Question

【題目】水平折疊式串列加速器是用來產生高能離子的裝置,如圖是其主體原理側視圖。圖中為一級真空加速管,中部處有很高的正電勢， 、兩端口均有電極接地(電勢為零)； 、左邊為方向垂直紙面向里的勻強磁場； 為二級真空加速管,其中處有很低的負電勢, 、兩端口均有電極接地(電勢為零)。有一離子源持續(xù)不斷地向端口釋放質量為m、電荷量為e的負一價離子,離子初速度為零,均勻分布在端口圓面上。離子從靜止開始加速到達處時可被設在該處的特殊裝置將其電子剝離,成為正二價離子(電子被剝離過程中離子速度大小不變)；這些正二價離子從端口垂直磁場方向進入勻強磁場，全部返回端口繼續(xù)加速到達處時可被設在該處的特殊裝置對其添加電子，成為負一價離子(電子添加過程中離子速度大小不變)，接著繼續(xù)加速獲得更高能量的離子。已知端口、端口、端口、端口直徑均為L, 與相距為2L,不考慮離子運動過程中受到的重力,不考慮離子在剝離電子和添加電子過程中質量的變化, ， ，求：

(1)離子到達端口的速度大小v；

(2)磁感應強度度大小B；

(3)在保證(2)問中的B不變的情況下,若端口有兩種質量分別為、，電荷量均為e的的負一價離子,離子從靜止開始加速,求從端口射出時含有m1、m2混合離子束的截面積為多少。

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)

【解析】（1）對離子加速全過程由動能定理得到：

解得：

（2）進入磁場中，

，

解得：

（3）， ，

，