1998年6月2日,我國科學(xué)家研究的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機(jī)搭載升空,用于探測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)粒子相對應(yīng)的
1-1
H、
10
n、
01
e等稱為反粒子.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.如圖所示,設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場B即射線OO'的方向進(jìn)入截面為MNPQ的磁譜儀時速度相同,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)人們觀測到上述這樣的軌跡,就證明已經(jīng)探測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)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源:不詳 題型:計算題

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,磁場方向垂直紙面向里,在磁場右側(cè)有一對平行金屬板,兩板間距離為,板長為,板的中心線與磁場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)入磁場平面,當(dāng)從圓周上的點(diǎn)水平飛出磁場時,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(不計粒子重力),求
(1)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度;
(2)求交變電壓的周期和電壓的值;
(3)若時,該粒子從板右側(cè)沿板的中心線仍以速率向左射入、之間,求粒子從磁場中射出的點(diǎn)到點(diǎn)的距離?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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勻強(qiáng)磁場區(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)過加速電壓為U的加速電場加速后,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)過直線MN和第二次經(jīng)過直線MN時的速度方向恰好相反,不計粒子重力,求:
(1)粒子進(jìn)入圓形區(qū)域Ⅰ時的運(yùn)動速度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)開始到第二次經(jīng)過直線MN的過程中運(yùn)動的總時間t.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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,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.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,這些帶電微粒將沿圓形磁場區(qū)域的水平直徑方向離開磁場,并繼續(xù)沿x軸正方向運(yùn)動.求電場強(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,則在保證勻強(qiáng)電場、勻強(qiáng)磁場的強(qiáng)度及方向不變的條件下,應(yīng)如何改變勻強(qiáng)磁場的分布區(qū)域?并求出符合條件的磁場區(qū)域的最小面積.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖甲所示,I、Ⅱ兩區(qū)是垂直于紙面的勻強(qiáng)磁場,磁場的邊界相互平行,I區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B1,磁場寬度足夠大.Ⅱ區(qū)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B2,磁場寬度為L.兩磁場之間勻強(qiáng)電場的寬度為L.一質(zhì)量為m、電荷量為+q、重力不計的粒子,從Ⅱ區(qū)右邊界的P點(diǎn)以平行于邊界且與磁場垂直的初速度v0開始運(yùn)動,以此作為計時起點(diǎn),豎直向下為電場的正方向,電場隨時間做周期性變化的規(guī)律如圖乙所示.粒子離開Ⅱ區(qū)進(jìn)入電場時,速度恰好與電場方向垂直.再經(jīng)過一段時間,粒子恰又回到P點(diǎn),如此循環(huán),粒子循環(huán)運(yùn)動一周,電場恰好變化一個周期.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)請用E0及已知量表示粒子第一次穿越電場時沿電場方向的偏移量;
(2)若E0=
4m
v20
3qL
,要實(shí)現(xiàn)上述循環(huán),求B1的大;
(3)在滿足(2)問的條件下,求電場變化的周期.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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,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,磁感應(yīng)強(qiáng)度大小均為B,區(qū)域I內(nèi)的磁場垂直于Oxy平面向外,區(qū)域II內(nèi)的磁場垂直于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,并先后通過區(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
.不計電子重力.
(1)求兩金屬板之間電勢差U;
(2)求電子從區(qū)域II右邊界射出時,射出點(diǎn)的縱坐標(biāo)y;
(3)撤除區(qū)域I中的磁場而在其中加上沿x軸正向的勻強(qiáng)電場,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y軸的時間間隔t.

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

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)磁場中,電子穿出磁場的速度方向與電子原來的入射方向的夾角為30°,(電子重力忽略不計)
求:
(1)電子的質(zhì)量是多少?
(2)穿過磁場的時間是多少?
(3)若改變初速度大小,使電子剛好不能從A邊射出,則此時速度v是多少?

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科目:高中物理 來源:不詳 題型:問答題

如圖,在空間中有一坐標(biāo)系xOy,其第一象限內(nèi)充滿著兩個勻強(qiáng)磁場區(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)過一段時間后,粒子恰好經(jīng)過原點(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)動到O點(diǎn)的時間為多少?
(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)電場和垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場,而乙區(qū)域只有垂直于紙面的另一勻強(qiáng)磁場.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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同步練習(xí)冊答案