为了获得一束速度大小确定且方向平行的电子流,某人设计了一种实验装置,其截面图如题9图所示。其中EABCD为一接地的金属外壳。在A处有一粒子源,可以同时向平行于纸面的各个方向射出大量的速率不等的电子。忽略电子间的相互作用力,这些电子进入一垂直于纸面向里的圆形区域匀强磁场后,仅有一部分能进入右侧的速度选择器MNPQ。已知圆形磁场半径为R;速度选择器的MN和PQ板都足够长,板间电场强度为E(图中未画出电场线),匀强磁场垂直于纸面向里大小为B2,电子的电荷量大小为e,质量为m。调节圆形区域磁场的磁感应强度B1的大小,直到有电子从速度选择器右侧射出。求:
(1)速度选择器的MN板带正电还是负电?能从速度选择器右侧射出的电子的速度大小、方向如何?
(2)是否所有从粒子源A处射出并进入磁场的速度大小为(1)问中的电子,最终都能从速度选择器右侧射出?若能,请简要证明,并求出圆形磁场的磁感应强度B1的大小;若不能,请说明理由。(不考虑电子“擦”到金属板的情形以及金属板附近的边界效应)
(3)在最终能通过速度选择器的电子中,从圆形区域磁场出射时距AE为的电子在圆形磁场中运动了多长时间?