3.
地磁场可以减少宇宙射线中带电粒子对地球上生物体的危害.为研究地磁场,某研究小组模拟了一个地磁场.如图所示,模拟地球半径为R,地球赤道平面附近的地磁场简化为赤道上方厚度为2R、磁感应强度大小为B、方向垂直于赤道平面的匀强磁场.磁场边缘A处有一粒子源,可在赤道平面内以不同速度向各个方向射入某种带正电粒子.研究发现,当粒子速度为2v时,沿半径方向射入磁场的粒子恰不能到达模拟地球.不计粒子重力及大气对粒子运动的影响,且不考虑相对论效应.
(1)求粒子的比荷;
(2)若该种粒子的速度为v,则这种粒子到达模拟地球的最短时间是多少?
(3)试求速度为2v的粒子到达地球粒子数与进入地磁场粒子总数比值η.(结果用反三角函数表示.例: , 则 , θ为弧度)