋覆深度為$\frac{\sqrt{2}}{2}$L
• D． 線圈P在D處，當它與地面的夾角為45°時，P中的感應電流可能最大

Answer 1

分析 根據(jù)感應電流的產生條件進行分析，明確當磁場和線圈平行時磁通量不變，再結合幾何關系即可明確電流的走向以及是否為交流，根據(jù)法拉第電磁感應定律分析D點能否為感應電流的最大值．

解答 解：A、由題意可知，當線圈靜止時存在感應電流，則說明線圈產生的磁場為變化的，故電流一定是變化的，故A錯誤；
B、由題意可知，使線圈P在直線AC上的不同位置保持靜止（線圈平面與地面平行），線圈中沒有感應電流．將線圈P靜置于B處，當線圈平面與地面平行時，線圈中有感應電流，當線圈平面與射線BD成45°角時，線圈中感應電流消失．根據(jù)感應電流產生的條件可知，放在AC上表面是磁場與線圈平行，而放在B點時磁場與地面成45°角，故說明電流一定沿AC方向；故B正確；
C、線圈平面與射線BD成45°角時，線圈中感應電流消失說明B點的磁場方向成45°角，則由幾何關系可知，埋覆深度為與OB長度相等，故深度為$\frac{\sqrt{2}}{2}$L，故C正確；
D、P在D處與地面成45°可以與磁場方向相互垂直，則此時磁通量的最大，磁通量的變化率最大，故感應電流可能最大，故D正確．
故選：BCD．

點評 本題考查法拉第電磁感應定律以及通電導線周圍的磁場分布，難點在于幾何關系的確定，要注意明確通電直導線周圍的磁場為以導線為圓心的同心圓．