如图所示,直角坐标系中,有一平行于y轴长度为0.5L的线状离子源MN,M端在x轴上,坐标 , 离子源发射的正离子初速度大小均为 , 方向平行于x轴正方向,且发射的正离子沿MN均匀分布,每个离子质量为m,电荷量为q;在、区间内加一垂直于纸面向里,磁感应强度大小为的圆形边界匀强磁场,能使离子源发射的全部正离子经过原点O,不计离子重力及离子间的相互作用。(1)求磁感应强度的取值范围;
(2)若磁感应强度取最小值,在第一象限加垂直纸面向里、磁感应强度大小为的匀强磁场,在第二象限加垂直纸面向外、磁感应强度大小为的匀强磁场,已知。离子发射前,在y轴上放置长度为0.8L的探测板PQ,只有打到探测板左侧表面的离子才能被探测到。
①求全部正离子经过原点O时与y轴正方向夹角的范围;
②若探测板下端Q纵坐标 , 求离子探测率(即探测板探测到的离子数占总离子数的比例);
③若探测板位置在y轴上可变,Q端纵坐标满足 , 求离子探测率与的关系。