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第2章 对环境的察觉
易错自纠
易错点一 光的反射定律和折射定律的应用
典例1 如图所示,光在玻璃和空气的界面MN同时发生了反射和折射,以下说法正确的是( )
A、MN左侧是空气,入射角是40°
B、MN右侧是空气,折射角是60°
C、MN右侧是空气,反射角是50°
D、MN左侧是空气,折射角是60°
易错点二 平面镜成像特点
典例2 身高1.74m的人站在平面镜前1.5m远处,平面镜长1m,则人在平面镜中的像高 m,人和像的距离是 m。当人逐渐向平面镜靠近时,他的像大小将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
易错点三 凸透镜成像的应用
典例3 中国空间站“天宫课堂”第一课圆满完成。如图所示是注有气泡的水球上所形成的王亚平航天员一正一反两个像的情景,下列说法正确的是( )
A、成正立像的水球部分相当于平面镜
B、成倒立像的水球部分相当于凹透镜
C、王亚平到水球的距离小于水球的焦距
D、当王亚平远离水球时,倒立像将变小
易错点四 凸透镜成像规律及其探究实验
典例4 某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离υ之间的关系图像,如图所示,下列判断正确的是( )
A、该凸透镜的焦距是20cm
B、当u=25cm时,光屏上不能成像
C、当u=15cm时成缩小的像,投影仪就是根据这一原理制成的
D、把物体从距凸透镜11cm处移动到20cm处的过程中,像逐渐变小
挑战自我
1、一束光线垂直入射到平面镜上,要想使反射光线从原来位置偏转60°,可采取下列哪种办法( )
A、将平面镜顺时针旋转60°
B、将平面镜顺时针旋转30°
C、将入射光线远离法线偏转30°
D、将入射光线远离法线偏转15°
2、在“探究凸透镜成像的规律”实验中,光具座上各元件位置如图所示,此时在光屏上恰好成一个清晰的像,则下列说法正确的是( )
①利用这一原理制成了投影仪
②该透镜的焦距f一定满足7.5cm<f<15cm
③若将蜡烛稍稍靠近凸透镜,则应将光屏远离凸透镜才能得到清晰的像
④若保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置互换,会在光屏上成一个清晰倒立、缩小的像
A、①② B、②③ C、③④ D、②③④
3、用手机扫描二维码可以快捷方便地完成收付款交易。下列说法正确的是( )
A、二维码是光源才能被扫描
B、手机的摄像头相当于凹透镜
C、二维码通过手机摄像头成缩小的虚像
D、二维码到摄像头的距离大于二倍焦距
如图所示为某“护眼小分队”用一个水凸透镜来展示近视眼、远视眼的成因和矫正方法的实验装置。
此时光屏上恰好得到了烛焰清晰的像。接着他拉动活塞使水凸透镜变薄,发现光屏上的像变模糊了,不移动光屏,为使像再次清晰,他应将蜡烛适当 (选填“靠近”或“远离”)透镜;若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个 (选填“凸”或“凹”)透镜,此过程模拟的是 (选填“近视眼”或“远视眼”)的成因及矫正方法。
5、如图所示,在空气和玻璃的分界面上,一条入射光线入射到O点,发生反射和折射,根据图中情况判断, 是折射光线,玻璃在 (选填“MM 的上方”“MM 的下方”“NN 的左侧”或“NN 的右侧”)。
6、(1)如图1所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置实验,除图中仪器外,还需要用到的实验仪器
是 。
(2)实验时小金先点燃蜡烛A,则实验过程中人眼应一直在玻璃板 (选填“蜡烛A”或“蜡烛
B”)一侧观察,直到看上去蜡烛B跟 (选填“蜡烛A”或“蜡烛A的像”)完全重合,在白纸上
记下蜡烛A和蜡烛B的位置。
(3)小金正在观察蜡烛A的像,他用科学书挡在玻璃板的后面,那么他 (选填“能”或“不能”)
看到蜡烛A的像。
(4)接下来小金多次改变蜡烛A到玻璃板的距离进行实验,这样做的目的是 。
(5)小海根据所学的平面镜知识,设计了如图2所示的水位测量仪示意图,A点与光屏PQ在同一平面上,从A点发出的一束与水平面成45°角且方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。若A点与水面相距3m,则A与它在水中的像A 之间的距离为 _________m;若光斑B向左移动了1m,说明水 了(选填“上升”或“下降”)。
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第2章 对环境的察觉
易错自纠
易错点一 光的反射定律和折射定律的应用
典例1 如图所示,光在玻璃和空气的界面MN同时发生了反射和折射,以下说法正确的是(▲)
A、MN左侧是空气,入射角是40°
B、MN右侧是空气,折射角是60°
C、MN右侧是空气,反射角是50°
D、MN左侧是空气,折射角是60°
【答案】B
【易错点分析】判断不出反射光线、法线和折射光线。已知MN是界面,此时反射光线与MN间的夹角为50°,则反射角为90°-50=40°,反射角等于入射角,则入射角为40°;折射光线与MN间的夹角为30°,则折射角为90°-30°=60°,此时的折射角大于入射角,故MN的右侧为空气,左侧为玻璃。
易错点二 平面镜成像特点
典例2 身高1.74m的人站在平面镜前1.5m远处,平面镜长1m,则人在平面镜中的像高 ▲ m,人和像的距离是 ▲ m。当人逐渐向平面镜靠近时,他的像大小将 ▲ (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】1.74;3;不变
【易错点分析】容易被生活中的视觉错误现象所混淆,认为人靠近镜子,像变大,远离镜子像变小。平面镜成像与物大小相同,人身高是1.74m,则像高也是1.74m;像与物到镜面的距离相等,人离镜1.5m,则像离镜1.5m,人与像的距离就是1.5m+1.5m=3m;像与物的大小相同,与人到镜的距离无关。实际上,人观察平面镜中的像感觉近大远小是由于眼睛的视角变化。
易错点三 凸透镜成像的应用
典例3 中国空间站“天宫课堂”第一课圆满完成。如图所示是注有气泡的水球上所形成的王亚平航天员一正一反两个像的情景,下列说法正确的是(▲)
A、成正立像的水球部分相当于平面镜
B、成倒立像的水球部分相当于凹透镜
C、王亚平到水球的距离小于水球的焦距
D、当王亚平远离水球时,倒立像将变小
【答案】D
【易错点分析】凸透镜成像规律掌握不熟练,不会用于解释生活中的现象。带气泡的水球边缘部分都是中间厚,边缘薄,相当于凸透镜;带气泡水球的中心部分边缘厚,中间薄,相当于凹透镜;王亚平在水球边缘部分成的是倒立缩小的像,说明物距大于两倍焦距;当物距变大,像距变小,像变小。
易错点四 凸透镜成像规律及其探究实验
典例4 某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离υ之间的关系图像,如图所示,下列判断正确的是(▲)
A、该凸透镜的焦距是20cm
B、当u=25cm时,光屏上不能成像
C、当u=15cm时成缩小的像,投影仪就是根据这一原理制成的
D、把物体从距凸透镜11cm处移动到20cm处的过程中,像逐渐变小
【答案】D
【易错点分析】图像处理能力较弱,不能从图像中找到凸透镜的焦距。当u=υ=2f,凸透镜成倒立、等大的实像,由图可知,u=2f=20cm,所以f=10cm;当u=25cm时,u>2f,成倒立、缩小的像;当u=15cm时,2f>u>f,成倒立、放大的像,是投影仪的原理;物体从距凸透镜11cm处移动到20cm的过程中,凸透镜的物距大于焦距,成实像,凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小。
挑战自我
1、一束光线垂直入射到平面镜上,要想使反射光线从原来位置偏转60°,可采取下列哪种办法(▲)
A、将平面镜顺时针旋转60°
B、将平面镜顺时针旋转30°
C、将入射光线远离法线偏转30°
D、将入射光线远离法线偏转15°
【答案】B
【解析】要解决此题需要掌握光的反射定律的内容:反射光线、入射光线与法线在同一平面内;反射光线和入射光线分别位于法线两侧;反射角等于入射角。并且要掌握入射角和反射角的概念:入射角是入射光线与法线的夹角;反射角是反射光线与法线的夹角。然后对各个选项逐一分析即可。
【分析】此题主要考查了光的反射定律的内容,特别是反射角与入射角的关系,其中必须搞清入射角与反射角的概念。
【详解】A、将平面镜顺时针转过60°,则反射光线转过120°,故A错误;B、将平面镜顺时针转30°,则反射光线转过60°,故B正确;C、将入射光线远离法线偏转30°,反射光线也偏转30°,故C错误;D、将入射光线远离法线偏转15°,反射光线也偏转15°,故D错误。故选:B。
2、在“探究凸透镜成像的规律”实验中,光具座上各元件位置如图所示,此时在光屏上恰好成一个清晰的像,则下列说法正确的是(▲)
①利用这一原理制成了投影仪
②该透镜的焦距f一定满足7.5cm<f<15cm
③若将蜡烛稍稍靠近凸透镜,则应将光屏远离凸透镜才能得到清晰的像
④若保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置互换,会在光屏上成一个清晰倒立、缩小的像
A、①② B、②③ C、③④ D、②③④
【答案】B
【解析】【分析】【详解】①由图可知,物距大于像距,u>2f,2f>υ>f,此时光屏上成倒立缩小的实像,照相机利用了此原理。故①错误;②蜡烛距离凸透镜30cm时,在透镜的另一侧15cm处光屏上得到一个清晰的像,物距大于像距,成倒立缩小的实像;此时像的位置在一倍焦距和二倍焦距之间,物距在二倍焦距以外,即2f>15cm>f,30cm>2f;所以15cm>f>7.5cm,故②正确;③凸透镜成实像时的动态变化规律是:物近像远像变大,则若将蜡烛靠近凸透镜,则应将光屏远离凸透镜才能得到清晰的像,且像逐渐变大,故③正确;④若保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置互换,此时2f>u>f,成倒立、放大的实像,故④错误;综上分析可知,B符合题意。故选B。
3、用手机扫描二维码可以快捷方便地完成收付款交易。下列说法正确的是(▲)
A、二维码是光源才能被扫描
B、手机的摄像头相当于凹透镜
C、二维码通过手机摄像头成缩小的虚像
D、二维码到摄像头的距离大于二倍焦距
【答案】D
【解析】(1)自身能发光的物体称为光源;(2)物距u>2f时,凸透镜成倒立缩小的实像,像距的范围f<υ<2f,其应用是照相机;显微镜的目镜与放大镜的成像原理相同,物镜与投影仪的成像原理相同。
【分析】本题考查了凸透镜成像的应用、光源的定义,属于基础知识。
【详解】A、二维码自身不能发光,所以二维码不是光源,故A错误;BCD、手机摄像头相当于凸透镜,利用手机拍照或扫码时,二维码到摄像头的距离是物距,物距要大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,故BC错误,D正确;故选:D。
如图所示为某“护眼小分队”用一个水凸透镜来展示近视眼、远视眼的成因和矫正方法的实验装置。
此时光屏上恰好得到了烛焰清晰的像。接着他拉动活塞使水凸透镜变薄,发现光屏上的像变模糊了,不移动光屏,为使像再次清晰,他应将蜡烛适当 ▲ (选填“靠近”或“远离”)透镜;若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个 ▲ (选填“凸”或“凹”)透镜,此过程模拟的是 ▲ (选填“近视眼”或“远视眼”)的成因及矫正方法。
【答案】远离;凸;远视眼
【解析】凸透镜成实像时,物距增大时,像距应减小;凸透镜的焦距越大,会聚能力越弱;远视眼镜是凸透镜,根据对光有会聚作用分析即可。
【分析】本题考查近视眼的形成以及矫正,难度不大。
【详解】他拉动活塞使水凸透镜变薄,焦距变大,像距变大,为使像再次清晰,需要增大物距,应将蜡烛适当远离透镜;若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,需要使光线提前会聚,故可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个凸透镜,凸透镜可以矫正远视眼。故答案为:远离;凸;远视眼。
5、如图所示,在空气和玻璃的分界面上,一条入射光线入射到O点,发生反射和折射,根据图中情况判断, ▲ 是折射光线,玻璃在 ▲ (选填“MM 的上方”“MM 的下方”“NN 的左侧”或“NN 的右侧”)。
【答案】OA;NN 的右侧
【解析】【分析】【详解】根据光的反射定律和光的折射规律可知,反射光线和折射光线在法线的同一侧,反射光线与入射光线在反射面的同一侧,由图可知,光线BO与MM 的夹角等于光线OC与MM 的夹角,都等于50°,又因为光线OC和OA在MM 的同一侧,所以OC是反射光线,OA是折射光线;光从水或其他透明介质中斜射入空气中时,折射光线和入射光线分居法线两侧,折射角大于入射角,故NN 的右侧是玻璃。故答案为:OA;NN 的右侧。
6、(1)如图1所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置实验,除图中仪器外,还需要用到的实验仪器
是 ▲ 。
(2)实验时小金先点燃蜡烛A,则实验过程中人眼应一直在玻璃板 ▲ (选填“蜡烛A”或“蜡烛
B”)一侧观察,直到看上去蜡烛B跟 ▲ (选填“蜡烛A”或“蜡烛A的像”)完全重合,在白纸上
记下蜡烛A和蜡烛B的位置。
(3)小金正在观察蜡烛A的像,他用科学书挡在玻璃板的后面,那么他 ▲ (选填“能”或“不能”)
看到蜡烛A的像。
(4)接下来小金多次改变蜡烛A到玻璃板的距离进行实验,这样做的目的是 ▲ 。
(5)小海根据所学的平面镜知识,设计了如图2所示的水位测量仪示意图,A点与光屏PQ在同一平面上,从A点发出的一束与水平面成45°角且方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。若A点与水面相距3m,则A与它在水中的像A 之间的距离为 ▲ m;若光斑B向左移动了1m,说明水 ▲ 了(选填“上升”或“下降”)。
【答案】(1)刻度尺;(2)蜡烛A;蜡烛A的像;(3)能;(4)从多组数据中寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性;(5)6;上升
【解析】(1)实验中需测量像与物体到平面镜的距离,根据其判断所需的工具;(2)等效替代法是在保证某种效果相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。实验应在较暗的环境中进行,使观察效果更明显;(3)平面镜所成的像是虚像;(4)从多组数据中寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性;(5)平面镜成像的实质是光的反射,平面镜成像的特点是:像距等于物距、像物等大、虚像。
【分析】本题主要考查了平面镜成像特点的实验及其应用。这是光学中的一个重点,也是近几年来中考经常出现的题型,要求学生熟练掌握,并学会灵活运用。
【详解】(1)为了探究像和物体到达平面镜的距离关系,需用刻度尺测量像和物体到平面镜的距离。(2)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前面(蜡烛A侧)观察,直至它与蜡烛A的像完全重合。(3)平面镜所成的是虚像,他能在蜡烛A一侧透过玻璃板看到蜡烛的像。(4)小金多次改变点燃的蜡烛到玻璃板的距离进行实验,这样做的目的是消除偶然性,得到普遍规律。(5)根据平面镜成像中的像距等于物距可知,A点与水面相距3m,则A 与它在水中的像A 之间的距离为3m+3m=6m;若光斑B向左移动了1m,移动到E点,如下图所示:
BE=OF=1m,因为从A点发出的一束与水平面成45°角,所以CG=OF=×1m=0.5m,则说明水位上升了0.5m。故答案为:(1)刻度尺;(2)蜡烛A;蜡烛A的像;(3)能;(4)从多组数据中寻找普遍规律,避免实验结论的偶然性;(5)6;上升。
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