现代科技中的物理学(八)

现代科技中的物理学(八) 1．请阅读《彩虹的秘密》回答下列各题。 彩虹的秘密 雨过天晴，一条彩虹挂在天空，它的美丽和神奇曾引起了人们无限的遐想。是谁在天空架起了这样色彩缤纷的桥梁？在中国神话中，女娲炼五色石补天，彩虹即五色石发出的彩光；在希腊神话中，彩虹是沟通天上与人间的使者。而实际情况，彩虹是阳光照射在水滴上形成的。 在阳光对水滴的照射下，各种入射角都有，因此光线可以向任何的方向散射。虽然要找出形成影虹的各道光线并不难，但是还有其他的无数条的光线跑到哪里去了呢？为什么散射出的光线强度，只有在彩虹附近才能看见呢？ 为了更好的理解这个问题，我们以一个水滴为例来分析。当红单色光以入射角（入射后，经折射—反射—折射，最后射出水滴光线的传播方向由偏向角E决定，图1画出了彼此平行的10条光线经过某一水滴后的出射情况。计算结果表明，当以入射角的入射角射入水滴的光线（该光线也称为成红光线），其附近的其他光线从水滴射出时都接近成虹光线的偏向角（如图2）。可见，大多数出射光线密集在成虹光线的出射光线的方向，正是由于光线密集，人们才可以看到彩虹现象。且此时最终的折射光线和入射光线的夹角，这个角度被称为红光的“彩虹角”。我们所看到的彩虹中红色部分均来自这一角度附近。 另外，由于水滴对不同色光的折射效果不同，从而各色光的彩虹角略有不同，如对紫光，可计算其彩虹角为40.60°，彩虹中不同的颜色来自不同的水滴（如图2），且主虹的色彩为红光在最上面，紫光在最下面。 有趣的是，彩虹出现在半空中的位置不是特定的，它会随着观察者的位置而改变。虽然每一个人看到的彩虹的仰角相同，但他们看到的不是同一条彩虹，因为他们所看到的彩虹的光线来自不同的位置，不同的水滴，可以说每个人看到的是专属于自己的彩虹。 当以人的眼睛为顶点，把所有与平行入射光线成42.52°的彩虹角的光束连接起来，就形成一个圆锥体，圆锥底面的圆弧就是彩虹。而实际上，我们在地平面上看到的彩虹是半圆环形的，那是因为它们下半部分被地面遮住了（如图3）。只有在晴朗的天气，站在高山顶上或飞机舱中，才可能看到彩虹的全貌，即完整的七彩圆环。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)红光的彩虹角___________紫光的彩虹角（选填“大于”“等于”或“小于”），因此彩虹出现时，红色光带同紫色光带相比位置更___________（选填“高”或“低”）； (2)如果小东同学看到的彩虹出现在东边，那么，他最有可能看到该彩虹的时间是( ) A．上午7:00    B．中午12:00    C．下午5:00 (3)相比于冬季，彩虹更容易出现在夏季，请结合文中的内容，做出合理的解释___________。 2．请阅读材料，回答材料后的问题： 凹面镜 凹面镜是用球面的内表面作反射面，对光线有会聚作用，如图甲所示，平行光照于其反射面上时，通过反射而聚在镜面前的焦点F上，每条光线反射时都遵守光的反射定律。其应用： 太阳灶、点燃奥运圣火的装置、手电筒的反光罩。 小明找来一只手电筒，仔细观察了小灯泡的所在位置以及反光罩（即凹面镜），如图乙所示， 经过思考，他认为手电筒的小灯泡应该安置在凹面镜的F位置，这是因为______。请你在图丙上画出小灯泡发出的光经凹面镜反射的大致光路图______（至少画两束入射光）。 3．3D打印机是一种可快速成型的机器，原理是把数据和原料放进3D打印机中，通过逐层打印的方式来构造物体。热融技术是添加打印丝材到打印头，加热到190℃～230℃，熔化后从喷头挤出细细的料丝，液体在铜头管道中流动会受到较大的阻力。 某家用级别3D打印机所使用的丝材主要是ABS和PLA塑料，当在给ABS塑料进行加热的时候，它就会慢慢转换成一种液体，而PLA塑料直接从固体演变成液体的。图甲所示是某型号3D打印机，下表为其部分技术参数。 型号 XXX 成形技术 热融 额定电压 220V 额定输入功率 250W 最大打印速度 工作噪音 净重 25kg 喷嘴最高工作温度 250℃ （1）3D打印丝材PLA塑料是______ （选填“晶体”或者“非晶体”）。 （2）3D打印喷头主要是利用了电流的______效应。 （3）3D打印机正常工作时的电流大约是______ A（计算结果保留1位小数）。 （4）打印丝材最终从喷头出来，靠的是挤出机的工作，挤出电机的铜齿轮将耗材紧紧的夹住，铜齿轮通过______力带动耗材前进。如果出现喷头不出丝的现象，原因可能是______。 （5）不同的打印丝材温度要求是有差异的，利用温度传感器可实现对打印喷头温度的精确测量。图乙中，，电磁铁的线圈电阻为，当电磁继电器线圈的电流达到100mA时，衔铁被吸下来。图丙是温度传感器阻值随温度变化的图像。当滑动变阻器接入电路中的电