1998年6月，我國科學(xué)家和工程師研制的阿爾法磁譜儀由發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)搭載升空，探測(cè)宇宙中是否有反物質(zhì)．我們知道物質(zhì)的原子是由帶正電的原子核及帶負(fù)電的電子組成，原子核是由質(zhì)子和中子組成，而反物質(zhì)的原子則是由帶負(fù)電的反原子核及帶正電的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成．與質(zhì)子、中子、電子等這些物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的反質(zhì)子、反中子、反電子等均稱為反粒子．由于反粒子具有與相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電磁性質(zhì)，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方向（O′O）進(jìn)入橫截面為MNPQ的磁譜儀時(shí)速度相同，若氫（
 11
H）原子核在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移為x0，且恰為其軌道半徑的一半．
（1）請(qǐng)畫出反氫核（
 1-1
H）和反氦核（
 4-2
He）的軌跡；
（2）求出它們?cè)贠x軸上的偏轉(zhuǎn)位移x1和x2．
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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)子的軌道半徑） ①
r=
mv
qB
=2x0②
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=-x0③
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
=2r④
由圖中幾何關(guān)系可知x2=-(4-
13
)x0⑤
反氫核和反氦核的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示．
答：（1）則畫出反氫核（
 1-1
H）和反氦核（
 4-2
He）的軌跡如上圖；
（2）它們?cè)贠x軸上的偏轉(zhuǎn)位移x1=-x0和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 來源： 題型：

1998年6月，我國科學(xué)家和工程師參與研制的阿爾法磁譜儀由發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)搭載升空，探測(cè)宇宙中是否有反物質(zhì)．我們都知道組成物質(zhì)的原子是由帶正電的原子核及帶負(fù)電的電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成，而反物質(zhì)的原子則由帶負(fù)電的反原子核及帶正電的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成．與質(zhì)子、中子、電子等這些物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的反質(zhì)子、反中子、反電子等稱為反粒子．由于反粒子具有與相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量和相反的電磁性質(zhì)，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以相同速度沿O’O方向垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B進(jìn)入橫截面為MNPQ的磁譜儀，且氫原子核（
 
1
1
H）在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x0恰為其軌道半徑r的一半．試預(yù)言反氦核（
 
4
-2
He）的軌跡及其在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x1．如果預(yù)言正確，當(dāng)人們觀測(cè)到這樣的軌跡時(shí)就可證明已經(jīng)探測(cè)到了反氦核．

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2005?深圳一模）1998年6月，我國科學(xué)家和工程師研制的阿爾法磁譜儀由發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)搭載升空，探測(cè)宇宙中是否有反物質(zhì)．我們知道物質(zhì)的原子是由帶正電的原子核及帶負(fù)電的電子組成，原子核是由質(zhì)子和中子組成，而反物質(zhì)的原子則是由帶負(fù)電的反原子核及帶正電的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成．與質(zhì)子、中子、電子等這些物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的反質(zhì)子、反中子、反電子等均稱為反粒子．由于反粒子具有與相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電磁性質(zhì)，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方向（O′O）進(jìn)入橫截面為MNPQ的磁譜儀時(shí)速度相同，若氫（
 
1
1
H）原子核在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移為x0，且恰為其軌道半徑的一半．
（1）請(qǐng)畫出反氫核（
 
1
-1
H）和反氦核（
 
4
-2
He）的軌跡；
（2）求出它們?cè)贠x軸上的偏轉(zhuǎn)位移x1和x2．

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科目：高中物理 來源： 題型：

精英家教網(wǎng)我們知道，反粒子與正粒子有相同的質(zhì)量，卻帶有等量的異號(hào)電荷．物理學(xué)家推測(cè)，既然有反粒子存在，就可能有由反粒子組成的反物質(zhì)存在.1998年6月，我國科學(xué)家研制的阿爾法磁譜儀由“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)．磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ、MN是兩個(gè)平行板，它們之間存在勻強(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PQ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．假設(shè)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(jìn)入磁譜儀的磁場(chǎng)區(qū)，并打在感光底片上的a、b、c、d四點(diǎn)，已知?dú)浜速|(zhì)量為m，電荷量為e，PQ與MN間的距離為L(zhǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B．
（1）指出a、b、c、d四點(diǎn)分別是由哪種粒子留下的痕跡？（不要求寫出判斷過程）
（2）求出氫核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑；
（3）反氫核在MN上留下的痕跡與氫核在MN上留下的痕跡之間的距離是多少？

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科目：高中物理 來源： 題型：

1998年6月，我國科學(xué)家和工程師研制的阿爾法磁譜儀由發(fā)現(xiàn)號(hào)航天飛機(jī)搭載升空，探測(cè)宇宙中是否有反物質(zhì)．我們知道物質(zhì)的原子是由帶正電的原子核及帶負(fù)電的電子組成，原子核是由質(zhì)子和中子組成，而反物質(zhì)的原子則是由帶負(fù)電的反原子核及帶正電的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成．與質(zhì)子、中子、電子等這些物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的反質(zhì)子、反中子、反電子等均稱為反粒子．由于反粒子具有與相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電磁性質(zhì)，故可用下述方法探測(cè)：如圖14所示，設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B方向（）進(jìn)入橫截面為MNPQ的磁譜儀時(shí)速度相同，若氫（）原子核在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移為，且恰為其軌道半徑的一半．

（1）請(qǐng)畫出反氫核（）和反氦核（）的軌跡；

（2）求出它們?cè)贠x軸上的偏轉(zhuǎn)位移和．

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科學(xué)家推測(cè)，宇宙中可能有由反粒子組成的反物質(zhì)存在，反粒子與正粒子有相同的質(zhì)量，卻帶有等量的異號(hào)電荷..1998年6月，我國科學(xué)家研制的阿爾法磁譜儀由美國“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).磁譜儀的核心部分如圖所示，PQ、MN是兩個(gè)平行板，它們之間存在勻強(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PQ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.假設(shè)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(jìn)入磁譜儀的磁場(chǎng)區(qū)，并打在感光底片上的a、b、c、d四點(diǎn)，已知?dú)浜速|(zhì)量為m，電荷量為e，PQ與MN間的距離為L(zhǎng)，磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.

 

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

（2）求出氫核在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的軌道半徑.

（3）反氫核在MN上留下的痕跡與氫核在MN上留下的痕跡之間的距離是多少?

 

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