如图所示,在真空区域内,有宽度为L的匀强磁场,磁感应强度为B,磁场方向垂直纸面向里,MN、PQ是磁场的边界.质量为m,带电量为-q的粒子,经电压U
1加速后沿着与MN夹角为θ(0<θ<90°)的方向垂直磁感线射入匀强磁场B中,粒子刚好没能从PQ边界射出磁场,粒子加速前速度认为是零,不计重力的影响.
(1)求加速电压U
1;
(2)为使粒子经电压U
1加速射入磁场后沿直线运动,直至射出PQ边界,可在磁场区域加一匀强电场,求该电场的场强大小和方向;
(3)若粒子是经电压U
2加速后射入磁场,粒子则刚好垂直PQ射出磁场,求加速电压U
2;
(4)若PQ是一金属板,粒子垂直PQ射出磁场后被附近一带电量为+Q的固定带点小球俘获后,做半径为r的圆周运动,求粒子从PQ穿出时损失的动能.