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17.圖示為一光導(dǎo)纖維(可簡化為一長玻璃絲)的示意圖,玻璃絲長為L,折射率為n,AB代表端面.已知光在真空中的傳播速度為c.為使光線能從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣妫?br />①求光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足的條件;
②求光線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠璧淖铋L時間.

分析 根據(jù)折射定律求入射角的條件,利用全反射的條件和運動學(xué)知識求光線傳播所用的最長時間.

解答 解:①設(shè)激光束在光導(dǎo)纖維端面的入射角為i,折射角為α,折射光線射向側(cè)面時的入射角為β,要保證不會有光線從側(cè)壁射出來,其含義是能在側(cè)壁發(fā)生全反射.
由折射定律:n=\frac{sini}{sinα}
由幾何關(guān)系:α+β=90°,sinα=cosβ
恰好發(fā)生全反射臨界角的公式為:sinβ=\frac{1}{n},得:cosβ=\sqrt{1-\frac{1}{{n}^{2}}}
聯(lián)立得:sini=\sqrt{{n}^{2}-1}
要保證從端面射入的光線能發(fā)生全反射,應(yīng)有:sini≤\sqrt{{n}^{2}-1}
②光在玻璃絲中傳播速度的大小為:v=\frac{c}{n}
光速在玻璃絲軸線方向的分量為:vz=vsinβ
光線從玻璃絲端面AB傳播到其另一端面所需時間為:T=\frac{L}{{v}_{z}}
光線在玻璃絲中傳播,在剛好發(fā)生全反射時,光線從端面AB傳播到其另一端面所需的時間最長,聯(lián)立得:Tmax=\frac{L{n}^{2}}{c}
答:①光線在端面AB上的入射角應(yīng)滿足:sini≤\sqrt{{n}^{2}-1};
②線從玻璃絲的AB端面?zhèn)鞑サ搅硪欢嗣嫠宓淖铋L時間\frac{L{n}^{2}}{c}

點評 本題是2013年湖北高考題,考查了折射定律和全反射的條件,并對于幾何光學(xué)問題作出光路圖,正確的確定入射角和折射角,并靈活運用折射定律是解題的關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

10.如圖所示,在兩等量異種點電荷連線上有D、E、F三點,且DE=EF.K、M、L分別為過D、E、F三點的等勢面.一不計重力的帶電粒子,從a點射入電場,運動軌跡如圖中實線所示,以|Wab|表示該粒子從a點到b點電場力做功的數(shù)值,以|Wbc|表示該粒子從b點到c點電場力做功的數(shù)值,則下列說法中正確的是( �。�
A.|Wab|>|Wbc|B.E點的場強大于F點的場強
C.粒子由a點到b點,電勢能減小D.a點的電勢較b點的電勢低

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科目:高中物理 來源: 題型:填空題

10.正方形導(dǎo)線框abcd,匝數(shù)為10匝,邊長為20cm,在磁感強度為0.2T的勻強磁場中圍繞與B方向垂直的轉(zhuǎn)軸勻速轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)速為120r/min.當(dāng)線框從平行于磁場位置開始轉(zhuǎn)過90°時,線圈中磁通量的變化量是0.008wb,線圈中磁通量平均變化率為0.064wb/s,平均感應(yīng)電動勢為0.64V.

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

5.下面關(guān)于結(jié)合能和平均結(jié)合能的說法中,正確的有(  )
A.核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能
B.比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定,因此它的結(jié)合能也一定越大
C.中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核的要大
D.重核與中等質(zhì)量原子核相比較,重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大

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科目:高中物理 來源: 題型:多選題

12.下面哪些應(yīng)用是利用了多普勒效應(yīng)(  )
A.利用地球上接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠天體相對于地球的運動速度
B.交通警察向行進中的汽車發(fā)射一個已知頻率的電磁波,波被運動的汽車反射回來時,根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化,就可知汽車的速度,以便于交通管理
C.鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運動情況
D.有經(jīng)驗的戰(zhàn)士從炮彈飛行的尖叫聲判斷飛行炮彈是接近還是遠去

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

2.宇宙中兩顆靠得比較近的恒星只受到彼此之間的萬有引力作用互相繞轉(zhuǎn),稱之為雙星系統(tǒng),如圖所示,雙星A、B繞其連線上的O點做勻速圓周運動,已知A、B恒星的半徑之比為m,A、B做圓周運動的軌道半徑之比為n.則( �。�
A.A、B兩恒星表面的重力加速度之比為\frac{1}{m}
B.A、B兩恒星表面的重力加速度之比為\frac{1}{nm}
C.A、B兩恒星的密度之比為\frac{1}{{m}^{3}}
D.A、B兩恒星的密度之比為\frac{1}{n{m}^{3}}

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

9.關(guān)于曲線運動,下列說法正確的是(  )
A.物體在恒力作用下也可能做曲線運動
B.曲線運動是變速運動,所以沿速度方向的合力一定不為零
C.勻速圓周運動是速度、向心力、向心加速度均不變的運動
D.圓周運動的合外力一定指向圓心,合外力提供向心力

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

6.如果將平拋運動分解為水平方向和豎直方向上的兩個直線運動,在同一坐標系中作出這兩個分運動的v-t圖線,如圖所示,若物體平拋運動的時間大于2t1,下列說法中正確的是( �。�
A.圖線②表示水平分運動的v-t圖線
B.t1時刻的合運動速度方向與初速度方向夾角為30°
C.t1時刻速度方向與水平方向夾角的正切值為1
D.2t1時刻的速度方向與初速度方向夾角為60°

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科目:高中物理 來源: 題型:選擇題

7.載重汽車以恒定的速率通過丘陵地,輪胎很舊.如圖所示,下列說法中正確的是( �。�
A.汽車做勻變速運動
B.如果車速足夠大,車行駛至A時所受的支持力可能為零
C.汽車在A處爆胎的可能性比在B處爆胎的可能性大
D.當(dāng)車行駛至B時,車所受的重力大于地面對車的支持力

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同步練習(xí)冊答案
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