2023-2024学年鲁教版（五四制）物理八上同步教学 3.1 光的传播 同步练习（含解析）

3.1 光的传播
一、多选题
1．我国发射的地球同步（静止轨道）气象卫星“风云四号”，在距地表高度为，利用红外遥感技术拍摄的祖国全景图，被微信采用为启动页面图片，寓意从“人类起源”到“华夏文明”的历史发展。下列说法中正确的是（　　）
A．光在真空中的传播速度为
B．图中人的影子是由于光的反射形成的
C．卫星能够拍摄到地球，是因为地球是光源
D．以地面为参照物，“风云四号”卫星是静止的
2．下列物体中属于光源的是（　　）
A．月亮 B．烛焰 C．萤火虫 D．太阳
3．下列说法不正确的是（　　）
A．声和光的传播都需要介质 B．光在空气中的传播速度最大
C．光年是天文学上表示距离的单位 D．光沿直线传播
二、单选题
4．关于粒子和宇宙，下列说法中正确的是（　　）
A．天文学中，用“光年”作为时间单位
B．汤姆生发现了电子，说明原子是可分的
C．宇宙是有层次的天体结构体系，其中恒星是绝对不动的
D．质子是最小的粒子，不可再分
5．如图所示，AB为一物体，C一个不透明的物体，若人眼在不同的区域1，2，3，4处观察物体AB，则人眼完全看不到物体AB的区域是（　　）
A．1处 B．2处 C．3处 D．4处
6．将易拉罐的上部剪去，蒙上半透明纸，在罐底部开一小孔，用它做小孔成像实验，观察物体，下列说法中错误的是（　　）
A．像与物上下颠倒，左右相反
B．物体做顺时针转动时，像做逆时针转动
C．物体离得越近，像就越大
D．在物体距小孔不变的情况下，半透明纸与小孔距离越大，像越大
三、简答题
7．一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。
8．阅读回答问题
华夏之光——圭表
我国古代的天文观测一直居于世界领先地位，天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器，其中圭表就是典型的代表。圭表包括圭和表两部分，正南北方向平放的尺，叫作圭，直立在平地上的标竿或石柱、叫作表，圭和表相互垂直。依据圭表正午时表影长度的变化，就能推算出二十四节气，依据表影长短的周期性变化，就能确定一回归年的天数。战国以前的天文学家已丝能够利用水面来校正圭，使其水平，使用铅垂线来校正表，使其与圭相互垂直。
（1）请解释文中画线部分，为什么这种措施可以保证圭和表是相互垂直的。
（2）除了圭表，请你再列举一个我国古代天文观测仪器。
四、作图题
9．“圭表”是我国古代先进的天文观测仪器，根据“表”在“圭”面上形长的变化就能知道时节的更替。元代天文学家郭守敬改进和创新了“圭表”（如图甲），国乙是其示意图。他在“表”上方加一根架空的横梁，在“圭”面上放置一个可移动的景符（有小孔的铜片）。他利用改进后的“圭表”，精确推算出了二十四节气和一回归年天数。请根据以上资料在图乙中画出横梁通过景符的小孔在“圭”面上所成的影像，并标明两条光线的传播方向。
10．如图乙所示，AB是蜡烛的示意图，作出它通过易拉罐底部上的小孔O在光屏P上所成的像。
11．按要求作图：如图所示，小红站在路灯下，请画出小红在地面上形成影子的光路，并标出影子的位置；
五、计算题
12．科学家为了测量地球与某一行星的距离，向该行星发射一激光信号，3秒后收到该信号，求地球与这一行星的距离？
13．1607年，伽利略进行了最早的测量光速的实验。他让两个人分别站在相距3km的两座山上，每个人拿一个灯，第一个人先举起灯，当第二个人看到第一个人的灯时立即举起自己的灯，从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间间隔就是光传播的时间，（光在空气中传播的速度约为300000000m/s）；
（1）请你计算光传播的时间（保留一位小数）；
（2）伽利略能否准确地测出光速，为什么？
14．（1）如图所示是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图，图中P可旋转的八面镜，S为发光点，T是望远镜，平面镜O与凹面镜B构成了反射系统。八面镜距反射系统的距离为AB＝L（L可长达几十千米），且远大于OB以及S和T到八面镜的距离。现使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速，当每秒转动次（圈）数达到n0时，恰能在望远镜中第一次看见发光点S，由此迈克尔逊测出光速c。请写出测量光速的表达式；
（2）一车厢以速度v在水平地面上行驶，车厢底部有一光源，发出一光信号，射到车顶。已知在车厢里的观察者测量到这一过程所用的时间为Δt0，如图（a）所示。另外一个观察者站在地面，他测量到的这一过程所用的时间为Δt，如图（b）所示。研究表明不论观察者是站在车厢里还是在地面上，车厢的高度乙都是不变的，光在车厢里和地面上传播的速度都是c，试判断Δt0和Δt哪一个更大一些，从中可以得出什么结论。
六、实验题
15．在课堂上王老师带领学生做了小孔成像的实验，学生发现小孔成像的大小会变化，小孔所成像的大小和形状与哪些因素有关呢？课后爱动脑筋的小欧想自己探究这一问题，他们用空罐做实验，在底部中央打上一个圆孔再用一片半透明的纸蒙在空罐的口上。
（1）请在甲图中的半透明纸上根据光的传播路径画出蜡烛AB的像A′B′______；
（2）将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则它在半透明的纸上所成的像是______（选填“顺”或“逆”）时针旋转的；如果易拉罐底部小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是______；
A．三角形光斑 B．圆形光斑
C．蜡烛的正立像 D．蜡烛的倒立像
（3）小欧想研究像的大小与哪些因素有关，为此他利用自己的器材反复进行观察、试验，如图乙所示，并提出了自己的猜想：
①与物体的大小有关；
②与小孔到物体的距离有关；
接着，小欧利用图乙中的器材进行了实验，其中A是不透明的挡板，中央开有透光的缝隙。测量数据如表所示。
挡板缝隙长/cm 实验次数 挡板与小孔间距/cm 像的大小/cm
6 1 5 6
2 10 3
3 15 2
9 4 5 9
5 10 4.5
6 15 3
12 7 5 12
8 10 6
9 15 4
A．要验证猜想①，应选择______实验的数据进行比较，实验结论是：______。
B．分析比较1、2、3（或4、5、6或7、8、9）三次实验的数据，可得结论：______。
C．小欧在进行实验评价时，发现受所用器材的限制，上述影响像的大小因素还缺少一项，它是______。
16．某物理小制作小组的同学利用空的薯片筒等器材自制了可以探究小孔成像特点的物理实验装置，他们在三个相同的空筒的底部中央分别打上小圆孔和小方孔，再用三片半透明的塑料膜蒙在空筒的口上作光屏。调整烛焰和灯丝的位置使光屏上可以观察到烛焰和灯丝通过小孔所成的像，如图所示。
（1）分析比较甲、乙两图，可以得出结论：物体所成的像的形状与小孔的形状_______。（选填“有关”或“无关”）
（2）分析比较甲、丙两图，可以得出结论：物体所成的像的形状与_______。
（3）小组同学们还发现蜡烛和小孔的位置固定后，改变光屏与小孔的距离s，像的高度h随着改变。于是他们改变s并记录对应的h值在表格中：
序号 s/厘米 h/厘米
1 2.0 1.0
2 4.0 2.0
3 6.0 3.0
4 8.0 4.0
5 10.0 5.0
从表格中可以看出h与s的关系为：当同一物体到小孔的距离不变时，像的高度h与像到小孔的距离s_______。
17．为探究光的传播规律，小明在家中做了如下三个实验：
（1）探究光在气体中的传播规律。实验现象如图甲，为了使实验现象明显，小明在激光灯下方点燃了一盘蚊香，你认为这样做的目的是________；
（2）小明探究光在液体中的传播规律。实验现象如图乙，小明接着沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到实验现象如图丙；小明再用木棍搅拌后，实验现象又恢复到图乙。以上现象说明光在________介质中沿直线传播。
七、填空题
18．小华利用“小孔成像”的相关器材进行了如下探究实验：当蜡烛距离小孔15cm时，烛焰在光屏上所成的像如图甲所示；保持光屏与小孔的位置不变，当蜡烛距离小孔10cm时，发现烛焰在光屏上所成的像变大，如图乙所示。请你根据小华的实验步骤及现象，写出她所探究的问题：______。
19．2022年北京冬奥会于2月4日在国家体育场“鸟巢”开幕。
（1）图甲，开幕式第一个节目《立春》，节目中的“小草”是一根根近10米的长杆，为了表现小草随风摆动的柔美，制作长杆的材料应具有较好的______（选填“磁性”“弹性”或“导热性”）。
（2）图乙，小男孩用小号吹响嘹亮深情的《我和我的祖国》。小号是靠空气柱______发声的，“嘹亮”主是用来描述声音的 ______。
（3）图丙，冬奥会主火炬采用“微火”，小小火苗传达了低碳环保的理念。“微火”______（是/不是）光源。
20．早在战国时期，我国古代著名教育家墨子就在研究小孔成像的现象。如图所示，他用蜡烛作为光源，在木板上钻一个小孔，发现烛焰透过小孔在墙壁上形成一个 ___________（选填“倒立”或“正立”）的像，其成像原理是 ___________。
参考答案：
1．AD
【解析】
【详解】
A．光在真空中的传播速度为，故A正确；
B．人的影子是由于光的直线传播形成的，故B错误；
C．因为地球可以反射太阳光，所以我们在太空中能看到地球，而地球本身不发光，不是光源，故C错误；
D．“风云四号”是地球同步气象卫星，运行一周的时间与地球自转一周的时间相等，地球赤道和“风云四号”卫星的运行轨道组成了以地心为圆心的同心圆，“风云四号”与地球上对应的点在同一条直径所在的直线上，二者相同时间内偏转角度相同，因此以地面为参照物，“风云四号”卫星的位置不发生变化是静止的，故D正确。
故选AD。
2．BCD
【解析】
【详解】
A．月亮本身不能发光，月亮是反射的太阳光，不是光源，故A不符合题意；
BCD．烛焰、萤火虫和太阳本身能够发光，是光源，故BCD符合题意。
故选BCD。
3．ABD
【解析】
【详解】
A．声音的传播需要介质，光的传播不需要介质，故A错误，A符合题意；
B．光在真空中的传播速度最大，在空气中传播速度会变小，故B错误，B符合题意；
C．光年表示光在一年传播的距离，所以光年表示距离单位，故C正确，C不符合题意；
D．光在同种均匀介质中是沿直线传播的，故D错误，D符合题意。
故选ABD。
4．B
【解析】
【详解】
A．光年是指光在一年的时间内所走的路程，所以天文学中，用“光年”作为路程的单位，故A错误；
B．汤姆生发现了电子，这说明了原子是可以再分的，故B正确；
C．宇宙是有层次的天体结构体系，恒星是相对不动的，不会是绝对静止，故C错误；
D．质子还可以再分，目前发现的最小粒子为夸克子，故D错误。
故选B。
5．C
【解析】
【详解】
由于光沿直线传播，所以从A、B上各画两条光线过C物体的两端，则C物体后面两光线相交的区域，人眼完全看不到物体AB，即图中的3区域。
故选C。
6．B
【解析】
【详解】
A．小孔所成的像是倒立的实像，像与物上下颠倒，左右相反，故A正确，不符合题意；
B．小孔所成的像是倒立的，像与物左右关系相反，所以物体做顺时针转动时，像也做顺时针转动，故B错误，符合题意；
C．小孔所成的像，大小与像到小孔的距离有关，物体离得越近，像就越大，故C正确，不符合题意；
D．在物体距小孔不变的情况下，半透明纸是像的位置，成像的大小与像到小孔的距离有关，半透明纸与小孔距离越大，像也越大，故D正确，不符合题意。
故选B。
7．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。
8．（1）见解析；（2）见解析
【解析】
【详解】
（1）圭和表相互垂直，用水平面来矫正圭，使其水平，利用重垂线来矫正表，使其与圭相互垂直，这是因为重垂线是利用重力方向的竖直向下作用的，竖直向下与水平面互相垂直。
（2）日晷、水钟、水运仪。
9．
【解析】
【详解】
光线照射到横梁上，由于光线沿直线传播，光线通过景符上的小孔，照射到“圭”面上，这是小孔成像，在“圭”上形成横梁的像。如图所示：
10．
【解析】
【详解】
光是沿直线传播的，可以连接AO两点并延长AO这条直线，交于光屏P上点，同样连接BO两点并延长BO这条直线，交于光屏P上点，连接、两点，即为物体AB的像；如图所示：
11．
【解析】
【详解】
光是直线传播的，可以过光源路灯和人的头顶，作一条光线，这条光线和地面的交点就是影子的最右端位置，过光源路灯和人的最左端部位，作一条光线，这条光线和地面的交点就是影子的最左端位置，这两条光线就是小红在地面上形成影子的光路，影子的位置在小红右边背面的黑暗区域；如下图所示
12．4.5×108m
【解析】
【详解】
解：光的传播速度为v=3×108m/s，从发射激光到接收激光，激光传播的路程为
3s内激光在地球与行星之间传播了一个来回，所以地球与这一行星的距离为
答：地球与这一行星的距离是4.5×108m。
13．（1）；（2）见解析
【解析】
【详解】
（1）从第一个人举起灯到他看到第二个人的灯的时间内，光传播了6km，传播的时间
（2）伽利略无法准确测量出光速，因为光速太快，在3km的路程上运动的时间太短，当时条件无法准确测量出这段时间。
答：（1）光传播34km用的时间约为。
（2）伽利略不能准确的测出光速，原因是光速太快，运动的时间太短。
14．（1）；（2）Δt更大一些，运动的参照物里时钟变慢
【解析】
【详解】
解：（1）若P为可旋转的八面镜：从A点开始经一系列的反射再到达望远镜所通过的距离s=2L，八面镜P从现在位置到下次再出现如图形状的状态时需要转八分之一圈。则当转速达到n0时，恰能在望远镜中再一次看见发光点S，光A点开始经一系列的反射再到达望远镜所用的时间为
测量光速的表达式
（2）如图所示：
在车厢内观察这一过程所用的时间为
在地面上观察
(vΔt)2+L02=(cΔt)2
可以得到结论：运动的参照物里时钟变慢。
答：（1）；（2）Δt更大一些，运动的参照物里时钟变慢。
15． 逆 D 1、4、7（或2、5、8或3、6、9） 当物体到小孔的距离一定时，物体越大，所成的像越大 当物体大小一定时，物体到小孔距离越大，所成的像越小 小孔到塑料薄膜的距离
【解析】
【详解】
(1)[1]小孔成像是由于光的直线传播形成的，故如图所示
(2)[2][3]因为小孔成像由于光的直线传播形成的倒立的实像，所以像的转动方向与物体转动方向相反，故选填逆。
(3)[4][5]要验证猜想像的大小与物体的大小有关时应采用控制变量法，控制挡板与小孔间距相等，改变像的大小，故选择1、4、7（或2、5、8或3、6、9）实验的数据进行比较，得出当物体到小孔的距离一定时，物体越大，所成的像越大。
[6]分析比较1、2、3（或4、5、6或7、8、9）三次实验的数据，可得结论当物体大小一定时，物体到小孔距离越大，所成的像越小。
[7]小欧在进行实验评价时，没有注意小孔到塑料薄膜的距离。
16． 无关 物体的形状有关 成正比
【解析】
【详解】
（1）[1]比较甲、乙两图知道，小孔形状不同，但是像的形状相同，由此得出结论：小孔成像与小孔的形状无关。
（2）[2]比较甲、丙两图知道，小孔形状相同，物体形状不同，像的形状也不同，由此得出结论：小孔成像与物体的形状有关。
（3）[3]分析表格数据发现，蜡烛和小孔的位置固定后，像的高度h随着像到小孔的距离s的增大而增大，且像的高度h与像到小孔的距离s的比值都相等，即当同一物体到小孔的距离不变时，像的高度h与像到小孔的距离s成正比。
17． 显示光的传播路径 同一种均匀
【解析】
【详解】
（1）[1]烟是固体颗粒，光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射，反射的光进入人的眼睛，人能看到光的传播路线，所以点燃一盘蚊香是为了显示光的传播路径。
（2）[2]由于糖水是不均匀的，所以沿着水槽侧壁倒入浓糖水，看到光线不再沿直线传播，而是发生弯曲，再用木棍搅拌后，糖水变得均匀，又看到光线沿直线传播了，这些实验现象说明光在同种均匀介质中沿直线传播。
18．像的大小与物距是否有关
【解析】
【详解】
小孔成像中，像的大小与物体到小孔的距离和光屏到小孔的距离有关；由甲乙两图可知，保持光屏到小孔的距离不变，改变物体到小孔的距离，由控制变量法可知，小华探究的是：像的大小与物体到小孔的距离是否有关。
19． 弹性 振动 响度 是
【解析】
【详解】
（1）[1]小草随风摆动，说明小草形状容易发生改变，所以需要的材质弹性要比较好。
（2）[2]声音是由振动产生的，小号是靠空气柱振动发声的。
[3]“嘹亮”主是用来描述声音音量的大小，即响度。
（3）[4]可以自身发光的物体叫做光源，因此“微火”是光源。
20． 倒立 光的直线传播
【解析】
【详解】
[1][2]当小孔足够小时，物体表面某点发出的一束光线中，可以理解成只有一条光线通过小孔照射到墙面上；以此类推，物体表面的每个物点都在墙上对应着一个像点，进而就在墙面上组成了物体的像；小孔成像是由光的直线传播形成的，像点与物点的连线经过小孔，所以所成的像相对于物体来说是倒立的像。
试卷第8页，共8页