2.1 光的反射
一、单选题
1.如图所示是物理老师在今年秋天雨后拍摄的教学楼前照片。则水面所成的像是( )
A.正立的虚像 B.正立的实像 C.倒立的虚像 D.倒立的实像
2.如图所示,用自制针孔照相机观察蜡烛,下列关于蜡烛像的说法中正确的是( )
A.像是虚像 B.像是倒立的
C.像是放大的 D.像是由于光的折射形成的
3.如图所示为“探究平面镜成像特点”的实验装置图,下列有关该实验的说法,正确的是( )
A.为了便于观察,该实验最好在较暗的环境中进行
B.如果将蜡烛A向玻璃板靠近,蜡烛A的像会变大
C.移去蜡烛B,并在原蜡烛B的位置放一光屏,发现光屏上能得到蜡烛A的像
D.保持A、B两支蜡烛的位置不变,无论怎样改变玻璃板的位置,发现蜡烛B始终能与蜡烛A的像重合
4.同学们对“电闪雷鸣”肯定不陌生,天公“发怒”时,狂风暴雨常伴随“电闪雷鸣”,你可别小视它,其中有电的知识,也有光的知识,还有声的知识。科学研究表明“雷声”和“闪电”是同时产生的,你平常观察到的现象又是怎样的呢( )
A.看到闪电的同时听到雷声 B.先看到闪电,后听到雷声
C.先听到雷声,后看到闪电 D.三种情况都有可能出现
二、多选题
5.若要使图中的反射光线射中墙壁上的目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜( )
A.顺时针旋转 B.逆时针旋转
C.竖直向上移动 D.竖直向下移动
三、简答题
6.在校园科技节活动中,小明观看了“隔着玻璃吹蜡烛”的魔术。表演者介绍如图中的道具后旋转平台,使玻璃板一侧正对观众,分两步完成了表演:①用两个打火机同时“点燃”两支蜡烛;②在玻璃板正对观众的一侧吹A蜡烛。观众看到两支蜡烛同时被“吹灭”。小明利用道具,和同学们一起探究其中的奥秘:
(1)用两个打火机同时点燃两支蜡烛,然后模仿表演者吹A蜡烛,结果只吹灭了A蜡烛。和同学讨论后,一致认为:表演者在表演中只点燃了A蜡烛,B蜡烛并未被点燃。随后,小明通过实验验证了他们的猜想,最终明白了其中的道理:B蜡烛并未被点燃,观众看到的是A蜡烛烛焰通过玻璃板所成的 ___________;
(2)小明经过进一步探究,发现了确保表演成功的两个关键点:
①两支蜡烛的大小应符合的要求是:___________;
②玻璃板两侧的蜡烛,在放置的位置上应满足的条件是:___________。
7.观察夜景时,常常会看到对岸的路灯的像不是一盏灯,而是一条光柱,为什么?
8.一部科幻电影有这样一个情景:一艘飞船在太空中遇险,另一飞船营救过程中先听到了遇险飞船的爆炸声,然后发现了爆炸的火光,请你个这个导演指出该剧本中的科学错误,并说明理由。
四、作图题
9.如图所示,一束与水平面成30°夹角的太阳光经平面镜反射后竖直射入井中,请你通过作图画出平面镜。
10.如图所示,一束光水平射向平面镜的O点,被垂直反射,请作出平面镜并标出入射角的大小。
五、计算题
11.在电闪雷鸣的雨夜,我们总是先看到闪电再听到雷声。小明想利用所学的物理知识估测雷电发生处离他所在的位置有多远,当他看到闪电时开始计时,经过5s后听到雷声。(v声=340m/s,c=3×108m/s),求:
(1)雷电发生处离小明所在位置的距离;
(2)闪电到达小明的位置所需要的时间。
12.站在百米跑道终点计时台上的甲、乙两名计时员,为同一跑道的运动员计时,甲看到起跑发令枪冒烟时开始计时,而乙则听到发令枪声才开始计时,则:
(1)甲、乙两名计时员谁计时准确?为什么?
(2)若甲、乙两名计时员的反应速度相同,他们计时相差大约是多少?(结果保留两位小数)
(3)如果甲纪录的结果是14.30s,则乙的纪录结果是多少?
六、实验题
13.为了探究光反射时的规律,同学们进行如图所示的实验。
(1)为了完成实验,需要的测量工具是______;
(2)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF______立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面;
(3)如图甲所示,使一束光贴着纸板射向O点,经平面镜反射后,沿另一方向射出,图中r是______(选填“入射”或“反射”)角;
(4)当入射角增大时,反射光线______(选填“靠近”或“远离”)平面镜;
(5)下表是实验中记录的数据,分析实验数据可知:______;
次数 1 2 3 4 5 6
∠i 20° 30° 40° 50° 60° 70°
∠r 20° 30° 40° 50° 60° 70°
(6)如图乙,把纸板NOF向前折或向后折,在纸板上都不能看到反射光线,说明:反射光线、入射光线和法线______。
14.小阳利用如图甲所示装置“探究平面镜成像特点”。
他在水平桌面上铺张白纸,将一块玻璃板、玻璃板竖立在白纸上,把蜡烛A点燃放在玻璃板前面,把另一个相同的蜡烛B,竖立在玻璃板后面移动,直到从不同角度透过玻璃板看,它跟前面蜡烛A的像都完全重合。改变蜡烛A的位置,重复上述步骤,再做两次实验,并把三次实验中蜡烛A和B的位置记录在白纸上,如图乙所示。
(1)实验中用玻璃板代替平面镜的目的是_____;
(2)蜡烛B跟前面蜡烛A的像完全重合,说明_____;
(3)如果将玻璃板竖直向上移动一段距离,观察到蜡烛A的像_____(选填“向上移动”、“向下移动”或“不动”);
(4)小阳把白纸沿着玻璃板的位置对折,观察到像与物的对应点完全重合,说明_____;
(5)小阳取走蜡烛B,把光屏放在像的位置,这时应该_____(填“透过”或“不透过”)玻璃板观察光屏,发现光屏上没有像,这说明物体在平面镜中成的是_____像。
15.如图,在研究光的反射规律的实验中,将平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板ENF是两块纸板连接起来的并可绕垂直于镜面的接缝ON转动。
次数 ∠i ∠r
1
2
3
……
(1)使一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光线EO和反射光线OF的径迹。为了使实验结论具有普遍性,接下来应该采取的做法是___________。
取下纸板,用___________测量∠i和∠r,将数据记录在实验表格中。
(2)把纸板ENF向前折或向后折,在纸板上还___________(选填“能”或“不能”)看到反射光线,说明反射光线、入射光线、法线___________。
七、填空题
16.自行车尾灯由许多角反射器组成,它实际上相当于多组互相垂直的______组合而成,当汽车的灯光从任意方向射向它时,此时发生的反射属于______(填“镜面”或“漫”)反射,它能使光线沿与原光线______(填“平行”或“垂直”)方向反射回去,以便引起司机的注意。
17.如图所示,在“探究光的反射规律”实验中,平面镜水平放置,白纸板要竖直放置在平面镜上,白纸板作用是______,图中反射角度数为______,______(选填“能”或“不能”)就此得出反射光线和入射光线总是垂直的结论。
18.“鲤鱼跃龙门”寄托着人们祈盼飞跃的美好愿望。当鲤鱼离开水面向上跃起的过程中,它在水中所成的像与水面的距离_____,像的大小_____(均选填“变大”“变小”或“不变”),所成的像是_____(选填“虚”或“实”)像。
19.小雪在教室的窗户玻璃上看到了屋内电灯的像,为了探究此像与屋内灯的大小关系,她做了如图甲的实验。如图乙所示,在竖直的玻璃板前点燃蜡烛A,用未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,人眼一直在 ___________位置观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合。当蜡烛A远离玻璃板时,蜡烛A的像的大小将 ___________。
20.阅读短文,回答问题。
汽车平视显示系统
汽车行驶时,驾驶员的视线始终要观察前方区域,当需要观察仪表盘上的信息时,驾驶员的注意力会短暂地转移到仪表盘上,如果此时前方出现异常情况,驾驶员可能无法及时采取措施,为了解决这个问题,工程师设计了一种平视显示系统。汽车平视显示系统又叫挡风玻璃仪表显示系统,平视显示系统的显示器放置在中控台上,它能把仪表的主要信息映射在驾驶者前方的挡风玻璃上(如图甲所示),驾驶员通过挡风玻璃就可以同时看到前方路况和行驶信息。
(1)挡风玻璃所成的显示器的像,是光的___________(填“折射”或“反射”)形成的;
(2)通过挡风玻璃看到的像和玻璃的夹角___________显示器和挡风玻璃的夹角(填“大于”、“小于”或“等于”);
(3)如图乙所示,若驾驶员发现挡风玻璃所成的像位置偏低,不便于观察,这时就需要将显示器沿水平方向___________(填“远离”或“靠近”)挡风玻璃;
(4)平视显示系统有一个技术难题,即挡风玻璃所成的像容易产生重影,影响使用效果。重影产生的原因是挡风玻璃有一定的___________。
参考答案:
1.A
【解析】
【详解】
教学楼在水中的倒影属于平面镜成像,是光的反射形成的,成正立、等大的虚像。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
2.B
【解析】
【详解】
A.光屏可以接收像,小孔成像是由于光沿直线传播的过程中,在光屏上形成一个实像,故A错误;
B.小孔成像是由于光沿直线传播的过程中,在小孔处将物体的上下部位颠倒,在光屏上形成一个倒立的实像,故B正确;
C.小孔成像时,像距与物距的关系不同,所成像的大小不同:v<u,成缩小的像;v>u,成放大的像;v=u,成等大的像,故C错误;
D.针孔照相机的原理是小孔成像,小孔成像是由光的直线传播原理形成的,故D错误。
故选B。
3.A
【解析】
【详解】
A.在比较明亮的环境中,很多物体都在射出光线,干扰人的视线,在较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向平面镜的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮。所以最比较黑暗的环境中进行实验,故A正确;
B.蜡烛远离玻璃板过程中,根据像和物大小相等,蜡烛的像始终与蜡烛等大,故B错误;
C.因为光屏只能接收实像,不能接收虚像,所以移去后面的蜡烛B,并在原位置上放一光屏,不能发现光屏上能成正立的像,故C错误。
D.如果多次改变玻璃板的位置,玻璃板前后移动,则像距物距不相等,所以会发现B始终不能与A的像完全重合,故D错误。
故选A。
4.B
【解析】
【详解】
根据物理学知识可知,光和声音是同时发生的,由于光的传播速度远远大于声音的传播速度,所以我们总是先看到闪电后听到雷声。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
5.AC
【解析】
【详解】
A.由图知道,顺时针旋转,入射光线不变,入射角减小,反射角等于入射角,则反射光线会向上移动,故A符合题意;
B.逆时针旋转,入射光线不变,入射角增大,反射角等于入射角,则反射光线会向下移动,故B不符合题意;
C.平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向右边移动,则反射光线也向右移动,光斑会向上移动,反射光线能射中墙上的目标,故C符合题意;
D.平面镜竖直向下移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向左边移动,则反射光线也向左移动,光斑会向下移动,反射光线不能射中墙上的目标,故D不符合题意。
故选AC。
6. 虚像 大小相同 到玻璃板的距离相等,且连线垂直于玻璃板
【解析】
【详解】
(1)[1]魔术中的玻璃板相当于平面镜,平面镜成像是虚像;观众看到的是A蜡烛烛焰通过玻璃板所成的虚像。
(2)[2][3]平面镜成像时,像与物体的大小相等,因此两支蜡烛的大小应相同;平面镜成像时,像与物体的连线垂直于镜面,且它们到镜面的距离相等,因此玻璃板两侧的蜡烛,在放置的位置上应满足的条件是到玻璃板的距离相等,且连线垂直于玻璃板。
7.见解析
【解析】
【详解】
这是因为水面总是水波起伏,可以把水看成由许多法线方向不同的小平面镜组成的,岸边的灯光通过小平面镜产生位置高低各不相同的许多虚像组合起来的像,所以看起来就像一条光柱。
8.见解析
【解析】
【详解】
第一处错误:不可能听到爆炸声。
理由:因为太空是真空,而真空不能传播声音,因此听不到爆炸声。
第二次错误:如果能听到声音,也应该是先看到火光,后听到声音。
理由:因为声音的传播速度远小于光的传播速度,所以如果能听到声音,也应该是先看到火光,后听到声音。
9.
【解析】
【详解】
由题知,太阳光经平面镜反射后竖直射入井中,由此画出反射光线,作反射光线和入射光线夹角的角平分线,即法线,再过入射点作法线的垂线,即可确定平面镜的位置,如下图所示:
入射光线与水平面成30°夹角,反射光线和入射光线的夹角为
∠α=30°+90°=120°
所以入射光线与平面镜的夹角为
所以平面镜与水平线的夹角
∠θ=30°+30°=60°
10.见解析
【解析】
【详解】
由光的反射定律知,反射角等于入射角,先作出反射光线与入射光线夹角的平分线,即为法线;再过入射点作法线的垂线即为平面镜的位置;已知反射光线与入射光线垂直,则入射角等于,如图所示
11.(1)1700m;(2)5.67×10﹣6s
【解析】
【详解】
解:(1)雷电发生处离小明所在位置的距离
(2)闪电到达小明的位置所需要的时间
答:(1)雷电发生处离小明所在位置的距离为1700m;
(2)闪电到达小明的位置所需要的时间为5.67×10-6s。
12.(1)见解析;(2)0.29s;(3)14.01s
【解析】
【详解】
解:(1)由于光速远大于声速,所以正确的操作应该是看到发令枪冒烟时开始计时准确,即甲计时员计时准确。
(2)已知
由可得,若甲、乙两名计时员的反应速度相同,他们计时相差大约
(3)如果甲纪录的结果是14.30s,则乙的纪录结果应该为
答:(1)甲计时员记时准确;
(2)他们计时相差大约是0.29s;
(3)如果甲纪录的结果是14.30s,则乙的纪录结果是14.01s。
13. 量角器 竖直 反射 靠近 反射角等于入射角 在同一平面内
【解析】
【详解】
(1)[1]在探究光反射的规律时,需要探究反射角和入射角的大小关系,因此需要使用量角器进行测量。
(2)[2]在进行实验时,平面镜要放在水平桌面上,纸板与平面镜垂直,故应把纸板ENF竖直立在平面镜上。
(3)[3]入射光线和法线的夹角叫入射角,反射光线和法线的夹角叫反射角,故∠r是反射角。
(4)[4]当入射角增大时,反射角也增大,反射光线远离法线,就面镜。
(5)[5]由表格中的数据可知,反射角始终等于入射角。
(6)[6]在光的反射中,反射光线、法线和入射光线在同一平面内;把纸板NOF向前折或向后折,在纸板上都不能看到反射光线,这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面。
14. 便于确定像的位置 像与物大小相等 不动 像与物到镜面的距离相等 不透过 虚
【解析】
【详解】
(1)[1]平面镜只能反射成像,不能看到平面镜后面的B蜡烛,不能确定像的位置,所以选择既能反射成像,又能透光的玻璃板,当看到玻璃板后面代替A蜡烛的B蜡烛和A蜡烛的像完全重合时,确定像的位置。
(2)[2]B蜡烛代替A蜡烛和A蜡烛的像进行比较,蜡烛B跟玻璃板前面蜡烛A的像完全重合,说明像与物大小相等。
(3)[3]将玻璃板竖直向上移动一段距离,A蜡烛位置不变,A蜡烛的像和A蜡烛还是关于玻璃板对称,所以A蜡烛的像不动。
(4)[4]把白纸沿着玻璃板的位置对折,观察到像与物的对应点完全重合,说明像和物体关于玻璃板对称,所以像与物到镜面的距离相等。
(5)[5][6]光屏是否能承接到像,眼睛要直接观察光屏,不透过玻璃板观察光屏,光屏上没有像,说明平面镜成虚像。
15. 改变入射光线EO的入射角度,多次实验 量角器 不能 在同一平面内
【解析】
【详解】
(1)[1][2]为了使实验结论具有普遍性,实验中应改变入射角的大小,然后观察反射光线的径迹,即改变入射光线EO的入射角度,多次实验,用量角器分别测量出反射角、入射角的大小;
(2)[3][4]由于反射光线、入射光线和法线都在同一平面内,把半面纸板ENF向前折或向后折,两块纸板不在同一平面上,所以在纸板ENF上就无法呈现出反射光线了,因此这个现象说明了:反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
16. 平面镜 镜面 平行
【解析】
【详解】
[1]自行车尾灯的作用是将后方汽车照射来的光反射回去,进入后方汽车驾驶员的眼中,使后方汽车驾驶员发现前方有自行车行驶,从而防止发生交通事故,故自行车尾灯对光的反射具有定向性,基本上都按照入射光的反方向反射回去,为满足以上要求,角反射器应相当于多组互相垂直的平面镜组合而成。
[2]平行光射到粗糙表面上,反射光会射向不同方向,这种反射叫漫反射,平行光射到光滑表面上,反射光会平行射出,这种反射叫镜面反射;平面镜表面就是光滑的平面,由题意可知,光射入相当于多组互相垂直的平面镜组合而成的角反射器上时发生的应该是镜面反射。
[3]两个互成直角的平面镜放在一起,如下图所示:当光线AO射到平面镜1上时,发生第一次反射,先过入射点做出法线,根据反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角做出反射光线OB,反射光线OB作为入射光线又射到反射镜2上发生第二次反射,同理,做出最终反射光线O′C,根据几何关系可知,与互余,再由反射角等于入射角可知,与互补,根据同旁内角互补可判断入射光线AO与最终反射光线O′C平行,再结合光路图可知最终反射光线将沿与原光线平行方向反射回去。
17. 见解析 45° 不能
【解析】
【详解】
[1]实验中硬纸板的作用有两个,即其一是显示光路,其二是探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内。
[2]因为反射角等于入射角,所以反射角为45°。
[3]只有入射角为45°时,反射角为45°,此时反射光线和入射光线垂直,只凭一次实验存在偶然性,不能得出反射光线和入射光线总是垂直的结论。
18. 变大 不变 虚
【解析】
【详解】
当鲤鱼离开水面向上跃起的过程中,鲤鱼与水面之间的距离变大,根据平面镜成像特点,像到水面的距离等于鲤鱼到水面的距离,所以鲤鱼在水中所成的像与水面的距离变大,像的大小始终和鲤鱼的大小相同,故像大小不变,所成的像为虚像。
19. ① 不变
【解析】
【详解】
[1]点燃蜡烛,蜡烛的光在玻璃板上发生反射而成虚像,所以观察蜡烛的像时,眼睛要在点燃蜡烛的玻璃板一侧,通过玻璃板看到蜡烛的像,故在①位置观察。
[2]平面镜中的像与物体是关于平面镜对称的,故平面镜中的像的大小跟物体大小相等,像的大小跟物体到平面镜的距离无关,物体远离平面镜,像也远离平面镜,物体大小不变,像的大小不变。
20. 反射 等于 远离 厚度
【解析】
【详解】
(1)[1]挡风玻璃相当于平面镜,显示器的像是由于光的反射形成的虚像。
(2)[2]根据光的反射过程中,反射角等于入射角可知,通过挡风玻璃看到的像和玻璃的夹角等于显示器和挡风玻璃的夹角。
(3)[3]因为像到平面镜的距离随着物体到镜面的距离减小而减小,当发现挡风玻璃所成的像过低,不便于观察,这时就需要将显示器沿水平方向远离挡风玻璃。
(4)[4]挡风玻璃有一定的厚度,两个面都会反射成像,所以能形成两个像,形成重影。