解:(1)设P点坐标为(x,y),粒子到达O点时速度为v
1,
粒子在电场中加速度a=qE/m,①
v
12=2a·
,②
粒子从O点进入后做匀速圆周运动,设运动半径为R,则有,
qv
1B=m
,③
粒子从M点射出磁场再次进入电场,速度大小为v
1,方向与y轴负方向成60°角,设到达Q点时速度为v
2,则:v
2=v
1sin60°,④
又由几何关系可知,OM之间的距离为d="2R" sin60°,⑤
设粒子从M点到Q点所用时间为t
3,则,dsin60°= v
2t
3,⑥
v
1cos60°="a" t
3,⑦
联立解得:x=
,⑧
t
3=
。⑨
由几何关系可得:y=
=
。
即P点坐标为:(
,
).。
(2)设粒子从P点到O点所用的时间为t
1,从O点到M点所用的时间为t
2,则,
=
at
12,
解得t
1=
。
粒子从O点进入磁场后做匀速圆周运动的周期为:T=
,
t
2=2T/3=
。
所以从P点释放到垂直OA经过Q点所用时间为t= t
1+ t
2+t
3=
。
(3)由①④⑦⑨得:v
2=3E/B..。
设PQ之间的距离为l,在整个运动过程中,由动能定理,qEl=
mv
22,
解得:l=
。