Question

【题目】如图，一上端开口、下端封闭的细长玻璃管，上部有长l1=25 cm的水银柱，封有长l2=25cm的空气柱，此时水银面恰好与管口平齐。已知大气压强为p0=75 cmHg，如果使玻璃管绕底端在竖直平面内缓慢地转动60°，求此时管中空气柱的长度。（封入的气体可视为理想气体，在转动过程中气体温度保持不变，没有发生漏气，取，重力加速度为g）

【答案】30 cm

【解析】设玻璃管开口向上时，空气柱的压强为

玻璃管转动60°时，水银有部分会流出，设此时空气柱长度为x，空气柱的压强为

设玻璃管的横截面积为S，对空气柱由玻意尔定律有

解得：x=30 cm

【题型】解答题
【结束】
15

【题目】一个半圆柱形玻璃砖，其横截面是半径为R的半圆，AB为半圆的直径，O为圆心，如图所示。玻璃的折射率为。

(i)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面，若光线到达上表面后，都能从该表面射出，则入射光束在AB上的最大宽度为多少？

(ii)一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射，求此光线从玻璃砖射出点的位置。

Answer 1

【答案】(1) (2)有一部分被反射，沿原路返回到达C点射出

【解析】试题分析：（i）光线垂直AB面入射后传播方向不变，在圆弧面发生折射，射入射角为，如下图所示

出射时发生全反射的临界角，即可得

根据对称性可得入射光的宽度

（ii）由于所以一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射后在圆弧面发生全反射，根据几何关系可得入射角，即

在圆弧面反射后根据几何关系入射角仍为，由此发生第三次反射，如下图所示，根据几何关系，可得

所以出射点在O点右侧处。