如图所示,在
xOy平面直角坐标系中,以原点
O为圆心,半径为
L的圆内存在着垂直纸面向里的匀强磁场,磁场的磁感应强度大小为
B0。一个带正电粒子以某一初速度从原点
O出发,粒子只在纸面内运动,该带电粒子运动过程中恰好不能出磁场。已知该粒子质量为
m所带电荷量大小为
q,不计粒子所受的重力。求:

(1)粒子初速度大小;
(2)现将该带电粒子的初速度大小增大到原来的两倍,若该粒子离开磁场时的速度方向恰好与
y轴平行,试求该粒子初速度与
x轴正方向的夹角;
(3)为了将第(2)问中初速度增大到原来两倍的带电粒子束缚在磁场中,可以在圆形磁场边界外再增加一垂直纸面的环形磁场,该环形磁场内边界与原磁场外边界重合,磁感应强度大小也为
B0,求环形磁场的外边界半径的最小值,并求出带电粒子在磁场中的运动周期大小。