光学综合卷
[时间:60分钟 分值:100分]
一、选择题(本大题共12小题,每小题3分,共36分。第1~10题为单选题,每小题只有一个选项符合题意。第11、12题为双选题,每小题有两个选项符合题意,选对但少选得2分,错选得0分。)
1.随着科技的进步,不管在大街上还是家庭里,很多地方都安装了监控,这对于维护社会稳定起到了重要作用。监控的镜头用到了下列哪种光学元件( )
A.凹透镜 B.平面镜 C.凸透镜 D.凹面镜
2.如图所示的光现象中,与海市蜃楼的原理相同的是( )
A.水中的倒影 B.小孔成像
C.“折断”的铅笔 D.日食
3.如图所示,太阳光与水平面成 ,某同学利用一块平面镜使此时的太阳光竖直射入井中。此过程中的反射角大小为( )
A. B. C. D.
4.小光同学举着一块写有“上”字的牌子站在一竖立的大平面镜前,这时他本人通过平面镜看到牌子上的“上”字呈现的情景应该是( )
A. B. C. D.
5.如图所示,水杯后面处放一个小泥娃,透过水杯看到一个变细的泥娃,此水杯相当于一个柱状透镜,它的焦距可能是( )
A. B. C. D.
6.早上,朝阳同学抵达学校。在人脸识别闸机前(如图所示)处,刷脸进入学校,仅0.3秒就完成人脸信息比对,快速通行。朝阳通过查找资料,了解到人脸识别闸机的原理是通过摄像头采集通行者的人脸照片,并与预先存储的人脸信息进行对比以实现识别的。下列说法中正确的是( )
A.该摄像头相当于一个凹透镜
B.该摄像头对光线具有会聚作用
C.该摄像头的焦距可能是
D.该摄像头成像原理是光的反射
7.如图所示,某市民正站在平面玻璃制的地铁安全门外候车。地铁到站后,安全门向两侧打开,该市民在左右两侧安全门中的情况分析正确的是( )
A.都成完整的像,且两个像的位置与原来像的位置重合
B.都成完整的像,且两个像在不同位置,两个像的距离等于两侧安全门之间的间距
C.在两侧安全门中成的像越来越小,直至不成像
D.各成半个像,合起来成一个完整的像
8.古诗词是中华民族文化的瑰宝,我们在欣赏的时候,经常发现与物理知识息息相关。下列说法中正确的是( )
A.“以铜为镜,可以正衣冠”,镜子的工作原理是光的直线传播
B.“明月几时有,把酒问青天”中的“明月”是光源
C.“安得五彩虹,驾车作长桥”,彩虹的形成原理是光的反射
D.“一道残阳铺水中,半江瑟瑟半江红”,“残阳铺水中”是由于光的反射形成的
9.对图中所示光现象的描述正确的是( )
A.图甲中,漫反射的光线杂乱无章不遵循光的反射定律
B.图乙中,人配戴的凹透镜可以矫正远视眼
C.图丙中,光的色散现象中可以看出红光的偏折程度最大
D.图丁中,平面镜成像的原因是光的反射
10.在探究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛到光屏的距离为时,移动透镜到合适位置,光屏上可成倒立、等大、清晰的像。调节蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示时,在光屏上成清晰的像(像未画出)。下列判断正确的是( )
①凸透镜的焦距为
②图中成像原理与投影仪成像原理相同
③在透镜和蜡烛之间放一近视眼镜,将光屏适当左移,光屏上能再次成清晰的像
④若保持图中蜡烛和光屏位置不变,只移动凸透镜,光屏上可再次成清晰的像
A.只有①④正确 B.只有②③正确
C.只有①③正确 D.只有②④正确
11.(双选)雨后天晴,天空中出现一道亮丽的彩虹,如图所示。下列有关彩虹这一光学现象分析正确的是( )
A.彩虹是由于光在空气中沿直线传播形成的
B.彩虹是一条彩色光带,说明太阳光是复色光
C.悬浮在空中的细小水珠为彩虹形成提供了条件
D.太阳光被分解形成彩虹时,不同色光的折射角相同
12.(双选)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,如图甲所示,光屏上出现最小最亮的光斑。图乙所示的透镜与图甲中的透镜相同,且在光屏上可呈现清晰的像。下列说法中正确的是( )
A.凸透镜的焦距为
B.照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同
C.将蜡烛放在刻度处,光屏上会呈现正立放大的像
D.图乙中将透镜换为焦距是的凸透镜,向左移动光屏,光屏上可以再次呈现清晰的像
二、填空题(本大题共4小题,10空,每空2分,共20分)
13.一辆洒水车正在阳光下为街边的花草浇水,在空中出现了美丽的彩虹,这是光的____现象;同时,洒水车在背对太阳一侧的地面上留下了阴影,这是光的__________现象。
14.如图甲所示是用照相机拍摄的激光内雕工艺品的照片,其雕刻原理图如图乙所示,该工艺利用凸透镜对激光束有____作用,使能量集中在玻璃内部特定点,将光能转化为__能,使该点玻璃受热细微暴裂,雕出精美图案。用照相机拍照时,胶片上形成____(选填“正立”或“倒立”)、缩小的实像。
15.摄影师在给全班同学拍毕业照时发现两侧的同学不在取景框内,这时摄影师应使照相机镜头____(选填“靠近”或“远离”)同学,利用照相机镜头的这种透镜可以矫正____(选填“近视”或“远视”)眼。
16.如图所示为水位测量仪的示意图。点与光屏在同一水平面上,从点发出的一束与水平面成 角、方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上的点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。
(1) 点与光屏在水中所成的像是__(选填“虚”或“实”)像。
(2) 点与水面相距,则与它在水中的像之间的距离为____。
(3) 若光斑向左移动了,说明水位上升了____。
三、作图与实验探究题(本大题共6小题,第17题3分,第18题3分,第19题7分,第20题7分,第21题7分,第22题4分,共31分)
17.为了用水平放置的高速摄像机拍出竖直下落物体迎面而来的效果,可以通过拍摄下落物体在平面镜中的像的运动情况来实现。如图是拍摄过程中某一时刻的示意图,是物体通过平面镜所成的像,是从物体射出的一条经平面镜射向镜头的光线。画出:
(1)此时物体的实际位置;
(2)光线对应的入射光线。
18.如图,请画出光线经过凹透镜后射入水中的光路图。
19.创新实验小组探究光从空气斜射入透明介质中时,折射角大小与哪些因素有关。
【猜想假设】猜想一:折射角大小与入射角大小有关。
猜想二:折射角大小与介质种类有关。
【设计实验】让激光束从空气中以不同角度斜射入不同透明介质中,记录下入射角和折射角。
【进行实验】 如图甲所示是某次实验情形,此次试验的入射角是________________。
【分析论证】 同学们实验数据记录如表。
实验序号 介质种类 入射角/ 折射角/
1 水 60 40.5
2 透明树脂 60 35.3
3 透明树脂 45 28.1
4 透明树脂 30 19.5
5 重火石玻璃 60 31.7
分析序号为______的三次实验数据可得初步结论:光从空气斜射入某种透明介质中时,折射角随入射角的增大而____。分析序号为______的三次实验数据可知,猜想二是____(选填“正确”或“错误”)的。
【交流评估】 如图甲、乙两种组装器材的方式中,你认为更合理的是__,理由是此种组装方式能更方便地测出__________________。
20.【探究名称】探究凸透镜成像规律。
【实验器材】凸透镜(焦距为)、光屏、蜡烛、光具座。
【问题】 小明用凸透镜看近处和远处的物体时,发现它们的成像特点不同,于是他猜想凸透镜的成像特点可能跟____到凸透镜的距离有关;
【证据】 (1)小明用焦距为的凸透镜按如图所示,进行了多次实验。实验时,为了方便观察,应该使凸透镜中心、____中心和光屏中心在同一高度。
(2)经过多组实验发现当物距在到之间时,成倒立放大的实像;当物距大于时,成倒立缩小的实像;当物距小于时,从透镜的另一侧可以看到正立放大的虚像。
【解释】 小明分析上述数据发现物距为和的位置非常特殊。物距为__处是成实像和虚像的分界点,是成放大像和缩小像的分界点。进一步分析发现恰好是该透镜的1倍焦距的长度,恰好是该透镜2倍焦距的长度。
【交流】
(1) 这是巧合还是必然呢?为此,他提出了一个新的猜想:物距相同时,凸透镜的成像特点可能还跟凸透镜的____有关。
(2) 为了进一步验证该猜想,还要补充的器材是____________________。实验时应该控制物距不变,改变____,进行多次实验。
(3) 在如图所示的光屏上得到清晰像的情况下,小明保持蜡烛和凸透镜位置不动,拿着另一个透镜放在蜡烛和凸透镜之间,当把光屏向左移动适当距离后,又能在光屏上得到清晰的像,则该透镜可以用来矫正____(选填“近视”或“远视”)眼。
21.如图所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置图。
(1) 实验室提供了平面镜和厚薄不同的两块玻璃板,你应选择__________(选填“平面镜”“厚玻璃板”或“薄玻璃板”)进行实验,目的是便于确定__的位置。
(2) 在竖立的玻璃板前面点燃蜡烛,拿与一样大的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的____(选填“前面”或“后面”)观察,直至蜡烛和蜡烛的像完全重合。选择一样大的蜡烛的目的是验证物和像的____关系,这一物理实验方法是____________。移开蜡烛,在其原来位置放一光屏,光屏上无法呈现蜡烛的像,说明平面镜成的是__像。
(3) 实验时,将蜡烛逐渐远离玻璃板时,它的像的大小____(选填“变大”“不变”或“变小”)。
22.探究光的反射定律,实验装置如图1所示。让一束光贴着光屏射向平面镜的点,改变入射光线多次实验,数据记录于表中。
序号 入射光线相对法线的位置 反射光线相对法线的位置 入射角 反射角
1 左 右
2 左 右
3 左 右
4 右 左
(1) 能从不同方向观察到光的传播路径,是因为光在光屏上发生__反射。
(2) 分析表中数据得出结论:
① 反射光线、入射光线分别位于法线____;
② 反射角____入射角。
(3) 光热电站利用追日镜将太阳光反射到吸热塔用于发电。如图2为上午某时刻的光路图,根据上述实验结论推断,随着太阳的运动,追日镜应沿__时针方向旋转,使反射光线射向吸热塔。
四、综合能力题(本大题共2小题,第23题5分,第24题8分,共13分)
23.在某次军事演习中,一门“式122毫米”榴弹炮向目标发射了一枚炮弹,炮弹发射后战士通过望远镜看到炮弹击中目标爆炸,过了听到爆炸的声音。(声音的速度为,不计光传播的时间)
(1) 战士先看到爆炸后听到爆炸的声音,其原因是什么?
(2) 战士离目标的距离约是多少千米?
24.如图所示,为发光体,为凸透镜的光心,为点发出一条光线经凸透镜折射后的光线,平行于主光轴。
(1) 请在图中标出凸透镜左侧的焦点。(2分)
(2) 请在图中画出经凸透镜折射后的像(2分);相对于,是____(选填“倒立”或“正立”)、____(选填“放大”或“缩小”)的____(选填“实像”或“虚像”),________(选填“照相机”“放大镜”或“投影仪”)就是利用该原理成像的。
光学综合卷
一、选择题(本大题共12小题,每小题3分,共36分。第1~10题为单选题,每小题只有一个选项符合题意。第11、12题为双选题,每小题有两个选项符合题意,选对但少选得2分,错选得0分。)
1.C 2.C 3.C 4.B 5.A 6.B 7.A 8.D 9.D 10.D 11.BC 12.AD
二、填空题(本大题共4小题,10空,每空2分,共20分)
13.色散; 直线传播
14.会聚; 内; 倒立
15.远离; 远视
16.(1) 虚
(2) 4
(3) 0.6
三、作图与实验探究题(本大题共6小题,第17题3分,第18题3分,第19题7分,第20题7分,第21题7分,第22题4分,共31分)
17.
18.
19.【进行实验】
【分析论证】 2、3、4; 增大; 1、2、5; 正确
【交流评估】 乙; 入射角和折射角
20.【问题】 物体
【证据】 烛焰
【解释】 10
【交流】 (1) 焦距
(2) 不同焦距的凸透镜; 焦距
(3) 远视
21.(1) 薄玻璃板; 像
(2) 前面; 大小; 等效替代法; 虚
(3) 不变
22.(1) 漫
(2) ① 两侧
② 等于
(3) 逆
四、综合能力题(本大题共2小题,第23题5分,第24题8分,共13分)
23.(1) 解:因为光速远大于声速,而光和声音传播的距离相等,根据可知,光传播到战士处的时间比声音传播到战士处的时间短得多,所以战士先看到爆炸后听到爆炸的声音。
(2) 战士离目标的距离。
24.(1)
(2) 倒立; 放大; 实像; 投影仪