1998年6月2日,我国科学家研究的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空,用于探测宇宙中是否有反物质和暗物质,所谓反物质的原子(反原子)是由带负电的反原子核
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1998年6月2日,我国科学家研究的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空,用于探测宇宙中是否有反物质和暗物质,所谓反物质的原子(反原子)是由带负电的反原子核
题型:不详
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1998年6月2日,我国科学家研究的阿尔法磁谱仪由“发现号”航天飞机搭载升空,用于探测宇宙中是否有反物质和暗物质,所谓反物质的原子(反原子)是由带负电的反原子核和核外的正电子组成,反原子核由反质子和反中子组成.与
11
H、
10
n、
1-1
e等物质粒子相对应的
1-1
H、
10
n、
01
e等称为反粒子.由于反粒子具有相应粒子完全相同的质量及相反的电荷,故可用下述方法探测.如图所示,设图中各粒子或反粒子沿垂直于匀强磁场B即射线OO"的方向进入截面为MNPQ的磁谱仪时速度相同,且氢原子核(
11
H)在Ox轴上的偏转位移x
0
恰为其轨迹半径的一半,试预言反氢核(
1-1
H)和反氦核(
4-2
He)的轨迹及其在Ox轴上的偏转位移x
1
和x
2
.如果预言正确,那么当人们观测到上述这样的轨迹,就证明已经探测到了反氢和反氦的核.
答案
轨迹如图
设质子的质量为m,电荷量为q,
据题意有:
qvB=
m
v
2
r
(r为质子的半径)
解得:
r=
mv
qB
=2x
0
又由于反氢核(反质子)质量为m,电荷量为-q,
故其轨道半径r
1
=r,但偏转方向相反.即x
1
=-x
0
由于反氦核(反α粒子)的质量为4m,电量为-2q,
同理,轨道半径r
2
=
4mv
2qB
=2x
由图中几何关系可知:
x
2
=-(4-
13
)
x
0
答:
x
1
=-x
0
x
2
=-(4-
13
)
x
0
举一反三
如图所示,在y轴上A点沿平行x轴正方向以v
0
发射一个带正电的粒子,在该方向上距A点3R处的B点为圆心存在一个半径为R的圆形有界的匀强磁场,磁场方向垂直纸面向外,当粒子通过磁场后打到x轴上的C点,且速度方向与x轴正向成60°角斜向下,已知带电粒子的电量为q,质量为m,粒子的重力忽略不计,O点到A点的距离为
2
3
R.求:
(1)该磁场的磁感应强度B的大小
(2)若撤掉磁场,在该平面内加上一个与y轴平行的有界匀强电场,粒子仍按原方向入射,当粒子进入电场后一直在电场力的作用下打到x轴上的C点且速度方向仍与x轴正向成60°角斜向下,则该电场的左边界与y轴的距离为多少?
(3)若撤掉电场,在该平面内加上一个与(1)问磁感应强度大小相同的矩形有界匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,粒子仍按原方向入射,通过该磁场后打到x轴上的C点且速度方向仍与x轴正向成60°角斜向下,则所加矩形磁场的最小面积为多少?
题型:不详
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电子从A点以速度v垂直于磁场边界射入宽度为d的匀强磁场中,电子离开磁场时的位置P偏离入射方向的距离为L,如图所示、电子的质量为m,电荷量为e,电子的重力和空气阻力均忽略不计,求:
(1)在图中正确画出电子从进入匀强磁场到离开匀强磁场时的轨迹;(用尺和圆规规范作图)
(2)求匀强磁场的磁感应强度.
题型:不详
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如图所示,一束正离子从P处垂直射入匀强电场和匀强磁场相互垂直的区域,结果发现有些离子保持原来的运动方向未发生偏转.这些离子从磁场边界OO′的Q处垂直射入另一匀强磁场中,又分裂为a、b、c三束,分别运动到磁场边界OO′.关于a、b、c离子束,下列判断正确的是( )
A.a离子束的速度最大
B.a、b、c离子束的带电量相等
C.a离子束到达磁场边界OO′的时间最长
D.若a离子束的质量是b离子束的2倍,则a离子束的带电量是b离子束的2倍
题型:不详
难度:
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如图所示,真空室内竖直条形区域I存在垂直纸面向外的匀强磁场,条形区域Ⅱ(含Ⅰ、Ⅱ区域分界面)存在水平向右的匀强电场,电场强度为E,磁场和电场宽度均为L且足够长,M、N为涂有荧光物质的竖直板.现有一束带正电的粒子从A处连续不断地射入磁场,入射方向与M板成60°夹角且与纸面平行,粒子束由两部分组成,一部分为速度大小为v的低速粒子,另一部分为速度大小为3v的高速粒子,当I区中磁场较强时,M板出现两个亮斑,缓慢减弱磁场的强度,直至M板亮斑刚刚相继消失为止,此时观察到N板有两个亮斑.已知粒子质量为m,电量为+q,不计粒子重力和相互作用力,求:
(1)M板上的亮斑刚刚相继消失时,I区磁感应强度的大小;
(2)到达N板下方亮斑的粒子在磁场中运动的时间;
(3)N板两个亮斑之间的距离.
题型:不详
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如图甲所示,I、Ⅱ两区是垂直于纸面的匀强磁场,磁场的边界相互平行,I区的磁感应强度为B
1
,磁场宽度足够大.Ⅱ区的磁感应强度为B
2
,磁场宽度为L.两磁场之间匀强电场的宽度为L.一质量为m、电荷量为+q、重力不计的粒子,从Ⅱ区右边界的P点以平行于边界且与磁场垂直的初速度v
0
开始运动,以此作为计时起点,竖直向下为电场的正方向,电场随时间做周期性变化的规律如图乙所示.粒子离开Ⅱ区进入电场时,速度恰好与电场方向垂直.再经过一段时间,粒子恰又回到P点,如此循环,粒子循环运动一周,电场恰好变化一个周期.已知sin37°=0.6,cos37°=0.8.
(1)请用E
0
及已知量表示粒子第一次穿越电场时沿电场方向的偏移量;
(2)若E
0
=
4m
v
20
3qL
,要实现上述循环,求B
1
的大小;
(3)在满足(2)问的条件下,求电场变化的周期.
题型:不详
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