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第4节 光和颜色
第1课时 光的传播
基础聚焦
1.下列选项不属于光源的是（ ）
A.燃烧中的篝火 B.点亮的油灯
C.正在放映的电影银幕画面 D.发光的萤火虫
2.下列选项中，不属于光在均匀介质中沿直线传播的现象是（ ）
A.激光准直 B.看不见高楼后面的物体
C.小孔成像 D.雨后天空出现彩虹
3.在探究树阴下光斑的综合实践活动中，为了研究孔的大小对光斑形状的影响，小华设计了四种开有不同形状孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图所示。从图示位置沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化情况。下列符合实验要求的是（ ）
A B C D
4.在百米赛跑时，终点计时员看起点发令时总是先看到发令枪冒的火光和烟雾，然后才听到枪的响声，这是因为（ ）
A.在空气中传播相同的距离，光所用的时间比声音所用的时间短
B.光在空气中容易传播，而声音在空气中不容易传播
C.发令员发令时，发令枪是先冒烟后发声
D.人的视觉比听觉灵敏
5.在一个透明玻璃钟罩内放一个会闪光的音乐贺卡（如图所示），在贺卡闪光、播放音乐时抽出玻璃钟罩内的空气。此时（ ）
A.看不到闪光，听不到音乐 B.看不到闪光，听到音乐
C.看到闪光，听不到音乐 D.看到闪光，听到音乐
6.如图所示是科学兴趣小组同学探究小孔成像现象的装置，她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。下列判断错误的是（ ）
A.小孔成像的原理是光在均匀介质中沿直线传播
B.通过小孔成的像是倒立的
C.像的形状与小孔的形状无关，与光源的形状有关
D.像的形状与小孔的形状有关，与光源的形状无关
7.一台激光器朝着月球发射激光信号，经过2.7s后才接到从月球返回的信号，那么月球到地球的距离为（ ）
A.8.1×108m B.4.05×105km C.8.1×105m D.4.05×108km
8.光年是天文学中的 单位。天狼星距离地球约8.6光年，则天狼星发出的光需经
过 年才能到达地球（结果保留2位小数）。
思维拓展
9.用自制针孔照相机观察烛焰，有下列四种说法：
a.薄膜上出现的烛焰的像是倒立的
b.薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的
c.保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，烛焰的像变大
d.保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，烛焰的像更明亮
这四种说法中正确的是（ ）
A.abcd B.acd C.ab D.cd
10.小科在学习“光的传播”时，看到老师的一个演示实验，过程如下：①用激光笔射向水中，观察到光线是一条直线（如图所示）；②在A点处用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，观察到光线发生了弯曲；③经搅拌后，观察到光线又重新变直。下列是小科根据上述现象得出的结论，其中正确的是（ ）
A.光的传播需要介质 B.光只有在水中才沿直线传播
C.光在海波溶液里不能沿直线传播 D.光在同一种均匀介质中才沿直线传播
11.在阳光下“立竿见影”这个现象能够表明光在空气中传播的路线是 。已知太阳光线与地面的夹角为45°，竿高2.5m，则竿在地面上的影长是 m；如果太阳光与地面夹角变大，则竿影的长度将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
12.如图所示，AB为发光体，CD是不透明的遮挡物，EF为光屏，试用作图法确定屏上最暗部分的范围，并简要说明。
创新应用
13.墨子对小孔成像的研究比牛顿还要早2000年，墨子研究发现实验时像的大小不一。那么，像的大小与哪些因素有关呢？某学习小组提出以下猜想：
猜想1：与小孔的大小有关；
猜想2：与白纸到小孔的距离有关；
猜想3：与蜡烛到小孔的距离有关。
他们用白纸、带小孔的硬纸板、蜡烛进行实验（如图甲所示）。
甲 乙
（1）每次实验中白纸上都呈现的是 （选填“倒立”或“正立”）的像。
（2）为验证猜想 ，该学习小组的成员固定蜡烛、硬纸板和白纸的位置，更换使用如图乙所示的3种硬纸板（孔径分别为1mm、2mm、3mm）依次进行实验，发现像的大小相同。
（3）学习小组在验证猜想3后，将实验结果记录在表中。
实验次数 蜡烛到小孔的距离（cm） 白纸到小孔的距离（cm） 白纸上像的大小
1 5 10 大
2 10 10 中
3 15 10 小
①需要用到的测量工具有 。
②根据表格中数据，可以得出结论： 。
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第4节 光和颜色
第1课时 光的传播
基础聚焦
1.下列选项不属于光源的是（▲）
A.燃烧中的篝火 B.点亮的油灯
C.正在放映的电影银幕画面 D.发光的萤火虫
【答案】C
【解析】自身能够发光的物体叫做光源；自身不发光反射其它物体的光的物体不是光源。
【分析】本题考查学生对光源的了解，把握“自身发光”四个字是解题的关键。
【详解】A.燃烧中的篝火能自行发光且正在发光，属于光源，故A不符合题意；B.点亮的油灯能自行发光且正在发光，属于光源，故B不符合题意；C.正在放映的电影银幕画面自身不能发光，而是靠反射投影机的光，不属于光源，故C符合题意；D.发光的萤火虫能自行发光且正在发光，属于光源，故D不符合题意。故选：C。
2.下列选项中，不属于光在均匀介质中沿直线传播的现象是（▲）
A.激光准直 B.看不见高楼后面的物体
C.小孔成像 D.雨后天空出现彩虹
【答案】D
【解析】光在自然界中存在三种光现象：在日常生活中，激光准直、小孔成像和影子的形成等都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的；当光照射到物体界面上时，有一部分光被反射回来发生反射现象，例如：平面镜成像、水中倒影等；当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会偏折，发生折射现象，如：看水里的鱼比实际位置浅、彩虹、透镜成像等。
【分析】一般来说：见到影子、日月食、小孔成像、“三点一线”就联系到光的直线传播原理；见到镜子、倒影、潜望镜就联系到光的反射原理；见到水中的物体，隔着玻璃或透镜看物体，海市蜃楼就联系到光的折射原理。
【详解】A.激光准直表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的；故A不符合题意；B、看不见高楼后面的物体，证明光是沿直线传播的，故B不符合题意；C、小孔成像是由于光的直线传播造成的，故C不符合题意；D、彩虹是由于光的折射形成的，故D符合题意。故选：D。
3.在探究树阴下光斑的综合实践活动中，为了研究孔的大小对光斑形状的影响，小华设计了四种开有不同形状孔的卡片甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上，如图所示。从图示位置沿箭头方向水平移动乙，观察光斑形状的变化情况。下列符合实验要求的是（▲）
A B C D
【答案】A
【解析】小孔成像是光的直线传播形成的，探究孔的大小对光斑形状的影响，必须控制孔的形状不变，只改变孔的大小。
【分析】本题考查了小孔成像的探究过程，关键是理解控制变量法的使用。
【详解】探究孔的大小对光斑形状的影响，必须控制孔的形状不变，只改变孔的大小；A图中随着卡片乙向左移动，孔的形状始终是三角形，并且逐渐变小，故A正确；BCD三图中随着卡片乙向左移动，孔的形状发生了变化，故BCD错误。故选：A。
4.在百米赛跑时，终点计时员看起点发令时总是先看到发令枪冒的火光和烟雾，然后才听到枪的响声，这是因为（▲）
A.在空气中传播相同的距离，光所用的时间比声音所用的时间短
B.光在空气中容易传播，而声音在空气中不容易传播
C.发令员发令时，发令枪是先冒烟后发声
D.人的视觉比听觉灵敏
【答案】A
【解析】【分析】【详解】在百米赛跑时，终点计时员看起点法令总是先看到发令枪冒的火光和烟雾，然后才听到枪的响声，这是因为光在空气中传播的速度远大于声音在空气中的传播速度，根据υ=可知，在空气中传播相同的距离，光所用的时间比声音所用的时间短。故选A。
5.在一个透明玻璃钟罩内放一个会闪光的音乐贺卡（如图所示），在贺卡闪光、播放音乐时抽出玻璃钟罩内的空气。此时（▲）
A.看不到闪光，听不到音乐 B.看不到闪光，听到音乐
C.看到闪光，听不到音乐 D.看到闪光，听到音乐
【答案】C
【解析】解决此题的关键是要知道声音的传播是需要介质的，它既可以在气体中传播，也可以在固体和液体中传播，但不能在真空中传播；光可以在真空中传播。
【分析】这个实验说明了真空不能传声，事实上把瓶内空气全部抽净是不可能的，所以总能听到微弱的声音，人们只是根据抽气过程听到声音越来越小进行推理，得出真空不能传声的结论，这种办法在物理学中叫理想实验法。
【详解】如果把瓶中的空气完全抽出来，瓶内就成了真空，没有了将声音传出瓶外的介质，所以我们不能听到音乐声；光可以在真空中传播，故能看到闪光，故C正确。故选：C。
6.如图所示是科学兴趣小组同学探究小孔成像现象的装置，她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上，分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。下列判断错误的是（▲）
A.小孔成像的原理是光在均匀介质中沿直线传播
B.通过小孔成的像是倒立的
C.像的形状与小孔的形状无关，与光源的形状有关
D.像的形状与小孔的形状有关，与光源的形状无关
【答案】D
【解析】（1）小孔成像原理是光在同种均匀介质中沿直线传播；（2）像的性质是倒立实像，可以是放大的，也可以是缩小的或等大的；（3）像的形状与小孔形状无关，由物体形状决定。
【分析】本题涉及到小孔成像的考查，注意掌握小孔成像的原理和特点。
【详解】A、小孔成像的原理是光在均匀介质中沿直线传播，故A正确；B、小孔成的是倒立实像，故B正确；CD、像的形状与小孔形状无关，与物体形状有关，故C正确，D错误。 故选：D。
7.一台激光器朝着月球发射激光信号，经过2.7s后才接到从月球返回的信号，那么月球到地球的距离为（▲）
A.8.1×108m B.4.05×105km C.8.1×105m D.4.05×108km
【答案】B
【解析】首先求出光从地球到月球的时间，再根据υ=求出月球到地球的距离。
【分析】此题考查了速度变形公式的应用，在解决此类问题时注意物体通过的距离或所用时间是单程还是双程。
【详解】由题意可知，激光从地球到月球所用时间为：t=×2.7s=1.35s,由υ=可得，月球到地球的距离为：s=υt=3×108m/s×1.35s=4.05×108m=4.05×105km，故B正确，ACD错误。故选B。
8.光年是天文学中的 ▲ 单位。天狼星距离地球约8.6光年，则天狼星发出的光需经
过 ▲ 年才能到达地球（结果保留2位小数）。
【答案】长度； 8.60
【解析】解答本题应掌握：光是指光在一年中传播的距离，它是长度单位；由光年的定义根据光速可求得天狼星的光到达地球所需要的时间.
【分析】光年是长度单位，不能简单地当成时间单位，并且应掌握光年的准确含义，同时注意单位的换算。
【详解】光年是指光在一年中传播的距离；故光年是长度单位；天狼星距离地球为8.6光年，即光从天狼星传到地球需要8.60年。 故答案为：长度； 8.60。
思维拓展
9.用自制针孔照相机观察烛焰，有下列四种说法：
a.薄膜上出现的烛焰的像是倒立的
b.薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的
c.保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，烛焰的像变大
d.保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，烛焰的像更明亮
这四种说法中正确的是（▲）
A.abcd B.acd C.ab D.cd
【答案】A
【解析】当光通过小孔时由于光有沿直线传播的特点，在小孔的后方形成一个倒立的像，像的大小既与物体到小孔的距离有关，又与屏幕到小孔的距离有关，在小孔成像中由于屏幕到小孔的距离不同，即可成倒立放大的像，也可成倒立缩小的像。
【分析】本题的解题关键是了解小孔成像的原理，即光的直线传播原理。
【详解】a膜上出现烛焰的像是倒立的，故a正确；b孔离物的距离大于孔离屏的距离时，像缩小，孔离物的距离小于孔离屏的距离时，像放大，故b正确；c小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，因为像距变大，所以烛焰的像变大，故c正确；d保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，像变小，则烛焰的像更明亮，故d正确；综上可知，abcd都正确。故选：A。
10.小科在学习“光的传播”时，看到老师的一个演示实验，过程如下：①用激光笔射向水中，观察到光线是一条直线（如图所示）；②在A点处用漏斗向水中慢慢注入海波溶液，观察到光线发生了弯曲；③经搅拌后，观察到光线又重新变直。下列是小科根据上述现象得出的结论，其中正确的是（▲）
A.光的传播需要介质 B.光只有在水中才沿直线传播
C.光在海波溶液里不能沿直线传播 D.光在同一种均匀介质中才沿直线传播
【答案】D
【解析】光的传播不需要介质；光在同一种均匀介质中沿直线传播，据此分析判断即可。
【分析】本题通过实验验证光沿直线传播的条件，通过此题提高自己分析实验和解答实验的能力。
【详解】A.光的传播不需要介质，故A错误；B.光在同一种均匀介质中才沿直线传播，可以是任何介质或真空，不仅在水中，故B错误；C.海波溶液不均匀时，相当于光在密度不均匀介质中传播，因此光不能沿直线而是沿曲线传播；当海波溶液的密度均匀时，光就能在海波溶液里沿直线传播，故C错误；D.光在同一种均匀介质中沿直线传播，故D正确。故选：D。
11.在阳光下“立竿见影”这个现象能够表明光在空气中传播的路线是 ▲ 。已知太阳光线与地面的夹角为45°，竿高2.5m，则竿在地面上的影长是 ▲ m；如果太阳光与地面夹角变大，则竿影的长度将 ▲ （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】直线； 2.5； 变小
【解析】当光遇到不透明物体时，由于光的直线传播，就会在物体的后面形成一个黑暗的区域，这就是影子。根据太阳光线与地面的夹角为45°,竿高2.5m,此时竿在地面上的影长与竿高正好构成等腰直角三角形，所以可知竿在地面上的影长。
【分析】考查光的直线传播，知道影子形成的原因是解答本题的关键所在。
【详解】“立竿见影”是说当光线照到竖直的竿子上时，就会在它的后面形成一个竿子的影子，这是光沿直线传播形成的；因为太阳光线与地面的夹角为45°,竿高2.5m,此时竿在地面上的影长与竿高正好构成等腰直角三角形，所以此时竿在地面上的影长就等于竿高，即2.5m。如果太阳光与地面夹角变大，则竿影的长度将变小。故答案为：直线； 2.5； 变小
12.如图所示，AB为发光体，CD是不透明的遮挡物，EF为光屏，试用作图法确定屏上最暗部分的范围，并简要说明。
【答案】
GH就是屏上最暗部分的范围
【解析】知道同种均匀介质中，光是沿直线传播的；同时知道光屏上最暗部分是由于光射不到而形成的。
【分析】掌握光的直线传播的原理。知道影子是由于光沿直线传播而使光线射不到的区域而形成的，并能利用光的直线传播、光的反射、光的折射的作图。
【详解】光在同种均匀介质中是沿直线传播的。AB为发光体，首先作出发光点A射向遮挡物CD边缘的光线AC、AD,延长后交于光屏EF上的G、F两点，则GF之间就是发光点A照射不到的区域；同理，作出发光点B射向遮挡物CD边缘的光线，则在光屏上的照射不到的区域为EH。所以重叠部分GH就是屏上最暗部分的范围，如图所示：
创新应用
13.墨子对小孔成像的研究比牛顿还要早2000年，墨子研究发现实验时像的大小不一。那么，像的大小与哪些因素有关呢？某学习小组提出以下猜想：
猜想1：与小孔的大小有关；
猜想2：与白纸到小孔的距离有关；
猜想3：与蜡烛到小孔的距离有关。
他们用白纸、带小孔的硬纸板、蜡烛进行实验（如图甲所示）。
甲 乙
（1）每次实验中白纸上都呈现的是 ▲ （选填“倒立”或“正立”）的像。
（2）为验证猜想 ▲ ，该学习小组的成员固定蜡烛、硬纸板和白纸的位置，更换使用如图乙所示的3种硬纸板（孔径分别为1mm、2mm、3mm）依次进行实验，发现像的大小相同。
（3）学习小组在验证猜想3后，将实验结果记录在表中。
实验次数 蜡烛到小孔的距离（cm） 白纸到小孔的距离（cm） 白纸上像的大小
1 5 10 大
2 10 10 中
3 15 10 小
①需要用到的测量工具有 ▲ 。
②根据表格中数据，可以得出结论： ▲ 。
【答案】（1）倒立； （2）1； （3）①刻度尺； ②当白纸到小孔的距离一定时，蜡烛到小孔的距离越远，所成的像越小。
【解析】（1）小孔所成的像是倒立缩小的实像；（2）根据控制变量法分析解答；（3）①实验需要用刻度尺测量距离；②分析表中数据即可得出结论。
【分析】本题考查了小孔成像的探究和凸透镜成像的应用，考查学生根据题中信息分析解答能力，有一定的难度。
【详解】（1）小孔所成的像是倒立缩小的实像，故每次实验中白纸上都呈现的是倒立的像。（2） 图乙所示3种硬纸板依次进行实验，由于小孔的形状相同直径不同，且固定了蜡烛、硬纸板和白纸的位置，故是为了验证猜想1。（3）①本实验中需要测量蜡烛和白纸到小孔的距离，故需要刻度尺；②根据表格中数据可知，当白纸到小孔的距离一定时，蜡烛到小孔的距离越远，所成的像越小。
故答案为：（1）倒立； （2）1； （3）①刻度尺； ②当白纸到小孔的距离一定时，蜡烛到小孔的距离越远，所成的像越小。
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