期末达标检测卷
(考试时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(1~7题为单选题,8~10题为多选题,每小题6分,共60分)
1.关于物理知识在科技和生活中的应用,下列说法正确的是( )
A.图甲中照相机镜头呈现蓝紫色是光的衍射现象
B.图乙中戴3D眼镜观看立体电影是利用光的全反射
C.图丙中交警所用雷达测速仪测速是利用波的多普勒效应
D.图丁中海市蜃楼是光在空气中发生色散形成的光学幻景
【答案】C 【解析】照相机的镜头呈现淡紫色是光的干涉现象,因为可见光有“红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫”七种颜色,而膜的厚度是唯一的,所以只能照顾到一种颜色的光让它完全进入镜头,一般情况下都是让绿光全部进入的,这种情况下,你在可见光中看到的镜头反光其颜色就是蓝紫色,因为这反射光中已经没有了绿光,A错误;立体电影是应用了光的偏振现象,所以戴3D眼镜观看立体电影是利用光的偏振,B错误;雷达测速主要是利用多普勒效应原理:当目标向雷达天线靠近时,反射信号频率将高于发射的频率;反之,当目标远离天线而去时,反射信号频率将低于发射的频率.如此即可借由频率的改变数值,计算出目标与雷达的相对速度,C正确;海市蜃楼是由光在经过密度不均匀的空气时发生折射形成的,D错误.
2.如图所示,质量m=60 kg的人,站在质量M=300 kg的车的一端,车长L=3 m,均相对于水平地面静止,车与地面间的摩擦可以忽略不计,人由车的一端走到另一端的过程中( )
A.人对车的冲量大小大于车对人的冲量大小
B.由于人与车之间有摩擦力,故系统动量不守恒
C.车后退0.5 m
D.人的速率最大时,车的速率最小
【答案】C 【解析】人对车的作用力与车对人的作用力是作用力与反作用力,它们大小相等、方向相反、作用时间相等,作用力的冲量I=Ft,大小相等、方向相反,A错误;人与车间的摩擦力属于系统内力,人与车组成的系统在水平方向所受合外力为零,人与车组成的系统在水平方向动量守恒,B错误;设车后退的距离为x,则人的位移大小为L-x,人与车组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得mv人-Mv车=0,则m-M=0,代入数据解得x=0.5 m,C正确;人与车组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得mv人-Mv车=0,则v车=,m、M一定,v人越大,v车越大,D错误.
3.如图为某同学设计的一个装置,滑块放在气垫导轨上(可看作光滑水平面),滑块的支架上悬挂一小球,滑块上固定一弹簧,小球与弹簧碰撞时机械能损失可忽略不计.该同学用手按住滑块,并使小球从右边较高位置自由摆下,与弹簧反复做周期性碰撞,在此过程的某时刻释放滑块,发现滑块持续向右移动,关于这次实验释放滑块的时间,可能是( )
A.小球开始摆下时释放滑块
B.在小球摆下过程中释放滑块
C.小球向左撞击弹簧片的瞬间释放滑块
D.小球撞击弹簧片向右反弹的瞬间释放滑块
【答案】D 【解析】当小球从某一位置下摆,到达与弹簧碰撞前,有一个速度,与弹簧碰后,小球与弹簧碰撞时机械能损失可忽略不计,发生弹性碰撞,即小车向左运动,A、B、C错误;小球撞击弹簧片向右反弹的瞬间释放滑块,小车向右运动,当小球下摆的时候,小车仍有向右的动量,滑块持续向右移动,D正确.
4.(2024年长沙雅礼中学期末)考关于教材中出现的以下四张图片,下列说法错误的是( )
A.图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化,是由于多普勒效应引起的
B.图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹,是由于光的干涉产生的
C.图丙干涉图样中,处于振动加强区域的质点的位移时刻保持最大
D.图丁所示水中的气泡看上去特别明亮,是由于光的全反射引起的
【答案】C 【解析】多普勒效应时指波源或者观察者发生移动,使两者间的距离发生变化,从而使观察者收到的频率发生了变化.图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化,是由于多普勒效应引起的,A正确;图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹,是由于肥皂膜前后两个面反射的光相互叠加,发生干涉产生的,B正确;图丙干涉图样中,处于振动加强区域的质点的振幅等于两列波的振幅之和,但质点仍处于振动中,位移时刻在变化,不会时刻保持最大,C错误;图丁所示水中的气泡看上去特别明亮,是光从水射向气泡时发生了全反射引起的,D正确.
5.如图所示,物块M与m叠放在一起,以O为平衡位置,在ab之间做简谐振动,两者始终保持相对静止,取向右为正方向,其振动的位移x随时间t的变化图像如图,则下列说法正确的是( )
A.在t1~时间内,物块m的速度和所受摩擦力都沿负方向,且都在增大
B.从t1 时刻开始计时,接下来内,两物块通过的路程为A
C.在某段时间内,两物块速度增大时,加速度可能增大,也可能减小
D.两物块运动到最大位移处时,若轻轻取走m,则M的振幅不变
【答案】D 【解析】在时间t1~内,由图像的斜率为负且增大可知,物块m的速度沿负方向在增大,受摩擦力方向沿负方向,据F=-kx可知,位移x在减小,加速度在减小,所以摩擦力在减小,A错误;由图像知,两物块在平衡位置速度最大,因此两物块从b→O的平均速率要小于从t1开始经时间内的平均速率,所以从t1 开始经通过的路程大于A,B错误;速度增大时,物块向平衡位置运动,则物块的位移减小,据简谐振动的受力特点F=-kx,加速度减小,C错误; 简谐运动是一种无能量损失的振动,它只是动能和势能间的转化,总机械能守恒.其能量只有振幅决定,即振幅不变,振动系统能量不变.当将m在最大位移处轻轻取走,说明m取走时动能为零,m取走前后M振幅没有改变,振动系统机械能总量不变,D正确.
6.如图所示,是一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,质点P、Q的平衡位置坐标分别为x=1 m和x=4 m,质点Q的振动方程y=10sin(10πt) cm.则下列分析正确的是( )
A.该波沿x轴正方向传播
B.从t=0.10 s时刻起,质点Q比P先回到平衡位置
C.从t=0.10 s时刻起,质点P经过0.075 s再次回到平衡位置
D.从t=0.10 s到0.20 s内,质点Q沿x轴方向运动4 m
【答案】C 【解析】根据质点Q的振动方程可知,周期T==0.2 s,根据质点Q的振动方程对应的波形可知,t=0.10 s时刻,质点Q沿y轴负方向运动,根据波形图,利用“同侧法”可知,该波沿x轴负方向传播,A错误;根据上述,t=0.10 s时刻,质点Q沿y轴负方向运动,质点Q再次回到平衡位置至少经历时间为半个周期,根据同侧法可知,t=0.10 s时刻,质点P沿y轴正方向运动,质点P再次回到平衡位置至少经历的时间小于半个周期,即从t=0.10 s时刻起,质点P比Q先回到平衡位置,B错误;波长为8 m,则波传播速度为v==40 m/s,t=0.10 s时刻,质点Q恰好位于回到平衡位置,其波形传播到P的距离为4 m-1m=3 m,则需要的时间Δt= s=0.075 s,即从t=0.10 s时刻起,质点P经过0.075 s再次回到平衡位置,C正确;质点只在平衡位置上下振动,并不随波迁移,即从t=0.10 s到0.20 s内,质点Q并没有沿x轴方向运动,D错误.
7.如图所示,由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光,经半反半透镜后分成透射光和反射光.透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹.O是两单色光中央亮条纹的中心位置,P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置.反射光入射到三棱镜一侧面上,从另一侧面M和N位置出射,则( )
A.λ1<λ2,M是波长为λ1的光出射位置
B.λ1<λ2,N是波长为λ1的光出射位置
C.λ1>λ2,M是波长为λ1的光出射位置
D.λ1>λ2,N是波长为λ1的光出射位置
【答案】D 【解析】由双缝干涉条纹间距的公式Δx=可知,当两种色光通过同一双缝干涉装置时,波长越长条纹间距越宽,由屏上亮条纹的位置可知λ1>λ2.反射光经过三棱镜后分成两束色光,由图可知M光的折射角大,又由折射定律可知,入射角相同时,折射率越大的色光折射角越大,由于λ1>λ2,则n1
A.若用单色光a、b分别通过同一单缝发生衍射时,单色光a的中央亮纹更宽
B.b光在该玻璃中传播的速度较大
C.增大从空气斜射向玻璃的入射角,b光先发生全反射
D.用同一装置进行双缝干涉实验,a光在屏上的干涉条纹的间距较大
【答案】AD 【解析】两光的入射角相等,由题图可知,a光的折射角大,由折射定理n=,可知,b光折射率大于a光的折射率,由频率和波长的关系可知,a光的波长大于b光的波长.光发生明显衍射的条件的是障碍物的尺寸与光的波长差不多,或者小于光的波长,所以相同障碍物下,a光的衍射现象更明显,即单色光a的中央亮纹更宽,A正确;由之前的分析可知,b光的折射率大,由折射率与波速的关系有v=,b光在玻璃中的传播速度的速度小,B错误;发生全反射的条件是从光密介质到光疏介质,所以从空气射向玻璃不符合发生全反射的条件,C错误;双缝干涉实验的条纹间距公式为Δx=λ,由之前的分析可知a光的波长大,所以同一套装置情况下a光的干涉条纹间距大,D正确.
9.(2024年长沙雅礼中学期末)如图所示,一热气球下面系一质量为m的物体,物体距水平地面的高度为h,它们正以速度v沿水平方向匀速运动.某时刻绳子断裂,物体和热气球分离.已知热气球与物体的总质量为M,分离后热气球所受浮力不变,不计空气阻力及绳子长度,物体可视为质点,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.物体刚到达地面时,热气球离地面的高度为h
B.物体刚到达地面时,热气球离地面的高度为h
C.物体刚到达地面时,热气球的速度大小为
D.物体刚到达地面时,热气球的速度大小为
【答案】AC 【解析】热气球与物体组成的系统竖直方向上动量守恒,则m=(M-m)′,物体竖直方向的位移h=t,气球竖直方向的位移h′=′t,则有mh=(M-m)h',物体刚到达地面时热气球离地面的高度为h+h′= h,A正确,B错误;设物体到达地面时物体与热气球的竖直分速度大小分别为v1、v2,则竖直分速度满足v=2gh,热气球与物体组成的系统竖直方向上动量守恒,规定竖直向下的方向为正方向,则0=mv1-(M-m)v2,解得v2=,故物体刚到达地面时,热气球的速度大小v球== ,C正确,D错误.
10.渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位.某渔船发出的一列超声波在t=0时的波动图像如图甲所示,图乙为质点P的振动图像,则下列说法正确的是( )
A.该波的波速为1.5 m/s
B.该波沿x轴正方向传播
C.0~1 s时间内,质点P沿x轴运动了1.5 m
D.0~1 s时间内,质点P运动的路程为2 m
【答案】BD 【解析】由题图甲可知,该波的波长λ=1.5×10-2 m.由题图乙可知周期T=1×10-5 s,则该波的波速v==1.5×103 m/s,A错误;由题图乙可得,在t=0时刻,质点P沿y轴正方向振动,由波形的平移方式可知该波沿x轴正方向传播,B正确;质点P只在平衡位置上下振动,不沿x轴运动,C错误;质点P的振幅是5×10-6 m,周期是1×10-5 s,则在0~1 s时间内共振动了n==次=105次,则质点P的运动路程s=4×5×10-6×105 m=2 m,D正确.
二、非选择题(本大题4小题,共40分)
11.(8分)小王同学利用图示的弹簧发射装置进行“验证动量守恒定律”的实验,操作步骤如下:
①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器,使其出口处切线与水平桌面相平且弹簧处于原长时与管口平齐;
②在水平地面先后钉上复写纸和白纸,小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放,a球从水平桌面飞出后,在白纸上留下压痕P;
③将小球b放在桌面的右边缘,仍让小球a从步骤②中的释放点由静止释放,与b球正碰后,a、b两球均落在白纸上留下压痕M、N.
(1)若入射小球a质量为m1,半径为r1;被碰小球b质量为m2,半径为r2,则应满足__________(填选项序号).
A.m1>m2,r1>r2 B.m1>m2,r1
(3)假设a、b两球碰撞为弹性碰撞,则需要验证的关系式是______________(用装置图中的字母表示).
【答案】(1)C (2)m1·OP=m1·OM+m2·ON (3)OP=ON-OM
【解析】(1)a、b两球碰撞时为对心正碰,且碰撞后都向右运动,因此需要满足m1>m2,r1=r2.
(2)由于两球在空中的运动时间相等,因此可以用水平距离表示速度,因此需要验证的关系为
m1·OP=m1·OM+m2·ON.
(3)假设a、b两球碰撞为弹性碰撞,则碰撞前后满足动量守恒和机械能守恒,则有
m1·OP=m1·OM+m2·ON,m1·OP2=m1·OM2+m2·ON2,解得OP=ON-OM.
12.(8分)在“测玻璃的折射率”实验中:
(1)为了取得较好的实验效果,下列操作正确的是______.
A.必须选用上下表面平行的玻璃砖
B.大头针应垂直地插在纸面上
C.选择的入射角应尽量小些
D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
(2)从P3和P4一侧观察时,P1、P2、P3、P4应满足的关系为_____________________.
(3)甲同学在量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO′延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图所示.若他测得AB=8 cm,CD=5 cm,则可求出玻璃的折射率n=________.
(4)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙两位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示,其中甲同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以ab、cd为界面画光路图.则甲同学测得的折射率与真实值相比______;乙同学测得的折射率与真实值相比______.(均填“偏大”“偏小”或“不变”)
【答案】(1)BD (2)P2挡住P1,P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像 (3)1.6 (4)偏小 不变
【解析】(1)玻璃上下表面不平行也能测出折射率,A错误;大头针应垂直地插在纸面上,防止产生误差,B正确;选择的入射角应尽量大一些,以减小测量误差,C错误;大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些,可减小确定光线时产生的误差,D正确.
(2)从P3和P4一侧观察时,P1、P2、P3、P4应满足的关系是P2挡住P1,P3挡住P1、P2的像,P4挡住P3和P1、P2的像.
(3)折射率n=====1.6.
(4)如图为在题图①中分别作出的实际光路图(图中实线)和以ab、cd为界面、以大头针留的痕迹作为出射光线画的实验光路图(图中虚线).
比较实际光路图的折射角与实验光路图的折射角关系可知:折射角测量值偏大,则折射率偏小;题图②中对折射率的测量无影响,即乙同学测得的折射率与真实值相比不变.
13.(12分)半径为R的半球形透明介质截面如图所示,底面AOB与EOF夹角为60°,D为OB的中点.一束平行光垂直底面AOB射入介质,由D点入射的光线沿着与EOF平行的方向射出介质.现将一不透光的圆形挡板贴在底面AOB上,使所有光线都不能由球面射出.求:
(1)透明介质的折射率;
(2)不透光圆形挡板的最小面积.
解:(1)光路如图所示.
由几何知识可知r=30°,i=60°,
由折射定律n=,
可得n=.
(2)刚好发生全反射时sin C=,
挡板的半径r=Rsin C,
挡板的面积S=πr2=.
14.(12分)如图所示,光滑水平面ab上静止放置着质量分别为mA=4 kg、mB=1 kg 的物块A、B(均可视为质点),右侧放置一个不固定的光滑弧形滑块C(足够高),质量mC=1 kg,C的弧面与水平面相切.水平面左侧的光滑水平地面上停着一质量为M、长L=0.25 m的小车,小车上表面与ab等高.用轻质细绳将A、B连接在一起,A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧(与A、B不拴接).现将细绳剪断,与弹簧分开之后A向左滑上小车,B以vB=4 m/s的速度向右滑动冲上弧形滑块C,B在C上可达到最大高度h.物块A与小车之间的动摩擦因数μ=0.1,小车质量M满足1 kg≤M≤6 kg,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)刚与弹簧分开时物块A的速度大小vA 以及细绳剪断之前弹簧的弹性势能Ep ;
(2)B在C上可达到的最大高度h;
(3)物块A在小车上滑行过程中产生的热量(计算结果可含有M).
解:(1)细绳断裂过程,A、B组成的系统动量守恒,
以向左为正方向,由动量守恒定律得mAvA-mBvB=0,
由能量守恒定律得Ep=mAv+mBv,
解得 Ep=10 J,vA=1 m/s.
(2)B、C组成的系统在水平方向动量守恒,以向右为正方向,由动量守恒定律得
mBvB=(mB+mC)v,
由机械能守恒定律得mBv=(mB+mC)v2+mBgh,
解得h=0.4 m.
(3)假设A与小车不分离,A在小车上相对小车滑行的距离为x,A与小车组成的系统动量守恒,以向左为正方向,由动量守恒定律得mAvA=(M+mA)v0,
由能量守恒定律得mAv=(mA+M)v+μmAgx,
解得x=0.5-,
当x=L=0.25 m时M=4 kg,
当4 kg<M≤6 kg时,A将滑离小车,A在小车上滑动过程产生的热量Q1=μmAgL,
代入数据解得Q1=1 J,
当1 kg≤M≤4 kg时A不会滑离小车,A在小车上滑动过程产生的热量Q2=μmAgx,
解得Q2= J.期末达标检测卷
(考试时间:60分钟 满分:100分)
一、选择题(1~7题为单选题,8~10题为多选题,每小题6分,共60分)
1.关于物理知识在科技和生活中的应用,下列说法正确的是( )
A.图甲中照相机镜头呈现蓝紫色是光的衍射现象
B.图乙中戴3D眼镜观看立体电影是利用光的全反射
C.图丙中交警所用雷达测速仪测速是利用波的多普勒效应
D.图丁中海市蜃楼是光在空气中发生色散形成的光学幻景
2.如图所示,质量m=60 kg的人,站在质量M=300 kg的车的一端,车长L=3 m,均相对于水平地面静止,车与地面间的摩擦可以忽略不计,人由车的一端走到另一端的过程中( )
A.人对车的冲量大小大于车对人的冲量大小
B.由于人与车之间有摩擦力,故系统动量不守恒
C.车后退0.5 m
D.人的速率最大时,车的速率最小
3.如图为某同学设计的一个装置,滑块放在气垫导轨上(可看作光滑水平面),滑块的支架上悬挂一小球,滑块上固定一弹簧,小球与弹簧碰撞时机械能损失可忽略不计.该同学用手按住滑块,并使小球从右边较高位置自由摆下,与弹簧反复做周期性碰撞,在此过程的某时刻释放滑块,发现滑块持续向右移动,关于这次实验释放滑块的时间,可能是( )
A.小球开始摆下时释放滑块
B.在小球摆下过程中释放滑块
C.小球向左撞击弹簧片的瞬间释放滑块
D.小球撞击弹簧片向右反弹的瞬间释放滑块
4.(2024年长沙雅礼中学期末)考关于教材中出现的以下四张图片,下列说法错误的是( )
A.图甲所示疾驰而过的急救车使人感觉音调变化,是由于多普勒效应引起的
B.图乙所示竖直的肥皂膜看起来常常是水平彩色横纹,是由于光的干涉产生的
C.图丙干涉图样中,处于振动加强区域的质点的位移时刻保持最大
D.图丁所示水中的气泡看上去特别明亮,是由于光的全反射引起的
5.如图所示,物块M与m叠放在一起,以O为平衡位置,在ab之间做简谐振动,两者始终保持相对静止,取向右为正方向,其振动的位移x随时间t的变化图像如图,则下列说法正确的是( )
A.在t1~时间内,物块m的速度和所受摩擦力都沿负方向,且都在增大
B.从t1 时刻开始计时,接下来内,两物块通过的路程为A
C.在某段时间内,两物块速度增大时,加速度可能增大,也可能减小
D.两物块运动到最大位移处时,若轻轻取走m,则M的振幅不变
6.如图所示,是一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,质点P、Q的平衡位置坐标分别为x=1 m和x=4 m,质点Q的振动方程y=10sin(10πt) cm.则下列分析正确的是( )
A.该波沿x轴正方向传播
B.从t=0.10 s时刻起,质点Q比P先回到平衡位置
C.从t=0.10 s时刻起,质点P经过0.075 s再次回到平衡位置
D.从t=0.10 s到0.20 s内,质点Q沿x轴方向运动4 m
7.如图所示,由波长为λ1和λ2的单色光组成的一束复色光,经半反半透镜后分成透射光和反射光.透射光经扩束器后垂直照射到双缝上并在屏上形成干涉条纹.O是两单色光中央亮条纹的中心位置,P1和P2分别是波长为λ1和λ2的光形成的距离O点最近的亮条纹中心位置.反射光入射到三棱镜一侧面上,从另一侧面M和N位置出射,则( )
A.λ1<λ2,M是波长为λ1的光出射位置
B.λ1<λ2,N是波长为λ1的光出射位置
C.λ1>λ2,M是波长为λ1的光出射位置
D.λ1>λ2,N是波长为λ1的光出射位置
8.a、b两种单色光以相同的入射角从空气斜射向同一玻璃中,光路如图所示,关于a、b两种单色光,下列说法正确的是( )
A.若用单色光a、b分别通过同一单缝发生衍射时,单色光a的中央亮纹更宽
B.b光在该玻璃中传播的速度较大
C.增大从空气斜射向玻璃的入射角,b光先发生全反射
D.用同一装置进行双缝干涉实验,a光在屏上的干涉条纹的间距较大
9.(2024年长沙雅礼中学期末)如图所示,一热气球下面系一质量为m的物体,物体距水平地面的高度为h,它们正以速度v沿水平方向匀速运动.某时刻绳子断裂,物体和热气球分离.已知热气球与物体的总质量为M,分离后热气球所受浮力不变,不计空气阻力及绳子长度,物体可视为质点,重力加速度为g,下列说法正确的是( )
A.物体刚到达地面时,热气球离地面的高度为h
B.物体刚到达地面时,热气球离地面的高度为h
C.物体刚到达地面时,热气球的速度大小为
D.物体刚到达地面时,热气球的速度大小为
10.渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位.某渔船发出的一列超声波在t=0时的波动图像如图甲所示,图乙为质点P的振动图像,则下列说法正确的是( )
A.该波的波速为1.5 m/s
B.该波沿x轴正方向传播
C.0~1 s时间内,质点P沿x轴运动了1.5 m
D.0~1 s时间内,质点P运动的路程为2 m
二、非选择题(本大题4小题,共40分)
11.(8分)小王同学利用图示的弹簧发射装置进行“验证动量守恒定律”的实验,操作步骤如下:
①在水平桌面上的适当位置固定好弹簧发射器,使其出口处切线与水平桌面相平且弹簧处于原长时与管口平齐;
②在水平地面先后钉上复写纸和白纸,小球a向左压缩弹簧并使其由静止释放,a球从水平桌面飞出后,在白纸上留下压痕P;
③将小球b放在桌面的右边缘,仍让小球a从步骤②中的释放点由静止释放,与b球正碰后,a、b两球均落在白纸上留下压痕M、N.
(1)若入射小球a质量为m1,半径为r1;被碰小球b质量为m2,半径为r2,则应满足__________(填选项序号).
A.m1>m2,r1>r2 B.m1>m2,r1
(3)假设a、b两球碰撞为弹性碰撞,则需要验证的关系式是______________(用装置图中的字母表示).
12.(8分)在“测玻璃的折射率”实验中:
(1)为了取得较好的实验效果,下列操作正确的是______.
A.必须选用上下表面平行的玻璃砖
B.大头针应垂直地插在纸面上
C.选择的入射角应尽量小些
D.大头针P1和P2及P3和P4之间的距离适当大些
(2)从P3和P4一侧观察时,P1、P2、P3、P4应满足的关系为_____________________.
(3)甲同学在量入射角和折射角时,由于没有量角器,在完成了光路图以后,以O点为圆心,OA为半径画圆,交OO′延长线于C点,过A点和C点作垂直法线的直线分别交于B点和D点,如图所示.若他测得AB=8 cm,CD=5 cm,则可求出玻璃的折射率n=________.
(4)在用插针法测定玻璃砖折射率的实验中,甲、乙两位同学在纸上画出的界面ab、cd与玻璃砖位置的关系分别如图①、②所示,其中甲同学用的是矩形玻璃砖,乙同学用的是梯形玻璃砖.他们的其他操作均正确,且均以ab、cd为界面画光路图.则甲同学测得的折射率与真实值相比______;乙同学测得的折射率与真实值相比______.(均填“偏大”“偏小”或“不变”)
13.(12分)半径为R的半球形透明介质截面如图所示,底面AOB与EOF夹角为60°,D为OB的中点.一束平行光垂直底面AOB射入介质,由D点入射的光线沿着与EOF平行的方向射出介质.现将一不透光的圆形挡板贴在底面AOB上,使所有光线都不能由球面射出.求:
(1)透明介质的折射率;
(2)不透光圆形挡板的最小面积.
14.(12分)如图所示,光滑水平面ab上静止放置着质量分别为mA=4 kg、mB=1 kg 的物块A、B(均可视为质点),右侧放置一个不固定的光滑弧形滑块C(足够高),质量mC=1 kg,C的弧面与水平面相切.水平面左侧的光滑水平地面上停着一质量为M、长L=0.25 m的小车,小车上表面与ab等高.用轻质细绳将A、B连接在一起,A、B间夹着一根被压缩的轻质弹簧(与A、B不拴接).现将细绳剪断,与弹簧分开之后A向左滑上小车,B以vB=4 m/s的速度向右滑动冲上弧形滑块C,B在C上可达到最大高度h.物块A与小车之间的动摩擦因数μ=0.1,小车质量M满足1 kg≤M≤6 kg,重力加速度g取10 m/s2.求:
(1)刚与弹簧分开时物块A的速度大小vA 以及细绳剪断之前弹簧的弹性势能Ep ;
(2)B在C上可达到的最大高度h;
(3)物块A在小车上滑行过程中产生的热量(计算结果可含有M).