Question

【题目】国际空间站上的阿尔法磁谱仪（AMS）是探究宇宙中的反物质和暗物质（即由反粒子构成的物质）的重要仪器，如氚核（）的反粒子（比如反氚核）为（）。该磁谱仪核心部分的截面区域是半径为R的圆形匀强磁场，该区域磁场方向垂直纸面向里，如图所示，P为粒子入射窗口，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，若氚核粒子射入磁场区域后打在d点，则反质子（）射入后，则（　　）

A.反质子将打在b点

B.反质子射入磁场后运动轨迹的半径为氚核的3倍

C.反质子在磁场中运动的时间为氚核的

D.反质子在磁场中运动的轨迹弧长为氚核的

Answer 1

【答案】C

【解析】

AB．带电粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得

解得

氚核的轨道半径为r，已知各粒子从p射入速度相同，根据氚核（）和反质子的质量关系可知反质子的轨道半径应为

氚核（）射入后打在d点，它转过的圆心角

根据几何关系得

同理反质子的几何关系也应该是

则

由左手定则可知，反质子刚射入磁场时受到的洛伦兹力竖直向下，则反质子应从a点射出磁场，故AB错误；

C．根据带电粒子的周期公式可知氚核的周期

反质子的周期

反质子在磁场中运动的时间

氚核的周期

氚核在磁场中运动的时间

则反质子在磁场中运动的时间为氚核在磁场中运动时间的倍，故C正确；

D．氚核的轨迹弧长

反质子的轨迹弧长

所以反质子在磁场中运动的轨迹弧长为氚核的，故D错误。

故选C。