Question

【題目】物理—選修3-4

(1) 關(guān)于水平放置的彈簧振子的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是____.

A.位移的方向總是由振子所在處指向平衡位置

B.加速度的方向總是由振子所在處指向平衡位置

C.經(jīng)過(guò)半個(gè)周期振子經(jīng)過(guò)的路程一定為振幅的2倍

D.若兩時(shí)刻相差半個(gè)周期，彈簧在這兩個(gè)時(shí)刻的形變量一定相等

E.經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，彈簧振子完成一次全振動(dòng)

(2) 如圖所示，半球形玻璃的球半徑為R，一束平行的激光束垂直射到半球形玻璃的左側(cè)面上，其中一條光線沿直線穿過(guò)玻璃,它的入射點(diǎn)是0；另一條光線的入射點(diǎn)為A，穿過(guò)玻璃后兩條光線交于P點(diǎn)，OA= ，OP=。若在半球形玻璃左側(cè)上貼上不透光的紙片，激光束不從曲面上直接透射出去，則該紙片的最小面積為多大___________？

Answer 1

【答案】（1）BCD

（2）

【解析】試題分析：物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，回復(fù)力的方向總是指向平衡位置，根據(jù)牛頓第二定律分析加速度方向．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)位移-時(shí)間圖象是正弦曲線．速度方向有時(shí)與位移方向相反，有時(shí)與位移方向相同．

（1）物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移方向總是由平衡位置指向振子位置，故A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力方向總是指向平衡位置，根據(jù)牛頓第二定律分析得知，加速度方向總是指向平衡位置，故B正確；根據(jù)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)知，在半個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程一定為振幅的2倍，故C正確；若從原長(zhǎng)開(kāi)始計(jì)時(shí)，若兩時(shí)刻相差半個(gè)周期，彈簧恰好回到平衡位置，故彈簧長(zhǎng)度相同，故D正確；經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，彈簧振子完成一次全振動(dòng)，故E錯(cuò)誤；

（2）作圖示光路圖，O點(diǎn)為圓心，一條光線沿直線進(jìn)入玻璃，在半圓面上的入射點(diǎn)為B，入射角設(shè)為，折射角為

因?yàn)镺P=，由幾何關(guān)系知BP=R，則折射角=60°

由折射定律得玻璃的折射率為，即

若光線恰在曲面上發(fā)生全反射，則有

根據(jù)幾何知識(shí)可知，此時(shí)從曲面上直接透射出去的光線在圓面上是以O(shè)點(diǎn)為圓心，半徑為r的圓，則

因而紙片的最小面積為，聯(lián)立解得