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

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，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．

 

　　（ 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 板进入磁谱仪的磁场区．请画出它进入磁场区后轨迹的示意图，并求出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磁谱仪的磁场区，它们在 MN 上留下的痕迹分别在什么位置？它们与 O ′点的距离各多大？

 

Answer 1

答案：见详解
解析：
（1）由Bqv=m 　　∴　 　　（2）则　 　　（3）反氢核在磁场中运动的半径为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D′=，对氦核，故