Question

構成物質世界的基本粒子有電子、質子、中子、介子、超子等，有趣的是不少粒子都有對應的反粒子．例如質子對應的有反質子．電子對應的有反電子(正電子)等．反粒子與正粒子有完全相同的質量，卻帶有等量異種電荷，具有完全相反的電磁性質．物理學家推測，既然有反粒子存在，就可能有反粒子組成的反物質存在，所以尋找反物質是當前科學家關心的科研熱點之一．1998年6月，我國科學家和工程師研制的阿爾法磁譜儀由“發現號”航天飛機搭載升空，尋找宇宙中反物質存在的證據．磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ，MN是兩個平行板，它們之間存在一個勻強磁場區，磁場方向與兩板平行．宇宙射線中的各種粒子從板PQ中央的小孔O垂直PQ板進入勻強磁場區，在磁場中發生偏轉并打在附有感光底片的板MN上，留下痕跡．

假設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板進入磁譜儀的磁場區，并打在感光底片上的a，b，c，d四點，已知氫核質量為m，電荷量為e，PQ與MN間的距離為L，ad間的距離為2L．

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

(2)勻強磁場的磁感應強度B為多大？

(3)bc兩點之間的距離為多少？

Answer 1

答案：
解析：

解：如圖所示： 　　(1)a，b，c，d四點分別是反氫核、反氦核、氦核和氫核留下的痕跡． 　　(2)對氫核，在磁場中做勻速圓周運動的半徑為L．由牛頓第二定律得： 　　　　　　　　    evB＝mv2/L，B＝mv/eL． 　　(3)對于氫核　　  R1＝mv/Be＝L，① 　　　同理對于氦核　　 R2＝m2v/Bq＝2mv/Be，② 　　由①②得　　    R2＝2R1＝2L．③ 　　設c之間距離為L0，由幾何關系得： 　　　　　　　　　　  (2L－L0)2＋L2＝(2L)2，④   　　解得：  L0＝(2－)L．⑤ 　　由對稱性可得bc之間距離 　　　　    為＝2L0＝2(2－)L．⑥