广东省2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第3讲 光现象实验专项(有答案)

文档属性

名称 广东省2024年中考物理一轮复习考点梳理学案 第3讲 光现象实验专项(有答案)
格式 docx
文件大小 1.4MB
资源类型 教案
版本资源 通用版
科目 物理
更新时间 2024-03-14 14:31:09

图片预览

文档简介

第3讲 光现象实验专项
命题分析 
广东省近五年中考物理命题分析
考点 2023 2022 2021 2020 2019
探究光的反射定律 ___ ___ ___ ___ 省题10
探究光的折射规律 ___ ___ ___ ___ ___
探究平面镜成像的特点 ___ ___ 省题21 ___ ___
【课程标准】
2.3.3 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
例1 探究并了解光束在平面镜上反射时,反射角与入射角的关系。
例2 通过光束从空气射入水(或玻璃)中的实验,了解光的折射现象及其特点。
2.3.4 探究并了解平面镜成像时像与物的关系。
4.2.6 探究光的反射定律。
例 用激光笔、平面镜、光屏及量角器等探究光的反射定律。
4.2.7 探究平面镜成像的特点。
例 用蜡烛(或其他物品)、平板玻璃、刻度尺、白纸等,探究平面镜成像时,像的大小、位置、虚实等有什么特点。
实验一 探究光的反射定律
实验图解
实验器材 一块平面镜、激光笔、直尺、颜色不同的铅笔、量角器、一张可以绕中线折转的白色硬纸板。
实验装置 把平面镜放在水平桌面上,再把白色硬纸板竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板NOF可绕直线ON旋转。
实验步骤 (1)先使纸板EON和纸板NOF处在同一平面内,然后使入射光贴着纸板沿某一角度射向O点,观察反射光的方向,在硬纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹;
(2)改变光束入射的角度,多做几次实验,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹;
(3)取下纸板,用量角器分别测量ON两侧的入射角、反射角的大小,并将数据记录在表格中;
(4)将纸板NOF向前或向后折,在纸板上观察反射光的径迹。
实验结论 (1)当纸板EON和NOF在同一平面内时,能在纸板上观察到反射光的径迹,且反射光线、入射光线分居法线两侧,反射光线的方向随着入射光线方向的改变而改变;
(2)分析记录的数据可知,反射角等于入射角,反射角随入射角的减小而减小;
(3)把纸板NOF向前折或向后折时,观察不到反射光的径迹,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
注意事项 (1)让光束斜射到平面镜上,适当调节光束照射的角度和位置,使纸板上出现入射光线和反射光线。
(2)最好能调节为一个较容易读数的入射角,这样,反射角也容易测量。
(3)实验时,室内光线稍暗些,以便于观察。
例1 为了进行“探究光的反射定律”的实验,小悦和同学们组装了如图甲所示的装置,M是一块放在水平桌面上的平面镜,纸板EF是两块粘接起来的硬纸板,其中F板可绕ON转动。
[设计实验]
(1)如图乙所示,使纸板与水平桌面上的平面镜M ,目的是 。
(2)使用可以旋转的硬纸板的目的是 。
(3)本实验还需用到的测量器材是 。
[进行实验与收集证据]
(4)将入射光线AO向ON靠近时,看到反射光线OB (选填“靠近”或“远离”)ON。
(5)使一束光贴着纸板E沿AO射到O点,经平面镜反射后,沿另一方向射出,∠AON是______(选填“入射角”或“反射角”)。
[分析论证]
(6)如表是实验中记录的数据:
实验序号 1 2 3 4
入射角 30° 40° 45° 60°
反射角 30° 40° 45° 30°
分析实验数据可知:在反射现象中,反射角 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。反射角随入射角的增大而 。
(7)表格中的第4次数据与结论相差较大,原因可能是 ,
反射角的正确数据应该是 。
(8)若将一束光贴着纸板F沿BO射向O点,光将沿图中 方向射出,说明在反射现象中,光路 。若将纸板F向后折转一定角度,纸板上 (选填“能”或“不能”)观察到反射光线,说明

[拓展设问]
(9)某同学在实验时,让入射光线AO沿纸板E射向平面镜,然后转动纸板F,并使其与纸板E在同一平面内,但在F上没有发现反射光线,其原因可能是 。
(10)实验中,若将纸板EF(连同激光笔)整体向后倾斜,此时反射光束 。
A.仍在纸板上呈现 B.被纸板挡住 C.在纸板前方
答案 (1)垂直 使纸板上的直线ON垂直于镜面 (2)探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内 (3)量角器 (4)靠近 (5)入射角 (6)等于 增大 (7)把反射光线与镜面的夹角当作反射角 60° (8)OA 可逆 不能 在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内 (9)纸板EF与镜面不垂直,而反射光线在垂直于镜面的平面内,所以纸板F上找不到反射光线 (10)C
实验二 探究光的折射规律
实验图解
实验器材 无色透明的塑料或玻璃水槽、清水、激光笔、光屏、量角器。
实验装置 
实验过程 (1)使光束的径迹显示明显的方法:在水面上方喷烟雾或在水中滴几滴牛奶。
(2)使实验结论更具普遍性的操作:①改变入射的角度进行多次测量;②将水换成其他介质(酒精、玻璃砖等)进行实验。
实验结论 当光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角。当入射角增大时,折射角增大。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时,传播方向不变。
例2 为了探究光折射时的特点,小悦选择了如图所示的装置:在玻璃水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成,其竖直方向的直径NM为两半圆的分界线,其中光屏F可绕直径NM在水平面内前后折转。
[进行实验]
(1)实验时,先让光屏EF位于同一平面内,一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中,在光屏F上可以看到折射后的光束:将光屏F向后折转一定角度后,则在光屏F上 (选填“能”或“不能”)看到折射光线。这说明折射光线和入射光线 (选填“在”或“不在”)同一平面内。
(2)保持入射点O不变,多次改变入射光AO与ON的夹角进行实验,她测量记录了如表所示的数据。根据表格可知,光从空气中斜射入水中时,
入射角α 0° 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90°
折射角β 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8°
①折射角随入射角的增大而 。
②折射角 (选填“大于”“小于”或“等于”)入射角。
③当光垂直入射时,折射角等于 ,即光不偏折。
(3)小悦将光屏F调至与光屏E在同一平面内,然后在玻璃水槽底部用另一支激光笔让光贴着光屏F沿BO射向水面时,可看到折射光沿OA方向射出,这说明在折射现象中,光路 。
①保持入射点O不变,在水槽底部用激光笔贴着光屏照射多次得到如表所示的数据:
入射角α 0° 20° 40° 41.8° 42°
折射角β 0° 30.9° 74.6° 90° —
②当光从水中斜射入空气中时:折射角随入射角的增大而 ;折射角 (选填“大于”“小于”或“等于”)入射角;当光垂直入射时,折射角等于 ,即光不偏折。
[拓展设问]
(4)光从水中斜射入空气中当入射角大于41.8°时,将会发现 (选填“有”或“没有”)折射光线,这种现象叫全反射。
(5)光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小悦接着又完成了光从空气斜射入玻璃和从玻璃斜射入空气的实验。
①她这样进行多次实验的目的是 (选填序号)。
A.减小误差 B.寻找普遍规律
②最终在光屏上记录下了如图所示的光路图(OB为水中的折射光线),通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 。
答案 (1)不能 在 (2)①增大 ②小于 ③0° (3)可逆 ②增大 大于 0° (4)没有 (5)①B ②玻璃
实验三 探究平面镜成像的特点
实验图解
实验器材 一块薄的玻璃板、支架、一支笔、火柴、两支外形相同的蜡烛、刻度尺、量角器、白纸等。
实验装置 
实验步骤 (1)在水平桌面上铺一张白纸,纸上竖立一块薄的玻璃板作为平面镜,在纸上沿着玻璃板画一条直线,这条直线代表平面镜的位置。
(2)如装置图所示,把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面,透过玻璃板观察,可以看到它在玻璃板后面的像,再拿一支外形相同但未点燃的蜡烛,竖立在玻璃板后面移动,直到看上去它跟点燃蜡烛的像完全重合,这个位置就是点燃蜡烛的像的位置。
(3)在纸上记录下两支蜡烛的位置,并注意观察蜡烛的大小和它的像的大小是否相同。
(4)移动点燃的蜡烛,重做实验。
(5)用直线把每次实验中蜡烛和它的像在纸上的位置连起来,用量角器测量蜡烛与像的连线和镜面的夹角。
(6)用刻度尺分别测量蜡烛和像到玻璃板的距离,将测得的数据记录在表格中。
实验结论 平面镜成像的特点:平面镜所成像的大小与物体的大小相等,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体的连线与镜面垂直,即平面镜所成的像与物体关于镜面对称。
例3 如图所示为小悦同学“探究平面镜成像的特点”的实验情景。
  
[设计与进行实验]
(1)除了图甲画出的器材外,实验中还需要的测量工具是 。
(2)用玻璃板代替平面镜做实验时,会看到两个不重合的像,分别是玻璃板前、后两个面反射形成的,为消除此现象可选用 (选填“厚”或“薄”)一些的玻璃板代替平面镜。玻璃板不仅可以成像,还便于确定像的 。为了便于比较像与物的大小关系,蜡烛A、B应选择外形 (选填“相同”或“不相同”)的。
(3)小悦将白纸平铺在水平桌面上,将所选玻璃板 (选填“垂直”或“平行”)于桌面放在白纸中央,沿玻璃板在白纸上画一条直线代表 的位置。
(4)本实验运用的探究方法是 。
(5)将点燃的蜡烛A竖立在玻璃板的前面,将 (选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B竖立在玻璃板后面并移动,人眼应从蜡烛 (选填“A”或“B”)一侧透过玻璃板观察,直到看上去蜡烛B跟蜡烛
A的像 ,在白纸上记录两支蜡烛的位置。
[分析论证]
(6)在 (选填“较暗”或“较亮”)的环境中进行实验,效果更好。
(7)标记蜡烛A、B的位置,测得蜡烛B到玻璃板的距离 (选填“小于”“等于”或“大于”)蜡烛A到玻璃板的距离。
(8)当蜡烛A远离玻璃板时,像的大小 (选填“变小”“不变”或“变大”)。
(9)进一步实验观察发现,蜡烛A和蜡烛B的对应点的连线与玻璃板 。
[拓展设问]
(10)实验中为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像,小悦将玻璃板沿玻璃板位置向右平移,蜡烛A的像的位置 (选填“向右移动”“向左移动”或“不变”)。
(11)同组小明在实验中,蜡烛B在玻璃板后的纸面上无论怎样移动,都无法让它与蜡烛A的像完全重合,原因可能是 。
(12)将光屏竖立在像的位置(与玻璃板平行),光屏上无法呈现蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 (选填“虚”或“实”)像。
(13)如图乙所示,将两块平面镜分开一定距离固定于不锈钢框架上,将铅笔C放在平面镜前,可以看见铅笔通过平面镜成上下两段不完整的像。用与铅笔C完全一样的铅笔D找到了铅笔C像的位置,具体的操作是 。
(14)(创新实验)实验结束后,小悦整理器材时将如图丙所示的白纸沿玻璃板位置对折后,用一枚细针分别在A1、A2、A3处扎眼,打开白纸,发现B1、B2、B3处也有了针眼,由此可知,平面镜所成像与物的位置关系是 。
答案 (1)刻度尺 (2)薄 位置 相同 (3)垂直 平面镜 (4)等效替代法 (5)未点燃 A 完全重合 (6)较暗 (7)等于 (8)不变 (9)垂直 (10)不变 (11)玻璃板与水平桌面不垂直 (12)虚 (13)小明将铅笔D放在平面镜后,使D与C的像看起来是一支完整的铅笔 (14)关于镜面对称
实验一 探究光的反射定律
1.(科学思维)如图所示,小海同学在“探究光的反射定律”实验时,利用红、绿、蓝三种色光的激光笔进行实验,他将位于同一平面内的白色纸板A、B立在平面镜上。下列说法中正确的是(  )
A.②号光线为蓝色
B.红光的入射角为90°
C.利用该装置进行实验时,纸板不需要垂直于平面镜放置
D.将纸板B沿红光所在直线向后折,无法观察到反射光线,表明反射现象消失
答案 A
解析 在光的反射中,反射光线和入射光线分居法线的两侧,反射角等于入射角,因此②号光线的颜色为蓝色,故A正确;红光垂直照射在平面镜上,入射角是0°,故B错误;因为当纸板与平面镜不垂直时,法线无法在纸板上画出来,就不能够探究入射光线、反射光线和法线的关系,只有垂直放置时,三条线才会都体现出来,因此纸板必须垂直放置,故C错误;当纸板B转过一定的角度后,两块纸板不在同一平面上,所以在纸板B上就无法呈现出反射光线了,但反射光线没有消失,反射现象仍然存在,故D错误。
2.(2019·广东)如图所示,在“探究光的反射规律”实验中,小明将硬纸板竖直地立在平面镜上,硬纸板上的直线ON垂直于镜面,右侧纸板可绕ON向后转动,如图甲所示,入射角等于 (选填“30°”或“60°”);若增大入射角,则反射角 ,若将右侧纸板向后转动,如图乙所示,在右侧纸板上 (选填“能”或“不能”)观察到反射光。
答案 30° 增大 不能
解析 题图甲中ON是法线,入射光线与法线的夹角就是入射角,为30°;根据光的反射定律知:反射角等于入射角,若入射角增大,反射角也增大;在反射现象中,反射光线、入射光线、法线都在同一平面内,所以若将右侧纸板向后转动,在右侧纸板上不能观察到反射光。
3.(科学态度与责任)(2023·阳江阳春市二模)小李利用如图所示的实验装置,进行“探究光的反射定律”实验。
实验序号 入射角 反射角
1 30° 30°
2 40° 40°
3 60° 30°
4 75° 75°
(1)除了图中器材外,还应补充的测量仪器是 。
(2)实验时让一束光贴着纸板入射是为了 。
(3)实验中使用可折转的硬纸板,这样可以方便探究反射光线、入射光线与 是否在同一平面内。
(4)为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律,应当 。
(5)小李的实验记录如表所示。其中有一个数据错误,你认为原因可能是 。
(6)若将一束光贴着纸板B沿FO方向射到O点,这束光将沿图中的OE方向射出。这说明 。
答案 (1)量角器 (2)显示光路 (3)法线 (4)改变入射角的大小,多次实验 (5)测量的不是反射角,而是反射光线与镜面的夹角 (6)在反射现象中,光路可逆
解析 (1)因为实验时要测量反射角和入射角的大小,所以需要量角器。
(2)实验时如果不让光贴着纸板入射,则无法看见入射光以及反射光的径迹,就无法确定反射光线、入射光线,所以让光贴着纸板入射是为了显示光路;法线在纸板上,法线与镜面垂直,入射光线、反射光线、法线都在同一平面内,如果纸板与平面镜不垂直,则镜面的法线不在纸板上,入射光沿纸板照射后,反射光的径迹不在纸板上,则我们在纸板上看不到反射光的径迹。
(3)实验中把纸板B向前或向后折转,则在纸板B上都不能看到反射光的径迹,说明反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
(4)为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律,应当改变入射角的大小,多次实验。
(5)根据反射定律,反射角等于入射角,反射角是反射光线与法线的夹角,入射角是入射光线与法线的夹角,当入射角为60°时,反射光线与法线的夹角,即反射角也应是60°,不是30°,而30°正好是反射光线与镜面的夹角。
(6)若将一束光贴着纸板B沿FO方向射到O点,这时的入射角为原来的反射角,根据光的反射定律,反射角等于入射角,这时的反射角为原来的入射角,所以会发现光沿原路返回,即光将沿图中的OE方向射出,也就是在反射现象中,光路可逆。
实验二 探究光的折射规律
4.(教材素材)有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示。下列操作将使光斑向左移动的是(  )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面上升
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降
答案 C
解析 保持水面高度和入射点不变,使激光的入射角增大,激光束远离法线时,折射角随之变大,光斑会向右移动,故A错误;保持水面高度不变,使激光笔向右平移,则入射光线和折射光线都向右平移,所以光斑右移,故B错误;保持激光射入的角度不变,使水面上升,如图所示,
入射点向左移动,则光斑向左移动;同理使水面下降,入射点向右移动,则光斑向右移动,故C正确,D错误。
5.(创新实验)某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏(带刻度)等器材,用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
(1)使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线是否 。
(2)光从空气射入水中,入射点为O点,不断改变入射角,读出刻度盘上对应的折射角,将实验结果画在图丙中,其中1和1′、2和2′……4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置,并记录了表一的数据。由此可得出,光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而 ,且折射角 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角:表一中“?”处的数据是 。
表一
序号 1 2 3 4
入射角 60° 40° 20° 0°
折射角 40° 29° 15° ?
表二
序号 1 2 3
入射角 15° 29° 40°
折射角 20° ? 60°
(3)接下来继续探究光从水中射入空气中的折射情况,记录了表二的数据。表二中“?”处的数据模糊不清,请综合分析两个表格中的数据,判断出这个数据应该是 。
答案 (1)在同一平面内 (2)增大 小于 0° (3)40°
解析 (1)将光屏的右半部分向前后翻折,就不会看到折射光线,只有当整个光屏为一平面时,才能够看到折射光线,说明折射光线、入射光线、法线共面。这说明使用可折转的光屏,是为了观察折射光线和入射光线、法线是否在同一平面内。
(2)由题图丙可知,当入射角增大时,折射角也随着增大,且折射角小于入射角;当光从空气垂直射到水面时,传播方向不变,此时入射角等于0°,折射角等于0°。
(3)光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,而从水中斜射入空气时,折射角大于入射角,表一是从空气射入水中的数据,表二是光从水中射入空气中的数据,对比表一的1、3和表二的1、3,发现入射角和折射角相互交换,说明光的折射现象遵循光路可逆,根据表一第2次数据,交换后入射角为29°,对应的折射角为40°。
实验三 探究平面镜成像的特点
6.(2023·东莞一模)在探究平面镜成像特点的实验中,采用平板玻璃代替平面镜,目的是 ,为确定像的虚实,需在 (选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛位置放一个光屏,并在 (选填“A”或“B”)位置上观察是否有像。
答案 便于确定像的位置 未点燃 B
解析 在实验中用玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃的透光性,可以观察到玻璃板的另一侧,便于确定像的位置。把一支点燃的蜡烛放在镜前,另外拿一支完全相同未点燃的蜡烛在镜后适当地移动,直到看上去跟像完全重合,即好像被点燃似的;实像可以成在光屏上,虚像不能成在光屏上,为确定像的虚实,在未点燃的蜡烛位置放一个光屏,在B位置观察是否有像。
7.(2021·广东)小明发现,晚上坐公交车时在车窗玻璃里看到另一个“自己”,而白天却看不清。结合平面镜成像知识,他思考以下问题:
(1)在车窗玻璃里看到的另一个“自己”是光的 形成的像。
(2)如图甲所示,小车的前挡风玻璃是倾斜的,从光学角度分析,这样设计的目的是
(写出一条);此外,晚上开车时,来自后方车辆的强光入射到前挡风玻璃,被反射到 (选填“上方”或“下方”),以减少对司机视线的干扰。
(3)在探究平面镜成像特点的实验中,如图乙所示。
①组装器材时,要使玻璃板与水平桌面相互 。
②实验需要记录像与物的大小关系,还需要记录的物理量是 和 。
③实验中如果将蜡烛B也点燃,对实验的影响是 (写出一条)。
答案 (1)反射 (2)物体的像不会影响司机的视线 下方 (3)①垂直 ②物距 像距 ③像会更不清晰
解析 (1)在车窗玻璃里看到的另一个“自己”是平面镜成像,它是由光的反射形成的。
(2)根据物体在平面镜中成像时,物像连线与镜面垂直,物像到平面镜距离相等。小汽车前面玻璃是倾斜的,汽车内物体的像在汽车的斜上方,司机看前面道路时,物体的像不会影响司机的视线。此外,晚上开车时,来自后方车辆的强光入射到前挡风玻璃,根据光的反射定律可知,被反射到下方,以减少对司机视线的干扰。
(3)①为了比较物像大小和确定像的位置,要使玻璃板与水平桌面相互垂直放置;
②实验需要记录像与物的大小关系,还需要记录的物理量是物距和像距;
③将另一侧的蜡烛点燃,结果使得玻璃后面太亮,前后对比不明显,所以像会更不清晰。
8.(2023·惠州惠东县一模)小明和小红利用如图甲所示的装置做“探究平面镜成像特点”的实验:
(1)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B(与蜡烛A大小相同)竖立在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前侧(蜡烛A这一侧)观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这种确定像与物大小关系的方法是 (选填“控制变量法”“等效替代法”或“转换法”);
(2)移去蜡烛B,在其原来位置上放置一块光屏,直接观察光屏,光屏上 (选填“能”或“不能”)出现蜡烛的像,说明物体通过平面镜所成的像是 (选填“虚”或“实”)像;
(3)实验时,将蜡烛A逐渐靠近玻璃板时,其像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)如图乙所示,小明在实验中采用的是厚玻璃板,他观察到蜡烛A通过玻璃板成了两个清晰的像k1和k2,则像k1的像距为图乙中的 (选填“v1”或“v2”);若在图乙中k1和k2两个像中间放置一块不透明薄挡板,则小明在蜡烛A这一侧透过玻璃板能看到 (选填“只有k1”“只有k2”或“k1和k2”)。
答案 (1)等效替代法 (2)不能 虚 (3)不变 (4)v2 k1和k2
解析 (1)寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在蜡烛A一侧观察,在蜡烛B的一侧不能看到蜡烛A的像,所以人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法。
(2)由于平面镜所成的像是虚像,所以不会成在光屏上。
(3)平面镜成像特点:像与物到镜面的距离相等,像与物大小相同,所以实验时,将蜡烛A逐渐靠近玻璃板时,它的像的大小不变。
(4)题图乙中的像k1是通过玻璃前板形成的,k2是通过后板形成的,则k1位置的像的像距应是题图乙中的v2;若在题图乙中k1和k2两个像中间放置一块不透明薄挡板,则小明在蜡烛A这一侧透过玻璃板能看到k1和k2。
9.(科学技术)(2023·东莞模拟)光速的测定在物理学中有多种方法,迈克耳孙曾用类似于下述方法在地球上较精确测定了光速。将激光发射器和接收装置按如图所示位置固定,装置a是四个侧面均镀有高反光涂层的正方体,可绕固定的中心轴转动(图示为俯视图),当正方体转动到图示位置静止时,激光束恰能以45°角照射到某侧面中心P点处,反射到相距几十公里外的一个山顶上,经此处的光反射器(内部结构未画出,不计光在其中的传播时间)反射后,平行于原光线射到正方体另一侧面中心Q点处,最终被接收装置接收到。
(1)本实验利用到的光学原理是光的 (选填“反射”或“折射”);如果把实验装置设置在月球上,本实验 (选填“能”或“不能”)完成。
(2)为了使得反射光线与入射光线反向平行(如图所示),光反射器中的设置了两面平面镜,这两面平面镜的夹角应该是 度。
(3)若光速为3×105 km/s,正方体到光反射器之间的距离为30 km,则光从P点射出到射回Q点所用的时间为 s。
(4)正方体快速转动一周,光反射器能接收到 次激光的照射。
(5)当正方体的转速为n圈/秒时,接收装置可接收到激光,正方体与对面山顶光反射器间距离用d(单位:m)表示,则测得的光速可能为 m/s(选填字母序号)。
A.8nd B.12nd C.16nd D.20nd
答案 (1)反射 能 (2)90 (3)2×10-4 (4)4 (5)A
解析 (1)本实验利用到的光学原理是光的反射;如果把实验装置设置在月球上,本实验能完成。
(2)当两个平面镜垂直时,任何角度的入射光线经两次反射后都能和原来的入射光线平行,则光反射器中设置了两面平面镜,这两面平面镜夹角应该是90°。
(3)正方体到光反射器之间的距离为30 km,则光所走的路程为2×30 km=60 km,
光从P点射出到射回Q点所用的时间为:t===2×10-4 s。
(4)正方体有四个侧面,则有四个侧面中心点,由题图可知正方体快速转动一周,光反射器能接收到4次激光的照射。
(5)正方体与对面山顶光反射器间距离用d(单位:m)表示,则每反射一次光所走的路程为2d(m),
正方体的转速为n圈/秒,则正方体转1圈所用的时间为(s),
根据图示可知,正方体绕转轴转过周时,接收装置可接收到激光,所用的时间t1=×(s)=(s),
则测得的光速为:v1==(m/s)=8nd(m/s);
由题图知,正方体绕转轴转过周时,接收装置也可接收到激光,所用的时间t2=×(s)=(s),
则测得的光速为:v2==(m/s)=4nd(m/s);
同理可知,正方体绕转轴转过周时,接收装置也可接收到激光,所用的时间t3=×(s)=(s),
则测得的光速为:v3==(m/s)=(m/s);
正方体绕转轴转过1周时,接收装置也可接收到激光,所用的时间t4=(s),
则测得的光速为:v4==(m/s)=2nd(m/s)。故选A。
同课章节目录