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．例如质子对应的有反质子．电子对应的有反电子(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，就可能有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，我国科学家和工程师研制的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空，寻找宇宙中反物质存在的证据．磁谱仪的核心部分如图所示，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PQ板进入匀强磁场区，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．

假设宇宙射线中存在氢核、反氢核、氦核、反氦核四种粒子，它们以相同速度v从小孔O垂直PQ板进入磁谱仪的磁场区，并打在感光底片上的a，b，c，d四点，已知氢核质量为m，电荷量为e，PQ与MN间的距离为L，ad间的距离为2L．

(1)指出a，b，c，d四点分别是由哪种粒子留下的痕迹？(不要求写出判断过程)

(2)匀强磁场的磁感应强度B为多大？

(3)bc两点之间的距离为多少？

Answer 1

答案：
解析：

解：如图所示： 　　(1)a，b，c，d四点分别是反氢核、反氦核、氦核和氢核留下的痕迹． 　　(2)对氢核，在磁场中做匀速圆周运动的半径为L．由牛顿第二定律得： 　　　　　　　　    evB＝mv2/L，B＝mv/eL． 　　(3)对于氢核　　  R1＝mv/Be＝L，① 　　　同理对于氦核　　 R2＝m2v/Bq＝2mv/Be，② 　　由①②得　　    R2＝2R1＝2L．③ 　　设c之间距离为L0，由几何关系得： 　　　　　　　　　　  (2L－L0)2＋L2＝(2L)2，④   　　解得：  L0＝(2－)L．⑤ 　　由对称性可得bc之间距离 　　　　    为＝2L0＝2(2－)L．⑥