如图所示,真空中有以
O′为圆心,
r为半径的圆形匀强磁场区域,磁场方向垂直纸面向外,磁感应强度为
B.圆的最下端与
x轴相切于直角坐标原点
O,圆的右端与平行于
y轴的虚线
MN相切,在虚线
MN右侧
x轴上方足够大的范围内有方向竖直向下、场强大小为
E的匀强电场,在坐标系第四象限存在方向垂直纸面向里、磁感应强度大小也为
B的匀强磁场,现从坐标原点
O沿
y轴正方向发射速率相同的质子,质子在磁场中做半径为
r的匀速圆周运动,然后进入电场到达
x轴上的
C点.已知质子带电量为+
q,质量为
m,不计质子的重力、质子对电磁场的影响及质子间的相互作用力.求:
(1)质子刚进入电场时的速度方向和大小;
(2)
OC间的距离;
(3)若质子到达
C点后经过第四限的磁场后恰好被放在
x轴上
D点处(图上未画出)的一检测装置俘获,此后质子将不能再返回电场,则
CD间的距离为多少.