(1)粒子在x轴下方做类平抛运动,Q到O的时间t1=
,2h v0
则竖直方向上有:h=
at12=1 2
1 2
qE m
,4h2
v02
解得E=
.mv02
2qh
(2)粒子经过O点的速度方向与水平方向夹角的正切值是位移与水平方向夹角正切值的2倍,即tanα=2tanθ=1.
可知α=45°.则在O点的速度为
v0,
2
可知粒子垂直MP,从MP的中点进入三角形区域,
粒子在电场中做匀减速直线运动的加速度a′=
=q
E
2
m
,
v02
2
2h
速度减到零的位移x=
=v2 2a′
=2v02
v02
2
h
h,由几何关系知,恰好到达N点速度为零,则粒子会返回做匀加速直线运动.
2
所以粒子从三角形区MNP射出的位置在MP的中点,射出时的速度为
v0.
2
(3)粒子从O点到MP中点的时间t2=
=
h
2
v0
2
.h v0
从MP的中点到N的时间t3=
=
h
2
v0
2
2
,2h v0
则总时间t=t1+t2+2t3=
.7h v0
答:(1)电场强度的大小E为
;mv02
2qh
(2)粒子从三角形区MNP射出的位置在MP的中点,射出时的速度为
v0;
2
(3)粒子从Q点开始运动到从MNP区射出过程中运动的时间t为
.7h v0