1. (2024高二下·广西月考) 托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环形容器，如图1，它的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈，在通电的时候托卡马克的内部产生的磁场可以把高温条件下高速运动的离子约束在小范围内。如图2为该磁约束装置的简化模型，两个圆心均在O点，半径分别为R和3R的圆环将空间分成区域Ⅰ和Ⅱ，区域Ⅰ内无磁场，区域Ⅱ内有方向垂直于纸面向里，大小为B的匀强磁场。一束不同速率、电量为、质量为m的带电粒子从O点沿着区域Ⅰ的半径方向射入环形的匀强磁场，不计一切阻力与粒子重力。

1. （1） 求能约束在此装置内的粒子的最大初动能；
3. （2） 求从射入环形磁场到第一次返回圆形区域Ⅰ，在区域Ⅱ运动的最长时间；
5. （3） 若粒子从图中O点沿x轴正方向射入环形磁场，每运动一段时间T后，再一次沿x轴正方向通过O点，则粒子初动能为多大时，粒子穿过区域Ⅰ和区域Ⅱ的边界次数最少，并求出T。