如图1所示，金属圆筒A接高压电源的正极，其轴线上的金属线B接负极。
(1)设
两极间电压为U，求在B极附近电荷量为Q的负电荷到达A极过程中静电力做的功W。
(2)已知筒内距离轴线r处的电场强度大小
，其中k为静电力常量，
为金属线B单位长度的电荷量。如图2所示，在圆筒内横截面上，电荷量为q、质量为m的粒子绕轴线做半径不同的匀速圆周运动，其半径为
和
时的总能量分别为
和
。若
，推理分析并比较
与
的大小。
(3)图1实为某种静电除尘装置原理图，空气分子在B极附近电离，筒内尘埃吸附电子而带负电，在电场作用下最终被A极收集。使分子或原子电离需要一定条件。以电离氢原子为例。根据玻尔原子模型，定态氢原子中电子在特定轨道上绕核做圆周运动，处于特定能量状态，只有当原子获得合适能量才能跃迁或电离。若氢原子处于外电场中，推导说明外电场的电场强度多大能将基态氢原子电离。（可能用到：元电荷
，电子质量
，静电力常量
，基态氢原子轨道半径
和能量
）
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】利用功能关系计算电场力做的功及电势能的变化、基态、激发态、跃迁、电离
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