光学中的对称性 例5. 1801年.托马斯·杨用双缝干涉实验研究了光波的性质.1834年.洛埃利用单面镜同样得到了杨氏干涉的结果. (1)洛埃镜实验的基本装置如图5所示.S为单色光源.M为一平面镜.试用平面镜成像作图法在答题卡上画出S经平面镜反射后的光与直接发出的光在光屏上相交的区域. 图5 (2)设光源S到平面镜的垂直距离和到光屏的垂直距离分别为a和L.光的波长为.在光屏上形成干涉条纹.写出相邻两条亮纹间距离的表达式. 解析:(1)如图6所示. 图6 (2) 因为.所以. 点评:试题以托马斯·杨的双缝干涉实验为引导.以洛埃镜实验为载体.将平面镜对光的反射与光的干涉综合在一起.考查考生对“一分为二 及干涉过程的理解和对课本知识的迁移能力. [模型特征] 在研究和解决物理问题时.从对称性的角度去考查过程的物理实质.可以避免繁冗的数学推导.迅速而准确地解决问题. 对称法是从对称性的角度研究.处理物理问题的一种思维方法.有时间和空间上的对称.它表明物理规律在某种变换下具有不变的性质.用这种思维方法来处理问题可以开拓思路.使复杂问题的解决变得简捷.如.一个做匀减速直线运动的物体在至运动停止的过程中.根据运动的对称性.从时间上的反演.就能看作是一个初速度为零的匀加速直线运动.于是便可将初速度为零的匀加速直线运动的规律和特点.用于处理末速度为零的匀减速运动.从而简化解题过程.具体如:竖直上抛运动中的速度对称.时间对称.沿着光滑斜面上滑的物体运动等具有对称性,简谐振动中|v|.|a|.|F|.动势能对称以平衡位置的对称性,光学中的球型对称等.总之物理问题通常有多种不同的解法.利用对称性解题不失为一种科学的思维方法. 利用对称法解题的思路:①领会物理情景.选取研究对象,②在仔细审题的基础上.通过题目的条件.背景.设问.深刻剖析物理现象及过程.建立清晰的物理情景.选取恰当的研究对象如运动的物体.运动的某一过程或某一状态,③透析研究对象的属性.运动特点及规律,④寻找研究对象的对称性特点.⑤利用对称性特点.依物理规律.对题目求解. [模型演练] 将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力.图7甲表示小滑块沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面的AA'之间来回滑动.A.A'点与O点连线与竖直方向之间夹角相等且都为.均小于10°.图7乙表示滑块对器壁的压力F随时间t变化的曲线.且图中t=0为滑块从A点开始运动的时刻.试根据力学规律和题中所给的信息.求小滑块的质量.容器的半径及滑块运动过程中的守恒量.(g取10m/s2) 图7 答案:由图乙得小滑块在A.A'之间做简谐运动的周期s 由单摆振动周期公式.得球形容器半径代入数据.得R=0.1m 在最高点A.有.式中 在最低点B.有.式中 从A到B过程中.滑块机械能守恒 联立解得:.则m=0.05kg 滑块机械能 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

图为一名宇航员“漂浮”在地球外层空间的照片,根据照片展现的情景提出两个与物理知识有关的问题(所提的问题可以涉及力学、电磁学、热学、光学、原子物理学等各个部分,只需要提出问题,不必作出回答和解释):例:这名“漂浮”在空气中的宇航员相对地球是运动还是静止.

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(6分)图为一名宇航员“漂浮”在地球外层空间的照片,根据照片展现的情景提出两个与物理知识有关的问题(所提的问题可以涉及力学、电磁学、热学、光学、原子物理学等各个部分,只需要提出问题,不必作出回答和解释):例:这名“漂浮”在空气中的宇航员相对地球是运动还是静止。

   

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精英家教网一块透明的光学材料,AB为其一个端面,建立平面直角坐标系如图所示,设该光学材料的折射率沿y轴正方向(即BA方向)均匀减小,有一光线PO从真空中以某一入射角射向O点,并进入该材料内部,则该光线在光学材料内部可能的传播路径是图中的(  )
A、精英家教网B、精英家教网C、精英家教网D、精英家教网

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设想月球是一个均匀的球体,若能精确测出其表面附近的重力加速度g值,则有助于研究月球的其它问题.近年来有一种方法能精确测出g的值,叫“对称自由下落法”,它是将测g归于测长度和时间,以稳定的氦氖激光的波长为长度标准,用光学干涉的方法测距离,以铷原子钟或其他手段测时间,能将g值测得很准确.现设想在月球地面上利用“对称自由下落法”进行测量研究,具体做法是:将真空长直管沿竖直方向放置,自其中O点向上抛小球又落至原处的时间为T2,在小球运动过程中经过比O点高H的P点,小球离开P点至又回到P点所用的时间为T1,其中T1、T2和H可直接测得.试求:
(1)月球表面附近重力加速度g值;
(2)已知月球的半径为R,在离月球表面高也为R处有一环月卫星,求该环月卫星的环绕速度.

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一低年级同学根据自己的所学所想,总结了一篇科学生活报告,以下是报告中的部分内容,该内容中有部分认识是不科学或不正确的,请你依据所掌握的知识,将不合适的内容标号填入题后空格,并说明理由或加以修正.
“在我们身边有好多产生静电或放电的现象:①冬天,空气干燥时,人们穿在身上的化纤服装经过摩擦可产生静电,当脱衣时会看到火花放电;②汽车在长途行驶时,车身与空气摩擦也会产生静电,为了安全,车上一般都有一个“尾巴”--导电的金属吊链,将电荷随时导人地下;③冬天,放学回家,用手推金属门时,也会产生放电,这是人体与金属门之间的温差所致;④云彩中的微尘常常带有大量的静电,当不同电性的云块遇到一起,或带电云块与地面之间遇上潮湿的空气时,都容易发生放电,引起闪电和雷声;⑤避雷针可以将云彩中的电荷及时导入地下,从而避免发生雷击灾害现象;⑥因此,下雨天为防止遭到雷击,人可以躲避到有避雷针的大树下、铁塔下或建筑物附近;⑦也可以自制一根长的金属杆,在下雨天时竖直握在手中作避雷针使用.
一些工厂的车间内往往存在大量的带电浮尘,为防止静电过多发生放电,引起火灾;⑧可以采用在车间两端的墙壁上,加上两个大电极,形成电场,通过吸附带电浮尘来消除静电;⑨也可以经常喷洒水雾,增加空气湿度,防止产生静电,⑩或者增加厂房的干燥程度,使空气处处绝缘,带电的粉尘就不能放电了.…”
以上所述,不科学或不正确的有:
A.标号
,理由或修正为
人身上的静电与接地的金属门发生放电,与温差无关;
人身上的静电与接地的金属门发生放电,与温差无关;

B.标号
,理由或修正为
避雷针放电时会在周围产生很强的电场和放电电流,所以在避雷针附近也不安全
避雷针放电时会在周围产生很强的电场和放电电流,所以在避雷针附近也不安全

C.标号
,理由或修正为
厂房较大,制作大电极板耗材多,效果差,也不安全
厂房较大,制作大电极板耗材多,效果差,也不安全

D.标号
,理由或修正为
空气越干燥,电荷越容易积累,一旦放电危险更大
空气越干燥,电荷越容易积累,一旦放电危险更大

(例:标号
⑦不正确
⑦不正确
或修正
金属杆放电时,强大的电流会把人击伤
金属杆放电时,强大的电流会把人击伤
.)

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同步练习册答案