2019-2020年物理粵教版選修3-4課后集訓(xùn)：第五章第四、五節(jié)廣義相對論宇宙學(xué)簡介 Word版含解析.doc

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2019-2020年物理粵教版選修3-4課后集訓(xùn)：第五章 第四、五節(jié)廣義相對論宇宙學(xué)簡介 Word版含解析 2019-2020年物理粵教版選修3-4課后集訓(xùn)：第五章第四、五節(jié)廣義相對論宇宙學(xué)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(yùn)動的飛船 C.在大海上勻速直線航行的輪船 D.進(jìn)站時(shí)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(yùn)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(xué)規(guī)律在慣性系中都是相同的 B.同一力學(xué)規(guī)律在不同的慣性系中可能不同 C.在一個(gè)慣性參照系里不能用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參照系是否在勻速運(yùn)動 D.在一個(gè)慣性參照系里可以用力學(xué)實(shí)驗(yàn)判斷該參照系是否在勻速運(yùn)動 答案：AC 綜合運(yùn)用 5.宇宙是否會永遠(yuǎn)地膨脹下去呢？ 答案：廣義相對論指出：存在著一個(gè)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(zhǔn)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(jìn)步，人們對于宇宙的認(rèn)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(xùn)：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(shí)際深度約為多少? 解析：設(shè)水池的實(shí)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(shí),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(shí),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(shè)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(diǎn)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(shè)地球表面不存在大氣層,那么人們觀察到的日出時(shí)刻與實(shí)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(shè)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(yùn)動到S處才看見日出,而地球表面存在大氣層時(shí),太陽運(yùn)動到S′處,陽光經(jīng)大氣層折射后即射至M點(diǎn),故M點(diǎn)觀察到的日出時(shí)刻比不存在大氣層時(shí)要提前.正確選項(xiàng)為B. 圖4-1-6 答案：B 綜合運(yùn)用 7.如圖4-1-7中,一玻璃柱體的橫截面為半圓形.細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)（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(yīng)的折射角為24).現(xiàn)保持入射光不變,將半圓柱繞O點(diǎn)在圖示平面內(nèi)順時(shí)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?yàn)棣=A′-A=30,ΔB=B′-B=9,故B、C項(xiàng)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(shí),人剛好能看到槽底中央O點(diǎn)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(diǎn),延長CD為法線,從圖中可知入射角θ2=∠CDB.連接D與O點(diǎn),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?yàn)閟inθ2=sin∠CDB= 又因?yàn)閟inθ1= 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(gè)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(diǎn)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(dá)溺水者處,他應(yīng)在何處下水? 圖4-1-9 解析：這是一個(gè)運(yùn)動學(xué)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(dá)S處,假設(shè)他從P處下水.（BP=x),就相當(dāng)于入射光的入射角為i=90,sini/sinr==5, 因?yàn)閟inr=, 所以=5, 解得x=m=2.04 m.即發(fā)現(xiàn)者應(yīng)從距B點(diǎn)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(dāng)陽光以與水面成37的夾角入射時(shí),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(diǎn)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(shí)間與在玻璃板中的傳播時(shí)間相等,點(diǎn)光源S到玻璃上表面的垂直距離L應(yīng)是多少? 圖4-1-11 解析：設(shè)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(shí)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(shí)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(dāng)入射角變?yōu)?5時(shí),折射角等于多大; （4)當(dāng)入射角增大或減小時(shí),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(diǎn)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(dāng)入射角變化時(shí)，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).