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度的高温,因此,在工业上,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钟便能切割好。激光刀还是外科医生的好帮手,用它做手术没有丝毫机械撞击,而且又快又精准,大大减轻了病人的痛苦,应用于血管瘤、脑部手术等。
激光单色性好、方向性强、测距精度高,使得测量人造卫星、月球等目标的距离变成现实。宇航员在月球上安放激光反射器,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,激光脉冲从发出到接收时间间隔为2.56s。
激光也被作为电影素材,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,战斗时悄无声息。
回答问题:
(1)激光
(2)激光
(3)如果《星球大战》中的激光剑刺向你,理论上,你可以利用
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光的全反射
小慧在做光的折射规律实验时偶然发现:当激光从水中斜射向空气中时,当入射角增大到一定角度时,折射光线会消失,只剩下反射光线(如图甲所示)。这到底是什么原因呢?通过查阅资料,他终于明白了其中的奥妙。
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(图甲) (图乙)
当光线从一种介质1(如水)射向另一种介质2(如空气)时,本来应该有一部分光进入介质2,称为折射光,另一部分光反射回介质1,称为反射光(如图乙所示)。但当介质1(如水)的折射率大于介质2(如空气)的折射率,即光从光密介质射向光疏介质时,折射角大于入射角,当入射角增大时,折射角也增大,但折射角先增大到90度,此时折射光消失,只剩下反射光,这种现象称为全反射现象。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。只有入射角大于或等于临界角时,才会发生全反射现象。
光密介质和光疏介质是相对的。例如,水的折射率大于空气的,所以相对于空气而言,水就是光密介质;而玻璃的折射率比水的大,所以相对于玻璃而言,水就是光疏介质。介质的折射率越小,光在其中传播的速度越快。
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外套两种不同介质,光从内芯传播时遇到光纤弯曲处,会发生全反射现象,而保证光线不会泄漏到光纤外。
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(1)由全反射的条件可知,当光从空气斜射到水中时
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(2)光导纤维的外套相对于内芯介质来说是
小军是一个航天迷,收集了很多神舟飞船方面的信息。对神舟十三号载人飞船就收集到如下信息:
2021年10月16日0时23分,搭载神舟十三号载人飞船的长征二号F遥十三运载火箭,在酒泉卫星发射中心点火升空。约582秒后,神舟十三号载人飞船与火箭成功分离,进入预定轨道,顺利将翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员送入太空,飞行乘组状态良好,发射取得圆满成功。10月16日6时56分,神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接。
2021年11月7日18时51分,航天员翟志刚成功开启天和核心舱节点舱出舱舱门,截至20时28分,航天员翟志刚、王亚平身着中国新一代“飞天”舱外航天服,先后从天和核心舱节点舱成功出舱。
2021年12月9日15时40分,“天宫课堂”第一课开始,神舟十三号乘组航天员翟志刚、王亚平、叶光富将在中国空间站进行太空授课。
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小军根据收集到的信息提出了下列问题:
(1)火箭发射后,火箭相对于飞船是
(2)航天员出舱后看到了地球是因为地球
(3)航天员出舱后和在地球时的质量相比是
(4)航天员出舱后感觉周围一片寂静是因为
(5)图中是航天员在飞船中讲课时的情景,航天员前面的是水球。根据看到的现象,航天员通过水球所成的像是
戈壁滩上的“向日葵”
在甘肃省敦煌市西南方向约15千米的戈壁滩上有一处充满科幻感的设施(如图甲所示),这是目前全球装机容量第二的熔盐塔式产热电站。光热电站的镜场面积约140多万平方米,1万多面巨大的定日镜在计算机的精确控制下,能如同向日葵一样随着太阳位置变化而变化,使太阳光时刻都能聚集到260米高的吸热塔的吸热器上。![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/6/23/fbae0a85-6129-4444-b7fa-05d1a87befa8.jpg?resizew=408)
在北半球的正午,太阳光由南往北倾斜照射,位于吸热塔北面的定日镜,阳光的入射角极小,定日镜的面积可以全部作为有效面积反射阳光。而位于吸热塔南面的定日镜,阳光的入射角很大,反射阳光的有效面积大大缩小了。
在塔式太阳能热发电系统中,吸热器是最关键的核心部位,吸热器内部有多个平行排列的吸热管组成的管屏,它将定日镜所捕捉到的太阳光直接转化为可以高效利用的内能,将能量存储在液态熔盐中,为汽轮发电机组提供所需的热源。
(1)太阳能光热电站利用平面镜
(2)请结合图乙完成太阳能光热发电的能量转化流程图
(3)熔盐储热是利用高温熔化状态下的无机盐把能量储存起来,当熔盐温度
牛顿发现,颜色不是物体固有的特性,而是光经过物体表面吸收和反射之后,我们看到反射的光比如,红色不是苹果本身带有的,而是苹果表面将其它颜色的光吸收,反射的光的颜色被我们的眼睛所接收,大脑识别是红色的,所以我们看到的苹果是红色的.光在传播过程中可能被反射,也可能被散射红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光中红光波长最长,紫光波长最短光在空气中传播时,会遇到大气分子、水蒸气微粒以及尘埃微粒等障碍物,障碍物会将光的一部分能量散射出去,而另一部分能量穿过障碍物继续向前传播.散射出去的能量占多大比例与光的波长有关,波长越短,被散射出去的能量越多,穿过的能量越少.
在相同条件下,红、橙光被散射出去的能量少,而穿过的能量多,可以传到越远的地方,因此用红灯表示停止和危险的信号,可以使车辆和行人在远处就能发现,及早做好准备.雾天行车,车上要开黄色雾灯,也是这个道理,太阳光中蓝光被微小生埃数射要比红光强十倍以上,因此散射太阳光的结果.
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阅读短文,回答下列问题
(1)红光波长在630nm至780nm之间,630nm=
(2)如图乙所示为白光通过三棱镜后发生色散现象,这说明白光是由
(3)雾天行车,要开黄色雾灯的道理是黄色光的波长
(4)在“颜色屋”内,地板和墙壁上的字在不同颜色灯光的照射下,呈现出的色彩是
虹与霓
雨过天晴,我们在天空中有时能看到一条彩色的圆弧形光带,其色彩排列为外红内紫,这种彩弧称为虹。有时在虹的外侧,还会同时出现一条较暗的圆弧形光带,这是副虹,通常称为霓。
实际上虹与霓都是由折射和反射形成的光学现象。太阳光进入水滴,先折射一次, 然后在水滴的背面反射,最后离开水滴时再折射一次,如图甲所示。由于各种色光的偏折程度不同,太阳光经过水滴折射后会发生色散现象,分散成七种不同颜色的光。不同的色光经过水滴的折射和反射,最终射出时红光的角度比紫光更陡,由于我们看到的红光是处于彩虹顶部的水滴射出的,因此红光在虹的最外侧,紫光在最内侧,其他色光在它们中间。
而霓与虹不同,它是太阳光经过水滴的两次折射和两次反射形成的,如图乙所示。因为紫光最终射出时的角度比红光更陡,所以霓的外侧是紫色,内侧是红色。由于太阳光在水滴中多反射一次能量损失较多,因此霓比虹暗得多,一般不容易被观察到。
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请根据上述材料,回答下列问题:
(1)虹与霓都是由
(2)太阳光经过水滴折射后会分散成七种不同颜色的光,这是光的
(3)不同颜色的光经过水滴后偏折程度
(4)根据文中内容,请你说出虹与霓的不同之处:
彩 虹
彩虹是大气中一种光学现象.当太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.
半空中的水珠是圆形的,当光线照射到圆形水珠上某点时,连接该点和水珠球心O的直线(图中未画出),就是该入射点的法线.
如图甲所示,光线从点C进入水珠,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.
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,也会产生类似效果,从同一点进入水珠的不同色光在水珠中沿不同路径传播,形成七色彩虹.
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(1)在图甲中,连接OD,则
A.
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C.
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(2)在图甲中,太阳光是在
(3)在图乙中,光线从点C进入水珠,画出折射角,并用γ表示.
(4)在图甲中,光线从空气进入水珠的折射角随x增大而
A.减小 B.增大 C.先增大后减小 D.先减小后增大
(5)如图丙所示,图中画出了从点C射入水珠光线GC的传播情况.在讨论从E点射入水珠的光线FE(FE平行于AB)传播途径时,小明认为此光线将沿原光路(即EDCG路径)返回.你是否同意他的观点,说明你的理由.
答:
理由:
平时我们感觉到自己有多重时,这种感觉来自支持力。如果失去支持,我们就将失去对重力的感觉。例如,一个人从高处坠落,在坠落的过程中,因为失去了支持,所以此人将体验到类似太空中才有的失重。但是,失重环境中物体的重力却仍然存在。
我们平常说的重力是由地球引力产生的,所以不少人会误认为,人造卫星所在的轨道因为距离地面比较远,因此地球对它们的引力很小,所以叫做微重力,这是不对的。根据,同一个物体我们常用g来衡量重力的大小。距离地球越远,g就越小,然而,就算是在距离地面200km的高度也没有降多少,大约为0.94g,而在1000km的高度为0.75g。也就是说,一个物体在地面重100N,到了1000km高度,依然受到75N的重力。国际空间站离地球的距离不超过420km,因此,它受到的地球引力并没有减少多少。因此,如果我们把“微重力”理解为微小的重力。或者是微小的地球引力,肯定是不对的。只有当距离地球很遥远时,才会出现地球引力很小的情况。(g取10N/kg)
(2)在完全失重的空间实验室里,下列实验不能完成的是
A.用秒表测时间
B.用弹簧测力计测重力
C.用水球做透镜成像实验
D.用刻度尺测书本长度
(3)一个在地面上60kg的人,在距离地面1000km的高度所受的重力为
(4)在如图所示的四个图像中,关于物体重力的大小与其质量的关系,正确的是
A. B.
C. D.
2021年12月9日下午,中国空间站直播天空授课圆满完成。天宫课堂上,航天员王亚平在翟志刚、叶光富的协助下,做了四个和水有关的实验,活泼可爱,妙趣横生,让观众感觉太空真奇妙。其中的“水球光学”的实验,更是吸引了同学们的眼光。在实验过程中,王亚平往水膜里注水,水膜“鼓”起来如同一个水球。给水球中注入空气,空气在水球中形成一个气泡。透过水球和气泡就得到一个正立的王亚平和倒立的王亚平同时出现的奇观,让大家领略到了科学的魅力。
为什么会出现这种“双重人像”的现象呢?小明查阅了相关资料。
水球在失重环境下由于表面张力的作用保持形态,并且由于其折射率和空气不同,从而使得光线在穿过时产生折射,形成汇聚效果,这就形成了一个凸透镜。物体在穿过这个透镜后看来就呈现倒立的像,所以我们可以看到,王亚平和叶光富之间的那个水球,会让眼中的彼此呈现一正一反的视觉效果。
其实,我们可以在地面上用透明的水瓶装满水模拟这个实验:在一定距离外,透过水瓶所看到的世界是左右颠倒的。
在水球中注入空气球形成“双重人像”的实验有很高的操作难度。由于失重,空气球不会因为受到浮力而移动。在注入空气球后,由于空气球的半径更小,水球的半径更大。若透过水球中的空气球观察物体,空气球前后的水相当于形成了两片凹透镜,使得光线穿过时发散,从而可以观察到正立、缩小的物体。在一定距离外,透过近视眼镜片也可以观察到类似的现象。
请完成下面的问题:
(1)实验中成的倒立的航天员的像,是利用物体在凸透镜
(2)往水球注入空气后,和水球共同构成了两片
(3)航天员在太空实验室所做的“双重人像”实验,是利用光的
(2)目前国家在大力推广环保节能的电动汽车。电动汽车在行驶期间将电能转化为机械能,而传统汽车则是在发动机内把燃料燃烧产生的
(3)绝大多数汽车的前窗都是倾斜的,当汽车行驶时,车内乘客经玻璃
(4)如图2所示,汽车前灯由灯泡、反射镜和灯前玻璃罩组成,反射镜则相当于