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题型:科普阅读题 难度:0.65 引用次数:1335 题号:1721626
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彩 虹

彩虹是大气中一种光学现象,当阳光照射到半空中的水珠时,光线被折射和反射,在天空形成弧形彩带。

研究光线经过水珠的传播规律,可揭示彩虹形成的原因,如图甲所示,光线从点C进入半径为R的水珠,经点D反射,再从点E射出,AB是通过水珠球心O且与入射太阳光平行的直线,用x表示进入水珠的光线距AB的距离,α表示射出光线与AB的夹角,画出过入射点和球心O的直线(即该入射点的法线),进一步研究可以得出αx的关系如图乙所示,入射的太阳光分布是均匀的,但射出的光线分布是不均匀的,在α最大时强度最大,能被地面上的人观察到。

牛顿发现,太阳光通过三棱镜后被分解成七种单色光。当太阳光进入水珠时,也产生类似效果。从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播,致使不同色光的α的最大值略有不同。

由于不同色光的α最大值略有不同,对某一水珠来讲只能有一种颜色的光被地面上的人看到,进入人眼的不同颜色的光来自内外不同弧线的水珠,所以人眼看到的彩虹由外圈至内圈呈红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色。



(1)在图甲中,如果连接OD,则∠CDO____(选填“>”“=”或“<”)∠ODE
(2)根据图乙可知,x从0增加到R的过程中,α的变化情况是____
A.增大       B.先增大后减小
C.减小   D.先减小后增大
(3)如图甲所示,光线从空气进入水珠的折射角随x增大而______
(4)图乙给出的是红光的α-x图像,其α最大值是42°,则紫光的α最大值____(选填“大于”“等于”或“小于”)42°;
(5)图丙中画出了红光通过小水珠时α最大值的光路。请在图丁中画出红光通过大水珠(虚线圈)时α最大值的光路____________。(图丁中已画出小水珠的光路)

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光纤的奥秘

光纤电缆是本世纪最重要的发明之一、光纤电缆利用玻璃清澈、透明的性质,使用光来传送信号光可以从弯曲的玻璃光纤的一端传到另一端,而不会“溜”出玻璃纤维,这是为什么呢?如图甲所示,以某种玻璃为例,让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到平面上,可以看到一部分光线从玻璃砖的平面上折射到空气中,此时折射角___________入射角;另一部分光线反射入玻璃砖内;逐渐增大光的入射角,将看到折射光线离法线越来越远,且越来越弱,反射光线越来越强。当入射角增大到,使折射角达到时,折射光线就消失了,只剩下反射光线,如图丙所示,这种现象叫做全反射。折射角等于时的入射角称为临界角。
并非光线在任何界面都会发生全反射现象,这种现象只有在光从一种介质射向另一介质折射角大于入射角时才能发生。
光纤通信就是利用光的全反射原理,光导纤维在结构上有内芯和包层两种不同的透明介质,光从内芯传播时遇到光纤包层处,会发生全反射现象,从而保证光线不会泄露到光纤外,这样光就只能在玻璃中传播,而不会“溜”出玻璃光纤,如图丁所示。

(1)光从玻璃斜射向空气时,折射角______(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角,当入射角逐渐增大时,折射角______(选填“增大”“减小”或“不变”);
(2)根据题意光从玻璃斜射向空气时的临界角为______
(3)光从空气进入玻璃时,增大入射角______(选填“有可能”或“不可能”)发生全反射;
(4)如图戊所示,三棱镜由玻璃制成,让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面垂直射入,请在图戊中完成这束入射光经过玻璃的全部光路图______
2024-01-09更新 | 47次组卷
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超级镜子发电站

我国用熔盐和1.2万块链子,建成亚洲第一发电站——甘肃敦煌100 MW 熔盐塔式太阳能光热电站,如图甲所示。该发电站的工作原理如图乙所示,通过电脑控制镜子的反射方向,持续地将太阳光聚集在塔顶的吸热器上,加热其中的熔盐,使其温度升高,高温熔盐向下流入温度为565℃的高温熔盐罐,热泵将它打入蒸汽发生器,与其中的冷水进行热交换,产生高温高压的水蒸气,水蒸气推动汽轮机带动发电机发电。经过蒸汽发生器后的熔盐,降温回到低温培盐罐,从而循环下去。该发电站的两个熔盐罐中共存储名万吨熔盐(熔点为210℃),白天高温熔盐罐把能量储存起来,夜晚再把罐中的高温熔盐释放出来发电,可以实现24小时稳定电力输出。

(1)完成下列太阳能发电的主要能量转化流程图______
(2)图丙为定日镜将太阳光反射到吸热器上的示意图。现有一束太阳光沿图中的AO方向照射到定日镜M 上,反射光沿OB方向射到吸热器上一段时间后,这束太阳光在纸面内沿逆时针方向转过20°后照射到定日镜M 上的O 点,为了仍能将光反射到吸热器上,定日镜M 应该沿______(选填“顺”或“逆”)时针方向旋转______ 度;
(3)假设该光热发电站以额定发电功率100 MW 进行远距离输电,若某输电线的电阻值为400Ω,为了使输电线每秒产生的热量降低到108J 以下,输电线上最大的电流是______A,发电站需要的最低输电电压是______kV(1MW=1000 kW);
(4)这个发电站某年四个季度发电总量如图丁所示,这一年的发电总量相当于完全燃烧 ______万吨煤的发电量。(结果保留一位小数)[已知煤电转换效率为40%,煤的热值为3.0×107J/kg]
2024-04-15更新 | 87次组卷
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神奇的激光


激光是20世纪的重大发明,被称为“最快的刀”“最准的尺”和“最奇异的光”。激光是一种颜色单纯的光,激光器发出的光通过三棱镜后不会被分成不同颜色的光。激光具有超强的能量密度,可以在直径几百纳米的范围内产生几百万摄氏度的高温。工业上,激光刀可切割坚硬和柔软的材料,对切割部位进行局部照射,几秒便能切割好。激光刀还是外科医生的好帮手,用它做手术不仅没有丝毫机械撞击,而且又快又精准,大大减轻了病人的痛苦,如用激光做切割手术等。
激光的单色性好、方向性强、测距的精度高,使得测量人造卫星、月球等远目标的距离变成了现实。宇航员在月球上安放激光反射器,地面使用激光器从地球向月球发射一个激光脉冲信号,月球上的反射器能够将激光脉冲原路返回。
激光还被电影作为素材使用,在科幻电影《星球大战》中,天行者使用的激光剑能释放出一道长约1m的纯能量束,激烈的战斗在悄无声息中进行。
(1)激光是不是复合的白光? 你判断的理由是什么?
(2)激光刀在切割坚硬或柔软的材料时,对切割部位进行局部照射,几秒便能切割好,是因为激光具有什么特点?
(3)如果你是《星球大战》中的一员,当激光剑“刺”向你时,可以利用生活中常见的什么工具将射来的激光“挡”回去?你这样做的道理是什么?
2023-07-25更新 | 57次组卷
共计 平均难度:一般