Question

【題目】2016年9月25日， 米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（）在貴州省平塘縣落成，并開始接收來自宇宙深入的電磁波．這是由中國科學(xué)院國家天文臺主導(dǎo)建設(shè)，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡．

某興趣小組同學(xué)看到報道后想探究“球面射電望遠(yuǎn)鏡的工作原理”，他們查找資料后發(fā)現(xiàn)．經(jīng)典射電望遠(yuǎn)鏡的基本原理和光學(xué)反射望遠(yuǎn)鏡相似，投射來的電磁波被一精確鏡面反射后，同相到達(dá)公共焦點(diǎn)．用旋轉(zhuǎn)拋物面作鏡面易于實現(xiàn)同相聚焦，因此，射電望遠(yuǎn)鏡天線大多是拋物面．于是他們聯(lián)想到拋物面可能跟凹面鏡工作原理相同，并作出以下猜想：

猜想一：拋物面上的反射是否遵從光的反射定律．

猜想二：平行于主軸的電磁波經(jīng)拋物面反射后，反射的電磁波是否會聚于一點(diǎn)．

猜想三：拋物面對電磁波起會聚作用，是否焦距越小，會聚本領(lǐng)越大．

為了探究猜想一，興趣小組的同學(xué)選用了平面鏡、直尺、鉛筆、量角器和激光光源進(jìn)行了如圖甲所示的實驗：

（1）實驗時為了讓不同方位的同學(xué)都能看到光的傳播路徑，應(yīng)該選__________（填字母）豎著放在甲圖中的平面鏡上，這是因為光在所選物品上發(fā)生了__________反射．

A．平面鏡 B．凹面鏡 C．透明玻璃板 D．硬紙板

（2）他們用鉛筆描出光路，然后用凹面鏡代替平面鏡，讓正對凹面鏡弧面頂點(diǎn)，并保持光線不動，如果出射光線與重合，就說明猜想一是__________（填“正確”“不正確”）．他們在這一實驗中用到了與__________相似的研究方法（選填字母）．

A．控制變量法 B．等效替代法 C．轉(zhuǎn)換法 D．放大法

為了探究猜想二，他們找到如圖乙的小型衛(wèi)星電視接收器，準(zhǔn)備按丙圖完成實驗．

（3）他們將平行光源正對拋物面，然后將一小紙板在拋物面前來回移動直到紙板上出現(xiàn)__________的光斑，這一光斑其實就是凹面鏡的焦點(diǎn)，所以拋物面對電磁波也有________作用（“會聚”“發(fā)散”）．

（4）通過（3）的探究他們明白，在射電望遠(yuǎn)鏡中，如果接收電磁信號，真正的信號接收天線就放在拋物面的__________處．

（5）巨大的反射面把遙遠(yuǎn)星體發(fā)來的微弱的光聚集起來，形成一個比較亮的像．把照相底板放在成像的位置上，就可以把那些暗淡的恒星的像照下來．人們利用這種天文望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)看到距地球一百億光年遠(yuǎn)的恒星（一光年就是光一年起過的距離）．根據(jù)這段話判斷凹面鏡在本題中成__________像（“實”“虛”）．

Answer 1

【答案】 D 漫反射 正確 A 最小最亮 會聚 焦點(diǎn) 實

【解析】（1）為了讓不同方位的同學(xué)都能看到光的傳播路徑，應(yīng)該在接觸面上發(fā)生漫反射，所以應(yīng)該選硬紙板豎著放在甲圖中的平面鏡上.

（2）如果出射光線與重合，則拋物面上的反射遵從光的反射定律，就說明猜想一是正確．

實驗中控制了光線不動，所以用到了控制變量法.

（3）為了驗證平行于主軸的電磁波經(jīng)拋物面反射后，反射的電磁波是否會聚于一點(diǎn)，他們將平行光源正對拋物面，然后將一小紙板在拋物面前來回移動直到紙板上出現(xiàn)最小最亮的光斑，這一光斑其實就是凹面鏡的焦點(diǎn)，所以拋物面對電磁波也有會聚作用．

（4）通過（3）的探究他們明白，在射電望遠(yuǎn)鏡中，如果接收電磁信號，真正的信號接收天線就放在拋物面的交點(diǎn)處．

（5）照相底板的作用相當(dāng)于光屏，光屏上成的是實像.