解:(1)设匀强电场强度为E,当电场和磁场同时存在时,粒子沿ef方向做直线运动,有:
qv0B=qE…①
当撤去磁场,保留电场时,带电粒子做类平抛运动,水平方向做匀速直线运动,竖直方向做初速度为零的匀加速直线运动,由题,粒子恰能从c点飞出,则
水平方向有:2R=v0t ②
竖直方向有:
bc=1 2
at2 ③1 2
qE=ma ④
联解①②③④得:
=q m
…⑤
v0
3
3BR
(2)若撤去电场保留磁场,粒子将在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动,轨迹如图所示.
设粒子离开矩形区域时的位置g离b的距离为x,则由牛顿第二定律:
qv0B=m
…⑦v2 r
得,r=
=mv0
qB
?3BR
v0
3
=v0 B
R
3
由图中几何关系得:
粒子的轨迹半径为r=Rtanθ=
R…⑧
3
得θ=60°
故粒子离开磁场时到b的距离为x=
ab-1 2
bc?cotθ…⑨1 2
代入解得:x=
…⑩R 3