Question

【题目】水平折叠式串列加速器是用来产生高能离子的装置,如图是其主体原理侧视图。图中为一级真空加速管,中部处有很高的正电势， 、两端口均有电极接地(电势为零)； 、左边为方向垂直纸面向里的匀强磁场； 为二级真空加速管,其中处有很低的负电势, 、两端口均有电极接地(电势为零)。有一离子源持续不断地向端口释放质量为m、电荷量为e的负一价离子,离子初速度为零,均匀分布在端口圆面上。离子从静止开始加速到达处时可被设在该处的特殊装置将其电子剥离,成为正二价离子(电子被剥离过程中离子速度大小不变)；这些正二价离子从端口垂直磁场方向进入匀强磁场，全部返回端口继续加速到达处时可被设在该处的特殊装置对其添加电子，成为负一价离子(电子添加过程中离子速度大小不变)，接着继续加速获得更高能量的离子。已知端口、端口、端口、端口直径均为L, 与相距为2L,不考虑离子运动过程中受到的重力,不考虑离子在剥离电子和添加电子过程中质量的变化, ， ，求：

(1)离子到达端口的速度大小v；

(2)磁感应强度度大小B；

(3)在保证(2)问中的B不变的情况下,若端口有两种质量分别为、，电荷量均为e的的负一价离子,离子从静止开始加速,求从端口射出时含有m1、m2混合离子束的截面积为多少。

Answer 1

【答案】(1) (2) (3)

【解析】（1）对离子加速全过程由动能定理得到：

解得：

（2）进入磁场中，

，

解得：

（3）， ，

，