某同學(xué)設(shè)想用帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡做出“0”字樣,首先,在真空空間的豎直平面內(nèi)建立xoy坐標(biāo)系,在x
1=-0.1m和x
2=0.1m處有兩個(gè)與y軸平行的豎直界面PQ、MN把空間分成Ⅲ、Ⅱ、Ⅰ三個(gè)區(qū)域,在這三個(gè)區(qū)域中分別存在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B
3、B
2、B
1,其大小滿(mǎn)足B
2=2B
3=2B
1=0.02T,方向如圖所示.在Ⅱ區(qū)域中的x軸上、下兩側(cè)還分別存在勻強(qiáng)電場(chǎng)E
1、E
2(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)a=0.2m.現(xiàn)在界面MN上的A點(diǎn)沿x軸正方向發(fā)射一個(gè)比荷q/m=1.0×10
8C/kg的帶正電的粒子(其重力不計(jì)),粒子恰能沿圖中實(shí)線(xiàn)運(yùn)動(dòng),途經(jīng)B、C、D三點(diǎn)后回到A點(diǎn),做周期性運(yùn)動(dòng),軌跡構(gòu)成一個(gè)“0”字,已知粒子每次穿越Ⅱ區(qū)域時(shí)均作直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).試求:
(1)粒子自A點(diǎn)射出時(shí)的速度大小v
0;
(2)電場(chǎng)強(qiáng)度E
1、E
2的大小和方向;
(3)粒子作一次周期性運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間.