1998年6月2日，我國(guó)科學(xué)家研究的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載升空，用于探測(cè)宇宙中是否有反物質(zhì)和暗物質(zhì)，所謂反物質(zhì)的原子（反原子）是由帶負(fù)電的反原子核和核外的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成．與
11
H、
10
n、
1-1
e等物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的
1-1
H、
10
n、
01
e等稱(chēng)為反粒子．由于反粒子具有相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電荷，故可用下述方法探測(cè)．如圖所示，設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B即射線OO'的方向進(jìn)入截面為MNPQ的磁譜儀時(shí)速度相同，且氫原子核（
11
H）在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x0恰為其軌跡半徑的一半，試預(yù)言反氫核（
1-1
H）和反氦核（
4-2
He）的軌跡及其在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x1和x2．如果預(yù)言正確，那么當(dāng)人們觀測(cè)到上述這樣的軌跡，就證明已經(jīng)探測(cè)到了反氫和反氦的核．
軌跡如圖
設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，
據(jù)題意有：
qvB=
mv2
r
（r為質(zhì)子的半徑）
解得：
r=
mv
qB
=2x0
又由于反氫核（反質(zhì)子）質(zhì)量為m，電荷量為-q，
故其軌道半徑r1=r，但偏轉(zhuǎn)方向相反．即x1=-x0
由于反氦核（反α粒子）的質(zhì)量為4m，電量為-2q，
同理，軌道半徑r2=
4mv
2qB
=2x
由圖中幾何關(guān)系可知：
x2=-(4-
13
)x0
答：
x1=-x0
x2=-(4-
13
)x0
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：計(jì)算題

如圖所示：在真空中,半徑為的圓形區(qū)域內(nèi)存在勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁場(chǎng)方向垂直紙面向里，在磁場(chǎng)右側(cè)有一對(duì)平行金屬板和，兩板間距離為，板長(zhǎng)為，板的中心線與磁場(chǎng)的圓心在同一直線上，有一電荷量為、質(zhì)量為的帶電的粒子,以速度從圓周上的點(diǎn)沿垂直于半徑并指向圓心的方向進(jìn)入磁場(chǎng)平面,當(dāng)從圓周上的點(diǎn)水平飛出磁場(chǎng)時(shí)，給、板加上如下圖所示電壓，最后粒子剛好以平行于板的速度，從板的邊緣飛出(不計(jì)粒子重力)，求
（1）磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度；
（2）求交變電壓的周期和電壓的值；
（3）若時(shí),該粒子從、板右側(cè)沿板的中心線仍以速率向左射入、之間，求粒子從磁場(chǎng)中射出的點(diǎn)到點(diǎn)的距離？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，在平面直角坐標(biāo)系xOy平面內(nèi)存在著方向相反的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，其中圓心在坐標(biāo)原點(diǎn)、半徑為R的圓形區(qū)域Ⅰ內(nèi)磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向里，第一象限和第四象限的圓形區(qū)域外（區(qū)域Ⅱ）的磁場(chǎng)方向垂直于xOy平面向外，MN為與x軸垂直且與y軸相距2.5R的一條直線，現(xiàn)有一質(zhì)量為m、電荷量為+q的帶電粒子，經(jīng)過(guò)加速電壓為U的加速電場(chǎng)加速后，從坐標(biāo)為（-R，0）的A點(diǎn)沿x軸正方向射入?yún)^(qū)域Ⅰ，并從橫坐標(biāo)為0.5R處的P點(diǎn)進(jìn)入?yún)^(qū)域Ⅱ．已知粒子第一次經(jīng)過(guò)直線MN和第二次經(jīng)過(guò)直線MN時(shí)的速度方向恰好相反，不計(jì)粒子重力，求：
（1）粒子進(jìn)入圓形區(qū)域Ⅰ時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度v的大�。�
（2）區(qū)域Ⅰ和Ⅱ中磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、B2的大��；
（3）粒子從A點(diǎn)開(kāi)始到第二次經(jīng)過(guò)直線MN的過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間t．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖甲所示，x軸正方向水平向右，y軸正方向豎直向上．在xoy平面內(nèi)有與y軸平行的勻強(qiáng)電場(chǎng)，在半徑為R的圓形區(qū)域內(nèi)加有與xoy平面垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)．在坐標(biāo)原點(diǎn)O處放置一帶電微粒發(fā)射裝置，它可以連續(xù)不斷地發(fā)射具有相同質(zhì)量m、電荷量q（q＞0）和初速為v0的帶電粒子．已知重力加速度大小為g．

（1）當(dāng)帶電微粒發(fā)射裝置連續(xù)不斷地沿y軸正方向發(fā)射這種帶電微粒時(shí)，這些帶電微粒將沿圓形磁場(chǎng)區(qū)域的水平直徑方向離開(kāi)磁場(chǎng)，并繼續(xù)沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)．求電場(chǎng)強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向．
（2）調(diào)節(jié)坐標(biāo)原點(diǎn)．處的帶電微粒發(fā)射裝置，使其在xoy平面內(nèi)不斷地以相同速率v0沿不同方向?qū)⑦@種帶電微粒射入第1象限，如圖乙所示．現(xiàn)要求這些帶電微粒最終都能平行于x軸正方向運(yùn)動(dòng)，則在保證勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)度及方向不變的條件下，應(yīng)如何改變勻強(qiáng)磁場(chǎng)的分布區(qū)域？并求出符合條件的磁場(chǎng)區(qū)域的最小面積．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖甲所示，I、Ⅱ兩區(qū)是垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的邊界相互平行，I區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1，磁場(chǎng)寬度足夠大．Ⅱ區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2，磁場(chǎng)寬度為L(zhǎng)．兩磁場(chǎng)之間勻強(qiáng)電場(chǎng)的寬度為L(zhǎng)．一質(zhì)量為m、電荷量為+q、重力不計(jì)的粒子，從Ⅱ區(qū)右邊界的P點(diǎn)以平行于邊界且與磁場(chǎng)垂直的初速度v0開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，以此作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，豎直向下為電場(chǎng)的正方向，電場(chǎng)隨時(shí)間做周期性變化的規(guī)律如圖乙所示．粒子離開(kāi)Ⅱ區(qū)進(jìn)入電場(chǎng)時(shí)，速度恰好與電場(chǎng)方向垂直．再經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，粒子恰又回到P點(diǎn)，如此循環(huán)，粒子循環(huán)運(yùn)動(dòng)一周，電場(chǎng)恰好變化一個(gè)周期．已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．
（1）請(qǐng)用E0及已知量表示粒子第一次穿越電場(chǎng)時(shí)沿電場(chǎng)方向的偏移量；
（2）若E0=
4m
v20
3qL
，要實(shí)現(xiàn)上述循環(huán)，求B1的大小；
（3）在滿足（2）問(wèn)的條件下，求電場(chǎng)變化的周期．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，帶電平行金屬板PQ和MN之間的距離為d；兩金屬板之間有垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B．建立如圖所示的坐標(biāo)系，x軸平行于金屬板，且與金屬板中心線重合，y軸垂直于金屬板．區(qū)域I的左邊界是y軸，右邊界與區(qū)域II的左邊界重合，且與y軸平行；區(qū)域II的左、右邊界平行．在區(qū)域I和區(qū)域II內(nèi)分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B，區(qū)域I內(nèi)的磁場(chǎng)垂直于Oxy平面向外，區(qū)域II內(nèi)的磁場(chǎng)垂直于Oxy平面向里．一電子沿著x軸正向以速度v0射入平行板之間，在平行板間恰好沿著x軸正向做直線運(yùn)動(dòng)，并先后通過(guò)區(qū)域I和II．已知電子電量為e，質(zhì)量為m，區(qū)域I和區(qū)域II沿x軸方向?qū)挾染鶠?span dealflag="1" mathtag="math" >
3
mv0
2Be
．不計(jì)電子重力．
（1）求兩金屬板之間電勢(shì)差U；
（2）求電子從區(qū)域II右邊界射出時(shí)，射出點(diǎn)的縱坐標(biāo)y；
（3）撤除區(qū)域I中的磁場(chǎng)而在其中加上沿x軸正向的勻強(qiáng)電場(chǎng)，使得該電子剛好不能從區(qū)域II的右邊界飛出．求電子兩次經(jīng)過(guò)y軸的時(shí)間間隔t．

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖所示，一束電子（電量為e）以速度v0垂直射入磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，寬為d的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，電子穿出磁場(chǎng)的速度方向與電子原來(lái)的入射方向的夾角為30°，（電子重力忽略不計(jì)）
求：
（1）電子的質(zhì)量是多少？
（2）穿過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間是多少？
（3）若改變初速度大小，使電子剛好不能從A邊射出，則此時(shí)速度v是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：問(wèn)答題

如圖，在空間中有一坐標(biāo)系xOy，其第一象限內(nèi)充滿著兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域I和II，直線OP是它們的邊界，區(qū)域I中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外；區(qū)域II中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為2B，方向垂直紙面向內(nèi)，邊界上的P點(diǎn)坐標(biāo)為（4L，3L）．一質(zhì)量為m電荷量為q的帶正粒子從P點(diǎn)平行于y軸負(fù)方向射入?yún)^(qū)域I，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，粒子恰好經(jīng)過(guò)原點(diǎn)O，忽略粒子重力，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8．求：
（1）粒子從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的時(shí)間為多少？
（2）粒子的速度大小是多少？

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科目：高中物理 來(lái)源：不詳 題型：單選題

如圖所示，甲區(qū)域有豎直向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，而乙區(qū)域只有垂直于紙面的另一勻強(qiáng)磁場(chǎng)．一束含有不同離子的大量粒子，以大小不同的速度由左向右射入?yún)^(qū)域甲，其中只有一部分離子能沿直線穿過(guò)區(qū)域甲而進(jìn)入?yún)^(qū)域乙，進(jìn)入?yún)^(qū)域乙后分成a、b兩束．不計(jì)離子的重力，分成a、b兩束一定是由于這些離子具有（　�。�
A．不同的電量B．不同的質(zhì)量C．不同的比荷D．不同的速率

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