Question

【題目】1931年英國物理學家狄拉克從理論上預言：存在只有一個磁極的粒子，即“磁單極子”。如圖所示為一個“N磁單極子”形成的磁場，將一個半徑為r、質量為m的導體線圈水平放置在該磁單極子的正上方，線圈所在位置的磁感應強度大小為B，與圓環相切的磁感線與豎直方向的夾角為30°，重力加速度大小為g，若線圈恰好在該位置懸浮，則線圈中電流的大小為（ ）

A. B. C. D.

Answer 1

【答案】B

【解析】將磁感應強度B沿水平和豎直方向進行正交分解，如圖所示：

則，B1=Bsin30°=B2，B2=Bcos30°=B，

利用微元法思想，把圓環分割成許多極短的電流元，根據左手定則，每小段電流元所受的磁場豎直分量的作用力沿半徑方向向外，

根據對稱性，沿半徑方向安培力合力為零，

磁場的水平分量產生的安培力豎直向上，F=B1IL=BIL=BI(2πr)=πBIr，

又因為F=mg，

所以聯立兩式可得：I=，所以ACD錯誤，B正確。

故選B。