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阅读短文,回答问题。

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。 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,水折射率大于空气,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大,所以相对于玻璃而言, 是光疏介质。介质的折射率小越小,光在其中传播的速度越快。

光纤通信就是利用光的全反射理。光在结构上有内芯和外两种不同介质,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      (选填“会”或“不会”)发生全反射现象;若光由水进入空气的临界角是48.5°,则入射光以60°的入射角从水射向空气时        (选填“会”或“不会”)发生全反射现象。

(2)光导纤维的外套相对于内芯介质来说是           (选填“光疏介质”或“光密介质”);外套的折射率         内芯介质(选填“大于”、“等于”或“小于”); 红光在光纤中传播的速度          (同上)紫光。

 

(1)不会、会(2)光疏介质、小于、大于 【解析】 试题分析:(1)当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角。当空气中的入射角为90°,折射角仍小于90°,不会发生全反射的;又因为光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角。若光由水进入空气的临界角是48.5°,也就是当在水中的入射角为48.5°时,在空气中的折射角为90°,当再增大水中的入射光为60°时>临界角,则会在空气中发生全反射现象; (2)因为光纤通信是利用光的全反射现象。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光导纤维的外套相对于内芯介质来说是光疏介质;外套的折射率小于内芯介质; 红光在光纤中传播的速度大于紫光。 考点:光的全反射  
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考点分析:
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为了验证光的反射定律,小华同学准备了一块平面镜、一块画有法线ON的平整硬纸板、直尺、量角器及铅笔。

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(1)这个实验还需要的一个重要器材是:         

(2)实验的最后纸板上留下了很多条光路,无法区分哪条反射光线与哪条入射光线对应,为了避免这一问题出现,实验时应该怎样做呢?                             

(3)如果纸板与平面镜不垂直,入射光线紧贴着纸板沿纸板照射后将会出现的现象是:在纸板上           (选填不能)看到反射光线。

(4)接着,小华又进行如图所示的实验,让一束光EO 贴着纸板射到平面镜上,在纸板上会看到反射光线OF。将纸板沿ON向后折,此时在NOF面上看不到反射光线(如图乙所示,此实验现象说                                 

(5)在图中,如果让光线逆着OF的方向射向镜面,会看到反射光线沿着OE方向射出,这表明                                

 

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小芳在家中照镜子时,发现镜中的她“远小近大”。她猜想:物体在平面镜中所成像的大小是否与物体到平面镜距离有关?于是制定了如图的探究方案

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(1)为便于观察,该实验最好在较     的环境中进行(选填“亮”或“暗”);玻璃板选择     (选“薄的”或“厚的”)效果更好。

(2)此实验选用透明的玻璃板代替平面镜,是因为玻璃板有平面镜所不具有的   (填“反光”或“透 光”)的特点,虽然成像不如平面镜清晰,但却能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到              ,巧妙地解决了确定             的问题。

(3)点燃竖直放置的蜡烛A,移动玻璃板后面的蜡烛B,直到与蜡烛A的像完全重合,这一步骤是为了比较物与像的         关系;小芳同学在桌面上无论怎样移动玻璃板后面的蜡烛B,都无法与蜡烛A的像完全重合,请你推断其原因是              若移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上        (选填“能”或 “不能”)接收到蜡烛烛焰的像.因此平面镜所成的像是           (选填“虚像”或“实像”)

她得出的正确结论是:物体在平面镜中所成像的大小与物体到平面镜的距离         (选 填“有关”或“无关”)

 

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综合实活动:小明与同学从树荫下走过时,发现地面上有许多大小、形状不同的光斑,如图所示,光斑的形状与什么素有关呢?光斑又如何形成的呢?对此小明决定探究,他们猜想光斑的形状:

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a.与树叶形状有关,光斑是树叶的影子;

b.与树叶间空隙形状有关;

c.与树叶间空隙大小有关。

(1)根据所学知识,可确定猜想a是     合理/不合理的;

(2)为了进行探究,他们制作了带孔的卡片,如图甲所示,卡片中孔尺寸相同(约为1cm),在进行探究时,他们在地上铺上一张白纸,把带孔的卡片置于上方,让太阳光通过卡片上的孔,观察纸面上出现的光斑形状。

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(3)为验证猜想b,保持孔的大小不变,小明让带孔卡片离地面白纸较近,看到光斑与卡片中孔的形状       (选填“相同”或“不同”);然后让带孔卡板远离白纸,到一定距离后,白纸上的光斑又成了圆形,而且亮斑将变      (选填“大”或“小”)变    (选填“暗”或“亮”);这说明光斑的形状还与

有关。

(4)为验证猜想c,小华设计了图1的装置,小明设计了图2的装置,如图所示。接着,从图示位置沿箭头方向水平移动乙,改变孔的大小,同时观察光斑形状的变化情况。你认为        设计更合理,依据是                                

(5)通过探究,他们初步得到了以下结论,        光斑(填光斑的形状)一般是太阳的像,光斑的形状与树叶间空隙形状、树叶间空隙大小、树叶间空隙与地面的距离有关。不管光斑是不是像,他们都是由光的              形成的。

 

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在探究水的沸腾的实验中

(1)应按照         (选填自上而下自下而上)的顺序进行器材的组装,调整好酒精灯与铁圈间的高度,确保用酒精灯的­________对烧杯进行加热,以缩短加热时间。

在图示中,温度计的使用方法存在的错误之处是               。此实验除了实验装置图中画出的器材外,还需要的测量器材是                .            

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(2)实验中,某一时刻的温度计的示数如图所示为         ℃,观察到水沸腾时的现象如图       (选填“a”或“b”),温度        (选填“升高”、“不变”或“降低”). 撤去酒精灯后,发现水没有立即停止沸腾,导致该现象的原因是                    ,但最终水还是停止了沸腾,这一现象说明:                         

(3)小明同学在做完“观察水的沸腾”实验后又进一步研究了沸水自然冷却过程中温度随时间的变化情况,将实验数据记录在下表中:

时间t/min

0

5

10

15

25

35

45

55

65

温度t/℃

100

71

55

45

35

28

24

22

22

请在坐标图中通过描点画出上述温度随时间变化的曲线。

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观察曲线,小明发现:水在冷却时温度降低的规律是:_________;

如果有一天你要急于喝一杯奶茶,可以有两种方法供你选择:

①先将滚烫的热茶冷却5min,然后加一匙冷牛奶;

②先将一匙冷牛奶加进滚烫的热茶中,然后冷却5min。

你认为方法         的冷却效果好。

(4)“炖”菜是人们喜欢的美食,最好的“炖”菜是应用煮食法.即把汤料和水置于炖盅内,而炖盅则浸在大煲的水中.并用蒸架把盅和煲底隔离.如图所示.当煲中的水沸腾后,盅内的汤水__________达到沸点(填“能”或“不能”),_________(选填“会”或“不会”)沸腾.

 

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作图题

(1)图示为坐井观天的示意图,设点E为青蛙的眼睛,请利用光的直线传播知识作出青蛙看到天空范围的光路图,并用阴影标出它看到的天空范围

(2)一束光线射到平面镜上,其反射光线与平面镜的夹角成30°,如图所示,请画出入射光线、法线和标出入射角大小。

(3)请根据平面镜成像特点在图中画出物体AB的像。

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