2019年安徽省皖北协作区高三模拟物理试题-dc8e63a4962d45b189024ab49c4801d9
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………○………学校:______………○………绝密★启用前
2019年安徽省皖北协作区高三模拟物理试题
试卷副标题
注意事项:
1.答题前填写好自己的姓名、班级、考号等信息 2.请将答案正确填写在答题卡上
第I 卷(选择题)
请点击修改第I 卷的文字说明 一、单选题
1.物理与科技和生活密切相关,物理的思想方法已经渗透到其他领域。
下列关于物理学史及物理方法的说法正确的是( )
A .楞次发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互联系的序幕
B .交流电的有效值是等效替代法的应用
C .牛顿将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动
D .利用霍尔元件能够把电压这个电学量转换为磁感应强度这个磁学量的特性,可以制出测量磁感应强度大小的仪器
2.如图所示为氢原子的能级示意图,则关于氢原子在能级跃迁过程中辐射或吸收光子的特征,下列说法中正确的是( )
A .一群处于n =4能级的氢原子向基态跃迁时,能辐射出5种不同频率的光子
B .一群处于n =3能级的氢原子吸收能量为0.9eV 的光子可以跃迁到n =4能级
C .处于基态的氢原子吸收能量为13.8eV 的光子可以发生电离
D .若氢原子从n =3能级跃迁到n =1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应,则从n =5能级跃迁到n =2能级辐射出的光也一定能使该金属发生光电效应 3.如图所示,一物块从光滑斜面上某处由静止释放,与一端固定在斜面底端的轻弹簧
…○………………○…………线………装※※订※※线※※题※※
…○………………○…………线………相碰。
设物块运动的加速度为a ,机械能为E ,速度为v ,下滑位移为x ,所用时间为t ,则在物块由释放到下滑至最低点的过程中(取最低点所在平面为零势能面),下列图象可能正确的是( )
A .
B .
C .
D .
4.如图所示,R 为定值电阻,A 、B 、C 为三个相同的灯泡,理想变压器原、副线圈的匝数分别为n 1、n 2,若A 、B 、C 均正常发光,设流过R 的电流为I R ,流过A 的电流为I A ,流过B 的电流为I B ,则下列关系式中正确的是( )
A .3R
B I I = B .4R A I I =
C .R A B I I I =+
D .1n :22n =:1
5.科幻电影《流浪地球》中讲述了人类想方设法让地球脱离太阳系的故事。
地球流浪途中在接近木星时被木星吸引,当地球快要撞击木星的危险时刻,点燃木星产生强大气流推开地球拯救了地球。
若逃逸前,地球、木星沿各自的椭圆轨道绕太阳运行,且航天器在地球表面的重力为G 1,在木星表面的重力为G 2;地球与木星均可视为球体,其半径分别为R 1、R 2,则下列说法正确的是( )
A .地球逃逸前,发射的航天器逃出太阳系的最小速度为11.2/km s
B
C .地球与木星绕太阳公转周期之比的立方等于它们轨道半长轴之比的平方
……○……………○…………线…学校:_______________
……○……………○…………线…D .地球与木星的质量之比为2
11222
G R G R
6.如图所示,实线和虚线分别为一列沿x 轴传播的简谐横波在t 1=0、t 2=0.02s 两个时刻的波形图象,已知t 2-t 1<
2
T
(T 为该波的周期),下列说法正确的是( )
A .波沿着x 轴负方向传播
B .波的传播速度是100/m s
C .在210.02t t s -=时间内,24x m =的质点运动的路程为
D .在0.4t s =时刻,4x m =的质点的速度最大 E. 在 1.6t = s 时刻,64x m =的质点加速度为零 二、多选题
7.如图所示,一质量为m 、边长为a 的均匀正方形导线框ABCD 放在光滑绝缘的水平面上。
现以速度v 水平向右进入边界为MN 的匀强磁场中,磁场的磁感应强度大小为B ,方向垂直于纸面向外,AB ∥MN ,最终线框静止在桌面上,则下列说法正确的是( )
A .线框刚进入磁场时,A
B 间的电势差为Bav B .线框刚进入磁场时,AB 间的电势差为34
Bav
C .整个过程中通过A 点的电荷量为mv Ba
D .整个过程线框中产生的热量为
212
mv 8.如图所示,三个带电量分别为-q 、+q 、+q 的点电荷位于等边三角形ABC 的三个顶点上,D 、E 分别为AB 、BC 边的中点,O 为三角形的中心。
D 、E 、O 三点的电场强度分
…………○………线…………○…※※在※※装※※订…………○………线…………○…别用E D 、E E 、E O 表示,下列说法正确的是( )
A .O E E E >
B .O D E E >
C .
D
E E E < D .D E E E >
9.如图所示,两倾角均为37°的斜面AB 、CB 平滑对接,斜面长均为4m 。
一小球从斜面AB 的顶端由静止释放,在两斜面上运动,不考虑小球在B 点的能量损失。
已知小球
与斜面AB 、BC 间的动摩擦因数分别为0.5、0.25,重力加速度g 取10m /s 2
,
sin37°=0.6,cos37°=0.8,则下列说法正确的是( )
A .小球第一次到达最低点时的速度为4/m s
B .小球运动后第一次速率为0的位置距B 点的距离为2m
C .小球在斜面AB 、BC 上运动的总路程之比为
11
5
D .小球在斜面AB 、BC 上运动时产生的热量之比为115
10.下列说法正确的是( )
A .气体放出热量,其分子的平均动能可能增大
B .使用“单分子油膜法”估测分子直径的实验中,为计算方便可以取1毫升的油酸酒精混合溶液滴入水槽
C .液体不浸润某种固体时,则附着层内液体分子相互吸引
D .已知某气体的摩尔体积及阿伏加德罗常数,可求得该分子的体积 E. 彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点
………订………___________考号:______………订………第II 卷(非选择题)
请点击修改第II 卷的文字说明 三、实验题
11.为了验证机械能守恒定律,某同学设计了一个实验,装置如图1所示,物块A 的质量为m 1,物块B 和遮光片的总质量为m 2,用通过定滑轮的轻细线连接,m 1<m 2,开始用于托着B 静止,细线伸直。
此时遮光片到光电门的距离为H ,然后释放物块B ,当遮光片通过光电门时,光电门记录的遮光时间是2.11×
10-3s .已知遮光片的宽度为d ,且d <H ,在测遮光片的宽度d 时,使用20分度的游标卡尺来测量,准确操作后,部分刻线如图2所示,重力加速度为g 。
(1)遮光片的宽度d 为______cm 。
(2)物块B 经过光电门时的速度为______m /s 。
(保留两位有效数字)
(3)在误差允许的范围内,需要满足关系式______,即可验证机械能守恒。
(用题中所给的字母表示)
(4)在实际运算验证时,第(3)中的关系式两边的数值总是有些差异,你认为原因可能是______(答对一条即可给分)。
12.当今人工智能技术迅猛发展,电池是新型人工智能机器人的重要部分,某新型机器人上的一节电池的电动势约为3V ,内阻约为2~7Ω,为测量该电池的电动势和内阻,实验室可供选用的器材如下: A .待测电池
B .定值电阻R 0(R 0=1.8Ω)
C .电压表V (量程3V ,内阻约2kΩ)
D .电流表A (量程0.6A ,内阻R A =1.2Ω)
E .电阻箱(0~99.99Ω,额定电流1.5A )
F .开关一个、导线若干
订
…
…
…
…
○
…
…
…
…
线
…
…
…
…
○
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※
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题
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※
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…
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…
…
○
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…
…
…
线
…
…
…
…
○
…
…
(1)甲、乙两位同学为测量出该电池的电动势和内阻,各自想出了自己的测量方法,
设计电路分别如图1、图2所示,则你认为合理的是______。
A.甲的设计
B.乙的设计
C.误差几乎一样,都可以
D.两人的设计都不行
(2)如果按甲同学所设计的电路进行测量得到电阻箱的电阻R和电流表的读数I以及
计算出
1
I
的多组数据后,作出了如图3所示的
1
I
-R图象。
请你帮助他分析计算电池的
电动势E=______V,内阻r=______Ω.(结果均保留一位小数)
(3)已知某个小灯泡的U-I图象如图4所示,把三只这样的相同的小灯泡并联后与R1
一起接在第(2)问中已经测量的电池上,电路图如图5所示。
已知R1=2Ω,则闭合开
关电路稳定后,其中一个小灯泡的电阻为______Ω,功率为______W.(结果均保留三位
有效数字)
四、解答题
13.如图所示,光滑的水平地面上静止放置一长木板,在长木板上的右端和距右端
x1=1.6m的P处各放置一个木块A和B(两木块均可视为质点),木块A的质量和长木板
的质量均为M=1.8kg,木块B的质量为m=0.6kg,P点右侧长木板的上表面光滑;P点
………外…………○……………___班级:__………内…………○……………左侧(包括P 点)粗糙,木块B 与P 点左侧长木板间的动摩擦因数为μ=0.2.现有水平向右的恒定拉力F 作用在长木板上(图中未画出拉力F ),使板由静止开始运动。
已知木块B 与长木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g 取10m /s 2。
(1)若要求木块B (与木块A 相碰前)相对长木板静止,求拉力F 应满足的条件; (2)若F =2.4N ,在木块A 、B 相碰时撤去拉力F ,同时锁定长木板使长木板立刻保持静止,且木块A 、B 间的碰撞是弹性碰撞,最终木块B 刚好没有滑离长木板,求P 点左侧长木板的长度。
14.如图所示,真空中有两块足够大的荧光屏P 1、P 2水平正对放置,间距为d ,两荧光屏之间有一垂直于纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为B .在紧贴荧光屏P 2的A 点有一粒子源,某一时刻向荧光屏P 2上方纸面内的各个方向同时以相同的速率各发射一个粒子(图中只画出其中的几个方向),粒子的质量为m ,带电荷量为-q ,粒子的速率为v 0=
2qBd
m
.若粒子打到荧光屏上立即被吸收并发出荧光,不计粒子间的相互作用力和重力。
(1)求平行于P 2向左发射的粒子在磁场中的运动时间; (2)求荧光屏P 1、P 2之间有粒子经过的区域的面积;
(3)当平行于P 2向左发射的粒子到达荧光屏时,求仍在磁场中运动的粒了和已经被屏吸收的粒子的个数之比。
15.如图所示,两端开口的汽缸竖直固定放置两厚度不计的轻质活塞A 、B 间有轻杆相
连在活塞A 上放一重物C ,C 的质量m =3kg ,两活塞的横截面积分别为S A =25cm 2
,
S B =15cm 2.活塞间封闭有一定质量的理想气体(不漏气)。
开始时,整个装置保持静止,此时两活塞离D 处距离相等,P 0=1.0×105Pa ,重力加速度g 取10m /s 2,不计一切摩擦。
(i )求开始时,轻杆对活塞A 的作用力大小;
(ⅱ)若缓慢降低汽缸内温度至t =87℃时,A 活塞恰好靠近D 处,求开始时汽缸内气体
………线……………线……16.如图所示,某透明介质的截面由直角三角形AOC 和圆心为O 、半径为R 的四分之一圆BOC 组成,其中∠OAC =53°.现让一组平行光由AB 边上OD 部分垂直射介质。
已知该介质的折射率n c ,sin53°
=0.8,cos53°=0.6。
(i )若让这组平行光均能从BC 边出射,求这组平行光的最大宽度;
(ii )若OD =0.6R ,由D 点人射的光线将途经AC 边上E 点,且AE =0.65R ,求该光线在介质中的传播时间。
(结果可用根号表示)
参考答案
1.B 【解析】 【详解】
奥斯特发现了电流的磁效应,拉开了研究电与磁相互联系的序幕,故A 错误;确定交流电的有效值应用了等效替代法,故B 正确; 伽利略将斜面实验的结论合理外推,间接证明了自由落体运动是匀变速直线运动,故C 错误; 霍尔元件能够把磁学量转换为电学量,故D 错误; 2.C 【解析】 【详解】
大量处在n =4能级的氢原子向基态跃迁时,能辐射出
种不同频率的光子,
故A 错误;一群处于n =3能级的氢原子吸收能量为0.9eV 的光子后的能量为E =-1.51+0.9=0.61eV ,不可以跃迁到n =4能级,故B 错误;处于基态的氢原子吸收能量为13.8eV 的光子可以发生电离,剩余的能量变为光电子的最大初动能,故C 正确;若氢原子从n =3能级跃迁到n =1能级辐射出的光能量为△E 1=E 3-E 1=12.09eV ,从n =5能级跃迁到n =2能级辐射出的能量为
△E 2=E 5-E 2=2.86eV ,所以若氢原子从n =3能级跃迁到n =1能级辐射出的光照在某种金属表面上能发生光电效应,则从n =5能级跃迁到n =2能级辐射出的光不一定能使该金属发生光电效应,故D 错误。
3.C 【解析】 【详解】
设斜面的倾角为θ,根据牛顿第二定律可得,在物块自由下滑的过程中,根据牛顿第二定律可得ma =mg sinθ,解得a =g sinθ;物块与弹簧接触后,sin sin mg kx k
a g x m m
θθ-=
=-,
当弹力与重力相等时,加速度为零,随后反向增大,且加速度与时间不是线性关系,故AB 错误;以物体和弹簧组成的系统为研究对象,整个过程中整体的机械能守恒,即E 总=E+E P ,则:E =E 总-21
2kx ,与弹簧接触前E P =0,物体的机械能守恒,与弹簧接触后弹簧的弹性势能增加,则物体的机械能减小,根据数学知识可知C 图象正确,故C 正确;在物块自由下落的过程中,加速度恒定,速度图象的斜率为定值,与弹簧接触后,加速度先变小后反向增大,
速度图象的斜率发生变化,故D 错误。
4.A 【解析】 【详解】
若A 、B 、C 均正常发光,则副线圈的输出电压为2U .分析原线圈的电路,灯泡A 两端的电压即原线圈的输入电压,为U ,根据电压和匝数的关系可知,输入电压与输出电压之比为1:2,则匝数比为1:2,故D 错误。
A 、B 、C 三个灯泡正常发光,则流过的电流相等,均为I ,根据电流和匝数的关系可知,原线圈的输入电流为2I ,根据并联电路的规律可知,流过电阻R 的电流为3I ,即I R =3I B ,故A 正确,BC 错误。
5.D 【解析】 【详解】
在地球的表面发射飞出太阳系的最小发射速度,叫做第三宇宙速度v 3=16.7km/s ,故A 错误;
根据重力提供向心力得2111v G m R =
,解得:地球上的第一宇宙速度1v =,同理得:
木星上的第一宇宙速度为:1'v =
,
故木星与地球的第一宇宙速度之比11v v '=,故B 错误;根据开普勒第三定律得:33
12
2212
a a T T =,故3
2
1122a T a T ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
,即地球与木星绕太阳
公转周期之比的平方等于它们轨道半长轴之比的三次方,故C 错误;根据重力与万有引力
相等,121M m G G R =地,解得:211
G R M Gm
=地,同理可得木星质量:222G R M Gm =木,故
2
11222
M G R M G R =地木,故D 正确; 6.BCE 【解析】 试题分析:由于,所以波沿着x 轴正方向传播,A 错误;由
得波的传播速
度是
,B 正确;
,
,则
的质点运动的路程为
,C 正确;,的质点在波谷,速度为零,D 错误;
的质点在平衡位置,质点加速度为零,E 正确。
考点:振动图像与波动图像
【名师点睛】从波动图象上可直接得出这列波的波长;要确定波的传播方向,可先假设波的传播方向,再根据波速,波长和周期的关系确定出这列波的周期的表达式,最后利用波速、波传播的距离求出所给时间代表的实际周期,根据波的传播方向求出在t 时间内波传播的距离,从而得出质点在某一时刻的振动情况;本题是波动图象中典型的问题,要根据波的周期性和双向性研究时间与周期的关系,属于中等难度的题目。
7.BCD 【解析】 【详解】
线框刚进入磁场时,AB 产生的感应电动势E =Bav ,AB 间的电势差是外电压,则有:
3344
AB Bav U E =
=,故A 错误,B 正确。
整个过程中通过A 点的电荷量为:q It =,对线框,根据动量定理得:0BIat mv -=-,联立得:q =mv
Ba
,故C 正确。
整个过程线框中产
生的热量等于线框动能的减少量,为2
12mv .故D 正确。
8.AD 【解析】 【详解】
BC 两个等量正电荷在E 点合电场为零,故E
点的电场强度为
2
43E kq
E k
L ==,ABC 三个点的电荷在O
点的电场强度大小都相等,为
2
23E k
q kq
L ==
⎫
⎪⎝⎭
,其中B 、C 两点
电荷再O 点的合电场强为
2
3kq
L ,方向向上,A 点电荷在O 点的电场强度方向也向上,所以A 、B 、C 三个点电荷在O 点合电场强度为E o =26kq
L。
A 、B 电荷在D 的电场强度相同,
E AB =2×k
222482(0.5)q kq kq
L L L =⨯=,C 点电荷在D 点电场强度为E C =
k 2243q
kq
L =
⎝⎭
,电
场E AB 和电场E C 方向垂直,所以它们的合电场为E D
28.1kq L ≈,所以,E D >E O >E E ,故AD 正确,BC 错误。
9.AC 【解析】 【详解】
小球由A 下滑到B 的过程中,根据动能定理有:(mg sinθ-μ1mg cosθ)
L AB =2
12
B mv ,解得:
v B =4m/s ,故A 正确;小球沿斜面BC 上滑时,根据动能定理有:-(mg sinθ+μ2mg cosθ)L 1=0-
212
B mv ,解得:L 1=1m ,故B 错误;小球沿斜面B
C 下滑又冲上斜面AB 的过程中,有:(mg sinθ-μ2mg cosθ)L 1-(mg sinθ+μ1mg cosθ)L 2=0,解得:L 2=0.4m ,而且分析可知小球每次由斜面AB 下滑到再次滑回斜面AB 的过程中,两边路程之比是固定的,即S 1:S 2=(L AB +L 2):2L 1=l1:5,由于在两个斜面上的摩擦力不同,所以在斜面AB 、BC 上运动时产生的热量之比就不是l1:5,故C 正确,
D 错误。
10.AC
E 【解析】 【详解】
气体放出热量,同时外界对气体做功,则气体的温度可能升高,分子的平均动能可能增大,故A 正确。
在使用“单分子油膜法”估测分子直径的实验中,为了计算的方便,可以取1滴油酸酒精混合溶液滴入水槽,故B 错误。
液体不浸润某种固体时,例如水银对玻璃:当水银与玻璃接触时,附着层中的水银分子受玻璃分子的吸引比内部水银分子弱,结果附着层中的水银分子比水银内部稀硫,这时在附着层中的分子之间相互吸引,就出现跟表面张力相似的收缩力,使跟玻璃接触的水银表面有缩小的趋势,因而形成不浸润现象,故C 正确。
已知某气体的摩尔体积及阿伏伽德罗常数,可以求出该分子占据的空间,不能求出该分子的体积,故D 错误。
液晶像液体一样具有流动性,而其光学性质与某些晶体相似具有各向异性,彩色液晶显示器利用了液晶的光学性质具有各向异性的特点,故E 正确。
11.1.055 5.0 ()2
12212d m m t
+=(m 2-m 1)gH 存在阻力作用
【解析】 【详解】
(1)游标卡尺的主尺读数为10mm ,游标读数为0.05×11mm=0.55mm ,则遮光片的宽度d=10.55mm=1.055cm 。
(2)物块B 经过光电门的瞬时速度为:3
3
10.5510m/s 5.0m/s 2.1110
d v t --⨯===∆⨯。
(3)系统重力势能的减小量△E p =(m 2-m 1)gH ,系统动能的增加量为:
()()22
121221122k d E m m v m m t
∆=+=+∆,
当()()2
1221212d m m m m gH t
+=-∆时,系统机械能守恒。
(4)在实际运算验证时,第(3)中的关系式两边的数值总是有些差异,可能的原因是存在阻力作用。
12.A 3.0 3.0 10.0 0.144 【解析】 【详解】
(1)由于甲同学所设计的电路中电流表内阻已知,可减小测量误差,故甲同学的实验电路更合理些;
(2)根据E =I (R +r +R A +R 0),得到:011
A r R R R I E E
++=+,结合图象斜率和截距得到:E =3.0V ,r =3.0Ω;
(3)设每个小灯泡的电压、电流分别为U 、I ,结合电路,可得U =E -3I (r +R 1),即U =-15I +3(V ),在U-I 图象中做出此图线,如图所示,交点(0.12A ,1.2V )即为一个小灯泡的工作状态,则得到一个小灯泡的电阻R L =1.2V÷0.12V=10.0Ω,一个小灯泡的工作时的功率为:P L =1.2V×0.12A=0.144W 。
13.(1)小于等于4.8N ;(2)0.2m 【解析】 【详解】
(1)设B 与木板相对静止的最大加速度为a 0,则对系统:F =(M +m )a 0 对B :μmg =ma 0 联立可得:F =4.8N
即拉力F 应满足条件小于等于4.8N (2)若F =2.4N ,则:F =(M +m )a
可得:a =1m/s 2 又:v 2
=2ax 1
解得:v A 与B 碰撞的过程中二者的动量守恒,选取向右为正方向,则:mv =mv B +Mv A
由于是弹性碰撞,则:
222111222
B A mv mv Mv =+ 可得:12B v v =-,1
2
A v v =
由题意B 滑到木板的左端时速度为0,则:2
212
B mgx mv μ= 代入数据可得:x 2=0.2m 14.(1)
3m qB π;(2)2
43
d π;(3)15。
【解析】 【详解】
(1)设粒子运动轨迹的半径为R ,则有:qv 0B =20
mv R
,解得:R =2d
平行于P 2向左发射的粒子在磁场中的运动轨迹如图1所示,圆心角为α,
则有:cosα=R d
R
- 解得:α=
3
π 粒子的运动周期为:T =0
2R
v π 粒子的运动时间为:t =
3m
qB
π (2)粒子的轨迹恰好和Р1相切时,初速度的方向和P 2成角θ轨迹如图2.所示,
则有:cosθ=R d
R
- 即为:θ=
3
π 所以有粒子经过的区域的最大面积为:S =2(16
πR 2-1
2Rsin α×R cosα)+d ×R sinθ
解得:S =
2
43
d π (3)粒子的初速度方向与P 2成角β时,轨迹如图3所示,
若圆心角也为
3
π,则β=6π
所以当平行于P 2,向左发射的粒子到达P 1时,此时已经打到荧光屏P 1上的粒子的发射方向与平行于P 2向右发射的粒子的方向成角的范围是θ~π已经打到荧光屏Р2上的粒子的发射方向与平行于P 2向右的方向成角的范围是0~β仍在磁场中运动的粒子的发射方向范围是β-θ
所以仍在磁场中运动的粒子和和经被屏吸收的粒子个数之比为
θββπθ-+-=1
5
15.(i )45N ;(ⅱ)480K 【解析】 【详解】
(i )活塞处于平衡状态,则有:pS A +p 0S B =p 0S A +pS B +mg 解得:p =1.3×
105Pa 对活塞B 根据平衡条件可得:pS B =p 0S B +F N , 解得:F N =45N
根据牛顿第三定律可得轻杆对A 的作用力大小为45N ,方向向下;
(ii )当活塞靠近D 处时,活塞整体受力平衡没有变,气体压强不变,根据气体的等圧変化有:
()0
2A B B S S l S l
T T
+⋅=
又T =t +273=360K 解得:T 0=480K 。
16.(i
)3R ;(ii
)c
【解析】 【详解】
(i )设临界角为C ,则有:sin C =
1n
由D 点入射的光线至BC 边的O 1处入射角i 1=C 时,恰好发生全反射,则这组平行光的最大宽度为: d =R sini 1=R sin C
(ii )依题意,由D 点入射的光线至BC 边的O 1处入射角为i 1,则有: s i ni 1=0.6,i 1=37°
可知,i 1>C
光线在O 1处发生全反射至AC 边上E 点处,由几何关系易知OO 1∥AC
则有i 2=90°-37°=53°>C ,再次发生全反射至OA 边垂直出射,由等腰三角形可得O 1E =R ,则光线在介质中的路程为: S =R cos37°
+R +AE cos37°≈2.32R 光线在介质中的传播速度为: v =c
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故传播时间为: t =S v =c。