如圖所示,在真空區(qū)域內,有寬度為L的勻強磁場,磁感應強度為B,磁場方向垂直紙面向里,MN、PQ是磁場的邊界.質量為m,帶電量為-q的粒子,經電壓U
1加速后沿著與MN夾角為θ(0<θ<90°)的方向垂直磁感線射入勻強磁場B中,粒子剛好沒能從PQ邊界射出磁場,粒子加速前速度認為是零,不計重力的影響.
(1)求加速電壓U
1;
(2)為使粒子經電壓U
1加速射入磁場后沿直線運動,直至射出PQ邊界,可在磁場區(qū)域加一勻強電場,求該電場的場強大小和方向;
(3)若粒子是經電壓U
2加速后射入磁場,粒子則剛好垂直PQ射出磁場,求加速電壓U
2;
(4)若PQ是一金屬板,粒子垂直PQ射出磁場后被附近一帶電量為+Q的固定帶點小球俘獲后,做半徑為r的圓周運動,求粒子從PQ穿出時損失的動能.