阿尔法磁谱仪用于探测宇宙中的反物质和暗物质(即由“反粒子”构成的物质),如氚核()的反粒子为()。该磁谱仪核心部分截面区域是半径为r的圆形磁场,磁场方向垂直纸面向外,如图所示,P为入射窗口,各粒子从P射入速度相同,均沿直径方向,Pabcde为圆周上等分点,如反质子射入后打在e点,则氚核粒子射入将打在( )
A.a B.b C.d D.c
高三物理选择题简单题
阿尔法磁谱仪用于探测宇宙中的反物质和暗物质(即由“反粒子”构成的物质),如氚核()的反粒子为()。该磁谱仪核心部分截面区域是半径为r的圆形磁场,磁场方向垂直纸面向外,如图所示,P为入射窗口,各粒子从P射入速度相同,均沿直径方向,Pabcde为圆周上等分点,如反质子射入后打在e点,则氚核粒子射入将打在( )
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阿尔法磁谱仪用于探测宇宙中的反物质和暗物质(即由“反粒子”构成的物质),如氚核()的反粒子为()。该磁谱仪核心部分截面区域是半径为R的圆形磁场,磁场方向垂直纸面向外,如图所示,P为入射窗口,各粒子从P射入速度相同,均沿直径方向,P、a、b、c、d、e为圆周上等分点,如反质子射入后打在e点,若氚核粒子射入,则( )
A. 氚核将打在d点
B. 氚核射入磁场后的运动轨迹的半径为反质子的
C. 氚核的运动时间为反质子的
D. 氚核的运动时间为反质子的
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科学家设想在宇宙中可能存在完全由反粒子构成的反物质.例如:正电子就是电子的反粒子,它跟电子相比较,质量相等、电量相等但电性相反.如图是反物质探测卫星的探测器截面示意图.MN上方区域的平行长金属板AB间电压大小可调,平行长金属板AB间距为d,匀强磁场的磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里.MN下方区域I、II为两相邻的方向相反的匀强磁场区,宽度均为3d,磁感应强度均为B,ef是两磁场区的分界线,PQ是粒子收集板,可以记录粒子打在收集板的位置.通过调节平行金属板AB间电压,经过较长时间探测器能接收到沿平行金属板射入的各种带电粒子.已知电子、正电子的比荷是b,不考虑相对论效应、粒子间的相互作用及电磁场的边缘效应.
(1)要使速度为v的正电子匀速通过平行长金属极板AB,求此时金属板AB间所加电压U;
(2)通过调节电压U可以改变正电子通过匀强磁场区域I和II的运动时间,求沿平行长金属板方向进入MN下方磁场区的正电子在匀强磁场区域I和II运动的最长时间tm;
(3)假如有一定速度范围的大量电子、正电子沿平行长金属板方向匀速进入MN下方磁场区,它们既能被收集板接收又不重叠,求金属板AB间所加电压U的范围.
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华裔科学家丁肇中负责的AMS项目,是通过“太空粒子探测器”探测高能宇宙射线粒子,寻找反物质。某学习小组设想了一个探测装置,截面图如图所示。其中辐射状加速电场的内、外边界为两个同心圆,圆心为O,外圆电势为零,内圆电势φ=-45V,内圆半径R=1.0m。在内圆内有磁感应强度大小B=9×10-5 T、方向垂直纸面向里的匀强磁场,磁场内有一圆形接收器,圆心也在O点。假设射线粒子中有正电子,先被吸附在外圆上(初速度为零),经电场加速后进入磁场,并被接收器接收。已知正电子质量m=9×10-31kg,电荷量q=1.6×10-19C,不考虑粒子间的相互作用。
(1)求正电子在磁场中运动的速率v和半径r;
(2)若正电子恰好能被接收器接收,求接收器的半径R'。
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我们知道,反粒子与正粒子有相同的质量,却带有等量的异种电荷.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.1998年6月,我国科学家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,磁场的磁感应强度为B.
(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)求出氢核在磁场中运动的轨道半径;
(3)反氢核在MN上留下的痕迹与氢核在MN上留下的痕迹之间的距离是多少?
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“太空粒子探测器”是安装在国际空间站上的一种粒子物理试验设备,用于探测宇宙中的奇异物质。该设备的原理可简化如下:如图所示,辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面MN和M′N′,圆心为O,弧面MN与弧面M′N′间的电势差设为U,在加速电场的右边有一宽度为L的足够长的匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里,磁场的右边界放有一足够长的荧光屏PQ。假设太空中漂浮着质量为m,电荷量为q的带正电粒子,它们能均匀地吸附到MN圆弧面上,并被加速电场从静止开始加速,不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。
(1)若测得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为,试求出U;
(2)若取,试求出粒子从O点到达荧光屏PQ的最短时间;
(3)若测得粒子在磁场中做匀速圆周运动的半径为,试求荧光屏PQ上发光的长度。
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