1.(多选)极光是由来自太阳的高能带电粒子流冲进高空稀薄大气层时,被地磁场俘获,从而改变原有运动方向,向两极做螺旋运动而形成的.这些高能粒子在运动过程中与大气分子或原子剧烈碰撞或摩擦,从而激发大气分子或原子,使其发出各种颜色的光.科学家发现并证实,向两极做螺旋运动的这些高能粒子的旋转半径是不断减小的,这主要与下列哪些因素有关( )
A.太阳对带电粒子的引力做负功
B.越靠近南北两极地磁场的磁感应强度越强
C.空气阻力对带电粒子做负功,使其动能减少
D.洛伦兹力对带电粒子做负功,使其动能减少
答案 BC
解析 粒子被地磁场俘获后,太阳对带电粒子的引力很小,可忽略,故A错误;由洛伦兹力提供粒子做圆周运动的向心力,得出r=mvqB,可知当磁感应强度增加时,半径减小,故B正确;粒子在运动过程中可能受到空气阻力,空气阻力对粒子做负功,所以其动能会减小,即v减小,由r=mvqB知半径r减小,故C正确;粒子受到的洛伦兹力的方向始终与速度的方向垂直,所以洛伦兹力对粒子不做功,故D错误.
2.“人造小太阳”托卡马克装置使用强磁场约束高温等离子体,使其中的带电粒子被尽可能限制在装置内部,而不与装置器壁碰撞.已知等离子体中带电粒子的平均动能与等离子体的温度T成正比,为约束更高温度的等离子体,则需要更强的磁场,以使带电粒子在磁场中的运动半径不变,由此可判断所需的磁感应强度B正比于( )
A.T B.T C.T3 D.T2
答案 A
解析 带电粒子在洛伦兹力作用下做半径不变的匀速圆周运动,故有qvB=mv2R,由题意可知,粒子的平均动能与T成正比,即12mv2=kT,联立可得B∝T,A正确.