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-优题课

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。

（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，水就是光疏介质。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。

（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。

科目物理题型综合题难度中等

知识点：作光的反射光路图作光的折射光路图

《天工开物》是我国古代的科学著作，书中记载着大量的古代农业机械。其中这样写道：“凡河滨有制筒车者，堰陂障流绕于车下，激轮使转，挽水入筒，一一顷于枧内，流入亩中，昼夜不息，百亩无忧。”该段文字描述了筒车这样一种以水流作动力，用来取水的机械，如图所示。若接水槽离取水处高 $4 m$ ，水轮上有 $12$ 个取水筒，一个取水筒每次可取水 $4 k g$ ，筒车旋转一周所用时间为 $60 s$ 。（接水槽离倒水处的高度忽略不计， $g$ 取 $10 N / k g$ ）

（1）请从能量转化的角度，简要分析筒车的工作原理；

（2）求该筒车旋转一周对进入接水槽的水所做的功；

（3）若水流冲击筒车的功率为 $40 W$ ，求筒车旋转一周取水的机械效率。

如图所示，放置在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器，高度为 $h_{1}$ ，底面积为 $S_{1} ＝ 100 c m^{2}$ 。甲容器内装有水，圆柱形实心物体浸没在水底。物体高度为 $h_{2} ＝ 8 c m$ ，底面积为 $S_{2} ＝ 30 c m^{2}$ ，密度为 $ρ_{2}$ 。乙容器内装有质量为 $m$ ，密度为 $ρ_{3}$ 的某种液体。忽略物体吸附液体等次要因素，已知 $ρ_{水} ＝ 1.0 \times 10^{3} k g / m^{3} ， g ＝ 10 N / k g$ 。

（1）求物体浸没水底时所受的浮力大小。

（2）将物体从甲容器底部竖直缓慢提升，直到物体上表面高出水面 $5 c m$ 时停止，求这个过程中，水对容器底部的压强变化量。

（3）将物体从甲容器取出后，再缓慢放入乙容器内，为保证液体不会溢出，求乙容器内液体质量m的取值范围（用 $ρ_{2} 、 ρ_{3} 、 h_{1} 、 h_{2} 、 S_{1} 、 S_{2}$ 表示）。

在一次实践活动中，小军对家中常用的电热水壶（如图）进行了探究。这种水壶使用方便，能较快将水烧开。

电热水壶

额定功率： $1800 W$

容量： $2 L$

额定电压： $220 V$

额定频率： $50 H z$

（1）使用电热水壶，安全至关重要。小军首先认真阅读了使用说明书，并对一些重要的注意事项作出了如下分析，你认为他的分析不合理的是＿＿＿＿＿。

A．	电热水壶不能放在燃气灶旁，是为了防止损坏绝缘材料
B．	电热水壶的插头必须接三孔插座，是为了防止短路
C．	水量不超过最大限位，可以防止水烧开后溢出
D．	必须保持插头和电源线干燥，是为了防止漏电造成事故

（2）小军观察电热水壶铭牌后，开始实际操作。他测出，电热水壶正常工作烧开 $2 L$ 水，用时 $8 m i n$ 。若电费单价为 $0.5 元 / k W • h$ ，则烧开这壶水所花的电费为＿＿＿＿＿元。

（3）利用铭牌参数和小军测得的数据，若要测出电热水壶的加热效率，除了要知道水的密度、水的末温外，还需知道的两个物理量是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。

（4）小军继续对电热水壶的设计和使用说明进行探究，他提出了下列猜想，你认为不合理的是＿＿＿＿＿。

A．	观察到加热元件安装在壶身底部而不是其他位置，可能是为了增强加热效果
B．	原理图中指示灯与加热元件是并联而不是串联，可能是因为两者的额定电流相差很大
C．	要求长时间使用后要清除水垢，可能是因为水垢增多，导致加热电阻变大，功率变小

研究物体的沉浮条件时，一实验小组将一质量为54g的橡皮泥放入盛水的水槽中，橡皮泥下沉。老师请大家思考能否让橡皮泥漂浮在水面上呢？他们经过思考后将橡皮泥捏成了如图所示的厚度均匀的半球状“小碗”，将碗口朝上轻轻放在水面上，小碗漂浮。（ $ρ_{泥} ＝ 1.2 g / c m^{3} ， ρ_{水} ＝ 1.0 g / c m^{3}$ ，半球的体积公式是 $V = \frac{2}{3} π R^{3}$ ， $π 取 3$ ， $\sqrt[3]{4.5} 取 1.65$ ）

（1）橡皮泥放入水槽前，水的深度是 $0.1 m$ ，求水对水槽底部的压强；

（2）求橡皮泥的体积；

（3）橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是多少？

（4）橡皮泥“小碗”的厚度 $d$ 要满足什么条件，才能够漂浮在水面上？

小明用“伏安法”测量未知电阻 $R$ 的阻值。

（1）根据图甲的电路图，用笔画线代替导线，将图乙的实物图补充完整。要求滑动变阻器滑片向右滑动时它的电阻增大、电压表选择合适的量程。

（2）闭合开关前要将滑动变阻器的滑片调到＿＿＿＿端。

（3）电压表的示数为 $1.5 V$ 时，电流表的示数如图丙所示为＿＿＿＿ $A$ ，可算出电阻R的阻值为＿＿＿＿ $Ω$ 。

（4）他接着移动滑动变阻器的滑片测出多组电压和电流的值，算出对应的电阻值及电阻的平均值，计算电阻的平均值的目的是＿＿＿＿。

（5）测出电阻R的阻值后，小明还对标有 $2.5 V$ 的小灯泡的电阻进行了测量，他测量了多组数据，如下表所示。

次数	1	2	3	4	5
电压U/V	2.5	2.1	1.7	0.9	0.1
电流I/A	0.28	0.26	0.24	0.19	0.05
电阻R/Ω	8.93	8.08	7.08	4.74	2.00
小灯泡亮度	亮度越来越暗

小明发现 $5$ 次测量的电阻值相差较大，和其他小组交流发现都存在类似情况，且小灯泡的电阻随电压减小而减小，亮度也变暗。同学们认为这种情况不是误差造成的，而是小灯泡电阻受＿＿＿＿影响；亮度越来越暗，是小灯泡两端电压越来越小，实际功率变　＿＿＿＿的缘故。