图为类似于洛伦兹力演示仪的结构简图,励磁线圈通入电流
I,可以产生方向垂直于线圈平面的匀强磁场,其磁感应强度
B=
kI(
k=0.01 T/A),匀强磁场内部有半径
R=0.2 m的球形玻璃泡,在玻璃泡底部有一个可以升降的粒子枪,可发射比荷

=10
8 C/kg的带正电的粒子束.粒子加速前速度视为零,经过电压
U(
U可调节,且加速间距很小)加速后,沿水平方向从玻璃泡圆心的正下方垂直磁场方向射入,粒子束距离玻璃泡底部边缘的高度
h=0.04 m,不计粒子间的相互作用与粒子重力.则:
(1)当加速电压
U=200 V、励磁线圈电流强度
I=1 A(方向如图)时,求带电粒子在磁场中运动的轨道半径
r;
(2)若仍保持励磁线圈中电流强度
I=1 A(方向如图),为了防止粒子打到玻璃泡上,加速电压
U应满足什么条件;
(3)调节加速电压
U,保持励磁线圈中电流强度
I=1 A,方向与图中电流方向相反.忽略粒子束宽度,粒子恰好垂直打到玻璃泡的边缘上,并以原速率反弹(碰撞时间不计),且刚好回到发射点,则当高度
h为多大时,粒子回到发射点的时间间隔最短,并求出这个最短时间.
