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9.一個(gè)半徑為R的玻璃半球,如圖甲所示平放在水平桌面上(上表面水平)若一道激光從距O點(diǎn)距離為3R3的E點(diǎn)與上表面成45°射入,則部分光線能從O點(diǎn)右側(cè)的F射出,F(xiàn)點(diǎn)離O點(diǎn)的距離也為3R3,且射出時(shí)與上表面也成45°.現(xiàn)改用一束豎直光垂直照射玻璃半球(如圖乙),結(jié)果在水平桌面上出現(xiàn)了一個(gè)亮斑,求該亮斑的半徑.

分析 依題意畫(huà)出開(kāi)始時(shí)的光路圖,結(jié)合折射率的定義求出折射率;激光束從半球上表面垂直射入玻璃半球,恰能從球面射出,在球面上恰好發(fā)生全反射,作出光路圖.根據(jù)幾何知識(shí)求出臨界角的正弦,進(jìn)而求得該亮斑的半徑.

解答 解:激光由E點(diǎn)射入時(shí),由對(duì)稱(chēng)性可知,在玻璃磚內(nèi)經(jīng)最低點(diǎn)G.
從E點(diǎn)射入時(shí),入射角45°,
折射角:tanβ=OEOG=33RR=33
得β=30°
設(shè)玻璃磚折射率為n,則n=sin45°sin30°=2212=2
當(dāng)光垂直照射玻璃半球,全反射臨界角為C,
sinC=1n,則C=45°
則:HO=Rsin45°
設(shè)折射光線打在桌面上I點(diǎn),設(shè)IG的長(zhǎng)度為r,由幾何關(guān)系可得:
r+(R-Rcos45°)=Rsin45°
亮斑的半徑r=(2-1)R
答:該亮斑的半徑是(2-1)R.

點(diǎn)評(píng) 該題是幾何光學(xué)問(wèn)題,要正確作出光路圖,確定入射角和折射角,并靈活運(yùn)用折射定律是解題的關(guān)鍵.

練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

19.如圖所示,電源E=3.2V,電阻R=30Ω,小燈泡L的額定電壓為3.0V,額定功率為4.5W,當(dāng)開(kāi)關(guān)S接位置1時(shí),電壓表讀數(shù)為3V,那么當(dāng)開(kāi)關(guān)S接位置2時(shí),小燈泡L的發(fā)光情況是( �。�
A.正常發(fā)光
B.很暗,甚至不亮
C.不正常發(fā)光,僅比正常發(fā)光略暗一些
D.小燈泡有可能被燒壞

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:填空題

20.某組同學(xué)用圖1所示的實(shí)驗(yàn)裝置做“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”的實(shí)驗(yàn).

(1)在探究加速度與力的關(guān)系過(guò)程中應(yīng)保持小車(chē)質(zhì)量不變,用砝碼和盤(pán)的重力作為小車(chē)所受外力,利用紙帶算出小車(chē)的加速度,改變所掛鉤碼的數(shù)量,多次重復(fù)測(cè)量,進(jìn)而研究加速度和力的關(guān)系.這種研究方法是采用控制變量法.
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,難以直接得到小車(chē)受到的牽引力,所以將砝碼和盤(pán)的重力近似看作小車(chē)的牽引力,那么,可以“將砝碼和盤(pán)的重力近似看作小車(chē)的牽引力”的條件是砝碼盤(pán)和砝碼的總質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車(chē)的質(zhì)量
(3)利用上裝置做“驗(yàn)證牛頓第二定律”的實(shí)驗(yàn)時(shí):
甲同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫(huà)出的小車(chē)的加速度a和小車(chē)所受拉力F的圖象為圖2所示中的直線Ⅰ,乙同學(xué)畫(huà)出的圖象為圖2中的直線Ⅱ,直線Ⅰ、Ⅱ在縱軸或橫軸上的截距較大.明顯超出了誤差范圍,下面給出了關(guān)于形成這種情況原因的四種解釋?zhuān)渲锌赡苷_的是BC
A.實(shí)驗(yàn)前甲同學(xué)沒(méi)有平衡摩擦力
B.甲同學(xué)在平衡摩擦力時(shí),把長(zhǎng)木板的末端抬得過(guò)高了
C.實(shí)驗(yàn)前乙同學(xué)沒(méi)有平衡摩擦力
D.乙同學(xué)在平衡摩擦力時(shí),把長(zhǎng)木板的末端抬得過(guò)高了.

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

17.如圖,物體P靜止于固定的斜面上,P的上表面水平,現(xiàn)把物體Q輕輕地疊放在P上,則( �。�
A.P向下滑動(dòng)B.P靜止不動(dòng)
C.P所受的合外力增大D.P與斜面間的靜摩擦力減小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

4.為了探究加速度與力的關(guān)系,使用如圖所示的氣墊導(dǎo)軌裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn).其中G1、G2為兩個(gè)光電門(mén),它們與數(shù)字計(jì)時(shí)器相連,當(dāng)滑行器通過(guò)Gl、G2光電門(mén)時(shí),光束被遮擋的時(shí)間△t1、△t2都可以被測(cè)量并記錄.滑行器連同上面固定的一條形擋光片的總質(zhì)量為M,擋光片寬度為D,光電門(mén)間距離為s,牽引砝碼的質(zhì)量為m.

回答下列問(wèn)題:
(1)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始應(yīng)先調(diào)節(jié)氣墊導(dǎo)軌下面的螺釘,使氣墊導(dǎo)軌水平,在不增加其它儀器的情況下,如何判定調(diào)節(jié)是否到位?答:將滑行器自由放在導(dǎo)軌上,并輕推滑行器,看其能否做勻速運(yùn)動(dòng)
(2)用上述裝置“探究滑塊的加速度與力的關(guān)系實(shí)驗(yàn)”
?若取M=0.4kg,改變m的值,進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn),以下m的取值不合適的一個(gè)是D
A.m1=5g    B.m2=15g    C.m3=40g      D.m4=400g
?在此實(shí)驗(yàn)中,需要測(cè)得每一個(gè)牽引力對(duì)應(yīng)的加速度,其中求得的加速度的表達(dá)式為:D22S1t221t12(用△t1、△t2、D、S表示)
(3)若用上述裝置做“探究恒力做功與滑塊動(dòng)能改變的關(guān)系”實(shí)驗(yàn),需要直接測(cè)量的物理量是砝碼的質(zhì)量m,滑行器的質(zhì)量M,滑行器通過(guò)兩光電門(mén)時(shí)光束被遮擋的時(shí)間△t1、△t2,兩光電門(mén)之間的距離s,探究結(jié)果的表達(dá)式是mgs=12MDt2212MDt12(用相應(yīng)符號(hào)表示)
(4)某學(xué)習(xí)小組還想用此裝置來(lái)“驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律”,是否可行?是.如可行,寫(xiě)出需要驗(yàn)證的表達(dá)式mgs=12M+mDt2212M+mDt12..

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

14.如圖所示,固定的正方形閉合導(dǎo)線框abcd,處于垂直線框平面的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中,一根金屬桿ef,靠近ab平行放置在導(dǎo)線框上,在垂直ef桿且沿線框平面的拉力F作用下,ef桿沿導(dǎo)線框向cd邊勻速滑動(dòng),滑動(dòng)中ef桿始終與ab邊平行,且與導(dǎo)線框接觸良好,若ef桿與導(dǎo)線框間摩擦不計(jì),ef桿與導(dǎo)線框每個(gè)邊的電阻都相同,則在勻速滑動(dòng)過(guò)程中,以下說(shuō)法中正確的是(  )
A.ef桿中的電流先變大后變小
B.ef桿兩端電勢(shì)差先變小后變大
C.拉力F的瞬時(shí)功率先變大后變小
D.導(dǎo)線框abcd消耗的電功率先變大后變小

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

1.如圖所示,用手按著物塊向下壓縮輕質(zhì)彈簧,然后松手.在物塊向上加速?gòu)椘鸬倪^(guò)程中,下列說(shuō)法不正確的是(  )
A.彈簧對(duì)物塊的推力大于物塊的重力
B.地面對(duì)彈簧的支持力大于彈簧給地面的壓力
C.地面的支持力對(duì)物塊做正功
D.彈簧的推力對(duì)物塊做正功

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:多選題

18.如圖是A、B兩物體同時(shí)由同一地點(diǎn)向同一方向做直線運(yùn)動(dòng)的v-t圖象,從圖象上可知( �。�
A.B做勻速運(yùn)動(dòng),A做勻加速運(yùn)動(dòng)B.20s末A、B相遇
C.20s末A、B相距最遠(yuǎn)D.40s末A、B相遇

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科目:高中物理 來(lái)源: 題型:解答題

16.某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)如圖1所示的實(shí)驗(yàn)電路,用以測(cè)定電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻,使用的實(shí)驗(yàn)器材為:待測(cè)干電池組(電動(dòng)勢(shì)約3V)、電流表(量程0.6A,內(nèi)阻小于1Ω)、電阻箱(0~99.99Ω)、滑動(dòng)變阻器(0~10Ω)、單刀雙擲開(kāi)關(guān)、單刀單擲開(kāi)關(guān)各一個(gè)及導(dǎo)線若干.考慮到干電池的內(nèi)阻較小,電流表的內(nèi)阻不能忽略,故先測(cè)量電流表的內(nèi)阻.

(1)該同學(xué)測(cè)量電流表內(nèi)阻步驟如下:
①斷開(kāi)單刀雙擲開(kāi)關(guān)以及開(kāi)關(guān)K,將滑動(dòng)變阻器滑片P滑至B端、電阻箱R阻值調(diào)到最大.
②保持單刀雙擲開(kāi)關(guān)斷開(kāi),閉合開(kāi)關(guān)K,滑動(dòng)滑片P,使電流表滿偏.
③將單刀雙擲開(kāi)關(guān)接C觸點(diǎn)(填C或D),保持滑片位置不動(dòng),調(diào)節(jié)電阻箱R的阻值,直到電流表指針指在刻度盤(pán)正中央.
④讀出此時(shí)電阻箱R的阻值為0.20Ω,則電流表內(nèi)阻的測(cè)量值即為0.20Ω.
⑤以上方法測(cè)得的電流表內(nèi)阻比起真實(shí)值偏�。ㄌ睢捌蟆�、“偏小”、“相等”).
(2)通過(guò)控制開(kāi)關(guān)狀態(tài),該同學(xué)又進(jìn)行了電池電動(dòng)勢(shì)和電池內(nèi)阻的測(cè)量實(shí)驗(yàn),他一共記錄了六組電流I和電阻箱R的對(duì)應(yīng)數(shù)值,并建立坐標(biāo)系,做出“1I-R”如圖2,由此求出電動(dòng)勢(shì)E=2.8V、內(nèi)阻r=2.2Ω.(計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

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同步練習(xí)冊(cè)答案