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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,a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a与x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a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,致使不同色光的a的最大值略有不同。

由于不同色光的a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没同弧线的水珠。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,如是连接OD,则∠CDO                         (>/=/<)∠ODE

(2)根据图乙可知,x从0增加到R的过程中,a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a-x图像,其a最大值是42°,则紫光的a 最大值                (大于/等于/小于)42°。

(5)图丙中画出了红光通过小水珠时a最大值的光路,请在图丁中画出红光通过大水珠(虚线圆)时a最大值的光路。(图丁中已画出小水珠的光路)

 

 

【答案】

(1)=;(2)B;(3)增大;(4)小于;(5)光路图如下图所示。

【解析】(1)由于∠CDO与∠ODE分别是光线在D点进行反射时的入射角与反射角,根据光的反射规律,这二个角是相等的;

(2)由图乙可以看出,当x从0增加到R的过程中,a的变化是先增大后减小,选B;

(3)若x越大,则光线从空气进入水珠时的入射角增大,则根据光的折射规律可知,其折射角也增大;

(4)由于紫光在水珠中的折射率要比红光大,故在甲图中,折射角要增大,光线CD要绕C点沿顺时针方向旋转,现假设其刚好转到直线AB处,则从水珠中射出的光线平行于射入的光线,即a=0,故紫光的a 最大值要比红光小,即a 最大值要小于42°;

(5)由于已经画出了红光通过小水珠时的a最大值的光路,当通过大水珠时,水珠的半径增大,则a最大值对应的x值也增大,与小水珠相比,入射角相等,故做出的光路图如图所示。

考点:光路图的画法,光的反射规律,光的折射规律及光的色散知识。

 

练习册系列答案
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科目:初中物理 来源: 题型:阅读理解

(2010?溧水县一模)阅读短文,回答问题.
在我国随着人民生活水平的提高加上“汽车下乡”政策的实施,不少农村家庭都购买了汽车,汽车开始进入普通百姓家庭.家住农村的小明同学家买了一辆崭新的奇瑞风云2三厢汽车(如图),相关参数配置如下表所示.他高兴极了,把车的里里外外都观察了个够.通过观察,小明发现汽车上的许多部件都用到了物理知识,下面是他列出的几项,请你帮他补充完整.
参              数
车身重量 1200kg 每个轮胎与地面的接触面 200cm2 变速器形式 5档手动
全车长度 4269mm 车身宽度 1686mm 车身高度 1492mm
最高车速 160(km/h) 油箱容积 50L 理论油耗 6L/100km
(1)汽车的发动机是汽油机,从能源可否再生的角度看,汽油是
不可再生
不可再生
能源.
(2)汽车驾驶室座位上有一根安全带,安全带的宽度比较大,让司机系上时觉得舒服;下面对此解释正确的是
C
C

A.增大受力面积,增大压强     
B.减小安全带对司机身体的压力
C.增大受力面积,减小压强     
D.增大安全带对司机身体的压力
(3)如果汽车停放在水平路面上,则该汽车对水平地面的压强是
1.5×105
1.5×105
Pa.
(g取10N/kg)
(4)汽车上的散热器用水作为冷却剂,这是利用了水的
比热容
比热容
较大的性质;如果散热器中装有5kg的水,在温度升高10℃的过程中,水吸收的热量是
2.1×105
2.1×105
J.[已知c=4.2×103J/(kg?℃)]
(5)如果小明家的汽车正常行驶100km (已知:1L=10-3m3,汽油的密度为0.71×103kg/m3、热值为4.6×l07J/kg).则:
①查阅上面表格中的汽车参数可知,理论情况下该车行驶100km所消耗的汽油的质量是
4.26
4.26
kg;理论情况下该车行驶100km汽油完全燃烧所产生的热量是
1.9596×108
1.9596×108
J.
②若轿车以90kW的恒定功率启动做直线运动,运动过程中受到的阻力不变,运动的速度v与时间t的关系如图所示,则在0-5s时间内,轿车发动机做功
4.5×105
4.5×105
J;轿车以30m/s速度匀速直线运动时受到的阻力是
3000
3000
N.

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科目:初中物理 来源: 题型:阅读理解

(2013?河北)阅读短文,回答问题.
地球同步卫星人造地球同步卫星发射过程可简化为点火加速、离开大气层后关闭发动机自由上升和调整姿态三个阶段.从地面上看,它相对于地球静止于赤道上空,与地球转动同步,故称地球同步卫星.在赤道上空约为36 000 km的高度上布设3颗通讯卫星,可实现除两极外的全球通讯.地球同步卫星常用于通讯、气象、广播电视、导弹预警、数据中继等方面,以实现对同一地区的连续工作.
(1)同步卫星相对于地面是
静止
静止
(选填“运动”或“静止”)的.
(2)点火加速阶段中能量转化为:化学能→内能→
机械
机械
能.
(3)从地面发送电磁波信号通过同步卫星返回至少需要
0.24
0.24
 s.
(4)同步卫星的用途有
通讯、广播电视
通讯、广播电视
(答出两种即可)

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(2013?徐州二模)阅读短文,回答问题
微波炉是现代家庭中的烹饪工具.接通电源后微波炉内的磁控管能产生频率很高波长很短的电磁波,故称为微波.微波有以下重要特性:①微波的传播速度等于光速,微波遇到金属物体,会像光遇到镜子一样地发生反射.②微波遇到绝缘材料,如玻璃、塑料等,会像光透过玻璃一样顺利通过.③微波遇到含水的食品,能够被其大量吸收,引起食品内部分子发生剧烈的振动,达到加热食品的目的.④过量的微波照射对人体有害.
(1)微波在真空中的传播速度为
3×108
3×108
m/s.
(2)若一微波束与金属板成30°角射向金属板,反射时反射角为
60°
60°

(3)为防止微波泄漏对人体造成伤害,在玻璃炉门内侧应装有
金属网
金属网

(4)小明家使用的微波炉功率为1000W,小明用该微波炉加热质量为300g、温度为20℃的水至沸腾,用时2min,这段时间内微波炉消耗的电能是多少?[盛水容器吸热不计,气压为一个标准大气压].

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冰糕不化
炎热的夏天,小明为了消暑买了一支冰糕,可没过多长时间,冰糕就化了.他看了看街边卖冰糕的人用棉被将冰糕箱捂得非常严实,心想:这不是让冰糕化得更快吗?怎样才能使冰糕化得慢些呢?他猜想:一种是像所看到的那样用棉被捂着化得慢,另一种是放在铝制饭盒内再盖紧盒盖.他做了实验进行对比:同时将两支冰糕分别放在铝饭盒和棉被里,结果饭盒里的冰糕10min就化成水了,放在棉被里的冰糕20min才化成水.
(1)小明得出的结论是什么?
棉花不善于传热,金属善于传热
棉花不善于传热,金属善于传热

(2)为什么冬天穿着棉衣暖和?
因为棉衣不善于传热,身体的热不易向外传递,所以穿棉衣暖和.
因为棉衣不善于传热,身体的热不易向外传递,所以穿棉衣暖和.

(3)小明探究出的这个结论在日常生活中还有什么应用?请举一例.
冬天睡觉时盖棉被暖和.
冬天睡觉时盖棉被暖和.

(4)在这次探究过程中,小明运用的主要科学探究方法是
控制变量法
控制变量法

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科目:初中物理 来源: 题型:阅读理解

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                                         潜艇的“耳目”----声呐
潜艇作战时需要长时间在水下潜航,这就决定它只能依靠声呐进行探测,所以声呐在潜艇上的重要性更为突出,被称为潜艇的“耳目”.
声呐能够向水中发射声波,声波的频率大多在10kHz-30kHz之间,由于这种声波的频率较高,可以形成较指向性.声波在水中传播时,如果遇到潜艇、水雷、鱼群等目标,就会被反射回来,反射回来的声波被声呐接收,根据声信号往返时间可以确定目标的距离.
声呐发出声波碰到的目标如果是运动的,反射回来的声波(下称“回声”)的音调就会有所变化,它的变化规律是:如果回声的音调变高,说明目标正向潜艇靠拢;如果回声的音调变低,说明目标远离.
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请回答以下问题:
(1)人耳能够听到声波的频率范围是
 
kHz到
 
kHz.
(2)如果停在海水中的潜艇A发出的声波信号在10s内接收到经B潜艇反射回来的信号,且信号频率不变,潜艇B与潜艇A的距离是
 
.(设声波在海水中传播速度为1500m/s)
(3)由上述材料可以分析,当火车鸣着笛驶向我们时,我们听到的笛声的音调会
 
(选填变大或变小).
(4)在月球上
 
(选填“能”或“不能”)用声呐技术来测量物体间的距离,理由是:
 

(5)小亮在关注大海中的潜艇时还发现海水不容易结冰,为了探究这个问题,小亮同学用纯水、淡盐水、浓盐水制得质量均为lkg的纯冰、淡盐冰、浓盐冰,在相同加热条件下测量三者的温度变化,并得到图二的三条温度变化曲线(纯冰对应曲线①、淡盐冰对应曲线②、浓盐冰对应曲线③)
a、由②号图象可知,淡盐冰在10min时开始
 
,此过程需要
 
(选填吸热或放热).
b、分析三条曲线我们可知下雪天在路面撒盐是为了
 
(选填“升高”或“降低”)水的凝固点.

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同步练习册答案