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第八章 學(xué)案39 (2)

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1、江蘇省江浦高級(jí)中學(xué)2013屆高三物理第一輪復(fù)習(xí)教學(xué)案 第八章 磁 場(chǎng) 學(xué)案39 磁場(chǎng)及其描述 一、概念規(guī)律題組 1.地球是一個(gè)大磁體:①在地面上放置一個(gè)小磁針,小磁針的南極指向地磁場(chǎng)的南極;②地磁場(chǎng)的北極在地理南極附近;③赤道附近地磁場(chǎng)的方向和地面平行;④北半球地磁場(chǎng)方向相對(duì)地面是斜向上的;⑤地球上任何地方的地磁場(chǎng)方向都是和地面平行的.以上關(guān)于地磁場(chǎng)的描述正確的是(  ) A.①②④ B.②③④ C.①⑤ D.②③ 2.(2010·蘇北高二教學(xué)質(zhì)量聯(lián)合調(diào)研)關(guān)于通電直導(dǎo)線周圍磁場(chǎng)的磁感線分布,下圖中正確的是(  ) 3.下列關(guān)于磁感應(yīng)

2、強(qiáng)度的方向的說(shuō)法中,正確的是(  ) A.某處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是一小段通電導(dǎo)體放在該處時(shí)所受磁場(chǎng)力的方向 B.小磁針N極受磁場(chǎng)力的方向就是該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 C.垂直于磁場(chǎng)放置的通電導(dǎo)線的受力方向就是磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向 D.磁場(chǎng)中某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向就是該點(diǎn)的磁場(chǎng)方向 4.有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的下列說(shuō)法中,正確的是(  ) A.磁感應(yīng)強(qiáng)度是用來(lái)表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量 B.若有一小段通電導(dǎo)體在某點(diǎn)不受磁場(chǎng)力的作用,則該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 C.若有一小段長(zhǎng)為L(zhǎng),通以電流為I的導(dǎo)體,在磁場(chǎng)中某處受到的磁場(chǎng)力為F,則該處磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小一定是 D.由定義式B=可知,電流強(qiáng)度I越大,導(dǎo)

3、線L越長(zhǎng),某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度就越小 二、思想方法題組 5.當(dāng)接通電源后,小磁針A的指向如圖1所示,則(  ) A.小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn) B.小磁針B的N極向紙里轉(zhuǎn) C.小磁針B不轉(zhuǎn)動(dòng) D.因電流未標(biāo)出,所以無(wú)法判斷小磁針B如何轉(zhuǎn)動(dòng) 6.如圖2所示,框架面積為S,框架平面與磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向垂直,則穿過(guò)平面的磁通量的情況是(  ) A.如圖所示位置時(shí)等于BS B.若使框架繞OO′轉(zhuǎn)過(guò)60°角,磁通量為BS C.若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)90°角,磁通量為零 D.若從初始位置轉(zhuǎn)過(guò)180°角,磁通量變化為2BS 一、磁感線的特點(diǎn) 磁感線 電場(chǎng)線 相 似 點(diǎn)

4、 引入目的 疏密意義 切線方向 是否相交 不同點(diǎn) 【例1】 (廣東高考)磁體之間的相互作用是通過(guò)磁場(chǎng)發(fā)生的.對(duì)磁場(chǎng)認(rèn)識(shí)正確的是(  ) A.磁感線有可能出現(xiàn)相交的情況 B.磁感線總是由N極出發(fā)指向S極 C.某點(diǎn)磁場(chǎng)的方向與放在該點(diǎn)小磁針靜止時(shí)N極所指方向一致 D.若在某區(qū)域內(nèi)通電導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的作用,則該區(qū)域的磁感應(yīng)強(qiáng)度一定為零 二、對(duì)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的理解及磁感應(yīng)強(qiáng)度B的疊加 1.磁感應(yīng)強(qiáng)度由磁場(chǎng)本身決定,就像電場(chǎng)強(qiáng)度由電場(chǎng)本身決定一樣,跟該位置放不放通電導(dǎo)線無(wú)關(guān),因此不能根據(jù)公式B=說(shuō)B與F成正比,與IL成反比. 2.磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式也是

5、其度量式,但用來(lái)測(cè)量的小段通電導(dǎo)線必須垂直放入磁場(chǎng),如果小段通電導(dǎo)線平行放入磁場(chǎng),則所受安培力為零,但不能說(shuō)該點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為零. 3.磁感應(yīng)強(qiáng)度是矢量,其方向?yàn)榉湃肫渲械男〈裴橃o止時(shí)N極的指向. 4.磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電場(chǎng)強(qiáng)度E的比較 電場(chǎng)強(qiáng)度E是描述電場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量,磁感應(yīng)強(qiáng)度B是描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量.這兩個(gè)物理量比較如下表所示: 磁感應(yīng)強(qiáng)度B 電場(chǎng)強(qiáng)度E 物理意義 定義式 方向 大小決定因素 場(chǎng)的疊加 單位 【例2】 下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說(shuō)法,正確的是(  ) A.通電導(dǎo)線受磁場(chǎng)

6、力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 B.通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大 C.放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中各處的通電導(dǎo)線,受力大小和方向處處相同 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無(wú)關(guān) [針對(duì)訓(xùn)練1] 關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度B,下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的大小,跟放在該點(diǎn)的試探電流元的情況有關(guān) B.磁場(chǎng)中某點(diǎn)B的方向,跟放在該點(diǎn)的試探電流元所受磁場(chǎng)力方向一致 C.在磁場(chǎng)中某點(diǎn)的試探電流元不受磁場(chǎng)力作用時(shí),該點(diǎn)B值大小為零 D.在磁場(chǎng)中磁感線越密集的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度越大 【例3】 如圖3所示,兩根相互平行的長(zhǎng)直導(dǎo)線分別通有方向相反的電流I1和I2,且I

7、1>I2;a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)且a、b、c與兩導(dǎo)線共面;b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間,b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直.磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是(  ) A.a(chǎn)點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn) [針對(duì)訓(xùn)練2] 如圖4所示,一根通電直導(dǎo)線垂直放在磁感應(yīng)強(qiáng)度為1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,在以導(dǎo)線截面的中心為圓心,r為半徑的圓周上有a、b、c、d四個(gè)點(diǎn).已知a點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為0,則下列敘述正確的是(  ) A.直導(dǎo)線中的電流方向垂直紙面向里 B.b點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度為 T,方向斜向上,與B的夾角為45° C.c點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度也為0 D.d點(diǎn)的實(shí)際磁感應(yīng)強(qiáng)度與

8、b點(diǎn)相同 三、安培定則的應(yīng)用及磁場(chǎng)方向的確定 【例4】 如圖5所示,直導(dǎo)線AB、螺線管C、電磁鐵D三者相距較遠(yuǎn),它們的磁場(chǎng)互不影響,當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后,則小磁針的北極N(黑色一端)指示出磁場(chǎng)方向正確的是(  ) A.a(chǎn)、c B.b、c C.c、d D.a(chǎn)、d [針對(duì)訓(xùn)練3]為了解釋地球的磁性,19世紀(jì)安培假設(shè):地球的磁場(chǎng)是由繞過(guò)地心的軸的環(huán)形電流I引起的.在下列四個(gè)圖中,正確表示安培假設(shè)中環(huán)形電流方向的是(  ) 【例5】 如圖8所示,矩形線圈有N匝,面積大小為S,放在水平面內(nèi),加一個(gè)豎直向下的范圍較大的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,則穿過(guò)

9、平面的磁通量是多少?若使線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)60°,則穿過(guò)線圈平面的磁通量是多少?若線圈繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)180°,則穿過(guò)線圈的磁通量改變了多少? 【基礎(chǔ)演練】 1.關(guān)于磁場(chǎng)和磁感線的描述,下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.磁感線從磁體的N極出發(fā),終止于S極 B.磁場(chǎng)的方向就是通電導(dǎo)體在磁場(chǎng)中某點(diǎn)受磁場(chǎng)作用力的方向 C.沿磁感線方向,磁場(chǎng)逐漸減弱 D.在磁場(chǎng)強(qiáng)的地方同一通電導(dǎo)體受的安培力可能比在磁場(chǎng)弱的地方受的安培力小 2.關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念,以下說(shuō)法中正確的是(  ) A.電流元IL在磁場(chǎng)中受力為F,則磁感應(yīng)強(qiáng)度B一定等于 B.電流元IL在磁場(chǎng)中受力為F,則磁感應(yīng)強(qiáng)度

10、B可能大于或等于 C.磁場(chǎng)中電流元受力大的地方,磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 D.磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場(chǎng)中的通電導(dǎo)線,受力的大小和方向無(wú)關(guān) 3.如圖9所示為通電螺線管的縱剖面圖,“”和“⊙”分別表示導(dǎo)線中的電流垂直紙面流進(jìn)和流出,圖中四個(gè)小磁針(涂黑的一端為N極)靜止時(shí)的指向一定畫(huà)錯(cuò)了的是(  ) A.a(chǎn) B.b C.c D.d 4.如圖10所示為某種用來(lái)束縛原子的磁場(chǎng)的磁感線分布情況,以O(shè)點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn),沿z軸正方向磁感應(yīng)強(qiáng)度B大小的變化最有可能為(  ) 5.如圖11所示,在豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,水平放置著一根長(zhǎng)直導(dǎo)線,電流方向垂直紙面向外,

11、a、b、c、d是以直導(dǎo)線為圓心的同一圓周上的四點(diǎn),在這四點(diǎn)中(  ) A.a(chǎn)、b兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度相同 B.c、d兩點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相等 C.a(chǎn)點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大 D.b點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度最大 6.兩根通電的長(zhǎng)直導(dǎo)線平行放置,電流分別為I1和I2,電流的方向如圖12所示.在與導(dǎo)線垂直的平面上有a、b、c、d四點(diǎn),其中a、b在導(dǎo)線橫截面連線的延長(zhǎng)線上,c、d在導(dǎo)線橫截面連線的垂直平分線上.則導(dǎo)體中的電流在這四點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的是(  ) A.a(chǎn)點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn) 7.19世紀(jì)20年代,以塞貝克(數(shù)學(xué)家)為代表的科學(xué)家已認(rèn)識(shí)到:溫度差會(huì)引

12、起電流,安培考慮到地球自轉(zhuǎn)造成了太陽(yáng)照射后正面與背面的溫度差,從而提出如下假設(shè):地球磁場(chǎng)是由繞地球的環(huán)形電流引起的,則該假設(shè)中的電流方向是(  ) (注:磁子午線是地球磁場(chǎng)N極與S極在地球表面的連線) A.由西向東垂直磁子午線 B.由東向西垂直磁子午線 C.由南向北沿子午線 D.由赤道向兩極沿子午線 8.取兩個(gè)完全相同的長(zhǎng)導(dǎo)線,用其中一根繞成如圖13(a)所示的螺線管,當(dāng)該螺線管中通以電流強(qiáng)度為I的電流時(shí),測(cè)得螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,若將另一根長(zhǎng)導(dǎo)線對(duì)折后繞成如圖(b)所示的螺線管,并通以電流強(qiáng)度也為I的電流時(shí),則在螺線管內(nèi)中部的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為(  ) A

13、.0 B.0.5B C.B D.2B 學(xué)案39 磁場(chǎng)及其描述 【課前雙基回扣】 1.D 2.A 3.BD [磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向表示該點(diǎn)磁場(chǎng)的方向,磁場(chǎng)方向也就是小磁針N極受力的方向.但電流受力的方向不代表磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場(chǎng)的方向.] 4.A [磁感應(yīng)強(qiáng)度的引入目的就是用來(lái)描述磁場(chǎng)強(qiáng)弱,因此選項(xiàng)A是正確的;磁感應(yīng)強(qiáng)度是與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L無(wú)關(guān)的物理量,且B=中的B、F、L相互垂直,所以選項(xiàng)B、C、D皆是錯(cuò)誤的.] 5.A [根據(jù)通電螺線管的磁場(chǎng)與小磁針的相互作用情況可以判斷:螺線管的左邊應(yīng)該是S極.再根據(jù)安培定則,右手握住螺線管,大拇指指向螺線管的N極

14、,其余四指的方向就是通電螺線管中的電流方向,即電流從左邊流入,右邊流出,如右圖所示. 再根據(jù)安培定則判知小磁針B所在處的磁場(chǎng)方向垂直紙面向外,所以知小磁針B的N極向紙外轉(zhuǎn).] 6.ABCD [在題圖所示的位置時(shí),磁感線與線框平面垂直,Φ=BS.當(dāng)框架繞OO′軸轉(zhuǎn)過(guò)60°時(shí)可以將圖改畫(huà)成側(cè)視圖如右圖所示 Φ=BS⊥=BS·cos 60°=BS.轉(zhuǎn)過(guò)90°時(shí),線框由磁感線垂直穿過(guò)變?yōu)槠叫?,Φ?.線框轉(zhuǎn)過(guò)180°時(shí),磁感線仍然垂直穿過(guò)線框,只不過(guò)穿過(guò)方向改變了.因而Φ1=BS,Φ2=-BS,ΔΦ=|Φ2-Φ1|=2BS.綜上所述,A、B、C、D都正確.] 思維提升 1.磁感線與電

15、場(chǎng)線一樣是為了形象地描述磁場(chǎng)而人為引入的,實(shí)際上并不存在,但能說(shuō)明磁場(chǎng)的強(qiáng)弱與方向.注意磁感線是閉合曲線. 2.磁場(chǎng)的方向既該處小磁針靜止時(shí)N極指向,或N極受力方向.或?yàn)樵撎幍拇鸥袘?yīng)強(qiáng)度B的方向,三種表述是一致的. 3.公式B=是磁感應(yīng)強(qiáng)度的定義式,B的大小取決于磁場(chǎng)本身,與該處有無(wú)電流無(wú)關(guān). 4.右手螺旋定則也叫安培定則,是用來(lái)判斷電流的磁場(chǎng)方向.右手定則則是判斷導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流的方向. 5.磁通量Φ=BS,B⊥S,意義為穿過(guò)某個(gè)面的磁感線條數(shù)的多少. 【核心考點(diǎn)突破】 例1 C [磁感線是人為畫(huà)出的、描述磁場(chǎng)的曲線,不相交,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由于是閉合曲線,在磁體外部是由

16、N極指向S極,在內(nèi)部是由S極指向N極,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若導(dǎo)線與磁場(chǎng)方向平行,則導(dǎo)線不受磁場(chǎng)力的作用,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故本題正確選項(xiàng)為C.] [規(guī)范思維] 磁感線和電場(chǎng)線的特性有相似之處,都能表示場(chǎng)的強(qiáng)弱和方向,但也有不同:電荷周圍的電場(chǎng)線是不閉合的,磁感線是閉合的. 例2 D [磁場(chǎng)中某點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場(chǎng)本身決定,與通電導(dǎo)線的受力及方向都無(wú)關(guān),故選項(xiàng)A錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確.通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力的大小不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān),而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.雖然勻強(qiáng)磁場(chǎng)中磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等,但當(dāng)導(dǎo)線在各個(gè)位置的方向不同時(shí),磁場(chǎng)力是不相同的(導(dǎo)線與磁場(chǎng)垂直時(shí)所受磁場(chǎng)力最大,與磁場(chǎng)平行時(shí)所

17、受磁場(chǎng)力為0),而選項(xiàng)C中沒(méi)有說(shuō)明導(dǎo)線在各個(gè)位置的取向是否相同,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤.] [規(guī)范思維] 磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度只取決于磁場(chǎng)本身,與試探電流元無(wú)關(guān),正如電場(chǎng)中的電場(chǎng)強(qiáng)度與檢驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)一樣,是磁場(chǎng)本身的屬性.類似的物理量還有速度、加速度、電阻、電容、電勢(shì)差等. 規(guī)律:凡是用比值定義的物理量都和定義式中的物理量無(wú)必然聯(lián)系. 例3 C [由于I1>I2,且離導(dǎo)線越遠(yuǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)越弱,在a點(diǎn)I1產(chǎn)生的磁場(chǎng)比I2產(chǎn)生的磁場(chǎng)要強(qiáng),A錯(cuò),同理,C對(duì).I1與I2在b點(diǎn)產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向相同,合成后不可能為零,B錯(cuò).d點(diǎn)兩電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)B1、B2不共線,合磁場(chǎng)不可能為0,D錯(cuò).] [規(guī)范思維] 磁感應(yīng)強(qiáng)度是

18、矢量,其合成同樣遵守平行四邊形定則,即先根據(jù)安培定則判斷每條導(dǎo)線在某點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向,然后根據(jù)平行四邊形定則進(jìn)行合成. 例4 A [根據(jù)安培定則判斷出:(1)AB直導(dǎo)線在小磁針a所在位置垂直紙面向外,所以磁針a的N極指向正確;(2)C左側(cè)為N極,內(nèi)部磁場(chǎng)向左,所以磁針c的N極指向正確,磁針b的N極指向不對(duì);(3)D左為S極,右為N極,所以磁針d的N極指向不正確.] [規(guī)范思維] (1)電流的磁場(chǎng)分布于三維空間,用安培定則時(shí)要注意磁場(chǎng)的空間性. (2)小磁針在磁場(chǎng)中靜止時(shí),北極指向與磁場(chǎng)方向一致,在此要特別注意螺線管內(nèi)部的磁場(chǎng)方向. 例5 BS BS 2BS 解析 由磁通量的

19、定義可知Φ1=BS 繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)60°后的磁通量為Φ2=BScos 60°=BS 繞ab邊轉(zhuǎn)過(guò)180°后的磁通量為Φ3=-BS 磁通量的改變量為ΔΦ=|Φ3-Φ1|=2BS. [規(guī)范思維] 磁通量的大小直接用公式Φ=BScos θ求解即可,應(yīng)特別注意θ角的大小及Φ的正負(fù)號(hào). [針對(duì)訓(xùn)練] 1.D 2.AB 3.B 思想方法總結(jié) 1.在運(yùn)用安培定則判定直線電流和環(huán)形電流的磁場(chǎng)時(shí)應(yīng)分清“因”和“果”,在判定直線電流的磁場(chǎng)方向時(shí),大拇指指“原因”——電流方向,四指指“結(jié)果”——磁場(chǎng)繞向;在判定環(huán)形電流磁場(chǎng)方向時(shí),四指指“原因”——電流繞向,大拇指指“結(jié)果”——環(huán)內(nèi)沿中心軸線的磁感

20、線方向. 2.類比法是物理學(xué)中常用的一種研究問(wèn)題的方法,如萬(wàn)有引力與庫(kù)侖力類比,將磁極間相互作用類比于電荷間相互作用,將磁極間的作用定量計(jì)算,命題視角新穎,對(duì)學(xué)生類比推理、遷移應(yīng)用能力要求較高. 3.(1)在磁通量Φ=BS的公式中,S為垂直于磁感應(yīng)強(qiáng)度B方向上的有效面積,要正確理解Φ,B,S三者之間的關(guān)系.線圈的面積發(fā)生變化時(shí)磁通量是不一定發(fā)生變化的,如圖所示,當(dāng)線圈面積由S1變?yōu)镾2時(shí),磁通量并沒(méi)有變化. (2)在空間有磁感線穿過(guò)線圈S,S外沒(méi)有磁場(chǎng),若增大S,則Φ不變. (3)若在所研究的面積內(nèi)有不同方向的磁場(chǎng)時(shí),應(yīng)將磁場(chǎng)合成后,用合磁場(chǎng)根據(jù)Φ=BS去求磁通量. (4)磁通量

21、為標(biāo)量,其正、負(fù)表示針對(duì)于某個(gè)平面的穿入或穿出. 【課時(shí)效果檢測(cè)】 1.D 2.BD 3.AB 4.C 5.BD 6.AB [由安培定則知a、b兩處I1和I2形成的磁場(chǎng)方向共線反向,若再滿足大小相等,則Ba=0或Bb=0,而c、d兩處,I1和I2形成的磁場(chǎng)方向不共線,故合磁感應(yīng)強(qiáng)度不可能為零.] 7.B [地磁N極在地理南極附近,地磁S極在地理北極附近,地磁場(chǎng)磁感線在地球內(nèi)部由北極指向南極,則由安培定則環(huán)形電流方向判斷電流方向?yàn)橛蓶|向西垂直磁子午線,故選項(xiàng)B正確.] 8.A [若對(duì)折導(dǎo)線,則順時(shí)針?lè)较螂娏鳟a(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與逆時(shí)針?lè)较螂娏鳟a(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度的矢量和為零,故選項(xiàng)A正確.] 7

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