同步加速器在粒子物理研究中有重要的应用,其基本原理简化为如图所示的模型。
、
为两块中心开有小孔的平行金属板。质量为
、电荷量为
的粒子
(不计重力)从
板小孔飘入板间,初速度可视为零,每当
进入板间,两板的电势差变为
,粒子得到加速,当
离开
板时,两板的电荷量均立即变为零。两板外部存在垂直纸面向里的匀强磁场,
在磁场作用下做半径为
的圆周运动,
远大于板间距离,
经电场多次加速,动能不断增大,为使
保持不变,磁场必须相应地变化。不计粒子加速时间及其做圆周运动产生的电磁辐射,不考虑磁场变化对粒子速度的影响及相对论效应。求

(1)
运动第1周时磁场的磁感应强度
的大小;
(2)在
运动第n周的时间内电场力做功的平均功率
;
(3)若有一个质量也为
、电荷量为
(k为大于1的整数)的粒子
(不计重力)与A同时从
板小孔飘入板间,
、B初速度均可视为零,不计两者间的相互作用,除此之外,其他条件均不变,下图中虚线、实线分别表示
、
的运动轨迹。在
的轨迹半径远大于板间距离的前提下,请指出哪个图能定性地反映
、
的运动轨迹,并经推导说明理由。
