Question

9．阿爾法磁譜儀主要用于探索宇宙中的反物質(zhì)，反物質(zhì)是由反粒子組成的．帶電粒子和它的反粒子質(zhì)量相等，帶電量相等但電性相反，例如反質(zhì)子即為${\;}_{-1}^{1}$H．假若使一束質(zhì)子、反質(zhì)子、α粒子和反α粒子${\;}_{-2}^{4}$He組成的射線，沿直線O₁O₂進(jìn)入勻強(qiáng)磁場B₂而形成圖示中的4條徑跡則（　�。�

• A． 徑跡2的粒子比徑跡1的粒子速度大
• B． 徑跡4的粒子與徑跡3的粒子在磁場中回旋時(shí)間相等
• C． 3是反α粒子徑跡
• D． 4是反α粒子徑跡

Answer 1

分析 粒子先通過速度選擇器，然后進(jìn)入磁場發(fā)生偏轉(zhuǎn)；直線運(yùn)動(dòng)過程根據(jù)洛倫茲力與電場力平衡分析，偏轉(zhuǎn)過程根據(jù)洛倫茲力提供向心力列式分析．

解答 解：A、粒子通過電磁場共存區(qū)域時(shí)做直線運(yùn)動(dòng)，洛倫茲力與電場力平衡，則有 qvB=qE，得v=$\frac{E}{B}$，可知跡2的粒子與徑跡1的粒子速度相等，故A錯(cuò)誤．
BCD、在磁場中，粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，正離子受力向左，向左偏轉(zhuǎn)；負(fù)離子向右偏轉(zhuǎn)；根據(jù)洛倫茲力提供向心力，有：
qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
解得：R=$\frac{mv}{qB}$∝$\frac{m}{q}$，故3是反質(zhì)子，4是反α粒子；
徑跡4的粒子與徑跡3的粒子在磁場中回旋時(shí)間是各自周期的一半，而周期為 T=$\frac{2πm}{qB}$，反α粒子的$\frac{m}{q}$大，則反α粒子在磁場中回旋時(shí)間長，故BC錯(cuò)誤，D正確．
故選：D．

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是明確粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，要能結(jié)合左手定則判斷洛倫茲力，還要能根據(jù)平衡條件和牛頓第二定律列方程求解．