（2024·福建漳州·三模）2023年10月26日，“神舟十七号”航天员顺利奔赴“天宫”。为防止宇宙间各种高能粒子对在轨航天员造成的危害，研制出各种磁防护装置。某同学设计了一种磁防护模拟装置，装置截面图如图所示，以O点为圆心的内圆、外圆半径分别为R、
，区域中的危险区内有垂直纸面向外的匀强磁场，外圆为绝缘薄板，外圆的左侧有两块平行金属薄板，其右板与外圆相切，在切点处开有一小孔C。一质量为m、电荷量为
、不计重力的带电粒子从左板内侧的A点由静止释放，两板间电压为U，粒子经电场加速后从C点沿
方向射入磁场，恰好不进入安全区，粒子每次与绝缘薄板碰撞后原速反弹。求：
（1）粒子通过C点时的速度大小v；
（2）磁感应强度的大小B；
（3）粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间t。
【答案】（1）
；（2）
；（3）
【知识点】粒子由电场进入磁场
【详解】（1）粒子从A点运动到C点，根据动能定理得
解得
（2）设带电粒子在磁场中运动的轨迹半径为r，如图所示
由几何关系得
解得
由牛顿第二定律得
解得
（3）设粒子在磁场中运动的轨迹所对应的圆心角为
，由几何关系得
解得
粒子在磁场中运动的周期为
粒子从C点到第一次与绝缘薄板碰撞所需时间为
解得
由几何关系可得粒子在危险区运动时总共与绝缘薄板发生5次碰撞，粒子从离开电场到再次返回电场所需的时间
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