2022届衡中同卷辽宁调研卷(新高考)物理(二)2答案

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15.解:(1)由正对M点的粒子通过圆形磁场后垂直于x轴进入y≥0的磁场区域,可知粒子在圆形磁场中的运动轨迹如图所示由几何关系知粒子的运动半径r=R(1分)由牛顿第二定律得g(2分)解得v=3×104m/s。(2分)(2)粒子在圆形磁场中运动的周期2IR(2分)正对M点射入的粒子在圆形磁场中运动轨迹对应的圆心角为2(1分)在△OQQ中,由正弦定理有面=mn∠(Q其中OQ=(1 2)R(2分)解得∠O2QQ=2(1分)正对M点射入的粒子进入y≥0的磁场区域中运动的轨迹如图所示,在y≥0的磁场区域中运动轨迹对应的圆心角4(1分)所以,正对M点射入的粒子从刚进人磁场至刚到达接收器PQ的时间为(2分)解得t=×10-4s,(1分)(3)取任意从A点进入圆形磁场的粒子分析,由几何关系可知,运动轨迹过O点,即所有粒子经圆形磁场后都由O点进入y≥0的磁场区域,由几何关系知,沿y轴正方向进入y≥0的磁场区域的粒子的轨迹恰好与PQ相切于C点,有QQ=1.5m(2分)其他粒子要么打在C点上方要么不能打到PQ上,所以L=1.5m。(1分)