Question

15．我國第26次南極科考隊中國雪龍?zhí)枠O地考察船2010年4月9日回國，順利完成12項科考工作，在南極觀看到了美麗的極光．極光是由來自太陽的高能量帶電粒子流高速沖進(jìn)高空稀薄大氣層時，被地球磁場俘獲，從而改變原有運動方向，向兩極做螺旋運動，如圖所示．這些高能粒子在運動過程中與大氣分子或原子劇烈碰撞或摩擦從而激發(fā)大氣分子或原子，使其發(fā)出有一定特征的各種顏色的光．地磁場的存在，使多數(shù)宇宙粒子不能達(dá)到地面而向人煙稀少的兩極偏移，為地球生命的誕生和維持提供了天然的屏障．科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并證實，向兩極做螺旋運動的這些高能粒子的旋轉(zhuǎn)半徑是不斷減小的，這主要與下列哪些因素有關(guān)（　　）

• A． 洛倫茲力對粒子做負(fù)功，使其動能減小
• B． 空氣阻力做負(fù)功，使其動能減小
• C． 靠近南北兩極的磁感應(yīng)強(qiáng)度減小
• D． 太陽對粒子的引力做負(fù)功

Answer 1

分析 根據(jù)地球磁場的分布，由左手定則可以判斷粒子的受力的方向，從而可以判斷粒子的運動的方向．在由洛倫茲力提供向心力，則得運動半徑與質(zhì)量及速度成正比，與磁感應(yīng)強(qiáng)度及電量成反比．

解答 解：A、地球的磁場由南向北，當(dāng)帶負(fù)電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來時，根據(jù)左手定則可以判斷粒子的受力的方向為向西，所以粒子將向西偏轉(zhuǎn)；當(dāng)帶正電的宇宙射線粒子垂直于地面向赤道射來時，根據(jù)左手定則可以判斷粒子的受力的方向，粒子受到的洛倫茲力始終與速度垂直，所以洛倫茲力不做功，故A錯誤；
B、粒子在運動過程中可能受到空氣的阻力，對粒子做負(fù)功，所以其動能會減小，故B正確；
C、粒子在運動過程中，南北兩極的磁感應(yīng)強(qiáng)度較強(qiáng)，由洛倫茲力提供向心力，得出的半徑公式，可知，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度增加時，半徑是減小．故C錯誤；
D、粒子在運動過程中，若電量增大，由洛倫茲力提供向心力，得出的半徑公式，可知，當(dāng)電量增大時，半徑是減小，與太陽的引力做功無關(guān)．故D錯誤．
故選：B．

點評 本題就是考查左手定則的應(yīng)用，掌握好左手定則即可判斷粒子的受力的方向．同時利用洛倫茲力提供向心力，推導(dǎo)出運動軌跡的半徑公式來定性分析．