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如图为某一圆形水池的示意图(竖直截面),ST为池中水面的直径,MN为水池底面的直径,O为圆形池底的圆心,已知MN为30.00 m,池中水深6.00 m,水的折射率为。在池底中心处有一凹槽(未画出),一潜水员仰卧其中,他的眼睛位于O处。
(1)在潜水员看来,池外所有景物发出的光都出现在一个倒立的圆锥里,求这个圆锥底面的直径;,计算结果保留两位小数)
(2)求水池的侧壁和底部上发出的光能通过全反射到达潜水员眼睛的区域。
解:(1)由题意可得,设圆锥底面半径为r

r=htanC
解得直径d=2r=13.58 m

(2)以潜水员眼睛的位置为圆心,以13.58 m为半径作圆,与池底交于A,B两点,从A点左侧及B点右侧发出的光经水面反射进入到潜水员的眼睛的光线,其入射角都大于临界角C
所以,池底宽度为PA的圆形环带区域以及整个侧壁发出的光都可以通过全反射到达眼睛
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,是某公园设计的一种游乐设施,所有轨道均光滑,AB面与水平面成一定夹角.一无动力小滑车质量为m=10kg,沿斜面轨道由静止滑下,然后滑入第一个圆形轨道内侧,其轨道半径R=2.5m,不计过B点的能量损失,根据设计要求,在圆轨道最低点与最高点各放一个压力传感器,测试小滑车对轨道的压力,并通过计算机显示出来.小滑车到达第一圆轨道最高点C处时刚好对轨道无压力,又经过水平轨道滑入第二个圆形轨道内侧,其轨道半径r=l.5m,然后从水平轨道上飞入水池内,水面离水平轨道的距离为h=5m.g取10m/s2,小滑车在运动全过程中可视为质点.求:
(1)小滑车在第一圆形轨道最高点C处的速度vC的大小;
(2)在第二个圆形轨道的最高点D处小滑车对轨道压力N的大小;
(3)若在水池内距离水平轨道边缘正下方的E点s=12m处放一气垫(气垫厚度不计),要使小滑车既能安全通过圆轨道又能落到气垫之上,则小滑车至少应从离水平轨道多高的地方开始下滑?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示,是某公园设计的一种惊险刺激的娱乐设施,轨道除AB部分粗糙(μ=0.125)外,其余均光滑,AB斜面与水平面夹角为370.一挑战者质量为m=60kg,沿斜面轨道滑下,然后滑入第一个圆形轨道(轨道半径R=2m),不计过B点时的能量损失,根据设计要求,在最低点与最高点各放一个压力传感器,测试挑战者对轨道的压力,并通过计算机显示出来.挑战者到达C处时刚好对轨道无压力,又经过水平轨道滑入第二个圆形轨道(轨道半径r=1.6m),然后从平台上飞入水池内,水面离轨道的距离为h=5m.g取10m/s2,人在运动全过程中可视为质点.求:
(1)在第二个圆形轨道的最高点D处挑战者对轨道的压力大小.
(2)挑战者若能完成上述过程,则他应从离水平轨道多高的地方开始下滑.
(3)挑战者入水时的速度大小是多少?方向如何?

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科目:高中物理 来源: 题型:

如图所示是某公园中的一项游乐设施,半径为R=2.5m、r=1.5m的两圆形轨道甲和乙安装在同一竖直平面内,两轨道之间由精英家教网一条水平轨道CD相连,现让可视为质点的质量为10kg的无动力小滑车从A点由静止释放,刚好可以滑过甲轨道后经过CD段又滑上乙轨道后离开两圆形轨道,然后从水平轨道飞入水池内,水面离水平轨道的高度h=5m,所有轨道均光滑,g=10m/s2
(1)求小球到甲轨道最高点时的速度v.
(2)求小球到乙轨道最高点时对乙轨道的压力.
(3)若在水池中MN范围放上安全气垫(气垫厚度不计),水面上的B点在水平轨道边缘正下方,且BM=10m,BN=15m;要使小滑车能通过圆形轨道并安全到达气垫上,则小滑车起始点A距水平轨道的高度该如何设计?

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科目:高中物理 来源: 题型:

(1)如图所示,两束颜色不同的单色光a、b平行于三棱镜底边BC从AB边射入,经三棱镜折射后相交于点P,下列说法中正确的是(    )

A.a光在玻璃中传播的速度较大

B.a光的频率大于b光的频率

C.让a光和b光通过同一双缝干涉装置,a光的条纹间距小于b光的条纹间距

D.在利用a光和b光做衍射实验,b光的实验效果显著

(2)电磁波是______波(填“横波”或“纵波”)。电磁波在空气中的传播速度为3×108m/s,某广播电台能够发射波长为50m的无线电波,那么收音机接收这个电台时调谐频率应为________MHZ

(3)某公园有一水池,水面下某处有一光源,在水面上形成一个半径为3m的圆形亮斑,已知水的折射率n=。求:(本题的计算结果可带根号)

①光源的深度;

②光从光源传到水面的最短时间。

 

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