Question

（2013?太原一模）狄拉克曾經預言，自然界應該存在只有一個磁極的單極子，其周圍磁感線呈均勻輻射狀分布，距離它r處的磁感應強度大小為B=

k

r 2

（k為常數）．磁單極子N的磁場分布與正點電荷Q的電場分布相似．如圖所示．若空間中的P點僅存在磁單極子N或正點電荷Q，一帶電小球在P點附近的水平面內做勻速圓周運動，下列判斷正確的是（　　）

A．若小球運動軌跡的圓心在P點的正上方，則P處可能是磁單極子N

B．若小球運動軌跡的圓心在P點的正上方，則P處可能是正點電荷Q

C．若小球運動軌跡的圓心在P點的正下方，則P處可能是磁單極子N

D．若小球運動軌跡的圓心在P點的正下方，則P處可能是正點電荷Q

Answer 1

分析：粒子在磁場中受洛侖茲力及本身的重力做勻速圓周運動，故它們的合力應充當向心力；則分析圖可得出正確的結果；而在點電荷周圍粒子要做勻速圓周運動，則電場力與重力的合力應充當向心．

解答：解：A、若小球運動軌跡的圓心在P點的正上方，要使粒子能做勻速圓周運動，則洛侖茲力與重力的合力應能充當向心力；在圖中，若粒子為正電荷且順時針轉動（由上向下看）則其受力斜向上，與重力的合力可以指向圓心；而若為負電荷，但逆時針轉動，同理可知，合力也可以充當向心力，因此P處可能是磁單極子N；
若小球運動軌跡的圓心在P點的正下方時，小球若在洛倫茲力與重力共同作用下，不可能做勻速圓周運動，故A正確，C錯誤；
B、若小球運動軌跡的圓心在P點的正上方，Q帶正電，則帶正電荷的小球在圖示位置各點受到的電場力背向Q，則電場力與重力的合力不可能充當向心力，不會在Q正下方；但若小球帶負電，則小球受電場力指向Q，故電場力與重力的合力可以提供向心力，可以在Q正下方運動，故B錯誤，D正確；
故選：AD．

點評：本題巧妙地將電場和磁場相結合，考查了向心力、庫侖力及洛侖茲力方向的判斷問題，對學生要求較高．