解题思路:(1)首先要画出带电粒子运动的轨迹,由几何关系找出个物理量之间的关系,即可求得圆周运动的半径;
(2)根据电场力提供向心力,结合库仑定律即可求出初速度的大小;
(3)根据运动的轨迹结合几何关系即可求出粒子在第四象限内的时间.
(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
6T
粒子运动的周期:T=
2πr
v=
2×3.14×0.2
1.2×103s=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.
点评:
本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;牛顿第二定律;向心力.
考点点评: 本题主要结合圆周运动考查带电粒子的在电场中的运动,关键是能把运动的轨迹画出,利用好几何关系求解.