Question

（18分）如图(a)所示，在以O为圆心，内外半径分别为R₁和R₂的圆环区域内，存在辐射状电场和垂直纸面的匀强磁场，内外圆间的电势差U为常量，R₁=R₀，R₂=3R₀，一电荷量为+q，质量为m的粒子从内圆上的A点进入该区域，不计重力。
⑴已知粒子从外圆上以速度v₁射出，求粒子在A点的初速度v₀的大小。
⑵若撤去电场，如图(b)，已知粒子从OA延长线与外圆的交点C以速度v₂射出，方向与OA延长线成45°角，求磁感应强度的大小及粒子在磁场中运动的时间。
⑶在图(b)中，若粒子从A点进入磁场，速度大小为v₃，方向不确定，要使粒子一定能够从外圆射出，磁感应强度应小于多少？

Answer 1

：⑴根据动能定理，，所以

⑵如图所示，设粒子在磁场中作匀速圆周运动的半径为R，由几何知识可知，解得：。根据洛仑兹力公式，解得：。
根据公式，,解得：
⑶考虑临界情况，如图所示
①，解得：
②，解得：，综合得：