Question

【題目】一如圖所示，磁單極子會在其周圍形成均勻輻射磁場。質量為m、半徑為R的圓環當通有恒定的電流I時，恰好能水平靜止在N極正上方H處。已知與磁單極子N極相距r處的磁場強度大小為B=，其中k為常數．重力加速度為g。則

A．靜止時圓環的電流方向為順時針方向（俯視）

B．靜止時圓環沿其半徑方向有擴張的趨勢

C．靜止時圓環的電流

D．若將圓環向上平移一小段距離后由靜止釋放，下落中加速度先增加后減小

Answer 1

【答案】C

【解析】

試題分析：環所在處的磁場的方向向上，則環產生的磁場的方向向下，根據安培定則可知，靜止時圓環的電流方向為逆時針方向（俯視），故A錯誤；靜止時圓環的電流方向為逆時針方向由左手定則可知，環上的各點受到的安培力的方向向上向里，所以環有收縮的趨勢，故B錯誤；對環的某一部分進行受力分析如圖：在水平方向，根據安培力的對稱性可知，整個的環在水平方向的合力為0，豎直方向的合力與重力大小相等，由于在圓環處各點電流的方向與磁場的方向都垂直，所以整體受到的安培力：，由幾何關系：，，由題：，聯立得：，故C正確；結合C的受力分析可知，若將圓環向上平移一小段距離后環受到的安培力將減小；由靜止釋放，重力開始時大于安培力，所以環加速下落，向下的過程中安培力增大，所以合外力減小，加速度先減小，故D錯誤．