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拯救城市的反射光
美丽的叙拉古是物理学家阿基米德的家乡,位于地中海西西里岛的海岸上.是沟通欧非两大洲交通的重要港口,是军事上的要塞,并且是一个富饶的粮仓.公元前214年,罗马帝国的船队侵略希腊.进攻叙拉古城.强大的敌人帆船队兵临城下,古城中的人惊慌失措,纷纷逃离.但是阿基米德却镇静地叫人们各拿一面镜子在海边列队,把阳光反射向敌人船队的布帆.这些光会聚成又热又亮的先点,照得船上的敌人睁不开眼,浑身发烫,而又无处藏身.不久敌人帆船上的布帆被照得起了大火,吓得敌人不战自退.
阿基米德的做法源自于年轻求学时期的波赛依顿之光.海中航行时看到一座灯塔的圆顶下发出耀眼的亮光.阿基带德仔细研究发现其秘密:原来在一团篝火的后面,放着一面面金属做的大镜子.通过镜子反射,灯塔的塔身变得加倍明亮,给阿基米德留下了深刻的印象.
阅读后回答:
(1)我们把太阳光看作平行光,照射到平面镜上发生了什么反射?反射光线有什么特点?
(2)波赛依顿灯塔特别亮,火焰的光线照射到塔上发生什么反射?这种反射有什么特点?
(3)要使得每个人使用的平面镜的反射光线集中照射到一点上,平行的太阳光射到各个平面镜的入射角是否相等?
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阿基米德是古希腊末期叙拉古王国的一位智者,他的一生有许多物理发现和发明,也留下了很多脍炙人口的故事,其中,阿基米德采用排水法解决了王冠掺假问题的传说就非常精彩.相传,叙拉古国王得到了一顶令他爱不释手的精美王冠,但他怀疑金匠在制作王冠时在黄金中掺入了过多的白银造假,于是交给阿基米德一个任务,在不准破坏王冠的前提下测量王冠中掺有白银的比例.现有一个金和银做成的王冠,用排水法测量出其体积为40cm3,若与王冠质量相同的纯金块和纯银块的体积分别为25cm3和50cm3,则下列说法正确的是( )
A.王冠中金的质量和银的质量之比为1:2
B.王冠中金的质量和银的质量之比为2:3
C.王冠中金的体积和银的体积之比为1:2
D.王冠中金的体积和银的体积之比为1:3
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千年疑案再探2000多年前阿基米德巧断皇冠案至今仍为人津津乐道,但是小明学过密度知识以后,经过探究,作出如下陈述.
(一)情景再现
2000多年前,叙拉古的国王命令一个工匠替他打造一顶皇冠.国王给了工匠他所需要的数量的黄金.工匠的手艺非常高明,制做的皇冠精巧别致,而且质量跟当初国王所给的黄金一样大.可是,有人向国王报告说:“工匠制造皇冠时,私下吞没了一部分黄金,把同样重的银子掺了进去.”国王听后,也怀疑起来,就把阿基米德找来,让他想法判定一下.
阿基米德对国王说:“请允许我先做一个实验,才能把结果报告给你.”国王同意了.阿基米德把金王冠放入一个盛满水的桶中,测出溢出水的体积.然后把等质量的纯金也放入这个盛满水的桶中,测出溢出水的体积.发现前者大于后者,说明皇冠的密度比金块的密度小,这就证明皇冠不是用纯金制造的.”阿基米德有条理的讲述,使国王信服了.于是国王将那个工匠抓拿归案.
(二)收集证据并作如下假设:皇冠总质量为1000g,金匠掺了300g的银(因为如果超过这个比例,皇冠的颜色会有明显变化),阿基米德用的桶横截面积为400cm2.已知ρ金=19.3g/cm3,ρ银=10.6g/cm3.
疑点一:计算1000g纯金的体积是多少?掺了300g银的皇冠体积是多少?两者浸没在桶中使水面上升的高度相差多少?
疑点二:假如纯金皇冠体积与掺了300g银的皇冠体积相等,则空心部分体积是多少?
(三)总结陈词:根据疑点一计算的高度相差值非常______(填“小”或“大”),难以精确测量,另外还要考虑液体表面张力、人为因素等造成的误差,所以怀疑阿基米德的实验的可靠性,根据疑点二如果匠人在制作的时候有意或无意的制作一些空心部分,则肯定会因此而有灭顶之灾.所以认为匠人有罪的证据不足,应予以重新测量.
㈣如果皇冠(直径约20cm)是实心的,利用托盘天平1(称量500g)、托盘天平2(称量2000g)、量筒1(250ml最小分度值20ml)、量筒2(100ml最小分度值1ml)、大容器(直径25cm)、滴管等实验器材测量皇冠的密度.
选择器材:______、______、大容器(直径25cm)、滴管等
实验步骤(可以配图说明):
最后表达式:ρ皇冠=______
影响实验精确的因素有:______(写出一点即可)
(五)请你对这次《千年疑案再探》谈谈你的想法.
1.对于小明所提出的两个疑点,你的想法是______.
2.对于小明的这种质疑精神,你的想法是______.
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下列有关现象的说法中正确的是()
A. 三月桃花盛开,游人能观赏到美丽的桃花,是光在桃花表面发生镜面反射的结果
B. 城市中巨大的玻璃幕造成的光污染是由光的漫反射形成的
C. 镜面反射遵循光的反射定律,漫反射不遵循光的反射定律
D. 影子的形成和小孔成像都是由光的直线传播形成的
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在实验的基础上进行科学推理是研究物理问题的重要方法之一,探究下列物理规律过程中运用了这一方法的是( )
A.阿基米德原理
B.重力与质量的关系
C.牛顿第一定律
D.流体压强与流速的关系
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茂名是美丽的海滨城市,到处都有天然湖或人造湖,湖中映着岸边树木的倒影是由于光的________ 所形成,湖岸边绽放有各种颜色的花朵,其中黄花________ (选填“吸收”或“反射”)黄色光,湖边水中浸没的石块,看起来比实际位置浅了,这是由于光的________ 缘故.
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茂名是美丽的海滨城市,到处都有天然湖或人造湖,湖中映着岸边树木的倒影是由于光的 ________所形成,湖岸边绽放有各种颜色的花朵,其中黄花 ________(选填“吸收”或“反射”)黄色光,湖边水中浸没的石块,看起来比实际位置浅了,这是由于光的 ________缘故.
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雷达是现代战争重要的军事装备.如下所示,若雷达向飞机发出的微波从发射到反射回来的时间为5.2×10-5s,微波的传播速度为3×108m/s,则此时飞机与雷达的距离是________km.
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雷达是现代战争重要的军事装备.如下所示,若雷达向飞机发出的微波从发射到反射回来的时间为5.2×10-5s,微波的传播速度为3×108m/s,则此时飞机与雷达的距离是________km.
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雷达是现代战争非常重要的军事装备.如图所示,若雷达向飞机发出的微波从发射到反射回来的时间为52μs(1μs=10-6s),微波的传播速度等于光速,此时飞机与雷达的距离为________m.