题目内容

(2009?盐城模拟)(1)A、B、C是三个完全相同的时钟,A放在地面上,B、C分别放在两个高速运动的火箭上,B、C两火箭朝同一方向飞行,速度分别为vB、vC,vB<vC.地面上观察者认为三个时钟中走得最慢的是
C
C
;走得最快的是
A
A

(2)如图所示是一列沿x轴向右传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度v=2m/s.则波的周期为
1s
1s
,图中质点P的振动方向向
(填“上“、“下“、“左“或“右“).
(3)在桌面上有一倒立的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示.有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合.已知玻璃的折射率为1.5,则光束在桌面上形成的光斑半径为
2r
2r
分析:(1)根据相对论效应(钟慢效应)分析钟的快慢.
(2)由波形图读出波长,由波速公式v=
λ
T
求出周期T.根据波形的平移法判断P点的振动方向.
(3)当半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的地面上,经过第一次折射时,由于入射角等于零,所以折射角也是零,因此折射光线不发生偏折.当第二次折射时,由于入射角等于60°,而玻璃的折射率为1.5,可得临界角小于45°,所以会发生光的全反射,反射光线却恰好垂直射出.故可根据几何关系可确定光斑的半径.
解答:解:(1)A放在地面上,在地面上的人看来,A钟快慢没有变化.
B、C两钟放在两个火箭上,根据爱因斯坦相对论可知,B、C变慢,由于vB<vC,C钟比B钟更慢,所以C钟最慢,A钟最快.
(2)由波形图知:波长λ=2m,由波速公式v=
λ
T
得:周期T=
λ
v
=
2
2
s=1s.
简谐横向右传播,波形向右平移,则根据波形的平移法判断得知P点的振动方向向上.
(3)如图所示,
玻璃的折射率为1.5,可得临界角小于45°,经过第一次折射时,由于入射角等于零,所以折射角也是零,因此折射光线不发生偏折.当第二次折射时,由于入射角等于60°.所以会发生光的全反射,反射光线却恰好垂直射出.因为ON等于r,则OA等于2r,由于∠MOA=∠AMO=30°,所以AM等于2r.即光斑半径为2r.
故答案为:
(1)C,A;(2)1s,上;(3)2r
点评:本题要理解记住爱因斯坦相对论效应之一:钟慢效应.要能运用波形平移法判断质点的振动方向.对于几何光学,要借助于光的折射与反射定律作出光路图,同时利用几何关系来辅助计算.
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