【題目】【物理選修3-4】(1)如圖所示,一列簡諧橫波在某一時刻的波的圖像,A、B、C是介質(zhì)中的三個質(zhì)點,已知波是向x正方向傳播,波速為v=20m/s,下列說法正確的是______(填正確答案標(biāo)號,選對1個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分,每選錯1個扣3分,最低得分為0)

A.這列波的波長是10cm

B.質(zhì)點A的振幅為零

C.質(zhì)點B此刻向y軸正方向運動

D.質(zhì)點C再經(jīng)過0.15s通過平衡位置

E.質(zhì)點一個周期內(nèi)通過的路程一定為1.6cm

(2)在桌面上有一個倒立的玻璃圓錐,其頂點恰好與桌面相接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過軸線的截面為等邊三角形,如圖所示,有一半徑為r=0.1m的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的桌面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合,已知玻璃的折射率為n=1.73。則

(I)通過計算說明光線I能不能在圓錐的側(cè)面B點反射全反射

(II)光線1經(jīng)過圓錐側(cè)面B點后射到桌面上 某一點所用的總時間是多少?(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)

【答案】CDE

【解析】(1)由圖知:這列波的波長是12m.故A錯誤;圖示時刻A點的位移為零,但振幅為0.4cm,故B錯誤;簡諧橫波向x正方向傳播,波形向右平移,則知質(zhì)點B此刻向y軸正方向運動,故C正確;該波的周期為: ,則,則知質(zhì)點C再經(jīng)過0.15s通過平衡位置,故D正確;質(zhì)點一個周期內(nèi)通過的路程一定為四倍振幅,即為4×0.4cm=1.6cm,故E正確。所以CDE正確,AB錯誤。

(2)試題分析:當(dāng)半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的地面上,經(jīng)過第一次折射時,由于入射角等于零,所以折射角也是零,因此折射光線不發(fā)生偏折.當(dāng)?shù)诙握凵鋾r,由于入射角等于60°,而玻璃的折射率為1.73,可得入射角與臨界角的大小,所以會發(fā)生光的全反射,反射光線卻恰好垂直射出;可根據(jù)幾何關(guān)系可確定光線在圓錐內(nèi)和外通過的路程,由求出光線在玻璃中的速度,即可求解

(I)臨界角與折射率間的關(guān)系為: ,

代入數(shù)據(jù)解得:

因為: ° 即入射角大于臨界角

所以,光線I能在圓錐的側(cè)面B點發(fā)生全反射。

(II)根據(jù)幾何關(guān)系可知

所以,總時間

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