18. 光速的测定在物理学中有多种方法.迈克耳孙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,反射到相距几十公里外的一个山顶上,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30 km,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距离用d(单位:m)表示,则测得的光速可能为 m/s(填选项字母).
A. $8nd$
B. $12nd$
C. $16nd$
D. $20nd$

18.(1)$2×10^{-4}$ (2)4 (3)A

【分析】
本题需结合光的反射规律、路程与速度的关系、圆周运动的周期知识分析：
(1) 计算光的传播时间，需先确定光从P点到反射器再到Q点的总路程，再利用速度公式推导时间；
(2) 正方体有4个反光侧面，转动一周时激光会依次照射各侧面，对应光反射器的接收次数；
(3) 需明确光往返的路程与正方体转动时间的关联，结合速度公式推导光速表达式。
【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$t=\frac{s}{v}$，代入光速$v=3×10^5\ \mathrm{km/s}$，得时间$t=\frac{60\ \mathrm{km}}{3×10^5\ \mathrm{km/s}}=2×10^{-4}\ \mathrm{s}$；
(2) 正方体有4个反光侧面，转动一周时，激光会4次照射侧面并反射，因此光反射器能接收到4次激光照射；
(3) 光从P到反射器再到Q的总路程为$2d$；正方体转速为$n$圈/秒，转动$\frac{1}{4}$圈的时间为$t=\frac{1}{4n}\ \mathrm{s}$；根据速度公式$v=\frac{s}{t}$，代入得$v=\frac{2d}{\frac{1}{4n}}=8nd$，对应选项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】
本题综合考查光学与运动学知识，需理清光的传播路程和正方体转动时间的对应关系，是中等难度的综合题。
【难度系数】
0.5