Question

1998年6月，我國科學家和工程師研制的阿爾法磁譜儀由發(fā)現(xiàn)號航天飛機搭載升空，探測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)粒子相對應的反質(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：如圖14所示，設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強磁場B方向（）進入橫截面為MNPQ的磁譜儀時速度相同，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）請畫出反氫核（）和反氦核（）的軌跡；

（2）求出它們在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移和．

Answer 1

設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，據(jù)題意有：（r為質(zhì)子的軌道半徑） ①（2分）        ②（2分）

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                        ③（2分）

由于反氦核（反????粒子）的質(zhì)量為4m，電量為-2q，同理，軌道半徑

�、埽�2分）

由圖中幾何關(guān)系可知：

        ⑤（2分）

反氫核和反氦核的運動軌跡如圖2所示．（3分）

解析:

設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，據(jù)題意有：（r為質(zhì)子的軌道半徑） ①（2分）        ②（2分）

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                        ③（2分）

由于反氦核（反????粒子）的質(zhì)量為4m，電量為-2q，同理，軌道半徑

�、埽�2分）

由圖中幾何關(guān)系可知：

        ⑤（2分）

反氫核和反氦核的運動軌跡如圖2所示．（3分）