【題目】【物理選修3-4】(1)如圖所示,一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波的圖像,A、B、C是介質(zhì)中的三個(gè)質(zhì)點(diǎn),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(hào),選對(duì)1個(gè)得2分,選對(duì)2個(gè)得4分,選對(duì)3個(gè)得5分,每選錯(cuò)1個(gè)扣3分,最低得分為0)

A.這列波的波長是10cm

B.質(zhì)點(diǎn)A的振幅為零

C.質(zhì)點(diǎn)B此刻向y軸正方向運(yùn)動(dòng)

D.質(zhì)點(diǎn)C再經(jīng)過0.15s通過平衡位置

E.質(zhì)點(diǎn)一個(gè)周期內(nèi)通過的路程一定為1.6cm

(2)在桌面上有一個(gè)倒立的玻璃圓錐,其頂點(diǎn)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(jì)算說明光線I能不能在圓錐的側(cè)面B點(diǎn)反射全反射

(II)光線1經(jīng)過圓錐側(cè)面B點(diǎn)后射到桌面上 某一點(diǎn)所用的總時(shí)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(cuò)誤;圖示時(shí)刻A點(diǎn)的位移為零,但振幅為0.4cm,故B錯(cuò)誤;簡(jiǎn)諧橫波向x正方向傳播,波形向右平移,則知質(zhì)點(diǎn)B此刻向y軸正方向運(yùn)動(dòng),故C正確;該波的周期為: ,則,則知質(zhì)點(diǎn)C再經(jīng)過0.15s通過平衡位置,故D正確;質(zhì)點(diǎn)一個(gè)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(cuò)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(shí),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(shí),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(huì)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?yàn)椋?/span> ° 即入射角大于臨界角

所以,光線I能在圓錐的側(cè)面B點(diǎn)發(fā)生全反射。

(II)根據(jù)幾何關(guān)系可知

所以,總時(shí)間

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B. 在軌道Ⅱ上經(jīng)過B的速度小于在軌道Ⅰ上的速度

C. 在軌道Ⅱ上運(yùn)動(dòng)的周期小于在軌道Ⅰ上運(yùn)動(dòng)的周期

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