利用电磁场可以对带电粒子的运动进行有效的控制,使得粒子按照预定的轨迹进行,如同作画一般。如图所示,在直角坐标系
xOy中,有一质量为
m,电荷量为+
q的粒子从原点
O沿
y轴正方向以初速度
v0射出,现要求该粒子能通过点
P(
a,-
b),可通过在粒子运动的空间范围内加适当的“场”来实现。粒子重力忽略不计。

(1)若只在
x轴上某点固定一带负电的点电荷,使粒子在该点电荷产生的电场中作匀速圆周运动,并最终能到达
P点,已知静电力常量为
k,求点电荷的电量大小
Q。
(2)若只在第Ⅰ、Ⅱ象限内加垂直纸面向外的匀强磁场,并在第Ⅳ象限内加沿
x轴正方向的匀强电场,也能使粒子最终运动到达
P点。如果此过程中粒子在电、磁场中运动的时间相等,求磁感应强度的大小
B和电场强度的大小
E。
(3)若在第Ⅰ、Ⅱ象限内加垂直纸面的匀强磁场,并在第Ⅲ、Ⅳ象限内加平行于
x轴方向的匀强电场,也能使粒子最终运动到达
P点。试讨论磁感应强度
B的大小、方向与电场强度
E的大小、方向之间的联系,写出
B的方向和取值范围,以及与之对应的
E的方向和
E的表达式。