题目内容

【题目】地表风速的大小对我们的生产生活有着很大的影响,所以我们经常会在铁路沿线、码头、建筑、索道、气象站、养殖场等处看到风速仪,它们能够实时进行数据收集并智能传送,其基本结构如图1所示。光源发出的光经光纤传输,被探测器接收。在风力作用下,风杯绕转轴以正比于风速()的速率()旋转,其关系为。风杯旋转会通过齿轮带动下面的凸轮圆盘旋转,当圆盘上的凸轮经过透镜系统时光被挡住。已知风杯与转轴距离为r,风杯每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈。计算机对探测器接收到的光强变化情况进行分析,就能得到风速的大小。在时间内探测器接收到的光强随时间变化的关系如图2所示。下列说法正确的是

A. 光纤材料内芯的折射率小于外套的折射率

B. 风杯旋转的角速度小于凸轮圆盘的角速度

C. 时间内,风速逐渐增大

D. 时间内,风的平均速率为

【答案】D

【解析】

光纤材料是根据全反射原理制成的,其内芯的折射率大于外套的折射率,从而光能在内部发生全反射而传播,选项A错误;因风杯每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈,可知风杯旋转的角速度大于凸轮圆盘的角速度,选项B错误;根据图b可知,在t内,通过的光照的时间越来越长,则风轮叶片转动的越来越慢,即转速逐渐减小,风速减小,选项C错误;
t内挡了4次光,则T1.根据风轮叶片每转动n圈带动凸轮圆盘转动一圈可知:则风轮叶片转动的周期T=,则风轮叶片转动的平均速率风的平均速率为D正确。故选D.

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