如圖甲所示,兩塊相同的平行金屬板M、N正對著放置,相距為
,板M、N上的小孔s
1、s
2與 O三點(diǎn)共線,s
2O=R,連線s
1O垂直于板M、N.以O(shè)為圓心、R為半徑的圓形區(qū)域內(nèi)存在磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B、方向垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場.收集屏PQ上各點(diǎn)到O點(diǎn)的距離都為2R,兩端點(diǎn)P、Q關(guān)于連線s
1O對稱,屏PQ所對的圓心角θ=120°.質(zhì)量為m、電荷量為e的質(zhì)子連續(xù)不斷地經(jīng)s
1進(jìn)入M、N間的電場,接著通過s
2進(jìn)入磁場.質(zhì)子重力及質(zhì)子間的相互作用均不計(jì),質(zhì)子在s
1處的速度看作零.
(1)若M、N間的電壓U
MN=+U時(shí),求質(zhì)子進(jìn)入磁場時(shí)速度的大小v
0.
(2)若M、N間接入如圖乙所示的隨時(shí)間t變化的電壓U
MN=|U
Osin
t|(式中U
0=
,周期T已知),且在質(zhì)子通過板間電場區(qū)域的極短時(shí)間內(nèi)板間電場視為恒定,則質(zhì)子在哪些時(shí)刻自s
1處進(jìn)入板間,穿出磁場后均能打到收集屏PQ上?
(3)在上述(2)問的情形下,當(dāng)M、N間的電壓不同時(shí),質(zhì)子從s
1處到打在收集屏PQ上經(jīng)歷的時(shí)間t會不同,求t的最大值.