1998年6月2日，我國科學(xué)家研究的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載升空，用于探測宇宙中是否有反物質(zhì)和暗物質(zhì)，所謂反物質(zhì)的原子（反原子）是由帶負(fù)電的反原子核和核外的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成．與

1 1

H、

1 0

n、

1 -1

e等物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的

1 -1

H、

1 0

n、

0 1

e等稱為反粒子．由于反粒子具有相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電荷，故可用下述方法探測．如圖所示，設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場B即射線OO'的方向進(jìn)入截面為MNPQ的磁譜儀時(shí)速度相同，且氫原子核（

1 1

H）在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x₀恰為其軌跡半徑的一半，試預(yù)言反氫核（

1 -1

H）和反氦核（

4 -2

He）的軌跡及其在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x₁和x₂．如果預(yù)言正確，那么當(dāng)人們觀測到上述這樣的軌跡，就證明已經(jīng)探測到了反氫和反氦的核．

1998年6月2日，我國科學(xué)家研究的阿爾法磁譜儀由“發(fā)現(xiàn)號(hào)”航天飛機(jī)搭載升空，用于探測宇宙中是否有反物質(zhì)和暗物質(zhì)，所謂反物質(zhì)的原子（反原子）是由帶負(fù)電的反原子核和核外的正電子組成，反原子核由反質(zhì)子和反中子組成．與

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H、

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n、

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e等物質(zhì)粒子相對(duì)應(yīng)的

1-1

H、

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n、

01

e等稱為反粒子．由于反粒子具有相應(yīng)粒子完全相同的質(zhì)量及相反的電荷，故可用下述方法探測．如圖所示，設(shè)圖中各粒子或反粒子沿垂直于勻強(qiáng)磁場B即射線OO'的方向進(jìn)入截面為MNPQ的磁譜儀時(shí)速度相同，且氫原子核（

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H）在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x₀恰為其軌跡半徑的一半，試預(yù)言反氫核（

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H）和反氦核（

4-2

He）的軌跡及其在Ox軸上的偏轉(zhuǎn)位移x₁和x₂．如果預(yù)言正確，那么當(dāng)人們觀測到上述這樣的軌跡，就證明已經(jīng)探測到了反氫和反氦的核．

如圖甲所示，兩平行金屬板的板長l=0.20 m，板間距d=6.0×10^-2 m，在金屬板右側(cè)有一范圍足夠大的方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場，其邊界為MN，與金屬板垂直。金屬板的下極板接地，上極板的電壓u隨時(shí)間變化的圖線如圖乙所示，勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0×10^-2 T�，F(xiàn)有帶正電的粒子以v₀=5.0×10⁵ m/s的速度沿兩板間的中線OO'連續(xù)進(jìn)入電場，經(jīng)電場后射入磁場。已知帶電粒子的比荷，粒子的重力忽略不計(jì)，假設(shè)在粒子通過電場區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)極板間的電壓可以看作不變，不計(jì)粒子間的作用(計(jì)算中取tan15°=4/15)。
(1)求t=0時(shí)刻進(jìn)入的粒子，經(jīng)邊界MN射入磁場和射出磁場時(shí)兩點(diǎn)間的距離；
(2)求t=0.30 s時(shí)刻進(jìn)入的粒子，在磁場中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
(3)試證明：在以上裝置不變時(shí)，以v₀射入電場比荷相同的帶電粒子，經(jīng)邊界MN射入磁場和射出磁場時(shí)兩點(diǎn)間的距離都相等。