在天文学上,太阳的密度是常用的物理量.某同学设想利用小孔成像原理和万有引力定律相结合来探究太阳的密度.探究过程如下:(1)假设地球上某处对太阳的张角为θ,地球绕
题型:不详难度:来源:
在天文学上,太阳的密度是常用的物理量.某同学设想利用小孔成像原理和万有引力定律相结合来探究太阳的密度.探究过程如下: (1)假设地球上某处对太阳的张角为θ,地球绕太阳公转的周期为T,太阳的半径为R,密度为ρ,质量为M.由三角关系可知,该处距太阳中心的距离为 r=R/sin(θ/2),这一距离也就是地球上该处物体随地球绕太阳公转的轨道半径.于是推得太阳的密度的公式,请你帮他写出推理过程(巳知 地球绕太阳公转的周期为T,万有引力恒量为G): (2)利用小孔成像原理求θ角 取一个圆筒,在其一端封上厚纸,中间扎小孔,另一端封上一张画有同心圆的薄白纸.相邻同心圆的半径相差1mm,当作测量尺度.把小孔对着太阳,筒壁与光线平行,另一端的纸上就可以看到一个圆光斑,这就是太阳的实像.设光斑圆心到小孔的距离L(足够长)就是筒的长度,那么他还要测出什么量呢?求得θ角的公式是怎样的? (3)整个探究过程釆用了如下哪些最贴切的科学方法:______ A.类比分析 B.理想实验 C.等效替換 D.控制变量. |
答案
(1)由 F向心=F万 得:4π2m=G. T=1年=3.152×107s, M=ρ?πR3 太阳的密度:ρ= (2)利用小孔成像原理求θ角 由小孔成像原理可知,太阳实像对小孔的张角α与太阳对此处的张角θ为对顶角, θ=α.还要由薄白纸上的同心圆测出光斑的半径r′. 可测得tan=.因为θ角很小tan≈sin θ=2arcsin (3)整个探究过程前者釆用了理想实验的逻辑推理,后者使用了等效替换, 故选BC |
举一反三
下列有关光现象的说法正确的是( )A.在平静的湖面上出现岸边树的倒影是光的反射现象 | B.在阳光照射下,水面上的油膜上出现彩色花纹是光的干涉现象 | C.激光和自然光一样,都是偏振光 | D.在光的双缝干涉实验中,把入射光由绿光改为黄光,条纹间距将变宽 | 如图所示的四个现象中,利用了光的反射现象的是( )A.
放大的字 | B.
水中倒影 | C.
手影 | D.
森林中的太阳光 | 一束激光以入射角i=30°照射液面,其反射光在固定的水平光屏上形成光斑B,如图所示,如果反射光斑位置向右移动了2cm,说明液面( )A.上升了cm | B.上升了cm | C.下降了cm | D.下降了cm | 谁也没有我跑得快!我是( )A.高速奔驰的磁悬浮列车 | B.高空翱翔的超音速战机 | C.让万物生长的阳光 | D.把“神六“送上天的“长征”运载火箭 | 如图所示,在等高且相距较远的甲、乙两地各有一套光学系统.甲处A为固定的激光光源,它竖直向下发出一束又细又亮的激光.B是正多面反射棱镜,这里只画出它相邻的三个反射面,该棱镜可绕水平中心轴O顺时针高速旋转.C是带观察屏的望远镜.当撤去B时,激光束恰好直接射入望远镜.乙处是安装在水平轴O′上的两块互相垂直的平面镜组成的反射系统,该系统也可绕O′轴在竖直面内旋转.现调节甲、乙两地系统至某一静态时,激光束经过图中所示的一系列反射后恰好射入望远镜中,试回答下列问题: (1)由此可推导出正多面反射棱镜的面数为______. (2)保持甲地的整个光学系统不动,让乙地反射系统整个绕O′轴在纸面上缓缓旋转一个不太大的角度,是否可以保证激光束在这一段时间内总能进入望远镜中?(旋转过程中两平面镜保持相互垂直且激光在两平面镜中各有一次反射). 答:______(填是或否). (3)若让甲地棱镜绕中心轴O旋转,其余部分不动.由于甲乙两地相隔较远,且光是以一定的速度在空气中传播的,故一般情况下望远镜中不能再看到激光光源的像.但是适当调节转速,则可重新看到光源的像.若已知甲、乙两地间距离为s,光速为c,试求棱镜的最小转速是多少转∕秒?
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