题目内容

18.如图所示,水下光源S向水面A点发射一束光线,折射光线分成a,b两束,则(  )
A.在水中a光的速度比b光的速度小
B.对于相同的障碍物,b光更容易发生衍射现象
C.如果a光是黄光,则b光可能是红光
D.若保持入射点A位置不变,将入射光线顺时针旋转,则从水面上方观察,b光先消失

分析 根据光线的偏折程度比较出光的折射率大小,从而得出频率大小、波长大小关系,根据v=$\frac{c}{n}$比较光在介质中的速度大小,根据sinC=$\frac{1}{n}$比较临界角的大小,再研究全反射现象.

解答 解:A、由图知,b光的偏折程度大,所以b光的折射率大.根据v=$\frac{c}{n}$知在水中a光的速度比b光的速度大,故A错误.
B、b光的折射率较大,则频率较大,波长较短,波动性较弱,所以对于相同的障碍物,b光更不容易发生衍射现象.故B错误.
C、a光的折射率比b光的折射率小,而红光的折射率比黄光的折射率小,则知,若a光是黄光,则b光不可能是红光.故C错误.
D、根据sinC=$\frac{1}{n}$,知,b光的折射率大,则b光的临界角小,若保持入射点A位置不变,将入射光线顺时针旋转,则从水面上方观察,b光先消失.故D正确.
故选:D

点评 解决本题的突破口在于通过光的偏折程度比较出光的折射率的大小,知道折射率、频率、波长、波速等大小关系.

练习册系列答案
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3.某一金属细导线的横截面积为S、电阻率为ρ,将此细导线弯曲成半径为r的导体圆环,细导线的直径远远小于圆环的半径r.将此导体圆环水平地固定,在导体圆环的内部存在竖直向上的匀强磁场,如图甲所示,磁感应强度的大小随时间的变化关系为B=kt(k>0且为常量).该变化的磁场会产生涡旋电场,该涡旋电场存在于磁场内外的广阔空间中,其电场线是在水平面内的一系列沿顺时针方向的同心圆(从上向下看),圆心与磁场区域的中心重合,如图乙所示.该涡旋电场会趋使上述金属圆环内的自由电子定向移动,形成电流.在半径为r的圆周上,涡旋电场的电场强度大小E处处相等,并且可以用E=$\frac{ε}{2πr}$计算,其中ε为由于磁场变化在半径为r的导体圆环中产生的感生电动势.涡旋电场力与电场强度的关系和静电力与电场强度的关系相同.
经典物理学认为,金属的电阻源于定向运动的自由电子和金属离子(即金属原子失去电子后的剩余部分)的碰撞.假设电子与金属离子碰撞后其定向运动的速度立刻减为零,之后再次被涡旋电场加速,再次碰撞减速为零,…,依此类推;所有电子与金属离子碰撞的时间间隔都为τ,电子的质量为m、电荷量为-e.忽略电子运动产生的磁场、电子减速过程中的电磁辐射以及电子热运动的影响,不考虑相对论效应.
(1)根据焦耳定律求在τ时间内导体圆环内产生的焦耳热的大小;
(2)求单个电子在与金属离子碰撞过程中损失的动能;
(3)设金属细导线单位体积内的自由电子数为n,在题干中的情景和模型的基础上推导金属细导线的电阻率ρ的表达式(结果用n、e、τ、m表示).

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