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1.如图所示,为发生日食时影区的分布情况,则下列叙述中正确的是()A.在D区的观察者可观察到日环食B.在B区的观察者可观察到日全食C.在A区的观察者可观察到日全食D.在A区的观察者可观察到日偏食解析:由题图所示的光路及本影,半影的定义可知:D是本影区,A,C为半影区,B是本影D的倒圆锥体,进入B区的光线均为太阳周围的光线,故有A,C区观察均为日偏食,在B区观察为日环食.所以,D选项正确.答案:D2.一个点光源S,放在平面镜MN前.若MN不动,光源S以速率2m/s沿与镜面成60°角的方向向右做匀速直线运动,如图所示,则光源在镜中的像将()A.以2m/s的速率做直线运动,且运动方向与S的运动方向夹角为120°B.以2m/s的速率垂直于MN做直线运动C.以槡23m/s的速率相对于S做直线运动D.以槡23m/s的垂直于MN的速率向MN做直线运动解析:根据平面镜成像规律,作S的像S′,如右图所示,经过t时间,光源S的位置为S1,其像就为S′1.由物像对称性可知SS1=S′S′1,所以S′相对平面镜是以2m/s的速率,沿与镜成60°角的S′O方向做匀速直线运动,并且与S的运动方向SO的夹角为120°,所以选项A是正确的,B是错误的.S的速度为v,垂直于平面镜的分速度v1=v5cos30°=2×332m/s,由物像对称性知,S′相对于镜的垂直分速度也为3m/s,所以选项D是错误的.若以S为参照物,则S′相对于S是以23m/s的速率向S做匀速直线运动,所以选项C是正确的.答案:AC3.凌日是内行星经过日面的一种天文现象.我们把绕日运行轨道在地球以内的行星,称为内行星.如果内行星的一颗恰好从地球与太阳之间经过,地球上的观察者就会看到有一个黑点从太阳圆面通过,大约需要一个多小时,人们把这种现象称为凌日.根据上面的材料可知下面说法正确的是()A.地球上的人们能看到的只有水星和金星凌日B.发生凌日现象属于光的折射现象C.发生凌日现象属于光的直线传播现象D.凌日现象是人们看到的内行星的影子答案:ACD4.半径为R的圆柱体放在地面上,在距地面43R的上方放一与地面平行的平面镜MN;在圆柱体左侧地面上有一点光源S,地面上圆柱体右侧AB部分没有被光线照到,如图所示.已知SB=8R,试求AB的长度.解析:光路图如下图所示,由物像对称可知SS′=83R,所以tanβ=SS3SB,所以β=60°则AB=R5cot2=3R答案:3R5.如图所示,平面镜M以角速度ω=3rad/s绕垂直于纸面且过O点的轴顺时针转动,AB为一段圆弧屏幕,它的圆心在O点,张角为60°,现有一束来自频闪光源的细平行光线以一个固定的方向射向平面镜M上的O点,光源每秒闪12次,则平面镜每转一周在屏幕AB上出现的亮点数最多可能是几个?解析:由ω=2T可得平面镜转动的周期T=6s,平面镜转过30°对应AB上的光点转过60°,所需时间为T12=0.5s,光源每秒闪12次,0.5s内将闪6次,若第一次光点正好照到B点,则屏幕上形成的最后一个光点恰好照到A点,这样在0.5s内实际上有7个光点出现在屏幕AB上.[来源:学,科,网]答案:7个课时作业四十四光的直线传播光的反射1.一人自街上路灯的正下方经过,看到自己头部的影子正好在自己脚下,如果人以不变的速度直线朝前走,则他自己头部的影子相对于地的运动情况是()A.匀速直线运动B.匀加速直线运动C.变加速直线运动D.曲线运动解析:设灯高为H、人高为h,如图人以速度v经任意时间t到达A,人头的影子在图示B处,由几何知识得hABOBOAH,OBHOBOBHhHOBHvOAvtvHhtHh,.v′为定值,即人头的影子做匀速直线运动.答案:A2.如图所示,在平面坐标轴xOy上,平面镜M两端的坐标分别为(-1,3)和(0,3),人眼位于坐标(2,0)处,当一发光点S从坐标原点沿-x方向运动过程中经以下哪个区域,人眼可以从平面镜中观察到S的图像?()[来源:Z+xx+k.Com]A.0到-1区域B.-1到-2区域C.0到-∞区域D.-2到-4区域解析:如图所示,由平面镜成像及相似三角形知识知D项正确.答案:D3.如图所示,在x轴的原点放一点光源S,距点光源为a处,放一不透光的边长为a的正方体物块,若在x轴的上方距x轴为2a处放一个平行于x轴并且面向物块的长平面镜,则在x轴上正方体的右边有部分区域被镜面反射来的光照亮,当点光源沿x轴向右移动的距离为多少时,正方体的右侧x轴上被光照亮部分将消失()A.aB.13a[来源:Zxxk.Com]C.34aD.12a解析:如图所示,当S在2位置时光线部分刚好被挡住而消失,由几何关系可知2位置在12a处,所以选D.答案:D4.为了连续改变反射光的方向,并多次重复这个过程,方法之一是旋转由许多反射面组成的多面体棱镜(简称镜鼓),如图所示.当激光束从固定方向入射到镜鼓上的一个反射面上时,由于反射镜绕垂直轴旋转,反射光就可在屏幕上扫出一条水平线.依此,每块反射镜都将轮流扫描一次.如果要求扫描的范围θ=45°且每秒钟扫描48次,那么镜鼓的反射镜面数目和镜鼓旋转的转速分别为()A.8,360转/分B.16,180转/分C.16,60转/分D.32,180转/分解析:扫描的范围θ=45°,每块反射镜相对的圆心角为22.5°,故N=36022.5=16个,转速n=486016=180转/分.答案:B5.如图所示,以平面镜的高度为直径作一圆,使圆所在的平面与平面镜垂直,在圆周上有三个发光点a、b、c跟圆心的连线与平面镜的夹角分别为α、β、γ,人眼位于所在平面,在镜前一定范围内可以看到发光点a、b、c的像,下列判断正确的是(本题中像的观测范围是指边界光线间夹角)()A.观测到a点像的范围最大B.观察到c点像的范围最大C.观察到a、b、c三点像的范围一样大D.观察到a、b、c三点像的范围不一样大解析:分别作出a、b、c三光源的像,由像点向平面镜边缘引连线在镜外所成的区域为观测区,而连线所成的角是同一个圆的直径所对的圆周角,均为90°,所以C正确.答案:C6.科学家们公认,太阳能是未来人类最合适、最安全、最绿色、最理想的代替能源.太阳能利用的一种方案是在距地球表面36000km的同步轨道上建立太阳能发电厂,然后利用微波将电能传回地球.根据推算,到2020年全世界能源消费总量大约需要25万亿立升原油.如果用太阳能替代,只需要一块面积约1.5万平方千米,半径约70千米的转化太阳能的圆形“光板”就可实现.已知太阳距地球1.5×1011m,地球半径为6400km,太阳半径为地球半径的109倍.关于该方案,下面说法正确的是()A.该吸收太阳能的圆形“光板”在地球上会形成日全食B.该吸收太阳能的圆形“光板”在地球上会形成日全食和日偏食C.该吸收太阳能的圆形“光板”在地球上会形成日环食和日偏食D.该吸收太阳能的圆形“光板”可以不自转解析:如图所示,设太阳直径为D,圆形发光板直径为D′,地球中心到圆形发光板的距离为d,太阳中心到地球中心距离为r,∴DHErdFEDFEFE,∴111.510640036000FE1096400,70FEFE≈1.5×104km,而d=6400km+36000km=4.24×104km,FEd.所以地球将有一部分区域位于圆形发光板的伪本影区域和半影区域,该圆形发光板会使地球上某些区域出现日环食和日偏食.因圆形吸光板既要吸收太阳光的能量,又要把所吸收的太阳能通过微波传到地球,因此,有时必须把吸收能量那一面向着太阳,有时这一面又必须向着地球,所以圆形吸光板必须自转.答案:C7.当月球绕地球旋转时,正好转到太阳和地球之间,在地球上某些地方便发生日食,下列说法正确的是()A.在月球背面的本影区区域将发生日全食B.在月球背面的半影区区域将发生日偏食C.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球近一些D.发生日环食时月球距地球比发生日全食时月球距地球远一些解析:作出月球运动到太阳和地球之间光路判断,所以ABD三项正确.答案:ABD8.如图所示,点光源S位于光屏AB的右方,平面镜MN初始时与光屏AB平行,点光源S发出的光从光屏AB上的小孔P射到平面镜上的O点,SO⊥MN,PO=d,今将平面镜绕着过O点的轴逆时针方向匀速转动,角速度为ω.求:(1)从初始位置开始转过30°角的过程中,光线SO经平面镜反射落在光屏AB上的斑点Q移动的平均速度;(2)平面镜转到与初始位置夹30°角的瞬间,斑点在光屏上移动的瞬时速度.解析:(1)根据光的反射定律和几何知识得,初始时,反射光线落在光屏的P点,平面镜转过30°,反射光线落在光屏的Q点,PQ=tan60°PO=3d,t=T12=6,∴v平均=s363dt6d.(2)根据运动的合成和分解及圆周运动知识得:v线=w′×2r=2ω×2d,v瞬=vsin30线=8ωd.答案:(1)63d(2)8ωd9.宽度为d的平面镜MN立于水平地面上,在平面镜的正前方的A点处(A点到平面镜的两端点M、N的距离相等),有一人面对平面镜站在水平地面上,A点距离镜面h远,在平面镜的前方与镜面平行的直线PQ上有一点光源S,从远处以速度v沿直线QP运动,如图所示,已知PQ到平面镜MN所在直线的距离为H,且Hh.(1)点光源S沿QP直线运动,在某一个范围内可以被A点的人通过平面镜看到,请用作图法画出人通过平面镜可看到发光点S的范围,在图中用斜线表示出来;(2)人通过平面镜可以看到发光点S的时间是多少?解析:(1)人能观察到S的范围为如下图所示中的EF段.[来源:学#科#网](2)由相似三角形的性质知,MN,EFEFHhdh∴hHEFhHEFd,tdhvhv.答案:(1)见解析(2)hHhvd10.晴天的晚上,人能看见卫星的条件是卫星被太阳照着且在人的视野之内.一个可看成漫反射体的人造地球卫星的圆形轨道与赤道共面,卫星自西向东运动.春分期间太阳垂直射向赤道,赤道上某处的人在日落后8h时在西边的地平线附近恰能看到它,之后极快地变暗而看不到了.已知地球的半径R地=6.4×106m,地面上的重力加速度为10m/s2,估算:(答案要求精确到两位有效数字)(1)卫星轨道离地面的高度;(2)卫星的速度大小.解析:从北极沿地轴往下看的地球俯视图如图所示,设卫星离地高h,Q点为日落后8h时能看到它反射的阳光.日落8h时Q点转过的角度设为θ.(1)θ=824×360°=120°轨道高h=Rcos2地-R地=6.4×106×11cos60=6.4×106m.(2)因为卫星轨道半径r=R地+h=2R地.根据万有引力定律,引力与距离的平方成反比,卫星轨道处的重力加速度gr=14g地=2.5m/s2,mgr=m26rv,vgr2.526.410rm/s≈5.7×103m/s.答案:(1)6.4×106m(2)5.7×103m/s[来源:学科网]11.内表面只反射而不吸收光的圆筒内有半径为R的黑球,距球心2R处有一点光源S,球心O和光源S皆在圆筒轴线上,如图所示.若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收,则筒的内半径r最大为多少?解析:自S作球的切线SM,并画出S经管壁反射形成的虚像点S′,及由S′画出球面的切线S′N,如图甲所示,由图可看出,只要S′M和S′N之间有一夹角,则筒壁对从S向右的光线的反射光线就有一部分进入球的右方,不会完全落在球上被吸收.由图可看出,如果r的大小恰能使S′N与S′M重合,如图乙所示,则r就是题目所要求的筒的内半径的最大值.这时SM与S′N的交点到球心的距离MO就是所要求的筒的半径r.由图乙可得r=2rRcos1sin①由几何关系可知sinθ=R/2R②由①②式得r=233R.答案:233R
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