如图所示，在平面直角坐标系xoy的第四象限内有一个固定的正点电荷，电荷量Q=9.0×10-4C，一质量为m=4.5×10-10kg、电量为q=1.6×10-11C的带负电粒子，以某一初速度V从P点沿图

问题描述：

如图所示，在平面直角坐标系xoy的第四象限内有一个固定的正点电荷，电荷量Q=9.0×10^-4C，一质量为m=4.5×10^-10kg、电量为q=1.6×10^-11C的带负电粒子，以某一初速度V从P点沿图示方向进入第四象限，而后绕正点电荷做匀速圆周运动，若带电粒子恰好不会进入x轴的上方，已知OP=30cm，静电力常亮k=9.0×10⁹N?m²/C²，空气阻力及粒子重力不计，求：
（1）带电粒子作圆周运动的半径r；
（2）带电粒子从P点射入时初速度V的大小；
（3）在一个周期内，带电粒子由P点进入在第四象限内运动的时间．

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最佳答案：

（1）如图画出粒子运动的轨迹，则：
则：r+rsin30°=OP
所以：r=20cm=0.2m
（2）粒子受到 的库仑力提供向心力，则：

kqQ

r2

＝

mv2

r

所以：v＝

kqQ mr

＝

9.0×109×1.6×10?11×9.0×10?4 4.5×10?10×0.2

=1.2×103m/s
（3）由图可得，粒子的轨迹中的BP之间是在第三象限，根据圆的对称性可知∠BOP=60°，所以在一个周期内，带电粒子由P点进入在第四象限内运动的时间是：
t＝

360°?60°

360°

T＝

5

6

T
粒子运动的周期：T＝

2πr

v

＝

2×3.14×0.2

1.2×103

s＝1.05×10?3s
所以：t＝1.05×10?3×

5

6

＝8.75×10?4s
答：（1）带电粒子作圆周运动的半径r是0.2m；（2）带电粒子从P点射入时初速度V的大小是1.2×103m/s；（3）在一个周期内，带电粒子由P点进入在第四象限内运动的时间8.75×10-4s．