Question

1998年6月2日，我國(guó)科學(xué)家研究的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載升空，用于探測(cè)宇宙中是否有反物質(zhì)和暗物質(zhì)，所謂反物質(zhì)的原子（反原子）是由帶負(fù)電的反原子核和核外的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成．與H、n、e等物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的H、n、e等稱為反粒子．由于反粒子具有相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電荷，故可用下述方法探測(cè)．如圖所示，設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)B即射線OO'的方向進(jìn)入截面為MNPQ的磁譜儀時(shí)速度相同，且氫原子核（H）在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x恰為其軌跡半徑的一半，試預(yù)言反氫核（H）和反氦核（He）的軌跡及其在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x₁和x₂．如果預(yù)言正確，那么當(dāng)人們觀測(cè)到上述這樣的軌跡，就證明已經(jīng)探測(cè)到了反氫和反氦的核．

Answer 1

【答案】分析：根據(jù)左手定則，及運(yùn)動(dòng)的方向，可畫出運(yùn)動(dòng)軌跡圖；根據(jù)牛頓第二定律，由洛倫茲力提供向心力，并由幾何關(guān)系，即可求解．
解答：解：軌跡如圖
設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m，電荷量為q，
據(jù)題意有：
qvB=（r為質(zhì)子的半徑）
解得：
=2x
又由于反氫核（反質(zhì)子）質(zhì)量為m，電荷量為-q，
故其軌道半徑r₁=r，但偏轉(zhuǎn)方向相反．即x₁=-x
由于反氦核（反α粒子）的質(zhì)量為4m，電量為-2q，
同理，軌道半徑r₂==2x
由圖中幾何關(guān)系可知：

答：
x₁=-x

點(diǎn)評(píng)：考查左手定則與牛頓第二定律的應(yīng)用，學(xué)會(huì)畫出運(yùn)動(dòng)軌跡圖，注意幾何關(guān)系的運(yùn)用．