Question

9．阿尔法磁谱仪主要用于探索宇宙中的反物质，反物质是由反粒子组成的．带电粒子和它的反粒子质量相等，带电量相等但电性相反，例如反质子即为${\;}_{-1}^{1}$H．假若使一束质子、反质子、α粒子和反α粒子${\;}_{-2}^{4}$He组成的射线，沿直线O₁O₂进入匀强磁场B₂而形成图示中的4条径迹则（　　）

• A． 径迹2的粒子比径迹1的粒子速度大
• B． 径迹4的粒子与径迹3的粒子在磁场中回旋时间相等
• C． 3是反α粒子径迹
• D． 4是反α粒子径迹

Answer 1

分析 粒子先通过速度选择器，然后进入磁场发生偏转；直线运动过程根据洛伦兹力与电场力平衡分析，偏转过程根据洛伦兹力提供向心力列式分析．

解答 解：A、粒子通过电磁场共存区域时做直线运动，洛伦兹力与电场力平衡，则有 qvB=qE，得v=$\frac{E}{B}$，可知迹2的粒子与径迹1的粒子速度相等，故A错误．
BCD、在磁场中，粒子做匀速圆周运动，正离子受力向左，向左偏转；负离子向右偏转；根据洛伦兹力提供向心力，有：
qvB=m$\frac{{v}^{2}}{R}$
解得：R=$\frac{mv}{qB}$∝$\frac{m}{q}$，故3是反质子，4是反α粒子；
径迹4的粒子与径迹3的粒子在磁场中回旋时间是各自周期的一半，而周期为 T=$\frac{2πm}{qB}$，反α粒子的$\frac{m}{q}$大，则反α粒子在磁场中回旋时间长，故BC错误，D正确．
故选：D．

点评 本题关键是明确粒子的运动规律，要能结合左手定则判断洛伦兹力，还要能根据平衡条件和牛顿第二定律列方程求解．