Question

构成物质世界的基本粒子有电子、质子、中子、介子、超子等，有趣的是不少粒子都有对应的反粒子，例如质子对应有反质子，电子对应有反电子（正电子）等.反粒子与正粒子有完全相同的质量，却带有等量异种电荷，具有完全相反的电磁性质.物理学家推测，既然有反粒子存在，就有可能有由反粒子组成的反物质存在，所以寻找反物质是当前科学家关心的科研热点之一.
1998年6月，由我国科学家研制的阿尔法质谱仪，由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据.质谱仪的核心部分如图2所示，PQ、MN是两个平行板，它们之间存在一个匀强磁场区，磁场方向与两板平行，宇宙射线中的各种粒子从板PQ中央的小孔Ｏ垂直进入匀强磁场区，在磁场中发生偏转并打在附有感光底片的板MN上，留下痕迹.
（1）已知PQ与MN之间的距离为a，匀强磁场的磁感应强度为B，宇宙射线中的氢核的质量为m，带电量为e，以速度v从小孔O垂直PQ进入质谱仪的磁场区，求氢核在磁场中运动的轨道半径；
（2）求氢核在ＭN上留下的痕迹与正对O点的O′点的距离b；
（3）若宇宙射线中的反氦核和反氢核以相同的速度进入质谱仪的磁场区，它们在MN上留下的痕迹分别在什么位置？它们与O′点的距离各是多大？

Answer 1

 （1）在此过程中，洛伦兹力提供向心力，则有Bev=，由此得    R
（2）
（3）反氢核在磁场中运动的半径与氢核在磁场中运动的半径相等，反氢核在磁场中偏移方向向左，在MN上留下的痕迹在O′左侧，离O′的距离为b′=；对氦核，有R′=.故  d′=.
【试题分析】