16. 粒子源
S能够在纸面内连续不断同时向各个方向均匀发射电荷量为
q,质量为
m,速率都为
的正粒子。粒子收集板
MN足够长,水平置于粒子源的正下方,收集板与一灵敏理想电流表G相连接在大地上,收集板与粒子源的间距为
d。整个空间存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为
B。粒子源每秒内可以发射
N个粒子,不计粒子的重力及各个粒子之间的相互作用力,求解以下问题:
(1)能打在收集板上的粒子在磁场中运动的最短时间
tmin;
(2)收集板上能接收到粒子区域的长度
L;
(3)通过电流表的电流大小
I;
(4)请你重新设计一种面积最小的磁场区域(磁感应强度的大小不变),使所有粒子都能打在收集板上,且打在收集板上时粒子的速度方向都垂直于收集板,在答卷纸上画出你所设计的磁场区域和方向。