【备考2023】浙教版科学“冲刺重高”压轴训练（九）：光学【word，含答案】

1.为避免汽车在高速行驶时，驾驶员低头观看仪表信息造成事故，人们发明了如图甲所示的抬头显示器。图乙为其原理图，水平放置的显示器上行车数据能通过前挡风玻璃竖直呈现在驾驶员正前方，下列判断正确的是（　　）
A．前挡风玻璃与水平面的夹角应为60°
B．行车数据在前挡风玻璃上所成的是实像
C．前挡风玻璃成数字“6”的像在显示器屏幕上应为“9”
D．前挡风玻璃所成的像过高，可将显示器沿水平方向靠近挡风玻璃
2.“消失的人体”是一种传统魔术，观众从正前方只能看到演员露出的头颅，仿佛躯干和四肢消失一般，其奥秘是桌腿间有两个成一定角度放置的平面镜，分别用左右背景所形成的像来“遮挡”身体，以形成错觉，以下说法正确的是（　　）
A．把两面镜子换成玻璃不影响魔术效果
B．左右背景颜色统一替换不影响效果
C．魔术过程中可以任意调整平面镜的夹角
D．人的躯干被遮挡是由于光的折射
3．如图，平面镜MN竖直放置，镜前有一个发光物体S，此平面镜可绕“垂直于纸面的水平轴M”自由旋转，现将平面镜拉离竖直位置一个偏角θ至MN′的位置，释放镜的下端，在平面镜从MN′下摆到MN位置过程中，下列说法正确的是（　　）
A．S′的轨迹为圆弧
B．S′离轴M越来越近
C．S′轨迹对M轴的张角为θ
D．当θ大于90°时物体将不在此平面镜中成像
4．如图所示，光线从空气射入某种液体中，入射角为45°，折射角为30°，光线射到液体底部水平放置的平面镜上又反射回来，最后光线又回到空气中的折射角是（　　）
A．30° B．45° C．55° D．60°
5.如图为商场中经常看到的广告投影灯及其内部结构示意图，为了在地面上得到更大的、清晰的广告图标像，下列操作可行的是（　　）
A．增大投影灯离地距离，适当增大镜头到广告片距离
B．增大投影灯离地距离，适当减小镜头到广告片距离
C．减小投影灯离地距离，适当增大镜头到广告片距离
D．减小投影灯离地距离，适当减小镜头到广告片距离
6．手电筒发出的光竖直向下照射到一个空烧杯底部，光线投射到烧杯底部形成一个圆形光斑（如图中虚线所示），若再向烧杯中注水到一定高度时，烧杯底部的光圈会变为如图中的（　　）
A． B． C． D．
7．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，并调节好使它们的中心在同一直线上，如图所示，蜡烛在光屏上成一倒立缩小的实像。下列说法中正确的是（　　）
A．蜡烛向左移动，光屏向右移动才能得到清晰的像
B．用遮光板把透镜上半部分挡住，光屏上的像不完整
C．该凸透镜的焦距在8cm与10cm之间
D．向右移动凸透镜的过程中，在光屏上能观察到等大倒立的实像
8．如图，水平地面上竖立一平面镜MN，人直立在平面镜前观察自己在平面镜中的像，已知此时他看不见自己的脚在平面镜中的像。为了能观察到自己的脚在平面镜中的像，他应该（　　）
①将脚抬起一些
②让自己蹲下一些
③让自己后退一些
④将平面镜位置向上移动一些
A．①② B．①④ C．②④ D．③④
9．有一光电控制液面高度的仪器，是通过光束在液面上的反射光打到光电屏（将光信号转化为电信号进行处理）上来显示液面高度。如图所示，与液面夹角为45°的光束经液面反射后在光屏上形成光点S1，一段时间后光点由S1移到S2时，且S1S2的距离为4cm，则该液面 　下降　（选填“上升”、或“下降”）的高度为 　2　cm。
10.在研究平面镜成像特点的实验中，小明将玻璃板竖直放在水平桌面的白纸上，沿玻璃板在纸上画一条直线MN，取两枚相同的棋子E和F。
（1）小明将棋子E放在玻璃板前，移动玻璃板后面的棋子F，直到它看上去与棋子E的像完全重合，如图甲所示。
（2）为了让坐在右侧的小亮也看到棋子E的像，小明把玻璃板沿直线MN向右移动了一段距离，在此过程中，棋子E的像 　不会　（填“会”或“不会”）向右平移。请你在图乙所示的俯视图中，利用平面镜成像的特点，画出小亮看到棋子E的像的光路图。（D点为小亮眼睛所在位置）。
（3）为了证明玻璃板中所成的像是虚像，应采取的具体操作步骤是 　在像的位置放一张白纸，观察像能否成在白纸上，若烛焰的像不能成在白纸上；则说明平面镜所成的像为虚像　。
11．小金在走近玻璃门的过程中，感觉自己玻璃门中的像越来越大，因此小金认为：物体在平面镜中像的大小与物体到平面镜间的距离有关。实验桌上有如图所示的实验装置其中的透明薄玻璃为平面镜），还提供了完全相同的中国象棋棋子8个。小金利用上述器材设计实验验证自己的观点，请回答：
（1）实验步骤：将4个叠放的棋子作为物体放在平面镜前面的白纸上，在平面镜后面改变另外4个叠放的棋子的位置，使得从不同角度观察，镜后的4个棋子与镜前4个棋子的像均完全重合；后续的实验步骤是　改变棋子到镜面的距离多次实验　。
（2如果操作正确，则实验现象和结论是　镜后的4个棋子与镜前4个棋子的像均完全重合；结论是物体在平面镜中像的大小与物体在平面镜中像的大小与物体到平面镜间的距离无关　。
（3）在实验过程中，如果将玻璃板绕EF轴做顺时针转动，可以观察到　顺时针转动　像（填“顺时针转动，逆时针转动）
12.小乐利用光具座研究凸透镜成像的规律。
（1）当小乐将三个元件移动到图示位置时，光屏中心出现了清晰的像，则光屏上像的性质为　倒立缩小的实像　。
（2）在（1）的基础上，保持凸透镜不动，将蜡烛移至20cm刻度处，若仍要在光屏上得到清晰的像，应进行的操作是　将光屏向右移至合适位置，待光屏上有较清晰像后再左右移动光屏，直到光屏上的像最清晰　。
（3）若实验中用发绿光的F字形作光源，也恰好在图示位置，光屏上有清晰的F字形的像，此时，将光源换成大小和形状都相同、发红光的F字形，要在光屏上得到清晰的像，理论上应将光屏向　右　（选填“左”或“右”）移到合适位置，这是因为凸透镜对红光的偏折能力更　弱　（选填“强”或“弱”）。
参考答案
1.解：A、车辆抬头显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，由于像和物关于镜面对称，则挡风玻璃与水平面夹角为45度，故A错误；
B、挡风玻璃相当于平面镜，根据平面镜成像特点可知，挡风玻璃上所成的像是虚像，故B错误；
C、根据平面镜成像特点，像和物关于镜面对称，司机在挡风玻璃上看到的数字6与其在显示器屏幕上的数字是对称的，所以不是9，故C错误；
D、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高，不便于观察，这时就需要将显示器沿水平方向靠近挡风玻璃，故D正确。
故选：D。
2.解：A、镜子是不透明的，玻璃是透明的，若换成玻璃就会看到演员的躯干和四肢，故A错误；
B、左右背景颜色统一替换，观众看到的还是演员露出的头颅的画面，只是和后背景颜色不同，但是不影响魔术效果，故B正确；
C、魔术过程中不可以任意调整平面镜的夹角，比如夹角过大，坐在正前方的观众甚至会看到自己的像，故C错误；
D、镜子是不透明的，由于光的直线传播，所以正前方的观众看不到镜子后面的物体，人的躯干被遮挡，故D错误；
故选：B。
3．解：
根据平面镜成像特点，分别作出平面镜在MN处S的像S′和平面镜在MN′处S的像S″，然后进行分析；
由图可知，S点绕M以SM长为半径转动，所以它的像的轨迹应该是圆弧；由图可知，S′轨迹对M轴的张角大于θ，S′离轴M的距离始终不变；当θ大于90°时物体仍能在此平面镜中成像；
综上所述，A正确，BCD错误。
故选：A。
4．解：作出光路示意图：
光线入射到平面镜上时的反射角，平面镜反射时，反射角等于入射角，
而光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，
如图所示∠2＝∠1＝30°
光从液体射向空气时的入射角为∠3＝∠2＝30°
根据光路的可逆性可知这时的折射角∠4＝45°
故选：B。
5.解：屏幕上的像的大小不取决于屏幕的大小，而是取决于物距和像距，要使像更大一些，要减小物距，增大像距，所以增大投影灯离地距离，同时减小广告片与镜头的距离；故只有B选项说法正确。
故选：B。
6．解：当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，下图为最左边和最右边折射光线的光路（注意黑色光线表示没有折射时的光线，红色表示折射后的光线）：
从图中可以看出，折射光线在原来光线的内侧，由此可以联想都周围光线都是如此，故B图为正确图形。
故选：B。
7．解：
A、蜡烛向左移动，物距变大，像距减小，应使光屏向左移动才能得到清晰的像，故A错误；
B、凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的下半部分挡住后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同显示像的全部；由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，故像会变暗，故B错误；
C、此时的像是倒立缩小的实像，则u＝20cm＞2f，2f＞16cm＞f，解得8cm＜f＜10cm，故C正确；
D、向右移动凸透镜的过程中，物距变小，则像距变大，光屏应该向右移动才能得到清晰的像，故D错误。
故选：C。
8．解：如图，
从A点的光线射到平面镜的最上端，做出法线，根据反射角等于入射角，可知，反射光线没有进入的眼睛，在眼睛的下方，所以为了能观察到自己的脚在平面镜中的像，他应该让自己蹲下一些，或将平面镜位置向上移动一些，故②④说法正确；
将脚抬起一些，脚太高，反射角还是减小了，越提高越看不到，让自己前进、后退一些，视角减小，同样看不到，故①③说法错误。
故选：C。
9．解：由于入射光线是不变的，且光在水面上发生的是镜面反射，所以，当水面发生变化时，反射光线的方向与原来的反射光线是平行的，如图所示，
反射到光电屏上的光点从S1点移向S2点，则说明该液面是下降的；
根据平行四边形的知识可知OB＝S1S2＝4cm，
由于入射光线与液面的夹角始终为45°，则反射角＝入射角＝45°，所以∠OO′B＝90°，
可知ΔO′CO为等腰直角三角形，
过O′作AB的垂线，则由几何知识可得OC＝O′COB4cm＝2cm，即液面下降的高度为2cm。
故答案为：下降；2。
10.解：（2）在实验过程中，小明把玻璃板沿直线MN向右移动了一段距离，根据平面镜成像特点中的像距等于物距可知，棋子E和平面镜之间的距离不变，根据物像到平面镜的距离相等，E的像和平面镜之间的距离也不变，所以镜中的棋子E的像不移动；
作出发光点E在平面镜中的像点E′，连接E′D交与平面镜于点O，连接EO作出入射光线，连接OD作出反射光线，如图：
；
（3）为了说明平面镜中所成的像是实像还是虚像，应采取的具体操作步骤是：在像的位置放一张白纸，观察像能否成在白纸上，若烛焰的像不能成在白纸上；则说明平面镜所成的像为虚像。
故答案为：（2）不会；见上图；（3）在像的位置放一张白纸，观察像能否成在白纸上，若烛焰的像不能成在白纸上；则说明平面镜所成的像为虚像。
11．解：（1）实验步骤：将4个叠放的棋子作为物体放在平面镜前面的白纸上，在平面镜后面改变另外4个叠放的棋子的位置，使得从不同角度观察，镜后的4个棋子与镜前4个棋子的像均完全重合；后续的实验步骤是改变棋子到镜面的距离多次实验；
（2）如果操作正确，则实验现象和结论是镜后的4个棋子与镜前4个棋子的像均完全重合；结论是物体在平面镜中像的大小与物体在平面镜中像的大小与物体到平面镜间的距离无关；
（3）将玻璃板绕EF轴顺时针转动，平面镜所成的像与物体关于镜面对称，所以可以观察到A的像也顺时针转动。
故答案为：（1）改变棋子到镜面的距离多次实验；（2）镜后的4个棋子与镜前4个棋子的像均完全重合；结论是物体在平面镜中像的大小与物体在平面镜中像的大小与物体到平面镜间的距离无关；（3）顺时针转动。
12.解：（1）根据能在光屏上成像，得出一定是实像，再根据物距大于像距，可知，光屏上的像为倒立缩小的实像；
（2）在（1）的基础上，保持凸透镜不动，将蜡烛移至20cm刻度处，根据物近像远像变大的特点，若仍要在光屏上得到清晰的像，应进行的操作是将光屏向右移至合适位置，待光屏上有较清晰像后再左右移动光屏，直到光屏上的像最清晰；
（3）若实验中用发绿光的F字形作光源，也恰好在图示位置，光屏上有清晰的F字形的像，此时，将光源换成大小和形状都相同、发红光的F字形，要在光屏上得到清晰的像，红光的偏折能力没有绿光的偏折强，理论上应将光屏向右移到合适位置，这是因为凸透镜对红光的偏折能力更弱。
故答案为：（1）倒立缩小的实像；（2）将光屏向右移至合适位置，待光屏上有较清晰像后再左右移动光屏，直到光屏上的像最清晰；（3）右；弱。
光学