解:(1)设带电粒子在离开电场时速度与水平方向的夹角为θ,速度大小为v,
粒子进入电场时做类平抛运动,即速度可分解为水平方向方向的匀速直线运动和竖直向上的匀加速直线运动.
则:L=
d=vcosθ×t,
3
3
=d 2
×t,vsinθ 2
速度为:v=
,v0 cosθ
解得:θ=60°,v=2v0;
(2)设带电粒子在匀强磁场中的运动半径为R,
由几何知识得:R+
=d,R cosθ
磁场面积:S=R(R+Rcosθ),
解得:R=
d,s=1 3
d2;1 6
(3)带电粒子运动由类平抛运动、匀速直线运动和匀速圆周运动三部分组成,运动时间分别是t1、t2、t3,设粒子做圆周运动的周期为T.
粒子在电场中的运动时间:t1=
得:t1=L v0
,
d
3
3v0
匀速运动时间:t2=
得:t2=Rtanθ 2v0
,
d
3
6v0
粒子做圆周运动的周期:T=
,粒子在磁场中的运动时间:t3=2πR 2v0
,πd 9v0
粒子的运动时间:t=(