【題目】【物理-選修3-4】如圖,玻璃球冠的折射率為 ,其底面鍍銀,底面的半徑是球半徑的 倍;在過球心O且垂直于底面的平面(紙面)內(nèi),有一與底面垂直的光線射到玻璃球冠上的M點,該光線的延長線恰好過底面邊緣上的A點。求該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角。

【答案】解:折球半徑為R,球冠底面中心為 ,連接 ,則 ,令
,即
根據(jù)題意MA⊥AB
所以∠OAM=60°
設(shè)圖中N點為光線在球冠內(nèi)底面上的反射點,所考慮的光線的光路圖如圖所示,設(shè)光線在M點的入射角為i,折射角為r,在N點的入射角為 ,反射角為 ,玻璃折射率為n,由于 為等邊三角形,有
I=60°
根據(jù)折射定律可得

代入 可得r=30°
作底面在N點的法線NE,由于NE∥AM,有 =30°
根據(jù)反射定律可得 =30°
連接ON,由幾何關(guān)系可知 ,故有
故可得
于是∠ENO為反射角,ON為反射光線,這一反射光線經(jīng)球面再次折射后不改變方向,所以,經(jīng)一次反射后射出玻璃球的光線相對于入射光線的偏角β為
該光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角為
【解析】光線由M點射入后先發(fā)生折射,再在渡銀底面發(fā)生反射,最后射出玻璃冠.已知球半徑、底面半徑以及折射率,則由幾何關(guān)系和折射定律司求得入射角、折射角,再由幾何關(guān)系可求得光線在渡銀底面的入射角和反射角,從而可知反射光線與0N的關(guān)系,最后可求光線從球面射出的方向相對于其初始入射方向的偏角.
【考點精析】利用光的反射和光的折射對題目進行判斷即可得到答案,需要熟知反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi),反射光線和入射光線分居于法線兩側(cè);反射角等于入射角;反射定律表明,對于每一條入射光線,反射光線是唯一的,在反射現(xiàn)象中光路是可逆的;光由一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時,在兩種介質(zhì)的界面上將發(fā)生光的傳播方向改變的現(xiàn)象叫光的折射.

練習冊系列答案
相關(guān)習題

科目:高中物理 來源: 題型:

【題目】小明設(shè)計的電磁健身器的簡化裝置如圖所示,兩根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50m,傾角θ=53°,導(dǎo)軌上端串接一個0.05 Ω的電阻。在導(dǎo)軌間長d=0.56m的區(qū)域內(nèi),存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強磁場,磁感應(yīng)強度B=2.0 T。質(zhì)量m=4.0kg的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上,用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連。CD棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距s=0.24m。一位健身者用恒力F=80N拉動GH桿,CD棒由靜止開始運動,上升過程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直。當CD棒到達磁場上邊界時健身者松手,觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置(重力加速度g=10m/s,sin53°=0.8,不計其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量)。求

(1)CD棒進入磁場時速度v的大;
(2)CD棒進入磁場時所受的安培力的大。
(3)在拉升CD棒的過程中,健身者所做的功W和電阻產(chǎn)生的焦耳熱Q。

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【題目】一飛船在某行星表面附近沿圓軌道繞該行星飛行,認為行星是密度均勻的球體,要確定該行星的密度,只需要測量( )
A.飛船的軌道半徑
B.飛船的運行速度
C.飛船的運行周期
D.行星的質(zhì)量

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【題目】如圖所示為奧斯特實驗所用裝置,開關(guān)閉合前將小磁針置于水平桌面上,其上方附近的導(dǎo)線應(yīng)與桌面平行且沿 (選填“東西”、“南北”)方向放置,這是由于考慮到 的影響;開關(guān)閉合后,小磁針偏轉(zhuǎn)了一定角度,說明 ;如果將小磁針置于導(dǎo)線正上方附近,開關(guān)閉合后小磁針 發(fā)生偏轉(zhuǎn)(選填“會”、“不會”)。

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【題目】用如圖1所示的裝置,來驗證碰撞過程中的動量守恒.圖中PQ是斜槽,QR為水平槽.O點是水平槽末端R在記錄紙上的垂直投影點,A、B兩球的質(zhì)量之比mA:mB=3:1.先使A球從斜槽上某一高度處由靜止釋放,在水平地面的記錄紙上留下落點痕跡P,重復(fù)10次,得到10個落點.再把B球放在水平槽上的末端R處,讓A球仍從同一高度處由靜止釋放,與B球碰撞,碰后A、B球分別在記錄紙上留下各自的落點痕跡,重復(fù)10次.A、B兩球在記錄紙上留下的落點痕跡如圖2所示,其中米尺的零點與O點對齊.

(1)碰撞后A球的水平射程應(yīng)取 cm.
(2)下列說法中不符合本實驗要求的是 . (選填選項前面的字母)
A.球A比球B質(zhì)量大或者小均可,但二者的直徑必須相同
B.在同一組實驗的不同碰撞中,每次A球必須從同一高度由靜止釋放
C.安裝軌道時,軌道末端必須水平
D.需要使用的測量儀器有天平和刻度尺
(3)本實驗巧妙地利用小球飛行的水平距離表示小球的水平速度.下面的實驗條件中,可能不能使小球飛行的水平距離的大小表示為水平初速度大小的是
A.使A,B兩小球的質(zhì)量之比改變?yōu)?:1
B.升高小球初始釋放點的位置
C.使A,B兩小球的直徑之比改變?yōu)?:3
D.升高桌面的高度,即升高R點距地面的高度.

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【題目】【物理-選修3-5】如圖所示,水平地面上有兩個靜止的小物塊a和b,其連線與墻垂直:a和b相距l(xiāng);b與墻之間也相距l(xiāng);a的質(zhì)量為m,b的質(zhì)量為 m,兩物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均相同,現(xiàn)使a以初速度 向右滑動,此后a與b發(fā)生彈性碰撞,但b沒有與墻發(fā)生碰撞,重力加速度大小為g,求物塊與地面間的動摩擦力因數(shù)滿足的條件。

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【題目】下列各組物理量中均為矢量的是(

A.路程和位移B.速度和加速度

C.力和功D.動能和重力勢能

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【題目】如圖所示為兩個獨立電路AB的路端電壓與其總電流I的關(guān)系圖線,則下列說法錯誤的是( )

A.路端電壓都為U1時,它們的外電阻相等
B.電流都是I1時,兩電源內(nèi)電壓相等
C.電路A的電動勢大于電路B的電動勢
D.A中電源的內(nèi)阻大于B中電源的內(nèi)阻

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【題目】圖為多用電表的示意圖,其中S、K、為三個可調(diào)節(jié)的部件,現(xiàn)用此電表測量一阻值約為1000~2000Ω的定值電阻,測量的某些操作步驟如下:
a調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)部件 , 使電表指針停在最左端“0”刻度位置;
b調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)部件K , 使它在尖端指向擋(選填“×1”、“×10”、“×100”、“×1K”);
c將紅、黑表筆分別插入“+”、“-”插孔,筆尖相互接觸,調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)部件 , 使電表指針指向最端“0”刻度位置(選填“左”或“右”);

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