18.光速的测定在物理学中有多种方法.迈克耳逊曾用类似于下述方法在地球上较精确测定了光速.
将激光发射器和接收装置按图示位置固定,装置a是四个侧面均镀有高反光涂层的正方体,可绕固定的中心轴转动(图示为俯视图).当正方体转动到图示位置静止时,激光束恰能以$45°$角照射到某侧面中心P点处,反射到相距几十千米外的一个山顶上,经此处的光反射器(内部结构未画出,不计光在其中的传播时间)反射后,平行于原光线射到正方体另一侧面中心Q点处,最终被接收装置接收到.

(1)若光速为$3×10^5$km/s,正方体到光反射器之间的距离为30km,则光从P点射出到射回Q点所用的时间为s.
(2)正方体快速转动一周,光反射器能接收到次激光的照射.
(3)当正方体的转速为n圈/秒时,接收装置可接收到激光,正方体与对面山顶光反射器间的距离用d(单位:m)表示,则测得的光速可能为m/s(填写选项符号).
A.$8nd$
B.$12nd$
C.$16nd$
D.$20nd$

18.(1)$2×10^{-4}$ (2)4 (3)A

【分析】
本题结合迈克耳逊测光速的原理，需理清光的传播路径、正方体转动特点，结合速度公式、圆周运动规律解题：
1. 第(1)问：先确定光往返的总路程，再用速度公式计算时间；
2. 第(2)问：正方体有4个反光侧面，转动一周时对应4次反射，据此判断接收次数；
3. 第(3)问：结合光往返路程与正方体转动时间的关系，推导光速表达式，选择对应选项。
【解析】
(1) 光从P点射出到射回Q点的总路程为：$ s = 2 × 30\ \mathrm{km} = 60\ \mathrm{km} $，根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，得时间 $ t = \frac{s}{v} = \frac{60\ \mathrm{km}}{3 × 10^5\ \mathrm{km/s}} = 2 × 10^{-4}\ \mathrm{s} $。
(2) 正方体有4个反光侧面，转动一周（360°）时，每转动90°就会有一个侧面反射激光，因此光反射器能接收到4次激光照射。
(3) 设光速为$ c $，光往返总路程为$ 2d $，光传播时间 $ t = \frac{2d}{c} $；这段时间内正方体转动$ \frac{1}{4} $圈，转速为$ n $圈/秒，故时间 $ t = \frac{1}{4n} $。联立得：$ \frac{2d}{c} = \frac{1}{4n} $，解得$ c = 8nd $，故选A。
【答案】
(1)$ 2×10^{-4} $；(2)4；(3)A
【知识点】
光的反射、速度公式、圆周运动
【点评】
本题综合考查光的传播、速度计算与圆周运动，需理清光路径和正方体转动的对应关系，是对物理规律的实际应用，难度适中。
【难度系数】
0.5