Question

科學(xué)家推測(cè)，宇宙中可能有由反粒子組成的反物質(zhì)存在，反粒子與正粒子有相同的質(zhì)量，卻帶有等量的異號(hào)電荷..1998年6月，我國(guó)科學(xué)家研制的阿爾法磁譜儀由美國(guó)“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載升空，尋找宇宙中反物質(zhì)存在的證據(jù).磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ、MN是兩個(gè)平行板，它們之間存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁場(chǎng)方向與兩板平行.宇宙射線中的各種粒子從板PQ中央的小孔O垂直PQ進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，并打在附有感光底片的板MN上，留下痕跡.假設(shè)宇宙射線中存在氫核、反氫核、氦核、反氦核四種粒子，它們以相同速度v從小孔O垂直PQ板進(jìn)入磁譜儀的磁場(chǎng)區(qū)，并打在感光底片上的a、b、c、d四點(diǎn)，已知?dú)浜速|(zhì)量為m，電荷量為e，PQ與MN間的距離為L(zhǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.

 

（1）指出a、b、c、d四點(diǎn)分別是由哪種粒子留下的痕跡?（不要求寫出判斷過(guò)程）

（2）求出氫核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑.

（3）反氫核在MN上留下的痕跡與氫核在MN上留下的痕跡之間的距離是多少?

 

Answer 1

【答案】

（1）由左手定則可判定偏轉(zhuǎn)方向，從而判斷出a,b為反粒子，由半徑公式R=mv/Bq可確定a、b、c、d四點(diǎn)分別是反氫核、反氦核、氦核和氫核留下的痕跡. （2分）

（2）對(duì)氫核，在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律得：

  （2分）

得：  （2分）

（3）由圖中幾何關(guān)系知：

 

  （2分）

所以反氫核與氫核留下的痕跡之間的距離

  （2分）

【解析】略