17. 在科学研究中,磁场和电场的结合能使所研究的高速带电粒子约束在某些固定区域内.现有一个半环形区域处于
MN边界的上方,其截面内圆半径
R1=0.1m,外圆半径
R2m,
O点为该环状区域的圆心,区域内有垂直于截面向外的匀强磁场(如图所示),磁感应强度
B=0.5T,边界线以下为电场强度
E=2.0×10
4N/C的足够大的匀强电场,方向垂直边界向上,内环与边界的交点
A为带正电粒子源,粒子能沿垂直磁场方向连续地射入磁场内,已知带正电粒子的荷质比为
q/m=4.0×10
7C/kg,不计带电粒子的重力和它们之间的相互作用.
(1)若某粒子从A点射出时的速度大小为8.0×10
5m/s,则它在磁场区域内做匀速圆周运动的半径为多大?
(2)假设粒子源射出粒子的最大速率都相同,若要使射入磁场的所有粒子都不能穿出磁场外边界,求粒子的最大速率.
(3)若带电粒子以(2)中的最大速度沿圆环半径方向射入磁场,求带电粒子从刚进入磁场开始到第一次回到该点所需要的时间.