1998年6月，我國(guó)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(chēng)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（H）在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x恰為其軌道半徑r的一半．試預(yù)言反氦核（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(guān)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．

我國(guó)科學(xué)家和工程師研制的阿爾法磁譜儀由航天飛機(jī)搭載升空，科學(xué)家用阿爾法磁譜儀進(jìn)行了太空實(shí)驗(yàn)，探測(cè)宇宙中是否有反物質(zhì).反物質(zhì)的原子由帶負(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、反電子等統(tǒng)稱(chēng)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10-3-17所示，設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向（O′O）進(jìn)入橫截面為ACDE的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)速度相同，且氫原子核（）在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)距離恰為其軌道半徑的一半，則可以預(yù)言反氫核（）與反氦核（）的軌跡及其在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)距離x₁和x₂，如果預(yù)言正確，那么，當(dāng)人們觀(guān)測(cè)到這樣的軌跡時(shí)，就可證明已經(jīng)測(cè)到了反氫核和反氦核.

圖10-3-17

    若已知?dú)湓�子核的質(zhì)量為m，電量為e,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，氫原子核進(jìn)入勻強(qiáng)磁場(chǎng)的速度為v，勻強(qiáng)磁場(chǎng)的橫截面ACDE為矩形區(qū)域，O′O為矩形區(qū)域的中垂線(xiàn)，O為x軸上的坐標(biāo)原點(diǎn).試求：

（1）反氫核（）反氦核（）的軌道半徑.

（2）反氫核（）與反氦核（）在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)距離和.

宇宙飛船是人類(lèi)進(jìn)行空間探索的重要設(shè)備，當(dāng)飛船升空進(jìn)入軌道后，由于各種原因經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同程度的偏離軌道現(xiàn)象。離子推進(jìn)器是新一代航天動(dòng)力裝置，也可用于飛船姿態(tài)調(diào)整和軌道修正，其原理如圖1所示，首先推進(jìn)劑從圖中的P處被注入，在A處被電離出正離子，金屬環(huán)B、C之間加有恒定電壓，正離子被B、C間的電場(chǎng)加速后從C端口噴出，從而使飛船獲得推進(jìn)或姿態(tài)調(diào)整的反沖動(dòng)力。

假設(shè)總質(zhì)量為M的衛(wèi)星，正在以速度V沿MP方向運(yùn)動(dòng)，已知現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)方向與預(yù)定方向MN成θ角，如圖2所示。為了使飛船回到預(yù)定的飛行方向MN，飛船啟用推進(jìn)器進(jìn)行調(diào)整。

已知推進(jìn)器B、C間的電壓大小為U，帶電離子進(jìn)入B時(shí)的速度忽略不計(jì)，經(jīng)加速后形成電流強(qiáng)度為I的離子束從C端口噴出，若單個(gè)離子的質(zhì)量為m，電量為q，忽略離子間的相互作用力，忽略空間其他外力的影響，忽略離子噴射對(duì)衛(wèi)星質(zhì)量的影響。請(qǐng)完成下列計(jì)算任務(wù)：

（1）正離子經(jīng)電場(chǎng)加速后，從C端口噴出的速度v是多大？

（2）推進(jìn)器開(kāi)啟后飛船受到的平均推力F是多大？

（3）如果沿垂直于飛船速度V的方向進(jìn)行推進(jìn)，且推進(jìn)器工作時(shí)

間極短，為了使飛船回到預(yù)定的飛行方向，離子推進(jìn)器噴射

出的粒子數(shù)N為多少？