Question

（2004?广东）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有

（2004?广东）如图，真空室内存在匀强磁场，磁场方向垂直于纸面向里，磁感应强度的大小B=0.60T，磁场内有一块平面感光板ab，板面与磁场方向平行，在距ab的距离l=16cm处，有一个点状的α放射源S，它向各个方向发射α粒子，α粒子的速度都是v=3.0×106m/s，已知α粒子的电荷与质量之比qm＝5.0×107C/kg，现只考虑在图纸平面中运动的α粒子，求ab上被α粒子打中的区域的长度．

Answer 1

α粒子带正电，故在磁场中沿逆时针方向做匀速圆周运动，

用R表示轨道半径，有qvB＝m

v2

R

①
由此得R＝

v

(q/m)B

代入数值得R=10cm
可见，2R＞l＞R．
因朝不同方向发射的α粒子的圆轨迹都过S，由此可知，某一圆轨迹在图中N左侧与ab相切，则此切点P₁就是α粒子能打中的左侧最远点．为定出P₁点的位置，可作平行于ab的直线cd，cd到ab的距离为R，以S为圆心，R为半径，作弧交cd于Q点，过Q作ab的垂线，它与ab的交点即为P₁.NP1＝

R2?(l?R)2

       ②
再考虑N的右侧．任何α粒子在运动中离S的距离不可能超过2R，以2R为半径、S为圆心作圆，交ab于N右侧的P₂点，此即右侧能打到的最远点．
由图中几何关系得NP2＝

(2R)2?l2

     ③
所求长度为  P₁P₂=NP₁+NP₂④
代入数值得P₁P₂=20cm
ab上被α粒子打中的区域的长度 P₁P₂=20cm．