Question

構(gòu)成物質(zhì)世界的基本粒子有電子、質(zhì)子、中子、介子、超子等，有趣的是不少粒子都有對(duì)應(yīng)的反粒子，例如質(zhì)子對(duì)應(yīng)有反質(zhì)子，電子對(duì)應(yīng)有反電子（正電子）等.反粒子與正粒子有完全相同的質(zhì)量，卻帶有等量異種電荷，具有完全相反的電磁性質(zhì).物理學(xué)家推測(cè)，既然有反粒子存在，就有可能有由反粒子組成的反物質(zhì)存在，所以尋找反物質(zhì)是當(dāng)前科學(xué)家關(guān)心的科研熱點(diǎn)之一.
1998年6月，由我國(guó)科學(xué)家研制的阿爾法質(zhì)譜儀，由“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).質(zhì)譜儀的核心部分如圖2所示，PQ、MN是兩個(gè)平行板，它們之間存在一個(gè)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.
（1）已知PQ與MN之間的距離為a，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，宇宙射線中的氫核的質(zhì)量為m，帶電量為e，以速度v從小孔O垂直P(pán)Q進(jìn)入質(zhì)譜儀的磁場(chǎng)區(qū)，求氫核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
（2）求氫核在ＭN上留下的痕跡與正對(duì)O點(diǎn)的O′點(diǎn)的距離b；
（3）若宇宙射線中的反氦核和反氫核以相同的速度進(jìn)入質(zhì)譜儀的磁場(chǎng)區(qū)，它們?cè)贛N上留下的痕跡分別在什么位置？它們與O′點(diǎn)的距離各是多大？

Answer 1

 （1）在此過(guò)程中，洛倫茲力提供向心力，則有Bev=，由此得    R
（2）
（3）反氫核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑與氫核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的半徑相等，反氫核在磁場(chǎng)中偏移方向向左，在MN上留下的痕跡在O′左側(cè)，離O′的距離為b′=；對(duì)氦核，有R′=.故  d′=.
【試題分析】