如圖所示,在等高且相距較遠(yuǎn)的甲、乙兩地各有一套光學(xué)系統(tǒng).甲處A為固定的激光光源,它豎直向下發(fā)出一束又細(xì)又亮的激光.B是正多面反射棱鏡,這里只畫出它相鄰的三個(gè)反射面,該棱鏡可繞水平中心軸O順時(shí)針高速旋轉(zhuǎn).C是帶觀察屏的望遠(yuǎn)鏡.當(dāng)撤去B時(shí),激光束恰好直接射入望遠(yuǎn)鏡.乙處是安裝在水平軸O′上的兩塊互相垂直的平面鏡組成的反射系統(tǒng),該系統(tǒng)也可繞O′軸在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn).現(xiàn)調(diào)節(jié)甲、乙兩地系統(tǒng)至某一靜態(tài)時(shí),激光束經(jīng)過圖中所示的一系列反射后恰好射入望遠(yuǎn)鏡中,試回答下列問題:
(1)由此可推導(dǎo)出正多面反射棱鏡的面數(shù)為
8
8

(2)保持甲地的整個(gè)光學(xué)系統(tǒng)不動(dòng),讓乙地反射系統(tǒng)整個(gè)繞O′軸在紙面上緩緩旋轉(zhuǎn)一個(gè)不太大的角度,是否可以保證激光束在這一段時(shí)間內(nèi)總能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中?(旋轉(zhuǎn)過程中兩平面鏡保持相互垂直且激光在兩平面鏡中各有一次反射).
答:
(填是或否).
(3)若讓甲地棱鏡繞中心軸O旋轉(zhuǎn),其余部分不動(dòng).由于甲乙兩地相隔較遠(yuǎn),且光是以一定的速度在空氣中傳播的,故一般情況下望遠(yuǎn)鏡中不能再看到激光光源的像.但是適當(dāng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速,則可重新看到光源的像.若已知甲、乙兩地間距離為s,光速為c,試求棱鏡的最小轉(zhuǎn)速是多少轉(zhuǎn)∕秒?
分析:(1)邁克耳遜選擇了兩個(gè)山峰,測出兩山峰間的距離,在第一個(gè)山峰上安裝一個(gè)強(qiáng)光源S和一個(gè)正八面棱鏡A(見圖)光源S發(fā)出的光,經(jīng)過狹縫射到八面鏡A的面1上,反射后射到放置在另一個(gè)山峰上的凹鏡B上,又反射到平面鏡M上,經(jīng)過M反射后,再由B反射回第一個(gè)山峰.如果八面鏡靜止不動(dòng),反射回來的光就射到八面鏡的另一個(gè)面3上,經(jīng)面3反射后,通過望遠(yuǎn)鏡C進(jìn)入觀察者的眼中,看到光源S的像.
如果使八面鏡轉(zhuǎn)動(dòng),那么光反射回來時(shí),八面鏡的面3已經(jīng)偏離了原來的取向,經(jīng)面3反射后的光不再進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中,觀察者就觀察不到光源S的像了.適當(dāng)調(diào)節(jié)八面鏡的轉(zhuǎn)速,使反射回來的光到達(dá)八面鏡時(shí),八面鏡恰好轉(zhuǎn)過n轉(zhuǎn),面2正好轉(zhuǎn)到面3原來的位置,經(jīng)面2反射后的光進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中,就可以重新看到S的像.根據(jù)八面鏡轉(zhuǎn)過1/8轉(zhuǎn)所用的時(shí)間和兩山峰間的距離.就可以算出光在空氣里的速度.邁克耳遜經(jīng)過校正,得出光在真空中的傳播速度c=(299796±4)km/s.
(2)乙地兩平面鏡相互垂直,反射光線總與入射光線平行,激光束在這一段時(shí)間內(nèi)總能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中.
(3)當(dāng)光從光源出發(fā)到最后回到八面棱鏡時(shí),若八面鏡恰好轉(zhuǎn)了
1
8
轉(zhuǎn),即鏡上的面2恰好轉(zhuǎn)到了面3原來的位置,這時(shí)在望遠(yuǎn)鏡中就可以重新看到光源的像,且此時(shí)八面鏡的轉(zhuǎn)速最小,根據(jù)光速與距離的關(guān)系即可求出棱鏡的最小轉(zhuǎn)速.
解答:解:(1)正多面反射棱鏡的面數(shù)為8;
(2)乙地兩平面鏡相互垂直,反射光線總與入射光線平行,激光束在這一段時(shí)間內(nèi)總能進(jìn)入望遠(yuǎn)鏡中.
(3)當(dāng)光從光源出發(fā)到最后回到八面棱鏡時(shí),若八面鏡恰好轉(zhuǎn)了
1
8
轉(zhuǎn),即鏡上的面2恰好轉(zhuǎn)到了面3原來的位置,這時(shí)在望遠(yuǎn)鏡中就可以重新看到光源的像,且此時(shí)八面鏡的轉(zhuǎn)速最小,設(shè)最小轉(zhuǎn)速為n,棱鏡轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間為t
   T=
1
n

由題意知:2s=c?
T
8

聯(lián)立上兩式得n=
c
16s

故答案為:
(1)8;
(2)是;
(3)棱鏡的最小轉(zhuǎn)速是得
c
16s
轉(zhuǎn)∕秒.
點(diǎn)評(píng):點(diǎn)評(píng):本題考查光的速度的測量,測量方法巧妙,并拓寬學(xué)生的知識(shí)面,充分激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣.
練習(xí)冊(cè)系列答案
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18分)如圖所示,質(zhì)量為mA=2kg的平板車A靜止在水平地面上,車長d =5m。物塊B靜止在平板車左端,在物塊B正前方某處。有一小球C,球C通過長l = 0.32m的細(xì)繩與固定點(diǎn)O相連,球C恰好與物塊B等高,且C始終不與平板車A接觸。在t = 0時(shí)刻,平板車A突然獲得水平初速度v0開始向左運(yùn)動(dòng),后來某一時(shí)刻物塊B與球C發(fā)生彈性碰撞,碰后球C恰好能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)。若BC可視為質(zhì)點(diǎn),mB=mC= 1kg,物塊B與平板車A、平板車A與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為?=0.2,g10m/s2,求:

1BC碰撞瞬間,細(xì)繩拉力的大小?

2BC碰撞前瞬間物塊B的速度大小。

3)若B、C碰撞時(shí),物塊B在平板車的中間位置,且t0=1.5s時(shí)平板車A的速度變?yōu)?/span>v1 =5m/s,則物塊B是在加速階段還是減速階段與球C相碰撞?小車的初速度v0多大?

 

 

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科目:高中物理 來源:2013-2014廣東省揭陽市高三3月第一次模擬理科綜合試卷(解析版) 題型:計(jì)算題

如圖所示,質(zhì)量為mA=2kg的平板車A靜止在水平地面上,車長d =5m。物塊B靜止在平板車左端,在物塊B正前方某處。有一小球C,球C通過長l = 0.32m的細(xì)繩與固定點(diǎn)O相連,球C恰好與物塊B等高,且C始終不與平板車A接觸。在t = 0時(shí)刻,平板車A突然獲得水平初速度v0開始向左運(yùn)動(dòng),后來某一時(shí)刻物塊B與球C發(fā)生彈性碰撞,碰后球C恰好能繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)。若B、C可視為質(zhì)點(diǎn),mB=mC= 1kg,物塊B與平板車A、平板車A與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為?=0.2g10m/s2,求:

1B、C碰撞瞬間,細(xì)繩拉力的大。

2B、C碰撞前瞬間物塊B的速度大小。

3)若B、C碰撞時(shí),物塊B在平板車的中間位置,且t0=1.5s時(shí)平板車A的速度變?yōu)?/span>v1 =5m/s,則

物塊B是在加速階段還是減速階段與球C相碰撞?小車的初速度v0多大?

 

 

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科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解