如图甲所示,空间站上某种离子推进器由离子源、间距为d的中间有小孔的两平行金属板M、N和边长为L的立方体构成,其后端面P为喷口。以金属板N的中心O为坐标原点,垂直立方体侧面和金属板建立x、y和z坐标轴。M、N板之间存在场强为E、方向沿z轴正方向的匀强电场;立方体内存在磁场,其磁感应强度沿z方向的分量始终为零,沿x和y方向的分量
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EB%3C%2Fmi%3E%3Cmi%3Ex%3C%2Fmi%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
和
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EB%3C%2Fmi%3E%3Cmi%3Ey%3C%2Fmi%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
随时间周期性变化规律如图乙所示,图中
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EB%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E0%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
可调。氙离子(
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsup%3E%3Cmrow%3E%3Cmtext%3EXe%3C%2Fmtext%3E%3C%2Fmrow%3E%3Cmrow%3E%3Cmn%3E2%3C%2Fmn%3E%3Cmo%3E%2B%3C%2Fmo%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmsup%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
)束从离子源小孔S射出,沿z方向匀速运动到M板,经电场加速进入磁场区域,最后从端面P射出,测得离子经电场加速后在金属板N中心点O处相对推进器的速度为v
0。已知单个离子的质量为m、电荷量为
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmn%3E2%3C%2Fmn%3E%3Cmi%3Ee%3C%2Fmi%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
,忽略离子间的相互作用,且射出的离子总质量远小于推进器的质量。