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【题目】某半径为r的行星,被厚度为h的大气层所包围,若大气可视为折射率为n的匀质气体,一束平行的太阳光与赤道平面平行射入大气层,不考虑光在大气内部传播时的反射,到达行星表面的光全部被行星表面吸收,光在真空的传播速度为c,求:

(1)光在大气层中的最长传播时间;

(2)能够到达行星表面的入射光的半径范围。

【答案】(1)(2)nr

【解析】

(1)当入射平行光折射进入匀质气体后,恰好与内表面相切时,在匀质气体中传播的距离最长,所传播的时间也最长;(2)根据光的折射定律,结合几何关系求解能够到达行星表面的入射光的半径范围.

(1)当入射平行光折射进入匀质气体后,恰好与内表面相切时,在匀质气体中传播的距离最长,所传播的时间也最长,光路图如图所示,由几何知识得光在匀质气体中的最长传播距离为:
光在匀质气体中的传播速度为:

由①②解得最长的传播时间为:

(2)由折射定律得:

设入射光半径为R,由几何关系得:

由③④⑤解得:

练习册系列答案
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【题目】如图所示,在光滑平台上,物体A以初速度v0滑到上表面粗糙的水平小车上,车与水平面间的动摩擦因数不计,重力加速度为 g,(b)图为物体A与小车的vt 图像,由此可求出(  )

A. 小车上表面的长度

B. 物体A与小车B的质量之比

C. 物体A与小车B 上表面间的动摩擦因数

D. 小车B获得的动能

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【题目】高中物理核心素养之一是培养科学的思维能力,在高中物理的学习中我们接触了许多科学思维方法,如理想实验法、控制变量法、微元法、类比法等。以下有关物理学史和所用物理学方法的叙述正确的是

A. 牛顿巧妙地运用扭秤实验,应用了放大法成功测出万有引力常量的数值并得出了万有引力定律;

B. 用比值法定义的物理概念在物理学中占有相当大的比例,例如场强E=,加速度a=都是采用比值定义法;

C. 当物体本身的形状和大小对所研究问题的影响忽略不计时,用质点来代替物体的方法叫假设法;

D. 在推导匀变速直线运动位移公式时,把整个运动过程划分成很多很多小段,每一小段近似看作匀速直线运动,然后把各小段的位移相加代表物体的位移,这里采用了微元法。

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【题目】光滑绝缘细杆与水平面成θ角固定,杆上套有一带正电小球,质量为m,带电量为q.为使小球静止在杆上,可加一匀强电场.使小球可在杆上保持静止。则所加电场的场强满足( )

A.垂直于杆斜向上,场强大小为 B.竖直向上,场强大小为

C.垂直于杆斜向上,场强大小为 D.水平向右,场强大小为

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【题目】如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量相等的两个物体AB,它们分居圆心两侧,质量均为m,与圆心距离分别为RA=rRB=2r,与盘间的动摩擦因数μ相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当圆盘转速加快到两物体刚好还未发生滑动时,下列说法正确的是( )

A. 此时绳子张力为T=3mg

B. 此时圆盘的角速度为=

C. 此时A所受摩擦力方向沿半径指向圆外

D. 此时烧断绳子,A仍相对盘静止,B将做离心运动

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【题目】如图所示,圆弧形槽固定在地面上,COD为水平直径,在光滑的半球形绝缘内壁有质量分别为mAmB两带同种电荷的小球,各自带电量为qAqBAB两小球与球心O点连线与竖直方向分别成37°53°夹角,处于静止状态,则

A. 质量关系一定满足mA> mB

B. 电荷量关系一定满足qA> qB

C. 现用外力将小球B缓慢移动到球心O点正下方,AB系统电势能将减小

D. 突然向下撤去半球形凹槽,小球AB将做曲线运动,且A、B系统电势能可能增大

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【题目】如图所示,半径为R的圆是一圆柱形匀强磁场区域的横截面(纸面),磁感应强度大小为B,方向垂直于纸面向外.一电荷量为q(q>0)、质量为m的粒子沿平行于直径ab的方向射入磁场区域,射入点与ab的距离为.已知粒子射出磁场与射入磁场时速度方向间的夹角为60°,不计粒子的重力,求:

(1)粒子的速率是多大?

(2)粒子在磁场中的运动时间是多少?

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【题目】如图,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处,另一端位于直轨道上B处,弹簧处于自然状态,直轨道与一半径为 的光滑圆弧轨道相切于C点,AC=7RABCD均在同一竖直平面内。质量为m的小物块PC点由静止开始下滑,最低到达E点(未画出),随后P沿轨道被弹回,最高点到达F点,AF=4R,已知P与直轨道间的动摩擦因数,重力加速度大小为g。(取sin370=0.6,cos370=0.8)

(1)求P第一次运动到B点时速度的大小。

(2)求P运动到点时弹簧的弹性势能。

(3)改变物块P的质量,将P推至E点,从静止开始释放。已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后,恰好通过G点。G点在C点左下方,与C点水平相距、竖直相距R,求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量。

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【题目】如图所示,虚线 cd 上、下方区域存在方向相同但强弱不同的匀强磁场,带电粒子从边界ab 上的 O 点垂直磁场方向射入磁场,经磁场偏转后从边界 ab 上的 P 点射出,现改变虚线 cd 上方磁感应强度的大小,使之变为原来的 2 倍,让该粒子仍以速度 v0 O 处沿原方向射入磁场,经磁场偏转后从边界 ab 上的 P点射出,不计粒子的重力,下列关于粒子的说法正确的是

A. 改变磁场后,粒子离开直线 ab 时的位置不变

B. 改变磁场后,粒子离开直线 ab 时的速度大小不变

C. 改变磁场后,粒子离开直线 ab 时的速度方向不变

D. 改变磁场后,粒子离开直线 ab 所用时间不变

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