8. 如图所示为用质谱仪测定带电粒子比荷的装置示意图。它是由离子室、加速电场、速度选择器和分离器四部分组成。已知速度选择器的两极板间的匀强电场场强为
E,匀强磁场磁感应强度为
,方向垂直纸面向里。分离器中匀强磁场磁感应强度为
,方向垂直纸面向外。某次实验离子室内充有大量氢的同位素离子,经加速电场加速后从速度选择器两极板间的中点
O平行于极板进入,部分粒子通过小孔
后进入分离器的偏转磁场中,在底片上形成了对应于氕
、氘
、氚
三种离子的三个有一定宽度的感光区域,测得第一片感光区域的中心
P到
点的距离为
。不计离子的重力、不计离子间的相互作用,不计小孔
的孔径。
(1)打在感光区域中心
P点的离子,在速度选择器中沿直线运动,试求该离子的速度
和比荷
;
(2)以
的速度从
O点射入的离子,其在速度选择器中所做的运动为一个速度为
的匀速直线运动和另一个速度为
的匀速圆周运动的合运动,试求该速度选择器极板的最小长度
L。