“太空粒子探测器”是由加速.偏转和收集三部分组成,其原理可简化如下:辐射状的加速电场区域边界为两个同心平行半圆弧面,圆心为O,外圆弧面
AB的半径为
L,电势为

,内圆弧面
CD的半径为

,电势为

。足够长的收集板
MN平行边界
ACDB,
O到收集板
MN的距离

。假设太空中漂浮这质量为m,电量为q的带正电粒子,它们能吸附到
AB圆弧面上,并被加速电场从静止开始加速,不计粒子间的相互作用和其它星球对粒子引力的影响。若初时
AB圆弧面上均匀地吸附着带电粒子。

(1)求粒子到达
O点时速度的大小;
(2)如图1所示,在收集板
MN左侧存在垂直纸面向里,宽为
L的匀强磁场,磁感应强度大小

(以
O为圆心、半径为

的区域内没有电场和磁场)求:此时收集板
MN上的收集效率

(收集效率是射到收集板
MN的带电粒子数与射入磁场的带电粒子总是之比,不考虑过边界
ACDB的粒子再次返回);
(3)如图2所示,在边界
ACDB和收集板
MN之间存在与(2)中相同的匀强磁场(磁场上、下边界的间距为2
L,以
O为圆心、半径为

的区域内没有电场和磁场),求:此时收集板
MN上的收集效率

(不考虑过边界
ACDB的粒子再次返回)。