理论研究表明暗物质湮灭会产生大量高能正电子,所以在宇宙空间探测高能正电子是科学家发现暗物质的一种方法.如图为我国某研究小组为暗物质探测卫星设计的探测器截面图:开口宽为的正方形铝筒,下方区域I、Ⅱ为两相邻的方向相反的匀强磁场,区域Ⅲ为匀强电场,宽度都为d,磁感应强度都为B,电场强度.经过较长时间,仪器能接收到平行铝筒射入的不同速率的正电子,其中部分正电子将打在介质MN上,其速度方向与MN的夹角为θ.已知正电子的质量为m,电量为+e,不考虑相对论效应及电荷间的相互作用.
(1)求能到达电场区域的正电子的最小速率;
(2)在区域Ⅱ和Ⅲ的分界线上宽度为的区域有正电子射入电场,求正电子的最大速率;
(3)某段时间内MN只记录到三种θ角,其中两种对应于上述最小速率和最大速率的正电子,还有一种θ的正切值为.为使这些正电子在MN上的落点区域不可能重叠,求L的最小值.
高三物理解答题困难题
理论研究表明暗物质湮灭会产生大量高能正电子,所以在宇宙空间探测高能正电子是科学家发现暗物质的一种方法.如图为我国某研究小组为暗物质探测卫星设计的探测器截面图:开口宽为的正方形铝筒,下方区域I、Ⅱ为两相邻的方向相反的匀强磁场,区域Ⅲ为匀强电场,宽度都为d,磁感应强度都为B,电场强度.经过较长时间,仪器能接收到平行铝筒射入的不同速率的正电子,其中部分正电子将打在介质MN上,其速度方向与MN的夹角为θ.已知正电子的质量为m,电量为+e,不考虑相对论效应及电荷间的相互作用.
(1)求能到达电场区域的正电子的最小速率;
(2)在区域Ⅱ和Ⅲ的分界线上宽度为的区域有正电子射入电场,求正电子的最大速率;
(3)某段时间内MN只记录到三种θ角,其中两种对应于上述最小速率和最大速率的正电子,还有一种θ的正切值为.为使这些正电子在MN上的落点区域不可能重叠,求L的最小值.
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我国发射的“悟空”探测卫星,多年来积极开展了人类对暗物质的观测研究.现发现宇宙空间中两颗质量分别为m和3m的星球绕其连线某点转动时,理论计算的周期与实际观测周期不符,且;科学家认为,在两星球之间存在暗物质.假设以3m的星球其圆周转动为直径的球体空间中均匀分布着暗物质,那么该暗物质质量与另外的一星球(m)质量之比为( )
A.2:3 B.3:2 C.16:25 D.25:16
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2017年底,中国科学家在《自然》杂志上发表了中国暗物质粒子探测卫星“悟空”的首批探测成果,获得了世界上最精确的高能电子宇宙射线能谱,有可能为暗物质的存在提供新的证据。已知“悟空”在高度约为500 km的圆轨道上做匀速圆周运动,经过时间t(小于运行周期),运动的弧长为s,卫星与地球中心连线扫过的角度为θ(弧度),引力常量为G。则下列说法正确的是( )
A. 卫星的轨道半径为
B. 卫星的周期为
C. 卫星的线速度为
D. 地球的质量为
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我国发射的“悟空”探测卫星,三年来对暗物质的观测研究已处于世界领先地位。宇宙空间中两颗质量相等的星球绕其连线中心转动时,理论计算的周期与实际观测周期不符,且(K>1);因此,科学家认为,在两星球之间存在暗物质。假设以两星球球心连线为直径的球体空间中均匀分布着暗物质(已知质量分布均匀的球体对外部质点的作用,等效于质量集中在球心处对质点的作用),两星球的质量均为;那么,暗物质质量为
A. B. C. D.
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二十世纪初,为了研究物质的内部结构,物理学家做了大量的实验,揭示了原子内部的结构,发现了电子、中子和质子,如图所示是
A.卢瑟福的粒子散射实验装置
B.卢瑟福发现质子的实验装置
C.汤姆逊发现电子的实验装置
D.查德威克发现中子的实验装置
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