【題目】軍事科技領域發(fā)明了一種折射率為負值的特殊材料電磁波通過空氣和這種材料時，電磁波的傳播規(guī)律仍然不變，入射角和折射角的大小關系仍然遵從折射定律（此時折射角取負值，即折射角和入射角在法線一同側。現(xiàn)有一該材料制作的半球平放在可以吸收光線的地面上，如圖所示，以中心為坐標原點建立豎直平面坐標系。讓左側一束單色光從半圓的頂點入射，光在真空中傳播的速度為c，該材料對該單色光的折射率為n=2．半球的半徑為R。

（1）改變入射角度，問地面上光點橫坐標的取值范圍。

（2）球求該色光在材料中傳播的最長時間。

【答案】（1）地面上光點橫坐標的取值范圍為[-R，0]。

（2）該色光在材料中傳播的最長時間為。

【解析】

（1）根據(jù)題意知，入射點是圓頂點，折射光線在法線的左側，作出光路圖。

根據(jù)|n|=，當入射角為90°，剛好折射角達到臨界角，則有：n=

可得臨界角為：r=30°

地面上光點橫坐標的取值范圍為[-R，0]。

（2）光程最長對應的時間最長，最長的光程為：S=

光在材料中傳播速度：v=

因此，該色光在材料中傳播的最長時間為：t=。

解得：t=

練習冊系列答案
相關習題

科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】如圖所示的坐標系xOy中，x<0，y>0的區(qū)域內有沿x軸正方向的勻強電場，x≥0的區(qū)域內有垂直于xOy坐標平面向外的勻強磁場，x軸上A點的坐標為（－L，0），y軸上D點的坐標為（0，）有一個帶正電的粒子從A點以初速度vA沿y軸正方向射入勻強電場區(qū)域，經(jīng)過D點進入勻強磁場區(qū)域，然后經(jīng)x軸上的C點（圖中未畫出）運動到坐標原點O。不計重力。求：

(1)粒子在D點的速度vD是多大？

(2)C點與O點的距離xC是多大？

(3)勻強電場的電場強度與勻強磁場的磁感應強度的比值是多大？

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】甲、乙兩車以相同的速率v0在水平地面上相向做勻速直線運動，某時刻乙車先以大小為a的加速度做勻減速運動，當速率減小到0時，甲車也以大小為a的加速度做勻減速運動．為了避免碰車，在乙車開始做勻減速運動時，甲、乙兩車的距離至少應為(　　)

A. B.

C. D.

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】“驗證牛頓第二定律”的實驗裝置如圖所示。按圖設置好實驗裝置后，把細線系在小車上并繞過滑輪懸掛鉤碼。

(1)同學在實驗前準備了圖中所示的實驗裝置及下列輔助器材：

A．交流電源、導線

B．直流電源、導線

C．天平（含配套砝碼）

D．秒表

E．刻度尺

其中必要的器材是____________；

(2)某同學正確進行實驗后，打出了一條紙帶如圖所示。計時器打點的時間間隔為0.02s。從比較清晰的點起，每5個點取一個計數(shù)點，量出相鄰計數(shù)點之間的距離。則在打下點跡3時，小車運動的速度v=_____m/s（結果保留3位有效數(shù)字），該小車的加速度a=_____（結果保留3位有效數(shù)字）；

(3)根據(jù)測量的實驗數(shù)據(jù)作出的a-F圖線不通過原點，請分析其主要原因是________________；圖中圖線（或延長線）與F軸截距的物理意義是______________；

(4)在對上一問中的裝置進行了調整后，a-F圖線能夠通過原點。為得到更多的數(shù)據(jù)點，該同學不斷改變鉤碼質量，發(fā)現(xiàn)隨著F增大，a-F圖像由直線逐漸變?yōu)橐粭l彎曲的圖線，如圖所示。圖線在末端彎曲的原因是_____________________。

A．所掛鉤碼的總質量太大

B．所用小車的質量太大

C．小車與軌道之間存在摩擦

D．導軌保持了水平狀態(tài)

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】(1)從宏觀現(xiàn)象中總結出來的經(jīng)典物理學規(guī)律不一定都能適用于微觀體系。但是在某些問題中利用經(jīng)典物理學規(guī)律也能得到與實際比較相符合的結論。

例如，玻爾建立的氫原子模型，仍然把電子的運動看做經(jīng)典力學描述下的軌道運動。他認為，氫原子中的電子在庫侖力的作用下，繞原子核做勻速圓周運動。已知電子質量為m，元電荷為e，靜電力常量為k，氫原子處于基態(tài)時電子的軌道半徑為r1。氫原子的能量等于電子繞原子核運動的動能、電子與原子核系統(tǒng)的電勢能的總和。已知當取無窮遠處電勢能為零時，系統(tǒng)的電勢能，其中r為電子與氫原子核之間的距離，求處于基態(tài)的氫原子的能量。

(2)在微觀領域，動量守恒定律和能量守恒定律依然適用。

a．在輕核聚變的核反應中，兩個氘核（）以相同的動能做相向的彈性正碰，假設該反應中釋放的核能全部轉化為氦核（）和中子（）的動能。已知氘核的質量，中子的質量，氦核的質量，其中1u相當于931MeV。請寫出該核反應方程，并求出在上述輕核聚變的核反應中生成的氦核和中子的動能各是多少？（單位用MeV表示，結果保留1位有效數(shù)字）

b．裂變反應可以在人工控制下進行，用慢化劑中的原子核跟中子發(fā)生碰撞，使中子的速率降下來，從而影響裂變反應的反應速度。如圖所示，一個中子以速度v與慢化劑中靜止的原子核發(fā)生彈性正碰，中子的質量為m，慢化劑中靜止的原子核的質量為M，而且M＞m。為把中子的速率更好地降下來，現(xiàn)在有原子核的質量M大小各不相同的幾種材料可以作為慢化劑，通過計算碰撞后中子速度的大小，并說明慢化劑中的原子核M應該選用質量較大的好還是質量較小的好。

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】用波長為187.5nm的光照射陰極材料為鎢的光電管，測量得到遏止電壓為2.09V。已知普朗克常量為6.63×10-34J·s，真空中的光速為3×108m/s，e=1.6×10-19C，氫原子能級示意圖如圖所示。保持反向電壓為2.09V，改用處于基態(tài)（n=1）的氫原子激發(fā)后輻射出的光子照射，為了使光電流不為零，最少應給氫原子提供的能量為（ ）

A.4.54eVB.6.63eVC.10.20eVD.12.09eV

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【題目】如圖所示，小車放在光滑的水平面上，將系繩小球拉開到一定的角度，然后同時放開小球和小車，那么在以后的過程中（　�。�

A.小球向左擺動時，小車也向左運動，且系統(tǒng)水平方向動量守恒

B.小球向左擺動時，小車向右運動，且系統(tǒng)水平方向動量守恒

C.小球向左擺到最高點時，小球的速度為零而小車速度不為零

D.小球擺到最低點時，小車的速度達最大

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科目：高中物理 來源： 題型：

【題目】某同學利用如圖甲所示的裝置探究物體的加速度a與所受合力F的關系。

圖甲

①打點計時器使用的電源是______（選填選項前的字母）。

A．交流電源 B．直流電源

②他用小木塊將長木板無滑輪的一端墊高，目的是平衡摩擦力。具體操作是：把木板墊高后，小車放在木板上，在不掛小桶且計時器______（選填“打點”或“不打點”）的情況下，輕推一下小車，若小車拖著紙帶做勻速運動，表明已經(jīng)消除了摩擦力和其它阻力的影響。

實驗時保持小桶和砝碼的總質量遠小于小車的質量，其目的是____（選填選項前的字母）。

A．小車所受的拉力近似等于小車所受的合力

B．小車所受的拉力近似等于小桶和砝碼的總重力

C．保證小車運動的加速度不超過當?shù)刂亓铀俣?/span>

③圖乙是實驗中得到的一條紙帶，A、B、C、D、E、F、G為7個相鄰的計數(shù)點，相鄰的兩個計數(shù)點之間還有四個點未畫出。相鄰的計數(shù)點之間的距離分別為： 。已知打點計時器的工作頻率為50Hz，則小車的加速度a=________（結果保留兩位有效數(shù)字）。

圖乙

④另一位同學也利用圖甲所示的裝置做實驗。他保持小桶和砝碼的質量不變，改變放在小車中砝碼的質量m，測出對應的加速度a。假設已經(jīng)完全消除了摩擦力和其它阻力的影響。他沒有測量小車的質量，而是以為縱坐標，m為橫坐標，畫出圖像。從理論上分析，下列圖像正確的是_______。

A B C D

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【題目】如圖1所示，豎直邊界分別為P和Q的區(qū)域寬度為4L，其內部分布著垂直紙面向里的勻強磁場和豎直方向上的周期性變化的電場，電場隨時間變化的關系如圖2所示，E>0表示電場方向豎直向上．在t＝0時刻，一帶電量為＋q、質量為m的帶電微粒從邊界P上的A點處水平射入該區(qū)域，先沿直線運動到某點，再經(jīng)歷一次完整的半徑為L的勻速圓周運動，最后沿直線運動從邊界Q上的B點處離開磁場，重力加速度為g.求：

(1) 圖2中的E0；

(2) 微粒剛進入磁場時的速度v0及磁場的磁感應強度B；

(3) 電場變化周期T的范圍。

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