2024年中考物理二轮复习压轴题专项练习-- 光学(含解析）

光学 压轴题专项练习
讲方法
一、平面镜成像
1.平面镜成像的特点 (对称性)
①平面镜所成的像为正立、等大的虚像；
②像距等于物距；
③像与物对应点的连线与镜面垂直.
2. 平面镜成像做题思路
第一步：根据题意确定反射面、物体和像；
第二步：根据对称性求解相应的距离问题、速度问题和像与物体的大小问题.
3. 找像点的作图题思路
方法一： 利用反射定律作图 (如图1-1-1所示)：
①做出反射光线；
②做出反射光线的反向延长线，其交点即为像点.
方法二：利用平面镜成像原理作图 (如图1-1-2所示)：
①过点 S做垂直于平面镜的虚线；
②在虚线上截取与物距相等的像距，则端点即为像点 S'.
二、凸透镜成像规律及其应用
1. 凸透镜成像规律
物距与焦距的关系 像的性质 像距v 物像与镜的位置关系 能否用光屏接收到 应用
正倒 大小 实虚
u>2f 倒立 缩小 实像 2f>v>f 异侧 能 照相机
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续表
物距与焦距的关系 像的性质 像距v 物像与镜 的位置关系 能否用光屏接收到 应用
正倒 大小 实虚
u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 异侧 能 (测焦距)
2∫>u>f 倒立 放大 实像 v>2f 异侧 能 投影仪
u=f 不成像 (平行光)
u口诀 一倍焦距分虚实 (正倒)， 二倍焦距分大小； 虚像正立实像倒； 成实像： 物近像远像变大； 成虚像： 物近像近像变小
2. 凸透镜成像规律解题思路
第一步：分析题意，确定物距、像距、焦距；
第二步：分析成像情况，确定选用哪种成像规律；
第三步：确定物距、像距和焦距这三者之间的关系，并用字母表示；
第四步：将相关数据带入字母， 即可求解.
3. 三条特殊光线
a.平行过焦； b.过焦平行； c.过心不变.
学思路
铺垫1
某同学将点燃的蜡烛放在距凸透镜 14cm处①时，在光屏上得到了一个缩小的像②.这个凸透镜的焦距可能是 ( )
A. 6cm B. 7cm
C. 10cm D. 20cm
铺垫2
在探究凸透镜成像规律的实验中，小欢同学先将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置时，恰好在镜后 26cm 处的光屏 上出现一 个 与蜡烛等大倒立的像①；若将此蜡烛移至凸透镜前10cm处②时，则 ( )
光屏上出现倒立放大的实像
B.光屏上出现倒立缩小的实像
C. 将光屏远离凸透镜方向移动一段距离，光屏上才会出现倒立放大实像
D. 无论怎样移动光屏，光屏上均不会出现实像
铺垫3
探究凸透镜成像的规律时，光屏上得到一个倒立、缩小的烛焰像①，将蜡烛向凸透镜移近一倍焦距°的距离.下列烛焰成像情况①，不可能出现的是 ( )
A.缩小的实像 B. 等大的实像
C. 放大的实像 D. 放大的虚像
压轴题
某同学将一支点燃的蜡烛放在凸透镜15cm处时，在光屏上得到烛焰缩小的像，当蜡烛距凸透镜9cm时，在光屏上得到烛焰放大的像，则若是将蜡烛放在凸透镜12cm处时，蜡烛的成像情况可能是( )
A. 缩小的倒立的实像 B. 等大的倒立的实像
C. 放大的倒立的实像 D. 放大的正立的虚像
提能力
1. 水平桌面上竖直放置着平面镜和直立的铅笔，平面镜中呈现铅笔的虚像. 当铅笔与平面镜之间的距离为8cm时，像的高度为 像到平面镜的距离为s ；当铅笔与平面镜之间的距离 为 4cm时，像的高度为 像到平面镜的距离为s . 则下列四个选项中，判断正确的是 ( )
2. 把两块厚度不计且足够大的平面镜OM、ON垂直黏合在一起，并竖立在地面上，俯视图如图1-1-3所示. 当小科站立在某个位置时，他通过平面镜所成像的个数为m，看到自己完整像的个数为n，下列对小科在不同位置时，m、n值的分析，不符合实际的是 ( )
A. 在a点或e点时,
B. 在b点或d 点时,
C. 在c点时, m=2, n=2
D. 在 f 点时, m=0, n=0
把微小放大以利于观察，这是物理学中一种重要的方法. 如图1-1-4是一种显示微小形变的装置.A为激光笔，B、C是平面镜，P为台面，未放重物时，激光束反射在屏上的光斑为点 D，当把重物 M放在台面P上时，台面将发生微小形变，以下说法正确的是 ( )
A. 平面镜 B上的入射角变小，光斑向D点的左侧移动
B.平面镜B上的入射角变小，光斑向 D点的右侧移动
C.平面镜B上的入射角变大，光斑向 D点的右侧移动
D.平面镜 B上的入射角变大，光斑向 D点的左侧移动
4.如图1-1-5所示，两块完全相同的直角三角形玻璃砖A和B 放置在同一水平面内，斜边平行且相距一定距离.一条光线从空气中垂直于玻璃砖A的直角边射入，从玻璃砖 B的直角边射出，射出后的位置和方向可能是图中的 ( )
A. 光线a B. 光线b C. 光线c D. 光线d
5.)蜡烛放在如图1-1-6所示位置，通过凸透镜成倒立、缩小的像. 小红画了图中的光路.下列说法正确的是 ( )
A.小红画的光路是正确的 B. 透镜成的是虚像
C. 透镜的焦距小于 10cm D. 透镜的焦距大于20cm
6. 小杨做凸透镜成像规律的实验.将焦距为 10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧，实验前调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心在同一水平高度，如图1-1-7所示. 则下列四个选项中，判断正确的是 ( )
A.若蜡烛放置在 10cm刻度线处，移动光屏，在光屏上不能呈现烛焰清晰的像
B.若蜡烛放置在20cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的实像
C.若蜡烛放置在35cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的实像
D.若蜡烛放置在45cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的实像
7. 某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离υ跟物体到凸透镜的距离υ之间关系的图象，如图1-1-8所示，下列判断正确的是 ( )
A. 该凸透镜的焦距是 16cm
B. 当 u=12cm时， 在光屏上能得到一个缩小的像
C. 当u=20cm时成放大的像. 投影仪就是根据这一原理制成的
D. 把物体从距凸透镜 12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小
8. 小明和小华在窗边用凸透镜贴近报纸看文字，看到了文字的像.在移动凸透镜时，意外地发现在报纸上出现了窗外景物的像，如图1-1-9所示，两次所成的像相对于原来被观察的物体，对比像的正倒、大小、虚实三个方面，它们 ( )
A.有一个方面相同， 两个方面不同
B. 有两个方面相同，一个方面不同
C. 三个方面都相同
D. 三个方面都不同
9.某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图1-1-10所示. 他继续向水凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，如果不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上再次成清晰的像 ( )
A. 光屏应向右移动，成放大的像 B. 光屏应向左移动，成缩小的像
C. 光屏应向左移动，成放大的像 D. 光屏应向右移动，成缩小的像
10. 实验桌上有如图1-1-11所示的实验装置 (其中的透明玻璃为平面镜)，还提供了一把刻度尺和相同大小的中国象棋棋子18个，9个为红色，9个为绿色.小军计划用这些器材探究“物体在平面镜中所成像的大小与物体大小的关系”.小军的主要实验步骤如下：
①将两个叠放的红棋子作为物体放在平面镜前面的白纸上，在平面镜后面改变两个叠放的绿棋子的位置，使得从不同角度观察，两个绿棋子与物体的像均完全重合，并记录实验数据.
②改变物体 (两个叠放的红棋子)到平面镜的距离，在平面镜后面改变两个叠放的绿棋子的位置，使得从不同角度观察，两个绿棋子与物体的像均完全重合，并记录实验数据.
③再改变四次物体(两个叠放的红棋子)到平面镜的距离，仿照步骤②，做四次实验.请根据以上叙述回答下列问题：
(1)小军计划探究的问题中的自变量是 ；
(2)根据以上实验步骤可知，小军实际探究的是物体在平面镜中所成像的大小与 的关系；
(3)针对小军计划探究的问题，在实验步骤②中，应改变 .
11. 小华进行“探究凸透镜成像规律”的实验. 如图1-1-12所示，实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、两个焦距不同的凸透镜A和凸透镜B、平行光光源 (接通电源后可发出平行光)、光具座等器材.
(1)小华首先测量凸透镜A的焦距：将凸透镜A固定在光具座上50cm刻线处，平行光光源发出平行于透镜主光轴的平行光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏直到光屏上的光斑最小，如图1-1-12甲所示， 凸透镜A的焦距.
(2)保持凸透镜A位置不变，将点燃的蜡烛放在光具座上35cm刻线处时，移动光屏，在光屏上可以得到烛焰倒立、放大的像，如图1-1-12乙所示，此成像规律常应用在 (选填“放大镜”“照相机”或“幻灯机”) 上；
(3)保持蜡烛位置不变，小华用焦距为 f 的凸透镜B替换凸透镜A，将凸透镜B固定在光具座上50cm刻线处.通过移动光屏，在光屏上得到烛焰倒立、缩小的像. 由此现象可以判断：凸透镜A 和凸透镜B的焦距大小关系为f f (选填“>”或“<”). 小华在移动光屏时，是向 (选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动光屏的.
12. 在焦距为5cm、10cm或 15cm的凸透镜中选择一个放置于光具座的 A 点处，如图1--1-13所示.将蜡烛、光屏分置于光具座上透镜的两侧，调整透镜和光屏的中心大致与烛焰的中心在 高度.先后两次将蜡烛放置在距B点5cm处，保持透镜在A 点位置不变，移动光屏，可在光屏上得到大小不同的两个像.比较两次所成的像，当蜡烛置于光具座上 cm刻度处时，所成的像较大；实验中所用透镜的焦距可能是 cm.
13.一束光经透镜折射后水平射出，小希通过作图提供了一种确定透镜位置的方案，请你按小希的作图方式，在图1-1-14中的甲、乙位置各提供一种方案确定透镜的位置.
第一节 光学
学思路
铺垫 1
答案 A
解析 因为当 u>2f 时，成倒立、缩小的实像；所以 14cm>2f, 则f<7cm. 故 A符合题意.
铺垫2
答案 D
解析 距离凸透镜26cm 的光屏上得到一个清晰的与物体等大的像, 所以v=26cm=2f, 则f=13cm; 若现将物体移至透镜前 10cm 处时, 此时物距u=10cm，则物距应小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，故光屏上不会出现像, 故 ABC错误, D正确.
铺垫3
答案 D
解析 由题意知，烛焰在屏上成一缩小实像，所以此时蜡烛在凸透镜的2f之外，即u>2f；当将蜡烛向凸透镜移近一倍焦距的距离. 则此时u>f，那么有可能是2f>u>f，则成倒立放大的实像；也可能是 u=2f，则成等大的实像；也可能是 u>2f,则成缩小的实像,所以只有u压轴题
答案 ABC
解析(1)确定焦距:
当蜡烛放在凸透镜 15cm处时，在光屏上得到烛焰缩小的像；15cm>2f, 即: 7.5cm>f ①
当蜡烛放在凸透镜9cm处时，在光屏上得到烛焰放大的像；
2f>9cm>f, 即: 9cm>f>4.5cm②
①②联立得:7.5cm>f>4.5cm.
(2) 物距u等于 12cm时, 分析成像情况:
a. 当6cm>f>4.5cm时, u>2f, 成缩小的倒立的实像；
b. 当f=6cm时, u=2f, 成等大的实像;
c. 当7.5cm>f>6cm时, f真题演练
1. 答案 D
解析 由平面镜成的像特点可知，平面镜成的像是正立等大的虚像，因为平面镜成的像到镜的距离与物到镜的距离相等，所以铅笔离镜8cm, 铅笔像离镜也应是8cm, 铅笔离镜4cm,铅笔像离镜也应是4cm，故.
又因为不论物离镜远还是近，像与物大小都相同，当铅笔远离镜子水平向右移动时，铅笔像的高度是不变的，即
2. 答案 C
解析 A. 由图可知，在a点或e点时，各会成一个像，由于像和物体的连线经过镜面的延长线,故不能看到自己的像, 即m=1,n=0;故 A 正确;
B. 由图可知， 人在b、 d点时， 各会成一个像，由于像和物体的连线经过镜面，故能看到自己的像, 即m=1, n=1, 故B正确;
C. 在c点时，c会通过两个镜面成两个虚像，由于像和物体的连线经过镜面的延长线，故不能看到自己的像, 即 m = 2, n = 0,; 故 C错误；
D. 在f 点时，在平面镜的背面，不会成像，即 m=0, n=0, 故D正确.
3.答案C
解析 P 桌面上放重物 M 后台面发生倾斜，平面镜也发生倾斜，所以入射角变大，平面镜B上的入射角变大，根据镜面反射的特点知反射的光线偏向右方，即光斑向 D 点的右侧移动.
4.答案B
解析 光线垂直于界面入射时，光线的传播方向不变；光从玻璃中 A 斜射入空气中时，折射角大于入射角，故从 A 出来的折射光线会向上偏转，在图中虚线的上部；
光从空气中斜射入 B 中时，折射角小于入射角 (此时的折射角等于 A 中的入射角)，故折射光线与入射光线平行射出B，如下图.
5.答案 C
解析 A. 已知蜡烛通过凸透镜成倒立、缩小的像. 则物距 u>2f, 根据图示可知, u =20cm, 则凸透镜的焦距小于 10cm, 由于平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚于焦点，所以折射光线与主光轴的交点应该在 10cm 以内，故 A 错误;
B. 物距大于2f 时，通过凸透镜成倒立缩小的实像，故B错误；
CD. 由图可知, u=20cm, 当物距大于2f时,成倒立缩小的实像，故透镜的焦距小于 10cm，故 C正确,D错误.
6. 答案 C
解析 凸透镜的焦距是 10cm，凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，
A. 小杨将蜡烛移至 10cm刻度线处时， 蜡烛到透镜的距离大于2倍焦距，移动光屏，就会得到倒立、缩小的实像，故 A 错误；
B. 若蜡烛放置在 20cm刻度线处，蜡烛到透镜的距离大于2倍焦距，移动光屏，就会得到倒立、缩小的实像，故 B错误；
C. 若蜡烛放置在 35cm刻度线处， 蜡烛到透镜的距离大于1倍焦距小于2倍焦距，移动光屏，就会得到倒立、放大的实像，故C正确；
D. 若蜡烛放置在45cm 刻度线处， 蜡烛到透镜的距离小于1倍焦距，成正立放大的虚像，在光屏上不能承接，故D错误.
7. 答案D
解析 A. u=v=2f, 凸透镜成倒立、 等大的实像, 如图, u=v=2f= 16cm, 所以 f=8cm. A 错误;
B. 当 u=12cm时, 2f>u>f, 成倒立、 放大的实像. B错误；
C. 当 u=20cm时, u>2f, 成倒立、 缩小的实像，应用于照相机. C错误；
D. 物体从距凸透镜 12cm处移动到24cm处的过程中，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. D正确.
8.答案 D
解析 原来贴近报纸看文字时，看到的应该是正立、放大的虚像，而窗外景物成在报纸上的像是倒立、缩小的实像. 故倒正、大小、虚实都不同，故 D 正确.
9.答案 B
解析 由图中可以看出，物距大于像距，在屏上得到清晰缩小的实像，此时u>2f；
当他继续向凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，透镜的聚光能力变强，光线会比注水前要提前交汇，所以像会向透镜方向移动，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，要在光屏上成清晰的像，光屏将靠近透镜向左移动， 而且像变小.
10. 答案 (1)物体大小; (2)物体到平面镜的距离；(3)物体大小
解析 (1)小军计划用这些器材探究“物体在平面镜中所成像的大小与物体大小的关系”. 故小军计划探究的问题中的自变量是物体大小；
(2)根据以上实验步骤可知，小军改变物体(两个叠放的红棋子)到平面镜的距离再次实验，所以实际探究的是物体在平面镜中所成像的大 小与物距 (物体到平面镜的距离)关系；
(3)针对小军计划探究的问题，在实验步骤②中，应改变物体大小.
11. 答案 (1) 10. 0; (2) 幻灯机; (3) >;靠近
解析 (1)由图知，光点到凸透镜的距离为 10.0cm, 所以凸透镜的焦距为10.0cm;(2)在光屏上可以得到烛焰倒立、放大的像，此时物距处于1倍和2倍焦距之间，幻灯机、投影仪都是根据这个原理制成的. 放大镜是根据凸透镜成放大正立的虚像的原理制成；照相机是根据凸透镜成缩小倒立的实像制成的；
(3)蜡烛和凸透镜的位置不变，凸透镜 A 成放大的实像，说明此时物距处于 1 倍和2 倍焦距之间；凸透镜 B 成缩小的实像，说明物距大于2倍焦距. 因此凸透镜 B 的焦距小于凸透镜A 的焦距. 因为成的像减小，说明像距减小，光屏应靠近透镜.
12.答案 同一; 35; 5或者 10
解析 (1)根据凸透镜成像规律中实验的要求，首先把凸透镜、蜡烛、光屏放在光具座上，点燃蜡烛并调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，让烛焰、凸透镜、光屏三者中心放在同一高度上，这样才能使像成在光屏的中心；
(2) 由“蜡烛放置在距 B 点5.0cm处, 保持透镜在A点位置不变，移动光屏，可在光屏上得到大小不同的两个像”可知，在光屏上得到的像是实像，那么所选透镜的焦距一定不是 15cm的， 因为如果选择透镜的焦距为15cm, 蜡烛放置在距B点5cm处, 保持透镜在A点位置不变，移动光屏，那么不能在光屏上得到像，而成为一束平行光；
如果选择透镜的焦距为5cm，蜡烛放置在距B点右边5.0cm处, 即蜡烛置于光具座35cm刻度处时，此时u>2f，保持透镜在 A点位置不变，移动光屏，在光屏上将得到倒立缩小的实像；
当蜡烛放置在距B点左边 5cm处，即蜡烛置于光具座25cm刻度处时, 此时u>2f, 保持透镜在A点位置不变，移动光屏，在光屏上将得到倒立缩小的实像；但比蜡烛置于光具座35cm刻度处时所成的像还要小；
如果选择透镜的焦距为 10cm，蜡烛放置在距B点右边 5cm 处, 即蜡烛置于光具座 35cm刻度处时，此时2f>u>f，保持透镜在A点位置不变，移动光屏，在光屏上将得到倒立放大的实像；
如果选择透镜的焦距为 10cm，蜡烛放置在距B点左边 5cm处, 即蜡烛置于光具座 25cm刻度处时，此时u>2f，保持透镜在 A 点位置不变，移动光屏，在光屏上将得到倒立缩小的实像；
综上所述，比较两次所成的像， 当蜡烛置于光具座 35cm刻度处时，所成的像较大；实验中所用透镜的焦距可能是5或 10cm.
答案 ①根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点画出其折射光线，其折射光线与主光轴的交点即为凸透镜的焦点位置；②根据延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴画出入射光线的延长线，与主光轴的交点即为凹透镜的焦点位置；如图所示.