摘要:2.带电粒子在匀强电场中的偏转 电荷量为.质量为m的带电粒子由静止开始经电压U1加速后.以速度垂直进入由两带电平行金属板产生的匀强电场中.则带电粒子在匀强电场中做类平抛运动.其轨迹是一条抛物线. 设两平行金属板间的电压为U2.板间距离为d.板长为L. (1)带电粒子进入两板间后 粒子在垂直于电场的方向上做匀速直线运动.有: 粒子在平行于电场的方向上做初速度为零的匀加速直线运动.有: (2)带电粒子离开极板时 侧移距离 偏转角度的正切值 若距偏转极板右侧D距离处有-竖立的屏.在求电子射到屏上的侧移距离时有一个很有用的推论:所有离开偏转电场的运动电荷好像都是从极板中心沿中心与射出点的连线射出的.这样很容易得到电荷在屏上的侧移距离. 以上公式要求在能够证明的前提下熟记.并能通过以上式子分析.讨论侧移距离和偏转角度与带电粒子的速度.动能.比荷等物理量的关系.

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欧洲大型强子对撞机(Large Hadron Collider)简称LHC,于2009年9月重新启动,这将有望揭露自然界最基本的秘密.LHC位于瑞士、法国边境地区的地下100m深的坏形隧道中,周长26.659km(约27km).在LHC进行的质子-质子碰撞中,每个质子的能量为7TeV(7×1012eV).
(1)目前认为,质子是由u夸克和d夸克组成,u夸克带电量为
2
3
e
,d夸克带电量为-
1
3
e
,e为元电荷.则质子有
2
2
个u夸克和
1
1
个d夸克组成.
(2)LHC能把数以百万计的质子加速到接近光速(光速的99.99%).这些接近光速的质子对撞后,会创造出1百多亿年前与宇宙大爆炸之后万亿分之一秒时的状态类似的条件,科学家期望能从中发现“反物质”以及占宇宙质量96%的暗物质和暗能量的踪迹,从而揭开宇宙起源之谜.反物质是由反粒子组成,若有反α粒子,则它的质量数为
4
4
,电荷数为
-2
-2

(3)假设科学家发现了某种反粒子,采用如图的装置来测定这种反粒子的比荷(电荷量与质量之比),真空管内的K发出的反粒子(不计初速、重力和粒子间的相互作用)经加速电压加速后,穿过A'中心的小孔沿中心轴O1O的方向进入到两块水平正对放置的平行极板P和P'间的区域.当极板间不加偏转电压时,反粒子束打在荧光屏的中心O点处,形成了一个亮点;加上偏转电压U后,亮点偏离到O'点,O'与O点的竖直间距为d,水平间距可忽略不计.此时,在P和P'间的区域,再加上一个方向垂直于纸面向里的匀强磁场.调节磁场的强弱,当磁感应强度的大小为B时,亮点重新回到O点.已知极板水平方向的长度为L1,极板间距为b,极板右端到荧光屏的距离为L2(如图所示).
①求打在荧光屏O点的反粒子速度的大小.
②推导出反粒子的比荷的表达式.
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