15.如圖甲所示,MN為一垂直紙面的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場豎直左邊界,MN左側(cè)有一與MN垂直的細(xì)真空管,管左端的離子源S能產(chǎn)生質(zhì)量分別為m
1和m
2(m
1>m
2)、電荷量均為q的兩種正離子,受細(xì)真空管約束,離子經(jīng)電壓為U的電場加速后,只有速度沿管方向才能射入磁場,最后打在置于MN邊上的感光膠片上。不計(jì)離子重力及離子間相互作用。
(1)若S發(fā)出的離子初速度為零,求質(zhì)量為m
1的離子射入磁場時(shí)的速度大小;
(2)若S發(fā)出的離子初速度不為零,可在真空管區(qū)域加豎直向下場強(qiáng)為E
1的電場和垂直向里磁感應(yīng)強(qiáng)度為B
1的磁場,如圖乙所示.求兩種離子在感光膠片上落點(diǎn)的間距x;
(3)實(shí)際真空管具有一定寬度,直徑為d。若磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B可調(diào),為保證在上述第(2)問情況下射入磁場的兩種離子均能落在感光膠片上并被完全分離,求膠片的長度應(yīng)滿足的條件。