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2019-2020年物理粵教版選修3-4課后集訓：第五章 第四、五節(jié)廣義相對論宇宙學簡介 Word版含解析 2019-2020年物理粵教版選修3-4課后集訓：第五章第四、五節(jié)廣義相對論宇宙學簡介 Word版含解析 A.停在路上的汽車 B.繞地球做勻速圓周運動的飛船 C.在大海上勻速直線航行的輪船 D.進站時減速行駛的火車 答案：BD 2.關(guān)于非慣性系，下列說法正確的是( ) A.勻速行駛的參考系是非慣性系 B.變速運動的參考系是非慣性系 C.牛頓定律在非慣性系中不再成立 D.牛頓定律在非慣性系中仍然成立 答案：BC 3.下列說法中正確的是( ) A.萬有引力可以用狹義相對論作出正確的解釋 B.電磁力可以用狹義相對論做出正確的解釋 C.狹義相對論是慣性參考系間的理論 D.萬有引力理論無法納入狹義相對論的框架 答案：BCD 4.根據(jù)伽利略相對性原理，可以得到下列結(jié)論( ) A.任何力學規(guī)律在慣性系中都是相同的 B.同一力學規(guī)律在不同的慣性系中可能不同 C.在一個慣性參照系里不能用力學實驗判斷該參照系是否在勻速運動 D.在一個慣性參照系里可以用力學實驗判斷該參照系是否在勻速運動 答案：AC 綜合運用 5.宇宙是否會永遠地膨脹下去呢？ 答案：廣義相對論指出：存在著一個臨界密度，如果宇宙物質(zhì)的平均密度大于臨界密度，在引力作用下膨脹會越來越慢，然后變?yōu)槭湛s；反之，宇宙將一直膨脹下去.但宇宙中存在著大量暗物質(zhì)，目前還無法準確地測量宇宙的密度，也就無法知道宇宙的膨脹趨勢.隨著技術(shù)手段的進步，人們對于宇宙的認識還在不斷深入. 附送： 2019-2020年物理粵教版選修3-4課后集訓：第四章 第一節(jié)光的折射定律 Word版含解析 基礎(chǔ)過關(guān) 1.光線從空氣射到某種介質(zhì)的表面上,一部分發(fā)生反射,一部分發(fā)生折射.已知入射角為30,介質(zhì)的折射率為1.5,則反射光線與法線的夾角為____________,折射光線與法線的夾角為____________. 解析：由反射定律可知反射角為30,由折射定律可知折射角為arcsin. 答案：30 arcsin 2.有人在游泳池邊上豎直向下觀察池水的深度,看到池水的深度約為h,已知水的折射率n=4/3,那么,水的實際深度約為多少? 解析：設水池的實際深度為H,水的視深為h,從正上方沿豎直向下的方向觀察池底S時,由于光的折射現(xiàn)象,其視深位置在S′處,觀察光路如圖4-1-3所示. 圖4-1-3 由幾何關(guān)系和折射定律可知：sini=nsinγ O1O2=htani=Htanγ 考慮到從正上方觀察時,角度i和γ均很小,所以有：sini≈tanisinγ≈tanγ因此H= 答案： 3.某單色光在真空中的波長為λ,波速為c,它在折射率為n的介質(zhì)中的速率為( ) A.c/n B.c/nλ C.nc D.c 答案：A 4.一條光線從空氣射入折射率為的介質(zhì)中,入射角為45,在界面上入射光的一部分被反射,另一部分被折射,則反射光線和折射光線的夾角是( ) A.75 B.90 C.105 D.120 解析：如圖4-1-4所示,根據(jù)折射定律,則sinr=,r=30,反射光線與折射光線的夾角θ=180-45-30=105,C正確. 圖4-1-4 答案：C 5.設有一圓柱形容器高20 cm,底面直徑15 cm,人眼在容器旁邊某處向內(nèi)觀察,能看到的最深點P的深度是11.25 cm,若在該容器內(nèi)注滿某種液體,則人恰好可看到容器的底部Q,那么注入液體的折射率為____________________. 解析：如圖4-1-5所示,則有： 圖4-1-5 sini=,sinr=, 根據(jù)折射定律n=. 答案： 6.假設地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時刻與實際存在大氣層的情況相比( ) A.將提前 B.將延后 C.在某些地區(qū)將提前,在另一些地區(qū)將延后 D.不變 解析：如圖4-1-6所示,假設地球表面不存在大氣層,則地球上M處的人只能等到太陽運動到S處才看見日出,而地球表面存在大氣層時,太陽運動到S′處,陽光經(jīng)大氣層折射后即射至M點,故M點觀察到的日出時刻比不存在大氣層時要提前.正確選項為B. 圖4-1-6 答案：B 綜合運用 7.如圖4-1-7中,一玻璃柱體的橫截面為半圓形.細的單色光束從空氣射向柱體的O點（半圓的圓心),產(chǎn)生反射光束1和折射光束2.已知玻璃折射率為,入射角為45（相應的折射角為24).現(xiàn)保持入射光不變,將半圓柱繞O點在圖示平面內(nèi)順時針轉(zhuǎn)過15,如圖中虛線所示,則( ) 圖4-1-7 A.光束1轉(zhuǎn)過15 B.光束1轉(zhuǎn)過30 C.光束2轉(zhuǎn)過的角度小于15 D.光束2轉(zhuǎn)過的角度大于15 解析：轉(zhuǎn)動前,光束1（反射光)與入射光線間的夾角為A=452=90,光束2（折射光)與入射光線間的夾角為B=45+（180-24)=201. 轉(zhuǎn)動后,反射光與入射光的夾角A′=602=120，據(jù)折射定律,,得r=30,則折射光與入射光間的夾角為B′=60+（180-30)=210. 因為ΔA=A′-A=30,ΔB=B′-B=9,故B、C項正確. 答案：BC 8.如圖4-1-8所示,人站在距槽邊D為L=1.2 m處,剛好能看到槽底B的位置,人眼睛距地面高度H=1.6 m.槽中注滿某種透明液體時,人剛好能看到槽底中央O點處.求： （1)這種液體的折射率. （2)光在該液體中的傳播速度. 圖4-1-8 解析：連接人眼與B點,延長CD為法線,從圖中可知入射角θ2=∠CDB.連接D與O點,則折射角θ1=∠CDO.這樣由公式,即可求出液體的折射率n和光在此液體中的傳播速度. 因為sinθ2=sin∠CDB= 又因為sinθ1= 由sinθ2=得BD= CD=代入得CD= sinθ1= 故液體折射率n==1.71,光在該液體中速度：v==1.71108 m/s. 答案：（1)1.71 （2)1.75108 m/s 9.如圖4-1-9所示,一個人發(fā)現(xiàn)水中S處有一溺水者,溺水者離岸的距離SB=10 m,而發(fā)現(xiàn)者在A處,距B點的距離為20 m,此人在岸上跑動的速度為5 m/s,而在水中的速度為1 m/s,發(fā)現(xiàn)者為盡快到達溺水者處,他應在何處下水? 圖4-1-9 解析：這是一個運動學問題,但與光的折射現(xiàn)象有相似之處,發(fā)現(xiàn)者為了盡快到達S處,假設他從P處下水.（BP=x),就相當于入射光的入射角為i=90,sini/sinr==5, 因為sinr=, 所以=5, 解得x=m=2.04 m.即發(fā)現(xiàn)者應從距B點2.04 m處下水. 答案：2.04 m 10.一長直桿長1.5 m,垂直立于底部平坦、水面平靜無波的游泳池中，露出水面部分高0.3 m,當陽光以與水面成37的夾角入射時,桿在游泳池底部所成的影長為多少?已知水的折射率n=. 解析：依題意作圖如圖4-1-10所示,依據(jù)折射定律 圖4-1-10 n=,得sinr=,r=37, 影長s=0.3tan53 m+1.2tan37 m=0.3m+1.2m=1.3 m. 答案：1.3 m 11.在折射率為n、厚度為d的玻璃平板上方的空氣中有一點光源S,從S發(fā)出的光線SA以角度θ入射到玻璃板上表面,經(jīng)過玻璃板后從下表面射出,如圖4-1-11所示.若沿此光線傳播的光從光源到玻璃板上表面的傳播時間與在玻璃板中的傳播時間相等,點光源S到玻璃上表面的垂直距離L應是多少? 圖4-1-11 解析：設光線在玻璃中的折射角為r,則光線從S到玻璃板上表面的傳播距離為,光線從S到玻璃板上表面的傳播時間為，其中c是真空中的光速,光在玻璃板中的傳播距離為,光在玻璃中的傳播時間為由折射定律：sinθ=nsinγ 根據(jù)題意得：聯(lián)立解得： L= 答案： 12.如圖4-1-12所示,光線投射到折射率為的玻璃球上,入射角為60,射入球體的光線經(jīng)過一次反射后,再經(jīng)過一次折射從球體射出,則射出光線與入射光線之間的夾角為____________. 圖4-1-12 解析：光路圖如圖4-1-13根據(jù)折射定律： 圖4-1-13 ∴α=30,∴∠COD=60,根據(jù)折射光路的可逆性 ∴θ=60,∴∠OCD=60, 在△COD中,∴∠ODC=60, ∴EA∥FC,∴兩光線的夾角為180. 答案：180 13.光線以60的入射角從空氣射入玻璃中,折射光線與反射光線恰好垂直.（真空中的光速c=3.0108 m/s) （1)畫出折射光路圖; （2)求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度; （3)當入射角變?yōu)?5時,折射角等于多大; （4)當入射角增大或減小時,玻璃的折射率是否變化?說明理由. 解答：先畫出玻璃與空氣的界面.再過入射點作出界面的垂線即為法線,然后根據(jù)光的反射定律和折射定律作出入射光線、反射光線和折射光線；求出折射角r后，據(jù)n=求出n，當入射角變化時，這一比值保持不變即玻璃的折射率并不改變，據(jù)n=求出v. （1)由題意知入射角i=60,反射角β=60,折射角r=180-60-90=30,折射光路如圖4-1-14所示. 圖4-1-14 （2)n=, 據(jù)n=得v=m/s, v=1.7108 m/s. （3)據(jù)n=得sinr=, 代sini=sin45=及n=入上式,可求得： sinr=,∴r=arcsin. （4)折射率不會變化,折射率由介質(zhì)和入射光的頻率決定,而跟入射角的大小無關(guān).