如圖所示,水平放置的兩平行金屬板間存在相互垂直的勻強(qiáng)磁場(chǎng)和勻強(qiáng)電場(chǎng),磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B
1,方向與紙面垂直,電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E=2.0×10
5V/m,方向豎直向下,PQ為板間中線.緊靠平行板右側(cè)邊緣建立平面直角坐標(biāo)系xOy,在第一象限內(nèi),存在著以AO為理想邊界的兩個(gè)勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域,方向如圖所示,磁感應(yīng)強(qiáng)度B
2=B
3=0.6T,AO和y軸間的夾角θ=30°.一束帶負(fù)電的粒子,質(zhì)量不同,帶電量q=2.5×10
-8C,以v=5×10
5m/s的水平速度從P點(diǎn)射入板間,沿PQ做直線運(yùn)動(dòng),穿出平行板區(qū)域后從y軸上坐標(biāo)為(0,0.3m)的Q點(diǎn)垂直于y軸射入磁場(chǎng)區(qū)域.(粒子的重力不計(jì))
(1)求磁感應(yīng)強(qiáng)度B
1的大小和方向;
(2)若粒子不能穿過AO邊界,試確定其質(zhì)量m應(yīng)滿足的條件;
(3)若m=9.0×10
-15kg,試畫出粒子從Q點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域開始,至第3次經(jīng)過AO邊界時(shí)的軌跡圖;
(4)由(3)所給條件,求粒子從Q點(diǎn)進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域開始至第n次通過AO邊界時(shí)的位置到原點(diǎn)O的距離和該過程經(jīng)歷的時(shí)間.(結(jié)果可保留π)