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  • 单选题
    以下是一双吃饭用的木筷的“自述”：其中违背物理原理的是（　　）
    A．“当我斜插在玻璃水杯中，你会看到我的身子向上弯折了”
    B．“当人们在餐桌上使用我时，我一定是省力杠杆”
    C．“当我放在水中，我会漂浮在水面上”
    D．“将干燥的我接入电路，我拒绝电流从我身上流过”

    本题信息：2013年西宁物理单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “以下是一双吃饭用的木筷的“自述”：其中违背物理原理的是（ ）A．“当我斜插在玻璃水杯中，你会看到我的身子向上弯折了”B．“当人们在餐桌上使用我时，我一定是...” 主要考查您对

光的折射现象

物体的浮沉条件及其应用

导体，绝缘体

杠杆的应用

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  • 光的折射现象
  • 物体的浮沉条件及其应用
  • 导体，绝缘体
  • 杠杆的应用
概念：
概念 说明
光的折射现象 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播的方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线向法线方向偏折，如图所示
 (1)对光发生折射现象的理解：入射光和折射光分别在两种不同的介质中，因此它们的传播速度不同，传播方向也往往发生改变
(2)通常在发生光的折射现象时，在界面上也同时会发生光的反射现象
(3)光线垂直射人界面时，将不会看到折射现象，即光的传播方向不发生变化

生活中的折射现象：
斜插入水中的筷子在水下的部分看起来向上弯折；往脸盆中倒水，看到盆底深度变浅；潜水中的人看岸边的人变高；从厚玻璃砖后看到钢笔“错位”等。
常见折射现象及解释：
1．光的折射现象光的折射会造成许多光学现象，如水底看起来比实际的浅，一半斜捅入水中的筷子变弯曲，鱼缸中的鱼看起来变大，海市蜃楼等。要解释这些现象，首先要知道看见的并非实际物体，而是物体经折射后成的虚像。

2．举例分析光的折射现象以池水看起来“变浅”为例，其原因我们可以作如下分析：
      我们能够看见物体是由于有光射入我们的眼睛里，假设从水池底的一点A射出的两条光线经折射后射入人眼(如图甲所示)，眼睛根据光沿直线传播的经验(人的感觉总认为光沿直线传播)，逆着折射光线看过去，就会觉得光好像是从水中的A’射入我们眼睛里的，因此我们会觉得A’比A高了，即看起来池底升高，池水“变浅”了。有经验的渔民都知道，在叉鱼时，只有瞄准鱼的下方，才能把鱼叉到。

    若从水中去观察岸上的物体，P点的位置将会升高，如图乙所示。例如跳水运动员在水下观察10m跳台，就会感到其高度超过10m。
    因此可以得出结论：从岸上看水里和从水里看岸上相同，都是看到升高了的虚像。
    补充：人眼之所以看到物体的虚像，都是因为折射光线(或反射光线)进入人的眼睛，而人眼总认为光沿直线传播，这就使人在折射光线(或反射光线)的反向延长线上看到一个虚像。
光的折射的特殊情况：
全反射
1. 定义：光由光密（即光在此介质中的折射率大的）媒质射到光疏（即光在此介质中折射率小的）媒质的界面时，全部被反射回原媒质内的现象。

2. 原理：
公式为n=sin90°/sinc=1/sinc
sinc=1/n
(c为临界角）
     当光射到两种介质界面，只产生反射而不产生折射的现象．当光由光密介质射向光疏介质时，折射角将大于入射角．当入射角增大到某一数值时，折射角将达到90°，这时在光疏介质中将不出现折射光线，只要入射角大于或等于上述数值时，均不再存在折射现象，这就是全反射．所以产生全反全反射全反射射的条件是：①光必须由光密介质射向光疏介质．②入射角必须大于或等于临界角(C)．
    所谓光密介质和光疏介质是相对的。两物质相比，折射率较小的，光速在其中较快的，就为光疏介质；折射率较大的，光速在其中较慢的，就为光密介质。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。
    临界角是折射角为90度时对应的入射角（只有光线从光密介质进入光疏介质且入射角大于临界角时，才会发生全反射）

3. 全反射的应用：光导纤维是全反射现象的重要应用。蜃景的出现，是光在空气中全反射形成的。
物体浮沉条件:
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
F浮>G F浮<G F浮=G F浮=G F浮+N=G
实心物体 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物
V排=V物		 ρ液>ρ物
V排<V物		 ρ液>ρ物
V排=V物
处于动态（运动状态不断改变），受非平衡力作用 可以停留在液体的任何深度处 是“上浮”过程的最终条件 是“下沉”过程的最终状态
处于静态，受平衡力

漂浮和悬浮的异同：
悬浮 漂浮
区别 物体在液体中的位置 物体可以静止在液体内部任一位置 物体静止在液体表面上
物体实心时，ρ物和ρ液的大小 ρ物=ρ液 ρ物<ρ液
物体体积V物与物体排开液体体积V排的大小 V物=V排 V物>V排
相似 物体都处于平衡状态，各自所受的浮力与重力式一对平衡力

利用浮力知识求物体或液体的密度:
1．对于漂浮的物体，浮力等于重力，而浮力F浮= ρ液gV排，重力G物=ρ物gV排，因F浮≈G物，只要知道V排与V物的关系和ρ液(或ρ物)就可求出ρ物(或ρ液)。
例1：将密度为0．6×103kg／m3，体积125cm3的木块放入盐水中，木块有1／2的体积露出盐水面，则木块受到的浮力为____N，盐水的密度____________ kg／m3(g取10N／kg)
解析：木块漂浮，所受浮力等于重力，F=G= Mg=p木Vg=0．6×103kg／m3×0．125×10-3m3× 10N／kg=0．75N，盐水的密度：
=1.2×103kg/m3

2. 若，物体完全浸没在液体中，根据阿基米德原理，及称重法，可求出，又因为，此时，可得。根据此式，已知ρ液，可求出ρ物，已知ρ物可求出ρ液。

液面升降问题的解法：

1. 组合物体漂浮类型
要看液面是上升还是下降，关键是比较前后两次物体排开液体的体积的变化。设物体原来排开液体的体积为V排，后来排开液体的体积为V‘排，若V’排>V排，则液面上升，若V’排<V排，则液面下降；若V’排=V排，则液面高度不变，又根据阿基米德原理知，物体在液体中所受的浮力，故，因为液体的密度ρ液不变，固物体的排开液体的体积取决于物体所受的浮力，所以只要判断出物体前后所受浮力的变化情况，即可判断出液面的升降情况。

例1一个水槽内漂浮着一个放有小铁球的烧杯，若将小铁球取出放入水槽里，烧杯仍漂浮在水槽中，则水面将(   )
A．上升  B．不变 C．下降 D．无法判断
解析：铁球和烧杯漂浮在水中，装有铁球的烧杯所受的浮力F浮与烧杯和铁球的总重力平衡，则有：。把铁球放入水槽中，铁球下沉，铁球单独受到的浮力，；烧杯单独受到的浮力为。铁球放入水槽中后，铁球和烧杯所受浮力之和为F浮2，因此，烧杯和铁球后来排开水的体积之和小于原来排开的水的体积，所以水面下降，故正确选项为C。

2．纯冰熔化类型：
    此类题的规律技巧：若冰块漂浮于水中，则冰熔化后液面不变；若冰块漂浮于密度大于水的液体中，则冰熔化后液面上升；若冰块漂浮于(或浸没于)密度小于水的液体中，则冰熔化后液面下降。
    要判断液面的升降，必须比较冰排开液体的体积与冰熔化成水的体积之间的关系。冰未熔化时，若它漂浮在液面上，则所受的浮力与重力相等，即。冰块所受的，冰块的重力，由此可得；冰熔化后，化成水的体积。所以当冰块漂浮于水中时，，液面不变；当时，，液面上升。若冰块浸没液体中，则冰块排开液体的体积等于冰块的体积，而冰熔化后的体积小于冰的体积，故液面下降。

例2如图所示，烧杯中的冰块漂浮在水中，冰块上部高出杯口，杯中水面恰好与杯口相平，待这些冰全部熔化后(   )

A．将有水从杯中溢出
B．不会有水从杯中溢出，杯中水面也不会下降
C．烧杯中水面下降
D．熔化过程中水面下降，完全熔化后有水溢出
解析：冰熔化后烧杯中的水面将保持不变，故不会有水溢出。
答案：B

漂浮物体切去露出部分后的浮沉情况：
      漂浮物体，如将露出液面的部分切去后，物体的重力减小，而浸在液体中的部分没有变，根据F浮= ρ液gV排知物体所受浮力不变。这时浮力大于重力，剩余部分上浮。
例1长为L的蜡烛底部粘有一铁块，使其竖直停留在水中，如图所示，这时露出水面的长度为L0，将其点燃，直到自然熄灭，设燃烧掉的长度为d，则(   )

A．d<L0
B．d=L0
C．d>L0
D．无法判断
解析：假设将露出的部分一次切去，再分析剩余部分的沉浮情况就很容易得出结论。如将露出水面的部分切去，这时蜡烛的重力减小，而在水中的部分未变，即排开的水的重力——浮力未变，显然这时浮力大于重力，剩余部分将上浮。可见，蜡烛燃烧过程是逐渐上浮的，所以最终烧掉的长度大于L0，故正确选项为C。
答案：C


密度计：
    在物理实验中使用的密度计是一种测量液体密度的仪器。它是根据物体浮在液体中所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。密度计是一根粗细不均匀的密封玻璃管，管的下部装有少量密度较大的铅丸或水银。使用时将密度计竖直地放入待测的液体中，待密度计平稳后，从它的刻度处读出待测液体的密度。常用密度计有两种，一种测密度比纯水大的液体密度，叫重表；另一种测密度比纯水小的液体，叫轻表。
   
     密度计的原理是：F浮=ρ液gV排=G计(不变)。密度计在不同的液体中所受浮力相同，ρ液增大时，V排减小，密度计在液面以上的部分增大，刻度越靠下密度值越大。

气体的浮力：
      气体的浮力与液体的同理，物体在空气中时，上下表面受到空气的压力差就是空气的浮力。故物体在空气中称得的重量，并不是物体真正的重量，但因其所受的浮力很小可以忽略不计。不但空气如此，物体在任何气体中，均受到气体的浮力。
     氢气球和热气球浮沉原理比较：
上升 下降
氢气球 充入密度小于空气的氢气 放掉球内部分气体，使球体积减小
热气球 充入加热后的热空气 停止加热，热空气冷却，热气球内空气密度增大

饺子的浮沉:
     生饺子被放入锅中时便沉到锅底，煮熟的饺子就浮起来了，如果把饺子放凉，再放入锅中，又会沉到锅底这是为什么呢?因为生饺子放人锅中，由于浮力小于重力而下沉；煮熟的饺子因为饺子内气体受热膨胀，浮力增大，当浮力大于重力时，饺子上浮；凉的熟饺子因遇冷体积缩小使浮力减小，浮力小于重力而下沉。
定义：
（1）容易导电的物体叫做导体，例如：石墨、人体、大地以及酸、碱、盐的水溶液；

（2）不容易导电的物体叫做绝缘体，例如：橡胶、玻璃、塑料等；

（3）导体和绝缘体在一定条件下可以相互转化。
导体和绝缘体的比较：
导体 绝缘体
导电能力 容易导电 不容易导电
原因 有大量的自由电荷 电荷几乎都被束缚在原子的范周内
常见材料 金属、人体、大地、石墨、酸碱盐的水溶液等 玻璃、橡胶、陶瓷、塑料、油等
用途 输电线等 电器外壳等

导体容易导电，绝缘体不容易导电的原因：
 (1)导体容易导电是冈为导体中有大量的自由电荷，它们受原子核的束缚力很小，能够从导体的一个部分移到另一个部分；

(2)绝缘体中，电荷几乎都束缚在原子的范围之内，不能从绝缘体的一个部分移到另一个部分。
半导体：
   半导体材料的导电能力介于导体和非导体之间，比导体差、比非导体强，具有一些特殊的物理性质，温度、光照、杂质等因素都对它的性能有很大影响。常见的半导体材料有硅、锗和砷化镓等。用半导体材料可以制造半导体二极管、二三极管和集成电路等多种半导体元件。
(1)半导体二极管具有单向导电性，即只允许电流由一个方向通过元件。

(2)半导体三极管可以用来放大电信号。

(3)应用：
①太阳能电池：当光照到某些半导体时，在半导体内会产生电流。太阳能电池是一种不用燃料、不污染环境、对人类健康无害的电源。
②条形码扫描仪：条形码扫描仪由发光二极管、光敏二极管等元件构成。当发光二极管照射条形码时，光敏二极管便测量被条形码反射回来的光，并将光信号变为电信号，电脑则依据获取的电信号进行分析、检测物品。条形码扫描仪广泛应用于商业、邮政、交通等领域：
③微处理器：微处理器集成了成千上万个半导体元件。
④机器人：机器人内有由大量半导体元件构成的电路.智能机器人将成为工业生产活动的好帮手。

超导体：
1．超导现象：某些物质在很低的温度下，电阻就变成了零，这就是超导现象。

2．应用：
 (1)利用超导体的零电阻特性可实现远距离大功率输电。超导输电线可以无损耗地输送较大的电流，这意味着用细电线就可以输送大电流。
 (2)超导磁悬浮现象，使人们可以用超导体来实现交通工具的“无摩擦”运行。
生活中常见的杠杆：
(1)省力杠杆：钉锤、手推车、剪树枝的剪刀等(如图)。

 (2)费力杠杆：人的前臂、钓鱼竿、裁缝用的剪刀等 (如图)。

(3)等臂杠杆：天平

自行车中的杠杆：
     自行车(如图)由许多的简单机械构成，其中就包括各种各样的杠杆：

(1)控制前轮转向的杠杆——车把。这是一个省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，达到控制自行车运动方向和平衡的目的。
(2)控制刹车闸的杠杆——车把上的闸把。这也是一个省力杠杆，人们用很小的力就能拉动车闸，使其以比较大的压力压到车轮的钢圈上，与钢圈产生一定的摩擦力，使钢圈转速变慢或停止转动，从而达到减速的目的。
(3)支持人重和货重的杠杆——三角杠、货架、前叉、后三角杠。这里的杠杆的主要目的是形成车身和承重。
另外，在自行车上还有卡下杆的变形——轮轴。例如，自行车中轴上的脚蹬和花盘齿轮组成省力轮轴，因为脚蹬半径大于花盘齿轮的半径；车把与前叉轴组成省力轮轴，因为手握车把的半径大于前叉轴的半径；自行车后轴上的齿轮和后轮组成费力轮轴，因为齿轮的半径小于后轮的半径。

杆秤：
     杆秤是利用杠杆平衡条件制成的。如图所示，秤杆上提绳的D点为支点，由于支点不在秤杆(包括秤钩)的重心B点上，在不称物体时，手提绳，秤杆不能平衡于水平位置，此时必须把秤砣挂在适当的位置D点上，才能使秤杆平衡。D点就是杆秤的零刻度线，通常叫定盘星。(如图所示)

    秤杆上从定盘星开始刻度是均匀的，用等分法可以确定杆秤的刻度。
    根据杠杆的平衡条件，改变支点的位置(即在秤钩处加上一个提绳)，这样又可以用上面的方法刻出新的刻度来。一般的杆秤都备有两个提纽，两套刻度．大大增加了秤的称量范围。
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