如图所示,平行金属板右侧有一宽度为a的匀强磁场Ⅰ,磁感应强度为B,方向垂直纸面向里.在磁场I的右侧存在范围足够大的匀强磁场Ⅱ,磁感应强度大小也为B,方向垂直纸面向外.现在正极板处有一带正电粒子(粒子重力不计),质量为m、电荷量为q,由静止开始经电场加速后,经右侧金属板狭缝沿x轴方向进入磁场,求:
(1)当加速电压U=U0时,带电粒子恰好可以到达磁场区域Ⅰ、Ⅱ的交界处,求加速电压U0;
(2)当加速电压U=2U0时,带电粒子进入磁场后经过时间t到达x轴,求运动时间t(可用反三角函数表示);
(3)当加速电压U=kU0(k>1)时,带电粒子可以沿进入磁场前的路径返回,求k值.
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