第三章 光和眼睛
一.选择题(共10小题)
1.(2025 四川)2000多年前,《墨经》中就记载了光的直线传播、光的反射等现象。下列光现象中,由于光的直线传播形成的是( )
A.透镜成像 B.小孔成像 C.水中倒影 D.雨后彩虹
2.(2025 广元)柳宗元在《小石潭记》写到“潭中鱼可百许头,皆若空游无所依,日光下澈,影布石上”。其中蕴含着物理知识。下列说法错误的是( )
A.柳宗元看到的“鱼”是潭中鱼的虚像
B.日光通过水面折射照射到潭底
C.日光是由各种色光混合而成的
D.石头上鱼的影子是光的反射形成的
3.(2025 大庆)光给我们带来了美的感受,下列现象中由于光的反射形成的是( )
A.铁人广场“腾飞雕塑”的倒影
B.雨后的彩虹
C.正立、放大的蚂蚁像
D.阳光下日晷的影
4.(2025 四川)五一假期,小明及家人去黄龙景区游玩,发现了很多与光有关的现象,下列说法正确的是( )
A.雪山呈现日照金山的奇观,说明雪山是光源
B.湖水看起来要比实际的浅,是因为光的反射
C.景区地面上出现树的影子,是因为光的折射
D.小明清晰看见雪山,其视网膜上成的是实像
5.(2025 武汉)如图所示,在一个空罐的底部中央打一个小孔,再用一片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上。将小孔对着烛焰,我们可以看到烛焰在薄膜上呈现的像。下列选项与该现象原理相同的是( )
A.手影游戏 B.对着镜子画脸谱
C.放大镜使光会聚 D.光的色散
6.(2025 广州)如图,蜡烛距凸透镜20cm时,烛焰在光屏上成清晰的倒立缩小像,则该凸透镜的焦距可能是( )
A.5cm B.20cm C.30cm D.40cm
7.(2025 内蒙古)楼间距过小会影响采光。如图,楼房上的影子形成的原因是( )
A.光沿直线传播 B.光发生了反射
C.光发生了折射 D.光发生了色散
8.(2025 兰州)甲、乙两图分别是正常人眼通过调节晶状体等结构看清远处和近处物体的示意图。下列关于丙、丁两图模拟近、远视眼的情况以及应该佩戴何种透镜进行矫正的说法正确的是( )
A.丙图是近视眼,应该配戴凹透镜
B.丙图是远视眼,应该配戴凸透镜
C.丁图是近视眼,应该配戴凸透镜
D.丁图是远视眼,应该配戴凹透镜
9.(2025 威海)2025年1月15日清晨,刘公岛海面上空出现了“光瀑”奇观,无数条笔直光柱穿透云层倾泻而下,如图所示。下列说法错误的是( )
A.笔直光柱——光沿直线传播
B.云层呈淡淡的橙色——阳光中含有橙色光
C.部分水面波光粼粼十分耀眼一一光发生了漫反射
D.看到远处的山体较暗——人眼接收到山体反射的光较少
10.(2025 长沙)《墨经》中记载了小孔成像的实验。其成像原理如图所示,这是利用了光的( )
A.直线传播 B.反射 C.折射 D.色散
二.填空题(共11小题)
11.(2025 四川)2025年6月6日是第30个全国爱眼日。能模拟近视眼成像的光路图是 (选填“甲”或“乙”),应佩戴 制成的眼镜来矫正近视眼(选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
12.(2025 广元)“梦天”学习小组用硬纸板做了两个纸筒,使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内,并能前后滑动,如图所示。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为8cm的凸透镜,另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜,就做成了模型照相机。用它来观察远处的教学楼,他们发现半透明薄膜上的像太小,于是靠近教学楼,并 (选填“增大”或“减小”)两纸筒间的距离,才看到薄膜上清晰的像,此时模型照相机的镜头与教学楼的距离 16cm(选填“>”、“<”或“=”)。
13.(2025 广东)如图所示探究光的反射定律实验中,入射角为 度;增大入射角,则反射角 ;将纸板NOF沿ON向后翻折,在纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光。
14.(2025 广东)放大镜属于 (选填“凸”或“凹”)透镜,如图,邮票通过透镜所成的像是 (选填“实”或“虚”)像,邮票到透镜的距离 (选填“大于”或“小于”)透镜的焦距。
15.(2025 广西)由于平时不注意科学用眼,小明只能看清近处物体,看不清远处物体,他患了 视眼,可配戴由 (选填“凹”或“凸”)透镜制成的眼镜矫正视力。
16.(2025 宜宾)长江十年禁渔的政策实施以来,长江里的鱼儿越来越多。在一段清澈的江水中游来游去的鱼儿,看见岸上的“人”会比实际的人更 (填“高大”或“矮小”),这是因为光发生了 现象。
17.(2025 绥化)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,将点燃的蜡烛放在距离透镜20cm处,在透镜另一侧20cm处的光屏上得到清晰的像,则此透镜的焦距为 cm;再将蜡烛向透镜方向移动5cm,调整光屏得到清晰的像,生活中与此成像原理相同的是 (选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)。
18.(2025 河南)如图为某同学用自制的水凸透镜进行实验探究的情景,此时光屏上呈现了烛焰清晰的像(像未画出),该像是倒立、 (填“放大”或“缩小”)的实像。将蜡烛向左移动一小段距离后,保持水凸透镜、蜡烛的位置不变,为使光屏上再次成清晰的像,请写出一种简单可行的操作方法: 。
19.(2025 湖北)2025年1月20日,在第九届亚冬会火种采集仪式上,现场用图甲中的冰透镜成功点燃了火炬。小红为了研究此现象,让光束透过近视眼镜和老花眼镜投射在墙上,如图乙。 (填“上”或“下”)方眼镜的透镜类型与冰透镜相同,为 透镜。
20.(2025 眉山)如图甲所示是人的眼球示意图,人眼的成像原理与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理类似;如图乙是近视眼看远处物体的成像示意图,可以用 (选填“凹透镜”或“凸透镜”)矫正,才能看清远处的物体。
21.(2025 遂宁)西晋《博物志》中云:“削冰令圆,举以向日以艾于后承其影,则得火。”这是我国古代劳动人民把冰制成透镜,利用它对太阳光的 作用来取火。现在人们还利用这种透镜来矫正 (选填“近视眼”或“远视眼”)。
三.作图题(共10小题)
22.(2025 四川)如图所示,一束光平行于主光轴射向凸透镜,图中画出了入射光线。请作出该入射光线经过透镜后的折射光线。
23.(2025 广元)如图所示的透镜,请作出光线AC的折射光线和光线OB的入射光线。
24.(2025 辽宁)如图,根据入射光线和折射光线,在图中的虚线框内画出一个透镜。
25.(2025 吉林)如图所示,请画出折射光线的大致位置。
26.(2025 长沙)傍晚时分,在水面平静的池塘边,小湘尝试用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子(B点),发现可以用两种不同的方式实现。请在图中画出这两种方式的光路图(保留作图痕迹)。
27.(2025 广东)请在图中画出平行于主光轴的两条入射光线经过透镜后的光线。
28.(2025 贵州)如图所示,一束阳光经窗玻璃反射进入眼睛,请画出图中反射光线对应的入射光线。
29.(2025 绥化)如图,小宇看到水中有一条鱼,A、B两点中有一点是鱼的实际位置,另一点是像的位置,请在图中画出他看到鱼的光路图(保留作图痕迹)。
30.(2025 宜宾)一束阳光斜射入房中,小明在A点用平面镜把该光竖直反射向房顶,请在图中画出平面镜的位置和反射光线。
31.(2025 广西)我们应该警惕“光污染”。请在图中画出太阳光线A、B照射到玻璃幕墙后的反射光线。
四.简答题(共1小题)
32.(2025 内蒙古)小丽把红、黑两支铅笔(红笔在左、黑笔在右)竖立在一个装水的圆柱形玻璃杯后面。如图甲,从正前方透过玻璃杯观察,看到的现象如图乙所示。请你描述图乙中的现象并说明其形成的原因。
五.实验探究题(共10小题)
33.(2025 长春)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,所用凸透镜的焦距为10cm。
(1)如图甲所示,将光屏向 适当调节,直到烛焰清晰的像呈现在光屏的中央,该像是倒立、缩小的 像,生活中的 就是利用此成像规律制成的。
(2)在(1)的基础上,保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调,在光屏上能否呈现烛焰清晰的像? 。
(3)请在图乙中画出平行于主光轴的光线a经凸透镜折射后的光线。
34.(2025 武汉)某小组利用焦距不同的凸透镜,模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清远处和近处的物体。
(1)如图所示是同学们先用焦距为15cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景。点燃蜡烛后,光屏上恰能成清晰的像,这个像是 、倒立的实像。
(2)为了接着模拟正常眼睛通过调节晶状体的形状看清近处的物体,同学们保持凸透镜和光屏的位置不变,选用焦距为 (填“10”“12”“16”或“20”)cm的凸透镜替换图中的凸透镜,移动蜡烛,直到光屏上再次成清晰的像。
(3)同学们由此联想到:通过远眺可以让睫状体放松,晶状体厚度 (填“变薄”“不变”或“变厚”),对光的偏折能力 ,有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
35.(2025 辽宁)某小组探究在光的反射现象中反射角和入射角的关系。
(1)注意:为了避免伤害眼睛,使用激光笔时,禁止 。
(2)把一块平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板 地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光和 的径迹,并标出入射角i和反射角r,如图所示。
(3)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。取下纸板,用 测量∠i和∠r的度数,将数据记录在下表中。
数据序号 1 2 3 4 5 …
∠i 30° 40° 50° 60° 70° …
∠r 30° 40° 50° 60° 70° …
分析表中数据,得出结论:在反射现象中,反射角 入射角。
36.(2025 兰州)如图所示,在做“探究平面镜成像的特点”的实验时:
(1)要在透明薄玻璃板前放一支点燃的蜡烛A,还要在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛B,对这两支蜡烛的要求是 。
(2)在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在玻璃板放有 (选填“点燃”或“未点燃”)蜡烛的一侧观察。
(3)如何判断蜡烛A的像是虚像还是实像,你采用的办法是 。
37.(2025 吉林)在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)实验前,需将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调至 。
(2)如图所示,某次实验时,烛焰在光屏上成清晰的像,该像是倒立、 的实像。生活中的 就是利用这种成像规律工作的。
(3)若想模拟近视眼成像情况,可以更换焦距更 的凸透镜进行实验。
38.(2025 北京)某同学进行了如下实验:
(1)将两个凸透镜分别固定在光具座上,并用一束平行主光轴的光分别射向两个凸透镜,调节光屏的位置,直至在各自光屏上形成了一个最小的亮斑,如图所示。由此可知凸透镜 (选填“M”或“N”)对光的会聚作用更强。
(2)该同学继续利用上述器材及一个发光体、刻度尺探究凸透镜成实像时,像的高度与焦距是否有关。实验中需要选用凸透镜 (选填“M和N”或“M或N”),将发光体放在距凸透镜 (选填“相同”或“不同”)距离处,用光屏接收像,若 ,则说明像的高度与焦距有关。
39.(2025 黑龙江)如图所示,小张同学在进行“探究光反射时的规律”的实验时,他把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张带有量角器的纸板竖直立在平面镜上。
(1)他应选择 (填“光滑”或“粗糙”)的纸板,因为光在纸板上发生 反射,可以在不同方向都能看到光的径迹。
(2)如图,小张同学用一束光a贴着纸板E射向O点,经平面镜反射,在另一侧纸板F上出现反射光a′。改变光束入射的角度,多做几次实验。由图可以得出,反射角 (填“大于”“小于”或“等于”)入射角。根据这个分析可知,如果一束光从d点射向O点,反射角的大小是 。
(3)他用一束光逆着b′的方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着b的方向射出。由这个现象可以初步得出的结论是: 。要得出普遍规律,接下来应该进行的具体操作是: 。
40.(2025 贵州)如图所示,是实验小组在“探究光的折射特点”的实验中拍下的一张照片。照片显示的是激光笔发出的光经空气和矩形玻璃砖传播时所呈现的光路。现根据这张照片,来探究下列问题:
(1)如果AB为入射光,BE就是 光,BC就是 光。
(2)如果以ABC段光路来探究折射特点,还需要作辅助线,请在图中画出辅助线。
(3)照片中未标注光的传播方向,请根据照片中的光路判断光是从A端入射,还是D端入射。 ;理由是: 。
41.(2025 大兴安岭)小明用如图甲所示的装置探究“光反射时的规律”。
实验次序 ∠i ∠r
1 30° 30°
2 45° 45°
3 60° 60°
… … …
(1)把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON 于镜面。
(2)使一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。改变光束入射的角度,多做几次,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,用量角器测量ON两侧的∠i和∠r,将数据记录在表中。分析表中数据可知,在反射现象中,反射角 (选填“小于”“等于”或“大于”)入射角。实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是 。
(3)纸板ENF是用两块纸板连接起来的。如图乙所示,把纸板NOF向后折,在纸板NOF上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线 (选填“在”或“不在”)同一平面内。
(4)让光逆着OF的方向射向镜面,会发现反射光沿着OE方向射出。此现象表明:在反射现象中,光路是 的。
(5)根据探究结论,小明用激光笔做了一个简易水位自动识别仪,如图丙所示。保持入射光的方向不变,水面在变化过程中始终保持平静,当反射光的光斑从B点向左移动到B′点时,说明水面 (选填“上升”或“下降”)了。
42.(2025 河南)如图是“探究平面镜成像的特点”的实验装置。
(1)为了便于观察实验现象,应选择在较 (填“亮”或“暗”)的环境中进行实验。
(2)实验时,将玻璃板竖立在铺有纸的水平桌面上,把点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,将外形相同但未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,人眼在玻璃板的 (填“前面”或“后面”)观察,直至蜡烛B和A的像完全重合,这说明像和物的 相等。
(3)在纸上分别标记蜡烛A和像的位置,用刻度尺分别测出蜡烛和像到 的距离,通过分析初步得出结论。
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
1.【解答】解:A.透镜成像,是利用了光的折射,故A不符合题意;
B.小孔成像,是利用光沿直线传播,故B符合题意;
C.水中倒影,是利用光的反射形成的,故C不符合题意;
D.雨后彩虹,是光的色散形成的,故D不符合题意;
故应选:B。
2.【解答】解:A、看到的潭中的鱼是由于光的折射形成的虚像。光从水中斜射入空气时发生折射,使得我们看到的鱼的位置比实际位置要浅,这是光的折射现象,故A正确;
B、日光从空气斜射入水中,会发生光的折射,故B正确;
C、太阳光是复色光,是由各种色光混合而成的,故C正确;
D、石头上鱼的影子是光的直线传播形成的,故D错误。
故选:D。
3.【解答】解:A、铁人广场“腾飞雕塑”的倒影,属于平面镜成像,是因为光的反射形成的,故A正确;
B、雨后的彩虹,属于色散现象,是利用光的折射的原理,故B错误;
C、正立、放大的蚂蚁像属于凸透镜成像,其原理是光的折射,故C错误;
D、阳光下日晷的影的形成说明光是沿直线传播的,由于光的直线传播,被物体挡住后,物体后面就会呈现出阴影区域,就是影子,故D错误。
故选:A。
4.【解答】解:A、雪山自身不能发光,不是光源,故A错误;
B、池水看起来变浅是从池底反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射形成的,折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是池底的虚像,比实际位置偏高,故B错误;
C、景区地面上出现树的影子,是因为光的直线传播,故C错误;
D、人眼的晶状体和角膜相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像,故小明清晰看见雪山,其视网膜上成的是倒立、缩小的实像,故D正确。
故选:D。
5.【解答】解:A、手影是由光沿直线传播,光被手挡住后,在屏幕上形成阴影,与小孔成像原理相同,故A正确;
B、对镜画脸谱是光的反射现象,与小孔成像原理不同,故B错误;
C、放大镜使光会聚,是光的折射现象,与小孔成像原理不同,故C错误;
D、光的色散是通过三棱镜折射后,分解成七种颜色的光的现象,与小孔成像原理不同,故D错误。
故选:A。
6.【解答】解:由于成倒立缩小的实像,所以u=20cm>2f,则f<10cm,故A符合题意。
故选:A。
7.【解答】解:影子的形成是由光沿直线传播而形成的。
故选:A。
8.【解答】解:丙图:像呈在视网膜的前方,故是近视眼,应该配戴凹透镜来矫正;
丁图:像呈在视网膜的后方,故是远视眼,应该配戴凸透镜来矫正。
故A正确、BCD错误。
故选:A。
9.【解答】解:A:笔直光柱的形成是由于光在均匀介质中沿直线传播,当光线穿过云层时,由于云层的遮挡,形成了笔直的光柱,故A正确;
B:云层呈现淡淡的橙色是因为太阳光中的橙色光波长较长,容易穿透大气层,尤其是在日出或日落时,太阳光需要穿过较厚的大气层,橙色光更容易被看到,故B正确;
C:部分水面波光粼粼十分耀眼,这是因为光在水面发生了镜面反射,而不是漫反射。镜面反射使得光线集中反射到观察者的眼睛中,造成耀眼的效果,故C错误;
D:看到远处的山体较暗是因为人眼接收到山体反射的光较少,这可能是因为山体距离较远,光线在传播过程中被大气吸收和散射,导致到达人眼的光线减少,故D正确;
故选:C。
10.【解答】解:小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播,故A正确、BCD错误。
故选:A。
二.填空题(共11小题)
11.【解答】解:能模拟近视眼成像的光路图是甲,远处来的光成像在视网膜的前方,应配戴凹透镜制成的眼镜来矫正近视眼。
故答案为:甲;凹透镜。
12.【解答】解:他们发现半透明薄膜上的像太小,于是靠近教学楼,并增大两纸筒间的距离,才看到薄膜上清晰的像,照相机是利用物体到凸透镜的距离大于两倍焦距时,成倒立缩小的实像的原理制成的,所以模型照相机的镜头与教学楼的距离大于16cm。
故答案为:增大;>。
13.【解答】解:如图所示,入射光AO与法线的夹角为40°,所以入射角为40°;光的反射中,反射角等于入射角,入射角增大,发射角随之增大;在光的反射中,入射光线、法线和反射光线在同一平面内;将纸板NOF绕接缝ON向后翻折,纸板NOF与纸板NOE不在同一平面内,纸板NOE上观察不到反射光线。
故答案为:40;增大;不能。
14.【解答】解:放大镜是一块凸透镜,根据凸透镜成像的三种情况和应用可知,放大镜能成放大正立虚像。所以用放大镜观察邮票时(如图所示),邮票到透镜的距离是小于焦距,看到的像是一个正立放大的虚像。
故答案为:凸;虚;小于。
15.【解答】解:小明同学只能看清近处的物体,而看不清远处的物体,是晶状体和角膜构成的透镜较厚,会聚能力较强,晶状体无法自动调节,看远处的物体时,将像成在视网膜的前面。该同学患上近视眼,为了使像正好呈在视网膜上,应使光线推迟会聚,使所成的像相对于晶状体后移,应佩戴发散透镜即凹透镜。
故答案为:近;凹。
16.【解答】解:人反射的光由空气斜射入水时,在水面上发生折射,折射角小于入射角,折射光线靠近法线,鱼眼逆着折射光线的方向看去,看到岸上的“人”会比实际的人更高大一些。
故答案为:高大;折射。
17.【解答】解:将点燃的蜡烛放在距离透镜20cm处,在透镜另一侧20cm处的光屏上得到清晰的像,此时u=v=2f=20cm,可知f=10cm;
再将蜡烛向透镜方向移动5cm,此时f<u<2f,成倒立、放大的实像,引用于投影仪。
故答案为:10;投影仪。
18.【解答】解:由图可知,此时物距大于像距,根据凸透镜成实像时,物距大于像距,成倒立、缩小的实像;
将蜡烛向左移动一小段距离后,此时物距变大,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,此时像成在光屏的前方;保持水凸透镜、蜡烛的位置不变,为使光屏上再次成清晰的像,可以用注射器将水凸透镜中的水抽出一部分,使水凸透镜的凸度变小,对光的会聚能力变弱,将光线推迟会聚成像;或者将光屏适当向左移动。
故答案为:缩小;用注射器将水凸透镜中的水抽出一部分。
19.【解答】解:利用冰透镜可以取火,说明冰透镜对光有会聚作用;
由图可知,光通过近视镜和老花镜后,下面的眼镜将光会聚成了光斑,说明下方的眼镜对光有会聚作用,与冰透镜相同,为凸透镜。
故答案为:下;凸。
20.【解答】解:(1)人眼的成像原理好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,视网膜相当于光屏,在视网膜上成缩小、倒立的实像。
(2)近视眼看不清远处的物体,是由于是晶状体曲度变大,会聚能力增强,即折光能力增强,像呈在视网膜的前方,应配戴凹透镜,使光线推迟会聚。
故答案为:照相机;凹透镜。
21.【解答】解:由于凸透镜对光有会聚作用,可以把冰块削成凸透镜形状,把太阳光会聚在焦点上,就可以点燃物体。
远视眼对光的会聚能力过弱,看近处物体时,物体通过人眼所成的像成在视网膜的后方。为了使像成在视网膜上,需要佩戴对光线具有会聚作用的凸透镜。
故答案为:会聚;远视眼。
三.作图题(共10小题)
22.【解答】解:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。如图所示:
23.【解答】解:根据凹透镜三条特殊光线的特点可知:平行于主光轴的光线经过凹透镜后,反射光线的反向延长线过焦点,过光心的光传播方向不变,如图所示:
故答案为:
24.【解答】解:
由给出的光线可知,虚线框内的透镜对光线有会聚作用,为凸透镜,如图所示。
25.【解答】解:光从空气斜射到水中时,在界面发生折射,折射角小于入射角,作图如下:
故答案为:
26.【解答】解:用激光笔从A点去照亮池塘对面树上的一个果子,根据光的直线传播,可以直接照射到果子,也可以经过水面反射此时对准水中的像B'照射,反射光线照到B,先画成水面的对称点B‘,量连接AB'是入射光,与水面的交点是入射点O,连接OB是反射光线,如图所示:
27.【解答】解:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,折射光线通过焦点,如图所示:
。
28.【解答】解:法线已经画出,根据反射角等于入射角,在法线的上侧画出入射光线,如图所示:
29.【解答】解:连接A点与眼睛,与水面的交点即为入射点O,连接点O与眼睛即是折射光线,连接BO就是入射光线,如图所示:
30.【解答】解:因小明在A点用平面镜把该光竖直反射向房顶,所以反射光线竖直向上,做出反射光线与入射光线的角平分线即为法线,过入射点画出法线的垂线,即平面镜的位置,如图所示:
31.【解答】解:过入射点的法线已作出,根据反射角等于入射角,在同一平面内法线的另一侧画出反射光线即可,如图所示:
四.简答题(共1小题)
32.【解答】答:圆柱形玻璃杯中的水中间厚边缘薄,形成水凸透镜;由图乙可知,该水凸透镜能使红、黑两支铅笔横向放大、颠倒,说明此时物距小于像距,成倒立、放大的实像。
五.实验探究题(共10小题)
33.【解答】解:(1)为了使像呈在光屏的中心,点燃蜡烛后,像成在光屏上方,将光屏向上适当调节;调整后,蜡烛置于如图甲所示的位置,u>2f,2f>v>f,凸透镜成倒立缩小的实像,生活中照相机就是利用该成像原理工作的;
(2)在(1)的基础上,保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调,根据光路可逆知,在光屏上能呈现烛焰清晰的像;
(3)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,如图所示:
。
故答案为:(1)上;实;照相机;(2)能;(3)。
34.【解答】解:(1)由图可知,此时物距大于像距,根据凸透镜成实像时,物距大于像距,成倒立、缩小的实像;
(2)要看清近处的物体,即物距减小,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大,可知,此时像成在光屏的后方;若保持凸透镜和光屏的位置不变,即像距不变,应选用对光线的会聚能力强的凸透镜;因同学们先用焦距为15cm的凸透镜模拟看清远处物体的情景,因此选用的凸透镜的焦距应小于15cm;若选用焦距为10cm凸透镜,此时像距等于二倍焦距,成倒立、等大的实像,与正常眼睛成像情况不符,故选用焦距为12cm的凸透镜替换图中的凸透镜,移动蜡烛,直到光屏上再次成清晰的像;
(3)睫状体放松,晶状体厚度变薄,即晶状体凸度变小,对光的偏折能力变弱,有助于缓解长时间用眼导致的疲劳和预防近视。
故答案为:(1)缩小;(2)12;(3)变薄;变弱。
35.【解答】解:(1)为了避免伤害眼睛,使用激光笔时,禁止射向眼睛;
(2)实验时要把纸板竖直放置在水平平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面,使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出,在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹,并标出入射角i和反射角r;
(3)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。取下纸板,用测量角度的仪器,量角器测量∠i和∠r的度数,将数据记录在下表中;
(4)分析表中数据,得出结论:在反射现象中,反射角等于入射角。
故答案为:(1)射向眼睛;(2)竖直;反射光;(3)量角器;(4)等于。
36.【解答】解:(1)为了确保实验的准确性,两支蜡烛必须完全相同,这样可以确保在实验中,蜡烛A的像能够与蜡烛B完全重合,从而准确地确定像的位置和大小;
(2)在实验过程中,观察者应该在点燃的蜡烛A这一侧观察,因为平面镜成像的原理决定了像只能在未点燃的蜡烛B所在的一侧被观察到,但观察者需要从点燃的蜡烛A这一侧才能看到像;
(3)为了判断蜡烛A的像是虚像还是实像,可以采用的方法是在玻璃板后方放置一个光屏或白纸,尝试在光屏上承接蜡烛A的像。如果像无法在光屏上呈现,则证明该像是虚像;
故答案为:(1)完全相同;
(2)点燃;
(3)在玻璃板后方用光屏(或白纸)对A的像进行承接,观察到承接不到像,证明是虚像。
37.【解答】解:
(1)实验前调整烛焰、凸透镜和光屏三者中心在同一高度,是为了使像成在光屏中央;
(2)由图知,物距大于像距,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小实像,照相机利用此规律;
(3)近视眼是晶状体变厚,对光会聚能力变强,所以模拟近视成像换焦距更小(会聚能力强)的凸透镜。
故答案为:(1)同一高度;(2)缩小;照相机;(3)小。
38.【解答】解:(1)凸透镜的焦距越小,折光能力越强。由图可知,M透镜的焦距小于N透镜的焦距,故M透镜对光的折光能力更强;
(2)探究凸透镜成实像时,像的高度与焦距是否有关,需要控制距离不变,改变凸透镜的焦距,故需要M和N透镜;
发光体距离凸透镜的距离保持不变,先后换用M与N透镜,观察光屏上像的高度,如果高度不同,说明像的高度与焦距有关。
故答案为:(1)M;(2)M和N;相同;像的高度不同。
39.【解答】解:(1)为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应是较粗糙,光线射在上面发生了漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看得清楚;在不同方向都能看到光的传播路径,是由于光在纸板上发生了漫反射的缘故;
(2)改变光束的入射角度,多做几次,由图可以得出,反射角等于入射角;
如图所示,一束光从d点射向O点时入射角的大小30°,根据反射角等于入射角,则反射角为30°;
(3)如果一束光逆着b′的方向射向O点,在纸板E上出现的反射光逆着b的方向射出,这表明在反射现象中,光路是可逆的;
为了得出普遍规律,接下来的具体操作是用一束光逆着a'(或c')的方向射向O 点,观察反射光。
故答案为:(1)粗糙;漫;(2)等于;30°;(3)在反射现象中,光路是可逆的;用一束光逆着a'(或c')的方向射向O 点,观察反射光。
40.【解答】解:(1)光从空气射向其他介质时,在接触面上发生了反射和折射,返回到原来介质的是反射光线,进入其他介质的是折射光线,所以如果AB为入射光,BE就是反射光,BC就是折射光。
(2)为了探究折射特点,需要在图中画出法线。法线是垂直于界面的直线,可以在B点处画出法线,即从B点垂直于矩形玻璃砖的界面画一条直线,如下图所示:
。
(3)光从空气射向其他介质时,在接触面上发生了反射和折射,返回到原来介质的是反射光线,进入其他介质的是折射光线;
图中AB为入射光,BE是反射光,BC就是折射光,同时BC作为下面界面的入射光线,又发生了折射和反射,其中CD为折射光线,若CD为入射光线,在界面上没有反射光线,而是在介质内有反射光线不符合题意,故光是从A端入射的。
故答案为:(1)反射;折射;(2)如下图所示;(3)从A端入射;图中AB为入射光,BE是反射光,BC就是折射光,同时BC作为下面界面的入射光线,又发生了折射和反射,其中CD为折射光线,若CD为入射光线,在界面上没有反射光线,而是在介质内有反射光线不符合题意。
41.【解答】解:(1)过入射点与反射面垂直的直线叫法线,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON 垂直于镜面。
(2)分析表中数据可知,在反射现象中,反射角 等于入射角。实验过程中,“改变光束入射的角度,多做几次”的目的是 寻找普遍规律,避免偶然性。
(3)纸板ENF是用两块纸板连接起来的。如图乙所示,把纸板NOF向后折,两纸板不在同一平面内,在纸板NOF上不能看到反射光线。此现象表明:在反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)让光逆着OF的方向射向镜面,会发现反射光沿着OE方向射出。此现象表明:在反射现象中,光路是 可逆的。
(5)入射光线方向不变,水平上升或下降后,水面是平行的,所以反射光线也是平行的,由此先画出光斑B左移动到B'点的反射光线,与入射光线的交点为入射点,再过入射点作出水面,如下图所示:
由图可知水面上升了。
故答案为:(1)垂直;
(2)等于;寻找普遍规律,避免偶然性;
(3)不能;在;
(4)可逆;
(5)上升。
42.【解答】解:(1)为使成像清晰,便于观察实验现象,应选择在较的环境中进行实验。
(2)平面镜成像属于光的反射,实验时,将玻璃板竖立在铺有纸的水平桌面上,把点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,将外形相同但未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,人眼在玻璃板的前面观察,直至蜡烛B和A的像完全重合,可知B和A的像大小相等,这说明像和物的大小相等。
(3)本实验要研究像与物到镜面的距离关系,在纸上分别标记蜡烛A和像的位置,用刻度尺分别测出蜡烛和像到玻璃板的距离,通过分析初步得出结论。
故答案为:(1)暗;
(2)前面;大小;
(3)玻璃板。