如图甲所示,在直角坐标系
xoy中,
x轴的上方有宽度为
a、垂直于纸面向外的足够大的匀强磁场,在
x轴下方存在一周期性变化的匀强电场,规定沿+
y方向为电场正方向。一质量为
m,电荷量为
q的正离子,
t=0时刻在电场中
y轴上的某点由静止释放。不计离子重力。


⑴若
x轴下方的周期性变化的电场如图乙所示(
E0、
T已知),离子恰好在
t=0.5
T时通过
x轴并能够从匀强磁场上边界穿出磁场,求离子通过
x轴时的速度大小和匀强磁场的磁感应强度
B应满足的条件。
⑵若在如图乙所示的电场中,离子在
y轴上的
A点(图中未画出)由静止释放,在电场中经过
n个周期正好到达
x轴,在磁场中偏转后又回到电场中。已知离子在磁场中运动的时间小于2
T,
A点到
x轴的距离和离子回到电场中后沿-
y轴方向运动的最大距离相等。求
A点到
x轴的距离和匀强磁场的磁感应强度
B的可能值。
⑶若在
x轴上固定一厚度不计的特殊薄板,使离子每穿过一次
x轴后电荷量不变,动能变为穿过前的

倍。
x轴下方的周期性变化的电场示意图如图丙所示,当离子在电场中运动时,电场方向沿+
y方向,当离子在磁场中运动时,电场方向沿-
y方向。
x轴上方的匀强磁场磁感应强度大小为
B0,离子在
y轴上由静止释放时与
x轴间距也为
a,且离子不会从匀强磁场的上边界穿出。求离子能够到达的横坐标
x的最大值和离子在电场中运动的总时间。