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一正三棱柱形透明体的横截面如图所示,AB=AC=BC=6R,透明体中心有一半径为...

一正三棱柱形透明体的横截面如图所示,AB=AC=BC=6R,透明体中心有一半径为R的球形真空区域,一束平行单色光从AB面垂直射向透明体。已知透明体的折射率为,光在真空中的传播速度为c。求:

(i)D点射入透明体的光束要经历多长时间从透明体射出;

(ii)为了使光线不能从AB面直接进入中间的球形真空区域,则必须在透明体AB面上贴至少多大面积的不透明纸。(不考虑ACBC面的反射光线影响)。

 

(i);(ii) 【解析】 (i)设透明体的临界角为C,依题意 可知,从D点射入的光线在E点处的入射角为,大于临界角C,发生全反射,其光路图如图所示, 最终垂直于BC边射出,设经历时间为t,则 又 又 得: (ii)如图, 从真空球上G和G′处射入的光线刚好在此处发生全反射,而在这两条光线之间射入的光线,其入射角均小于,将会射入真空区域,所以只要将这些区间用不透明纸遮住就可以了,显然,在透明体AB面上,被遮挡区域至少是个圆形,设其半径为r,由几何关系可知 则  
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考点分析:
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一段绳子置于x轴上,某同学使绳子的左端(即波源A)在y轴上做不连续的简谐运动,振动周期为0.4s,某时刻波刚好传到P点,OP间绳上各点形成的波形如图所示,此时由波形可知(  )

A.波源的最初起振方向沿y轴正方向

B.波在介质中传播的速度为1.0m/s

C.质点Q此时以1.0m/s速率沿y轴负方向运动

D.此波形是波源先做一次全振动后停止振动0.6s,接着再振动半个周期形成的

E.从此时开始计时,再过1s质点Q刚好运动到P

 

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如图所示,将横截面积S=100cm2、容积为V=5L,开口向上的导热良好的气缸,置于t1=13的环境中。用厚度不计的轻质活塞将体积为V1=4L的理想气体封闭在气缸中,气缸底部有一个单向阀门N。外界大气压强p0=1.0×105Pa,重力加速g=10m/s2,不计一切摩擦。求:

(i)将活塞用卡销Q锁定,用打气筒通过阀门N给气缸充气,每次可将体积V0=100mL,压强为p0的理想气体全部打入气缸中,则打气多少次,才能使其内部压强达到1.2p0

(ii)当气缸内气体压强达到1.2p0时,停止打气,关闭阀门N,将质量为m=20kg的物体放在活塞上,然后拔掉卡销Q,则环境温度为多少摄氏度时,活塞恰好不脱离气缸。

 

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下列说法正确的是(  )

A.一定质量的理想气体,在等压膨胀过程中,一定吸收热量

B.当分子间的引力与斥力平衡时,分子势能最大

C.其它条件相同,空气的相对湿度越大,晾晒在室外的衣服越不容易干

D.布朗运动证明了悬浮微粒的分子在做无规则运动

E.在任何自然过程中,一个孤立系统的总熵不会减小

 

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在竖直面内建立如图所示直角坐标系xOy,第一象限内(含坐标轴)有垂直于坐标平面向里的匀强磁场,第三象限内有水平向右的匀强电场。两个大小相同的金属小球ab(均可视为质点)质量分别为m3m,不带电的小球b静置于固定在原点O处的绝缘支架(图中未画出)上。小球a带电量为+2q,从第三象限的P点,以速度v0竖直向上射出,小球a运动到原点O时,速度方向恰好沿x轴正方向、大小为v0,并与b球发生弹性正碰,碰撞时间极短。碰后两个小球带电量均变为+q,小球b恰好经过x轴上的N点,小球a经过y轴上的Q点(图中未画出)。已知磁感应强度不计两个小球之间的库仑力和空气阻力,重力加速度为g。求:

(1)碰后ab球的速度vavb

(2)电场强度E的大小和Q点到原点O的距离s1

(3)N点到原点O的距离s2

 

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反向蹦极是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在地面上的力传感器相连,传感器示数为1000N。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被竖直发射,经B上升到最高位置C点,在B点时速度最大,在上升过程中,仅在最后1s内做匀变速直线运动。已知BC间距LBC=m,人与装备总质量m=50kg(可视为质点)。弹性绳的弹力始终遵循胡克定律,忽略空气阻力,重力加速度g10m/s2

(1)人在最后1s内位移h的大小和释放瞬间人的加速度a的大小;

(2)弹性绳的劲度系数k和释放前弹性绳的弹性势能Ep

 

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