Question

1932年，著名的英國物理學家狄拉克，從理論上預言磁單極子是可以獨立存在的。他認為：“既然電有基本電荷——電子存在，磁也應該有基本磁荷——磁單極子存在。”假設在真空玻璃盒內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。一質量為m，電荷量為q的點電荷P在磁單極子的正上方h高處的水平面內做半徑為r的勻速圓周運動。對該電荷的分析正確的是（已知地球表面的重力加速度g）

A．該電荷一定帶負電荷

B．該電荷一定帶正電荷

C．可確定電荷運動的速率v

D．可確定電荷運動的圓周上各處的磁感應強度B

Answer 1

CD

如圖，電荷做勻速圓周運動，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，同理若電荷帶負電，電荷在P處的速度方向垂直紙面向外，故A、B均錯；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，因此可確定電荷運動的速率，C對；由豎直方向的平衡條件Bqvsinθ＝mg，因此可確定電荷運動的圓周上各處的磁感應強度B，D對。

【評析】1、知識點考查：（1）勻速圓周運動，向心力，向心力公式，共點力的平衡，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）近三年高考中對帶電粒子在磁場中的偏轉的考查主要設置在計算題中，且對磁偏轉的考查比較單一。（3）本題對受力要求較高，特別是應用左手定則判斷正、負電荷受到洛倫茲力的方向，雖然基礎，但空間想象能力要求較高。