中国科学院自主研制的磁约束核聚变实验装置中的“偏转系统”原理图如图所示。由正离子和中性粒子组成的多样性粒子束通过两极板间电场后进入偏转磁场。其中的中性粒子沿原方向运动,被接收板(未画出)接收;一部分离子打到左极板,其余的进入磁场发生偏转被吞噬板吞噬并发出荧光。多样性粒子束宽度为
L,各组成粒子均横向均匀分布。偏转磁场为垂直纸面向外的矩形匀强磁场,磁感应强度为
B1,已知正离子的电荷量为
q、质量为
m,两极板间电压为
U、间距为
L,极板长度为2
L,吞噬板长度为2
L并紧靠负极板。若正离子和中性粒子的重力、相互作用力、极板厚度可忽略不计,则:
(1)要使

的正离子能在两极板间做匀速直线运动,可在极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场
B0,求
B0的大小;
(2)若入射粒子的速度均为


撤去极板间的磁场
B0,求进入偏转磁场
B1的正离子占总正离子数的比例
η;
(3)重新在两极板间施加一垂直于纸面的匀强磁场
B0并调整磁感应强度
B0的大小,使

的正离子沿直线通过极板后进入偏转磁场,若此时磁场边界为矩形,如图所示,当

时上述离子全部能被吞噬板吞噬,求偏转磁场的最小面积。
