質(zhì)子和中子是由更小的粒子--夸克構(gòu)成的 而夸克還能由更小的粒子--玻色子、費米子、輕子構(gòu)成的
構(gòu)成物質(zhì)世界的基本粒子有電子、質(zhì)子、中子、介子、超子等,有趣的是不少粒子都有對應(yīng)的反粒子,例如質(zhì)子對應(yīng)有反質(zhì)子,電子對應(yīng)有反電子(正電子)等.反粒子與正粒子有完全相同的質(zhì)量,卻帶有等量異種電
荷,具有完全相反的電磁性質(zhì).物理學(xué)家推測,既然有反粒子存在,就有可能有由反粒子組成的反物質(zhì)存在,所以尋找反物質(zhì)是當(dāng)前科學(xué)家關(guān)心的科研熱點之一.
1998年6月,由我國科學(xué)家研制的阿爾法質(zhì)譜儀,由“發(fā)現(xiàn)號”航天飛機搭載升空,尋找宇宙中反物質(zhì)存在的證據(jù).質(zhì)譜儀的核心部分如圖2所示,PQ、MN是兩個平行板,它們之間存在一個勻強磁場區(qū),磁場方向與兩板平行,宇宙射線中的各種粒子從板PQ中央的小孔O垂直進入勻強磁場區(qū),在磁場中發(fā)生偏轉(zhuǎn)并打在附有感光底片的板MN上,留下痕跡.
(1)已知PQ與MN之間的距離為a,勻強磁場的磁感應(yīng)強度為B,宇宙射線中的氫核的質(zhì)量為m,帶電量為e,以速度v從小孔O垂直PQ進入質(zhì)譜儀的磁場區(qū),求氫核在磁場中運動的軌道半徑;
(2)求氫核在MN上留下的痕跡與正對O點的O′點的距離b;
(3)若宇宙射線中的反氦核和反氫核以相同的速度進入質(zhì)譜儀的磁場區(qū),它們在MN上留下的痕跡分別在什么位置?它們與O′點的距離各是多大?
(1)在此過程中,洛倫茲力提供向心力,則有Bev=,由此得 R
(2)
(3)反氫核在磁場中運動的半徑與氫核在磁場中運動的半徑相等,反氫核在磁場中偏移方向向左,在MN上留下的痕跡在O′左側(cè),離O′的距離為b′=;對氦核,有R′=.故 d′=.
【試題分析】