10.
如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\( \dfrac{q}{m}=10^{8} C/kg\)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.
\((1)\)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\(U\)应该满足什么条件?
\((3)\)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.