如图所示,K是粒子发生器,D1、D2、D3是三块挡板,通过自动控制装置可以控制它们定时开启和关闭,D1、D2的间距为L,D2、D3的间距为L/2。在以O为原点的直角坐标系Oxy中有一磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向里的匀强磁场,y轴和直线MN是它的左、右边界,且MN平行于y轴。现开启挡板D1、D3,粒子发生器仅在t=O时刻沿x轴正方向发射各种速率的粒子,D2仅在t=nT(n =0、1、2…,T为一定值)时刻开启,在t =5T时刻,再关闭挡板D3,使粒子无法进入磁场区域。已知挡板的厚度不计,粒子质量为m、电荷量为+q(q大于0 ),不计粒子的重力,不计粒子间的相互作用,整个装置都放在真空中。
(1)求能够进入磁场区域的粒子速度大小
(2)已知从原点O进入磁场中速度最小的粒子经过坐标为(0cm,2cm)的P点,应将磁场的右边界MN在Oxy平面内如何平移,才能使从原点O进入磁场中速度最大的粒子经过坐标为(
cm,6cm)的Q点?

(1)设能够进入磁场区域的粒子速度大小为vn,由题意,粒子由D1到D2经历的
时间为△t1=nT=
(n=1、2……) 2分
粒子由D2到D3经历的时间为△t2=
=
2分
t=5T时刻,挡板D3关闭,粒子无法进入磁场,故有△t=△t1 +△t2≤5T 2分
联立以上三式解得 n=1、2、3
所以,能够进入磁场区域的粒子的速度为vn=
( n=1、2、3) 2分
(2)进入磁场中速度最小的粒子能经过P点,所以R=1cm。
而qvB=
所以,粒子做圆周运动的半径R=
2分
由前可知,进入磁场粒子的最大速度为最小速度的3倍,故R'=3R=3cm, 1分
其圆心坐标E(0,3m),如图所示,粒子应从F点沿切线方向离开磁场到达Q点
设∠GQE=θ,则tanθ=
=
,θ=30o 2分
由几何知识可知,∠HFE=θ=30o 2分
所以HF= R'cos30o =
cm 2分
因此,只要将磁场边界的MN平移到F点,速度最大的粒子在F点
穿出磁场,将沿圆轨迹的切线方向到达Q点。 1分
说明:用其它方法解答酌情给分。