Question

狄拉克曾经预言，自然界应该存在只有一个磁极的单极子，其周围磁感线呈均匀辐射状分布，距离它处的磁感应强度大小为（k为常数）．磁单极子N的磁场分布与正点电荷Q的电场分布相似．如图所示．若空间中的P点仅存在磁单极子N或正点电荷Q，一带电小球在P点附近的水平面内做匀速圆周运动，下列判断正确的是

A．若小球运动轨迹的圆心在P点的正上方，则P处可能是磁单极子N

B．若小球运动轨迹的圆心在P点的正上方，则P处可能是正点电荷Q

C．若小球运动轨迹的圆心在P点的正下方，则P处可能是磁单极子N

D．若小球运动轨迹的圆心在P点的正下方，则P处可能是正点电荷Q

Answer

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【解析】

试题分析：若小球运动轨迹的圆心在P点的正上方，要使粒子能做匀速圆周运动，则洛仑兹力与重力的合力应能充当向心力；在图中，若粒子为正电荷且顺时针转动（由上向下看）则其受力斜向上，与重力的合力可以指向圆心；而若为负电荷，但逆时针转动，同理可知，合力也可以充当向心力，因此P处可能是磁单极子N；若小球运动轨迹的圆心在P点的正下方时，小球若在洛伦兹力与重力共同作用下，不可能做匀速圆周运动，故A正确，C错误；若小球运动轨迹的圆心在P点的正上方，Q带正电，则带正电荷的小球在图示位置各点受到的电场力背向Q，则电场力与重力的合力不可能充当向心力，不会在Q正下方；但若小球带负电，则小球受电场力指向Q，故电场力与重力的合力可以提供向心力，可以在Q正下方运动，故B错误，D正确；故选AD。

考点：洛伦兹力；向心力

【名师点睛】本题巧妙地将电场和磁场相结合，考查了向心力、库仑力及洛仑兹力方向的判断问题，对学生要求较高。