某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”、“8”字樣，首先，如圖甲所示，在真空空間的豎直平面內(nèi)建立xoy坐標(biāo)系，在y1=0.1m和y2= -0.1m處有兩個(gè)與x軸平行的水平界面PQ和MN把空間分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域，在三個(gè)區(qū)域中分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2、B3，其大小滿(mǎn)足B2=2B1=2B3=0.02T，方向如圖甲所示。在Ⅱ區(qū)域中的y軸左右兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E1、E2（圖中未畫(huà)出），忽略所有電、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng). ABCD是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心對(duì)稱(chēng)的正方形，其邊長(zhǎng)L=0.2m�，F(xiàn)在界面PQ上的A處沿y軸正方向發(fā)射一比荷q/m=108c/kg的帶正電荷的粒子（重力不計(jì)），粒子恰能沿圖中實(shí)線(xiàn)途經(jīng)B、C、D三點(diǎn)后回到A點(diǎn)并做周期性運(yùn)動(dòng)，軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字.己知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).

（1）求E1、E2場(chǎng)的大小和方向

（2）若去掉Ⅱ和Ⅲ區(qū)域中的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，其他條件不變，仍在處以相同的速度發(fā)射相同的粒子，請(qǐng)?jiān)冖蚝廷髤^(qū)域內(nèi)重新設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡成為上、下對(duì)稱(chēng)的“8”字，且粒子運(yùn)動(dòng)的周期跟甲圖中相同，請(qǐng)通過(guò)必要的計(jì)算和分析，求出你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”的大小、方向和區(qū)域，并在乙圖中描繪出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”（上面半圓軌跡己在圖中畫(huà)出）

某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”、“8”字樣，首先，如圖甲所示，在真空空間的豎直平面內(nèi)建立xoy坐標(biāo)系，在y1=0.1m和y2= -0.1m處有兩個(gè)與x軸平行的水平界面PQ和MN把空間分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個(gè)區(qū)域，在三個(gè)區(qū)域中分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B1、B2、B3，其大小滿(mǎn)足B2=2B1=2B3=0.02T，方向如圖甲所示。在Ⅱ區(qū)域中的y軸左右兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E1、E2（圖中未畫(huà)出），忽略所有電、磁場(chǎng)的邊緣效應(yīng). ABCD是以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心對(duì)稱(chēng)的正方形，其邊長(zhǎng)L=0.2m�，F(xiàn)在界面PQ上的A處沿y軸正方向發(fā)射一比荷q/m=108c/kg的帶正電荷的粒子（重力不計(jì)），粒子恰能沿圖中實(shí)線(xiàn)途經(jīng)B、C、D三點(diǎn)后回到A點(diǎn)并做周期性運(yùn)動(dòng)，軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字.己知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).

（1）求E1、E2場(chǎng)的大小和方向

（2）若去掉Ⅱ和Ⅲ區(qū)域中的勻強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng)，其他條件不變，仍在處以相同的速度發(fā)射相同的粒子，請(qǐng)?jiān)冖蚝廷髤^(qū)域內(nèi)重新設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)膭驈?qiáng)電場(chǎng)或勻強(qiáng)磁場(chǎng)，使粒子運(yùn)動(dòng)的軌跡成為上、下對(duì)稱(chēng)的“8”字，且粒子運(yùn)動(dòng)的周期跟甲圖中相同，請(qǐng)通過(guò)必要的計(jì)算和分析，求出你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”的大小、方向和區(qū)域，并在乙圖中描繪出帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡和你所設(shè)計(jì)的“場(chǎng)”（上面半圓軌跡己在圖中畫(huà)出）

在物理學(xué)上，常利用測(cè)定帶電粒子的受力情況來(lái)確定復(fù)合場(chǎng)中場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向。如圖所示，在立方體區(qū)域內(nèi)存在待測(cè)定的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，在其左側(cè)分別是加速電場(chǎng)和速度選擇器，用于獲取特定速度的帶電粒子。裝置中，燈絲A接入電源后發(fā)出電子，P為中央帶小圓孔的豎直金屬板，在燈絲A和金屬板P之間接入電源甲，使電子加速；在間距為d的水平正對(duì)金屬板C、D間接入電源乙，在板間形成勻強(qiáng)電場(chǎng)。C、D間同時(shí)存在垂直紙面向外、大小為 B0的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（左右寬度與兩板相同）�，F(xiàn)將電源甲、乙的輸出電壓分別調(diào)到U₁、U₂，使電子沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)入待測(cè)區(qū)域，如圖中虛線(xiàn)所示。電子質(zhì)量為m、電量為e，重力不計(jì)，從燈絲出來(lái)的電子初速不計(jì)，整個(gè)裝置置于真空室內(nèi)。

（1）用筆畫(huà)線(xiàn)代替導(dǎo)線(xiàn)將電源甲、乙接人裝置，以滿(mǎn)足題中要求；
（2）求電子從P板出來(lái)的速度v₀及U₁、U₂。滿(mǎn)足的關(guān)系式；
（3）調(diào)節(jié)U₁、U₂使電子以不同的速度大小沿+X軸進(jìn)入待測(cè)區(qū)域，測(cè)得電子剛連入時(shí)受力大小均為F，由此，你能推測(cè)出待測(cè)區(qū)域中電場(chǎng)或磁場(chǎng)的什么信息？
（4）保持電子進(jìn)入待測(cè)區(qū)域的速度大小仍為V₀，轉(zhuǎn)動(dòng)待測(cè)區(qū)域（轉(zhuǎn)動(dòng)中電場(chǎng)、磁場(chǎng)相對(duì)坐標(biāo)軸的方向不變），使電子沿Y軸或Z軸方向射入。測(cè)得電子剛射入時(shí)受力大小如下表所示，根據(jù)表中信息又能推測(cè)出待測(cè)區(qū)域中電場(chǎng)或磁場(chǎng)的什么信息？

在實(shí)驗(yàn)室中，需要控制某些帶電粒子在某區(qū)域內(nèi)的滯留時(shí)間，以達(dá)到預(yù)想的實(shí)驗(yàn)效果�，F(xiàn)設(shè)想在xOy的紙面內(nèi)存在以下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，在O點(diǎn)到P點(diǎn)區(qū)域的x軸上方，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，方向垂直紙面向外，在x軸下方，磁感應(yīng)強(qiáng)度大小也為B，方向垂直紙面向里，OP兩點(diǎn)距離為x₀（如圖所示）�，F(xiàn)在原點(diǎn)O處以恒定速度v₀不斷地向第一象限內(nèi)發(fā)射氘核粒子。

（1）設(shè)粒子以與x軸成45°角從O點(diǎn)射出，第一次與x軸相交于A點(diǎn)，第n次與x軸交于P點(diǎn)，求氘核粒子的比荷（用已知量B、x₀、v₀、n表示），并求OA段粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的弧長(zhǎng)（用已知量x₀、v₀、n表示）。

（2）求粒子從O點(diǎn)到A點(diǎn)所經(jīng)歷時(shí)間t₁和從O點(diǎn)到P點(diǎn)所經(jīng)歷時(shí)間t（用已知量x₀、v₀、n表示）。