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图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为n,AB代...

图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图,玻璃丝长为L,折射率为nAB代表端面.已知光在真空中的传播速度为c.

(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面,求光线在端面AB上的入射角应满足的条件;

(2)求光线从玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间.

 

(1)(2) 【解析】 (ⅰ)设光线在端面AB上C点(见图)的入射角为i,折射角为r,由折射定律,有  设该光线射向玻璃丝内壁D点的入射角为,为了使该光线可在此光导纤中传播,应有 ‚ 式中,θ是光线在玻璃丝内发生全反射时的临界角,它满足 ƒ 由几何关系得 ④ 由①②③④式通过三角变换得 ⑤ (ⅱ)光在玻璃丝中传播速度的大小为 ⑥ 光速在玻璃丝轴线方向的分量为 ⑦ 光线从玻璃丝端面AB传播到其另一端面所需时间为 ⑧ 光线在玻璃丝中传播,在刚好发生全反射时,光线从端面AB传播到其另一 端面所需的时间最长,由②③⑥⑦⑧式得 ⑨  
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考点分析:
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下列说法正确的是(  )

A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比

B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变

C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐振动的周期越小

D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率

E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向

 

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如图所示,内壁光滑长度为4L、横截面积为S的汽缸A、B,A水平、B竖直固定,之间由一段容积可忽略的细管相连,整个装置置于温度27℃、大气压为p0的环境中,活塞C、D的质量及厚度均忽略不计.原长3L、劲度系数的轻弹簧,一端连接活塞C、另一端固定在位于汽缸A缸口的O点.开始活塞D距汽缸B的底部为3L.后在D上放一质量为的物体.求:

①稳定后活塞D下降的距离;

②改变汽缸内气体的温度使活塞D再回到初位置,则气体的温度应变为多少?

 

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下列说法正确的是(    )

A.机械能不可能全部转化为内能,内能也无法全部用来做功从而转化成机械能

B.将两个分子由距离极近移动到相距无穷远的过程中,它们的分子势能先减小后增加

C.热量总是自发地从分子平均动能大的物体传递到分子平均动能小的物体

D.液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的距离,所以液体表面分子间的作用表现为相互吸引,即存在表面张力

E.单位时间内气体分子对容器壁单位面积上碰撞次数减小,气体的压强一定减小

 

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图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图,其下半部AB是一长为2R的竖直细管,上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管,管口沿水平方向,AB管内有一原长为R、下端固定的轻质弹簧.投饵时,每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定,在弹簧上端放置一粒鱼饵,解除锁定,弹簧可将鱼饵弹射出去.设质量为m的鱼饵到达管口C时,对管壁的作用力恰好为零.不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,且锁定和解除锁定时,均不改变弹簧的弹性势能.已知重力加速度为g.求:

1)弹簧压缩到0.5R时的弹性势能Ep

2)已知地面与水面相距1.5R,若使该投饵管绕AB管的中轴线OO90°角的范围内来回缓慢转动,每次弹射时只放置一粒鱼饵,鱼饵的质量在mm之间变化,且均能落到水面.持续投放足够长时间后,鱼饵能够落到水面的最大面积S是多少?

 

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如图所示,一个质量为M长为L的圆管竖直放置,顶端塞有一个质量为m的弹性小球,M=5m,球和管间的滑动摩擦力和最大静摩擦力大小均为5mg.管从下端离地面距离为H处自由落下,运动过程中,管始终保持竖直,每次落地后向上弹起的速度与落地时速度大小相等,不计空气阻力,重力加速度为g.求:

1)管第一次落地弹起时管和球的加速度;

2)管第一次落地弹起后,若球没有从管中滑出,则球与管达到相同速度时,管的下端距地面的高度;

 

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