Question

1932年，著名的英國物理學(xué)家狄拉克，從理論上預(yù)言磁單極子是可以獨(dú)立存在的。他認(rèn)為：“既然電有基本電荷——電子存在，磁也應(yīng)該有基本磁荷——磁單極子存在。”假設(shè)在真空玻璃盒內(nèi)有一固定于地面上空附近的S極磁單極子，其磁場分布與負(fù)電荷電場分布相似，周圍磁感線呈均勻輻射式分布，如圖所示。一質(zhì)量為m，電荷量為q的點(diǎn)電荷P在磁單極子的正上方h高處的水平面內(nèi)做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。對(duì)該電荷的分析正確的是（已知地球表面的重力加速度g）

A．該電荷一定帶負(fù)電荷

B．該電荷一定帶正電荷

C．可確定電荷運(yùn)動(dòng)的速率v

D．可確定電荷運(yùn)動(dòng)的圓周上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B

Answer 1

CD

解析:

如圖，電荷做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，受到重力和洛倫茲力的合力始終指向圓心，若電荷帶正電，根據(jù)左手定則可知電荷在P處的速度方向垂直紙面向里，同理若電荷帶負(fù)電，電荷在P處的速度方向垂直紙面向外，故A、B均錯(cuò)；由于圓半徑r及圓心到磁單極子的高度h已知，故θ可確定，由水平方向的牛頓第二定律、向心力公式可確定粒子的向心加速度a＝gtanθ＝m ，因此可確定電荷運(yùn)動(dòng)的速率，C對(duì)；由豎直方向的平衡條件Bqvsinθ＝mg，因此可確定電荷運(yùn)動(dòng)的圓周上各處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B ，D對(duì)。

【評(píng)析】1、知識(shí)點(diǎn)考查：（1）勻速圓周運(yùn)動(dòng)，向心力，向心力公式，共點(diǎn)力的平衡，牛頓第二定律；（2）洛倫茲力，左手定則。

2、能力考查：（1）理解能力；（2）推理能力；（3）分析綜合能力、空間想象能力

3、命題立意

（1）本題命題的起源來教材中的閱讀材料——尋找磁單極子。

（2）近三年高考中對(duì)帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn)的考查主要設(shè)置在計(jì)算題中，且對(duì)磁偏轉(zhuǎn)的考查比較單一。（3）本題對(duì)受力要求較高，特別是應(yīng)用左手定則判斷正、負(fù)電荷受到洛倫茲力的方向，雖然基礎(chǔ)，但空間想象能力要求較高。