如图所示为回旋加速器的结构示意图,匀强磁场的方向垂直于半圆型且中空的金属盒D
1和D
2,磁感应强度为
R,金属盒的半径为
R,两盒之间有一狭缝,其间距为
d,且

,两盒间电压为
U.
A处的粒子源可释放初速度不计的带电粒子,粒子在两盒之间被加速后进入D
1盒中,经半个圆周之后再次到达两盒间的狭缝。通过电源正负极的交替变化,可使带电粒子经两盒间电场多次加速后获得足够高的能量.已知带电粒子的质量为
m、电荷量为+
q.

(1)不考虑加速过程中的相对论效应和重力的影响.
①求粒子可获得的最大速度
vm;
②若粒子第1次进入D
1盒在其中的轨道半径为
r1,粒子第1次进入D
2盒在其中的轨道半径为
r2,求
r1与
r2之比.
(2)根据回旋加速器的工作原理,请通过计算对以下两个问题进行分析:
①在上述不考虑相对论效应和重力影响的情况下,计算粒子在回旋加速器中运动的时间时,为何常常忽略粒子通过两盒间狭缝的时间,而只考虑粒子在磁场中做圆周运动的时间;
②实验发现:通过该回旋加速器,加速的带电粒子能量达到25~30MeV后,就很难再加速了。这是由于速度足够大时,相对论效应开始显现,粒子的质量随着速度的增加而增大。结合这一现象,分析在粒子获得较高能量后,为何加速器不能继续使粒子加速了。