题目内容
17.一圆柱体状光导纤维置于空气中,其截面如图所示,光导纤维外套的折射率为n(n>1),内芯介质的折射率为kn.一束单色光从左侧端面的中心O点射入光纤,要使该光束以任意角度射入都能在内芯与外套的界面上发生全反射,求k的取值范围.分析 当光从O点以90°角射入光纤时,若在内芯与外套的界面上发生全反射,此时k最大,根据折射定律和临界角公式结合求解.
解答 解:若光从O点以90°角射入光纤,在内芯与外套的界面上发生全反射,光路图如图.
根据折射定律得:
sinα=$\frac{1}{kn}$
knsinβ=nsin90°
又由几何关系得 α+β=90°
联立解得 k=$\sqrt{1+\frac{1}{{n}^{2}}}$
已知n>1,解得 1<k<$\sqrt{2}$
答:k的取值范围是1<k<$\sqrt{2}$.
点评 解决本题的关键要要掌握光的全反射条件和光的折射定律,理解sinC=$\frac{1}{n}$公式的含义,知道临界角是折射角等于90°时的入射角.
练习册系列答案
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15.氢原子能级图如甲图所示,一束光子能量为 12.75eV 的单色光照射处于基态的一群氢 原子上,这群氢原子吸收光子后处于激发态,并能 发出一系列的光子,发出的光子束照到逸出功为3.7eV 的金属镁表面,部分入射光使镁发生了光电效 应,若能使镁发生光电效应的其中一种频率的光为 a 光,不能使镁发生光电效应的其中一种频率的光为 b 光,则下列有关说法中正确的有( )
A. | 氢原子吸收光子后所发出的光子频率有 6 种 | |
B. | 有三种不同频率的光子可使镁发生光电效应 | |
C. | a 光和 b 光同时入射到同一平行玻璃砖中,如乙图所示,a 光有可能在 B 界面处发生全反射,b 光不可能 | |
D. | a、b 光用同一装置进行双缝干涉实验,b 光的明暗相间的条纹间距更小 |
8.根据如表提供的信息回答.(提示:表格中第3行“20”“30”表示速度,它们下面的数据表示制动距离)(结果保留一位小数)
(1)从表中查出质量为4.5t的汽车,以20km/h的速度空载行驶时的制动距离,求地面对汽车的阻力不得小于多少?
(2)从表中查出一辆总质量4.0t的轿车,以30km/h的速度满载行驶时的制动距离,若该轿车以60km/h速度行驶,求其满载时制动距离允许最大值是多大?
机动车的类型 | 各检验项目和速度限值v/(km•h-1) | |||
空载检验的制动距离x/m | 满载检验的制动距离x/m | |||
20km•h-1 | 30km•h-1 | 20km•h-1 | 30km•h-1 | |
总质量<4.5t | ≤6.5 | ≤7.0 | ||
4.5t≤总质量≤12t的汽车和无轨电车 | ≤3.8 | ≤8.0 | ||
总质量>12t的汽车和无轨电车 | ≤4.4 | ≤9.5 |
(2)从表中查出一辆总质量4.0t的轿车,以30km/h的速度满载行驶时的制动距离,若该轿车以60km/h速度行驶,求其满载时制动距离允许最大值是多大?
5.如图所示,质量m=20kg的物体在水平地面上向左运动.物体与水平面间的动摩擦因数为0.1,与此同时物体受到一个水平向右的F=40N的推力作用,则物体的加速度是(g取10m/s2)( )
A. | 0 | B. | 4m/s2,水平向右 | C. | 3m/s2,水平向左 | D. | 3m/s2,水平向右 |
12.有两个惯性参考系1和2,彼此相对做匀速直线运动,下列叙述正确的是( )
A. | 在参考系1看来,2中的所有物理过程都变快了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变慢了 | |
B. | 在参考系1看来,2中的所有物理过程都变快了;在参考系2看来,1中的所有物理过程也变快了 | |
C. | 在参考系1看来,2中的所有物理过程都变慢了;在参考系2看来,1中的所有物理过程都变快了 | |
D. | 在参考系1看来,2中的所有物理过程都变慢了;在参考系2看来,1中的所有物理过程也变慢了 |
9.如图所示,在倾角为θ的粗糙斜面上放置与轻弹簧相连的物体A,弹簧另一端通过轻绳连接到轻质定滑轮Q上,三个物体B、C、D通过绕过定滑轮Q的轻绳相连而处于静止状态.现将物体D从C的下端取下挂在B上,松手后物体A扔处于静止状态,若不计轮轴与滑轮.绳与滑轮间的摩擦,则下列有关描述正确的是( )
A. | 物体D挂在物体B下面比D挂在C下面时,物体A所受的摩擦力减小了 | |
B. | 物体D挂在物体B下面比D挂在C下面时,弹簧的形变量减小了 | |
C. | 物体D挂在物体B下面比D挂在C下面时,地面对斜面体的支持力减小了 | |
D. | 物体D挂在物体B下面比D挂在C下面时,地面对斜面体有向左的摩擦力 |