(1)如图所示,设离子从M点射入磁场的速度为v.依题意,在磁场中通过最大距离应是过M点的直径MRN.由于离子在磁场中运动受洛伦兹力作用,运动轨迹是以MRN为弦长的圆弧并从N点射出磁场.
设离子从M点入射时速度方向与MR的夹角为α,α=arcsin
=
R 2 R
π 6
离子在磁场力作用下,速度方向偏转2α=
π 3
设离子在磁场中做圆周运动的半径为r,则qvB=
mv2
r
离子在磁场中运动的周期:T=
=2πr v
2πm qB
所以离子在磁场中运动的时间t=
=T 6
×1 6
=2πm qB
πm 3qB
(2)设离子在磁场中做圆周运动的半径为r,则qvB=
mv2
r
由几何关系得r=2R
粒子在电场中加速,由动能定理,有qU=
mv21 2
联立以上各式解得:U=
.2B2R2q m
答:(1)离子在磁场区域经历的时间是
; πm 3qB
(2)加速电场的加速电压是
.2B2R2q m