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中考一轮复习:光
一、选择题
1.如图所示,“胜哥”穿了一件白衬衫,一条蓝裤子和一双黑皮鞋,走进一向只亮着红灯的房子里,别人看到他的衣服颜色是 ( )
A.白衬衫、蓝裤子和黑皮鞋 B.红衬衫、黑裤子和黑皮鞋
C.红衬衫、黄裤子和黑皮鞋 D.白衬衫、红裤子和红皮鞋
2.新黑板表面较为粗糙,用久的黑板表面会因磨损而变得光滑,容易出现“反光”现象。下列关于它们的说法正确的是( )
A.新黑板从各个方向能看清字,其原理如图甲所示
B.新黑板从各个方向能看清字,其原理遵循光的反射定律
C.用久的黑板会出现反光,其原理如图乙所示
D.用久的黑板会出现反光,其原理不再遵循光的反射定律
3.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习光学知识后,整理了如图所示的知识结构图。“胜哥”帮小科补全后应为( )
A.①凸透镜 ②光的直线传播 ③正立虚像
B.①凸面镜 ②光的色散 ③正立虚像
C.①凸面镜 ②光的直线传播 ③正立实像
D.①凸透镜 ②光的色散 ③正立实像
4.“胜哥”从岸边看水中的鱼,看到的“鱼”的位置与鱼的实际位置不同。下列模型能解释此现象的是( )
A. B.
C. D.
5.雨后的夜晚,“胜哥”迎着月光时,为了避让水洼,不要走地面上较亮的地方,下列光路中正确的是( )
A. B.
C. D.
6.绘制图形是科学学习的一项重要技能。下列图形绘制正确的是( )
A.平面镜成像
B.凹透镜折射
C.光的反射
D.光从空气斜射入水
7.如图所示,“胜哥”在“探究光的反射规律”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.①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
8.小科通过视频号“胜哥课程”学习了光学。关于下列四幅图的说法,其中错误的是( )
A.汽车驾驶室两侧的反光镜(图甲)能扩大视野,利用凸面镜的发散作用
B.图乙所示的小孔成像是由于光沿直线传播形成的,所成的像是实像
C.图丙是观察对岸的树木在水中倒影的光路图
D.海市蜃楼景象(图丁)是由光的折射造成的
9.“胜哥”将两根筷子竖直插入一个注水的圆柱形玻璃杯中,插入水中的位置如图甲所示,则最后看到的情况是( )
A. B. C. D.
10.如图所示,下列为光线从空气斜射到玻璃时发生反射和折射现象,其中正确的是 ( )
A. B.
C. D.
11.在图中甲、乙虚线方框内各放置一个透镜,两束光通过透镜前后的方向如图所示,则( )
A.图甲中放凸透镜,图乙中放凹透镜
B.图甲中放凹透镜,图乙中放凸透镜
C.图甲、图乙虚线方框中都放凸透镜
D.图甲、图乙虚线方框中都放凹透镜
12.“胜哥”用如图装置研究“凸透镜成像规律”,所用凸透镜焦距为10cm,光屏为表面粗糙的毛玻璃制成。如图调整好位置后,“胜哥”从毛玻璃光屏背后看到的像的形状和大小分别是( )
A.缩小 B. 放大
C. 放大 D.缩小
13.如图,一束红光经三棱镜折射后,在光屏上a点处形成一个红色光斑。现保持入射光位置、方向及三棱镜位置不变,仅将红光改为紫光(已知紫光偏折程度大于红光),下列说法正确的是( )
A.保持光屏位置不变,紫色光斑仍在a点处
B.保持光屏位置不变,紫色光斑在a点上方
C.将光屏向右平移,紫色光斑仍可落在a点处
D.将光屏向左平移,紫色光斑仍可落在a点处
二、填空题
14.图中,山峰在水中的“倒影”是光在平静的水面发生 (填“镜面”或“漫”)反射形成的 (填“实”或“虚”)像。
15.《哪吒之魔童闹海》自上映以来,打破众多影史纪录,成为我国电影的一张新名片。“胜哥”观影时,电影银幕 (选填“是”或“不是”)光源,观众在不同位置都能看到银幕上的影像,是因为光在银幕上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射;放映机成的是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
16.星期天,“胜哥”逛公园.时看见了一些现象,请回答下列问题:
(1)阳光下;“胜哥”看见自己在地面上留下的影子在自己的西边,则此时是 (选填“上午”或“下午”);看见公园中红色的花朵,是因为花朵 (选填“反射”或“吸收”)红色光的缘故。
(2)来到湖边,“胜哥”看见湖水中的鱼在蓝天白云间游弋.若湖中的水深1m,则白云形成的像到水面的距离 1m。(选填“大于”“小于”或“等于”)这些“倒影”看起来比景物本身“暗”一些,主要是因为有一部分光发生 (“反射”或“折射”)进入了水中。
17.光纤(光导纤维),是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。“胜哥”用光在水流中的传播模拟光纤技术,如图乙所示,“胜哥”在瓶壁上开个出水孔,用激光笔对准小孔照射,打开瓶盖上的透气孔,让水从出水孔流出来,能观察到激光笔发出的光顺着水流拐弯,不再沿着直线照射到对面。回答下列问题。
(1)光纤技术的科学原理主要是 。(选填“光的反射”或“光的色散”)
(2)模拟实验中随着瓶内液面下降,出水管流出的水越靠近瓶身,说明同种液体深度越小, 。
18.如图所示是一种液面升降监测装置的原理图,光源S发出的一束激光与水平液面成30°角射向平静的液面,经反射后,在液面上方的水平标尺上形成光斑S。
(1)激光在液面发生了 (填“镜面反射”或“漫反射”)。
(2)入射光线与反射光线的夹角为 。
(3)“胜哥”发现光斑S'向左移动时,说明液面高度 (填“下降”、“升高”或“不变”)。
19.如图所示,站在平面镜前的“胜哥”以1m/s的速度远离平面镜走了2s,“胜哥”在平面镜中像的大小 (填“变大”“变小”或“不变”),像相对于“胜哥”距离变化了 m。周围的同学从各个方向都能看见“胜哥”本人,是因为光照到“胜哥”身上,发生了 (填“漫”或“镜面”)反射。
20.如图所示,蜡烛的烛焰能在光屏上成一个清晰的像,现在保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动凸透镜,要使光屏上能再次出现一个清晰的像,应该使凸透镜移动到刻度 cm处。
21.人工智能技术必将会彻底改变我们的生活,汽车自动驾驶技术就是其中的一例,某人工智能汽车中安装了10个摄像头和多个超声波传感器,用来识别车道、计算与前车距离、并测量250米范围内的物体、摄像头的镜头相当于一个 ,A、B是该车先后拍下的两张另一辆汽车的照片,可以看出被拍的汽车是在 (选填“靠近”或“远离”)摄像头。
22.为了科学地认识和保护我们的眼睛,请完成下列题目:
(1)正常人能看清远近不同的物体,是因为眼球中 (填结构名称)的凸度会变化。
(2)“胜哥”是近视眼,他的视力缺陷能用 图(填“甲”或“乙”)来解释。
(3)“胜哥”配了“角膜塑形镜”(俗称“OK 镜”),它能通过改变原本厚度均匀的角膜弧度,实现视力的矫正。那么,矫正后的眼角膜应是图丙中的 (填字母)形态。
23.“胜哥”用手机和透镜自制简易投影仪。他能将手机上的画面放大投影到白墙上,设计如图甲所示。
(1)选用的透镜应该为 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
(2)“胜哥”为了获得清晰的画面,透镜离墙的距离应 (选填“小于f”“大于f且小于2f”或“大于2f”)。
(3)如图乙是正立的手机画面,为了在墙上获得正立的画面,手机应该 (选填“正放”或“倒放”)。
(4)若想让白墙上的像变大些,进行的操作是 ,同时将投影仪远离白墙。
24.“胜哥”用放大镜欣赏邮票,如图甲所示。此时“胜哥”看到的是一个 、放大的虚像。为了模拟上述现象,“胜哥”利用一个焦距为10 cm的凸透镜、蜡烛和光具座等器材进行实验。“胜哥”先将蜡烛固定在光具座上50cm刻度线处,如图乙所示,接下来“胜哥”应将凸透镜放置在光具座上的A、B、C三点中的 点处,然后再从透镜的 (填“左”或“右”)侧用眼睛观察蜡烛烛焰的像。
三、作图题
25.完成下列各图:
(1)如图1,画出这两条光线经凸透镜折射后的光线。
(2)如图2, OB是反射光线,画出它的入射光线。
(3)用60牛的力沿与水平方向成30°斜向上向左拉小车(图3),作用点在A点,请用力的图示表示出该力。
26.(1)如图所示,左图是“胜哥”在岸边观察水中鱼时的情景,在右图中完成光路图。(其中 A 表示鱼的位置,A'表示鱼像的位置,B表示人眼位置,可以不画法线,保留作图痕迹)
(2)如图,一个质量为200克的苹果静止在水平面上,请在O点画出苹果所受重力G和支持力F的图示。(请写出计算过程)
27.请结合以下不同的光学情境,分别完成光路图。注意保留必要作图痕迹,标注关键元素。
(1)如图甲,一束光斜射入房中,小科在O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。
(2)请根据图乙中的入射光线,画出其通过凸透镜后的折射光线。
(3)如图丙,顾客站在倾斜放置的平面镜前观察自己的像。用AB 表示站在镜前的顾客,在图丁中画出其在镜中的像。
28.根据要求完成作图。
(1)做出入射光线OA的反射光线
(2)做出AB的像A'B’
(3)根据光路图画出合适的透镜
(4)小球的重力为15牛,画出小球重力的图示。
四、实验与探究题
29.如图是“胜哥”做“探究平面镜成像特点”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)如果实验中玻璃板没有与水平桌面垂直,下列说法正确的是 。(填序号)
①蜡烛A 不能成像
②透过玻璃板看不见蜡烛B
③所成的像与蜡烛A 关于镜面不对称
④无论在桌面上如何移动蜡烛B,始终无法与蜡烛A 的像完全重合
30.如图甲所示,小明在探究“光的折射现象”时,将一束入射角为50°的光斜射入杯中的水里,在底部可形成光斑1。当小明逐渐往杯中加酒精时,发现光斑的位置发生变化偏折程度不同。为了定量反映这种差异,小明将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”,并根据所学科学知识和生活经验,对影响“偏折比”大小的因素提出以下猜想
猜想 1:“偏折比”与液面的深度有关; 猜想2:“偏折比”与液体的种类有关;
猜想 3:“偏折比”与入射光的颜色有关。
(1)为验证猜想1,小明的操作是向水中加酒精来探究,认为是液体深度增加改变了偏折比,“胜哥”不赞同该结论,请你指出小明错误之处: 。
(2)经“胜哥”指点,小明纠正过后,继续探究猜想一。在介质种类相同时,向图甲中加水多次改变液体深度,发现入射角大小不变时,折射角的大小不变,即“偏折比”不变。请在图乙画出:液体深度增加h后,激光折射光路图,并标明底部光斑2的位置。
(3)为验证猜想2,小明只将图甲中的水换成酒精。如图丙所示,酒精的深度小于水的深度,杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑的位置重合,对比可知:在相同条件下酒精对光的“偏折比” (填“等于”或“不等于”)水对光的“偏折比”。
(4)为了验证猜想3,小明在图甲装置中先后以相同入射角射入红色和蓝色的激光杯底光斑位置如图丁所示,则 光的“偏折比”大。
31.在探究近视眼成因与矫正的主题实践中,“胜哥”利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体,通过注射器向橡皮膜中注水,来改变橡皮膜凸起的程度,如图1。
(1)“胜哥”将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上,点燃蜡烛,使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在 。完成后,将蜡烛放在离水透镜较远的位置,移动光屏,直到屏上出现烛焰清晰的像。
(2)“胜哥”用注射器向水透镜里加适量的水,此时屏上的像变得模糊,与图2中 (填“甲”或“乙”)成像情况相同。
(3)“胜哥”选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动,直到光屏上出现清晰的像,配戴的眼镜是 (填“凹”或“凸”)透镜。
(4)飞秒近视手术是一种新型的近视矫正技术。该手术削去眼角膜上的一部分组织,相当于在角膜上“制做一副镜片”,从而达到矫正近视的目的。用飞秒近视手术矫正视力后,以下会发生改变的是____(填字母)。
A.物体成像的位置
B.经过眼球折光系统所成像的性质
C.折光系统(由角膜和晶状体组成)的焦距
32.“胜哥”做了如图三个光学实验,请回答下列问题。
(1)如图甲是“探究光的反射定律”的实验,“胜哥”利用激光笔多次改变入射光线 EO 与镜面的夹角,其目的是 (填“减小误差”或“寻找普遍规律”).
(2)如图乙是“探究平面镜成像规律”的实验,“胜哥”在图中“8位置放上光屏,没有在光屏上看到像,说明平面镜所成的像是 像(填“实像”或“虚像”).
(3)如图丙是“胜哥”“研究凸透镜成像规律”的实验,此时在光屏上成倒立清晰等大的像,则所用凸透镜的焦距为 厘米.
五、综合题
33.如图所示,小“胜哥”取用两块焦距不同的凸透镜自制望远镜。他一手拿一块,通过两块凸透镜观察远处的物体,同时调整两块凸透镜之间的距离,直到看清楚为止。请用所学知识结合图片描述用该望远镜观察远处物体时的成像原理。
34.小科通过视频号“胜哥课程”知道了用旋转棱镜法测光速的原理,其过程大致如下,选择两个距离已经精确测量过的山峰(距离为L),在第一个山峰上装一个强光源S,由它发出的光通过狭缝射在八面镜的镜面1上,被反射到放在第二个山峰的凹面镜B上,再由凹面镜B反射回第一个山峰,如果八面镜静止不动,反射回来的光就在八面镜的另外一个面3上再次反射,经过望远镜,进入观测者的眼中。(如图所示)如果八面镜在电动机带动下绕中心轴A 转动,则只有当转动速度为某些特定值时才可以在望远镜里重新看到光源的像。
(1)由于两座山峰之间的距离很大,所以可以认为光由镜面1出发到反射回镜面3所经过的路程x= 。
(2)某次实验中八面镜转动的速度稳定在t时间内正好转过n圈的状况。此时实验者在望远镜里看到了S的像。据此可以确定出光速的最大可能值等于 。
35.小科在探究光的折射规律时,意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮(如图1),“胜哥”告诉他这是光的全反射现象。课后,小科查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表所示:
入射角l 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41、8° 42°
折射角r 0° 81° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而 ...
(2)由表格数据可知:图2 中能反映上述实验中的入射角与折射角之间的关系的是 (选填“a”或“b”),
(3)当光从空气斜射向玻璃时,不能发生全反射现象,原因是折射角 入射角。(选填“>”“=”或“<”)
(4)利用这个原理;工程师制造出了光导纤维,结合题目信息,简要说明光导纤维在传播信息过程中有哪些优势 。
36.低碳环保的公共自行车,给市民出行带来方便,在设计时用了不少科学知识。
(1)主体色橙色代表活力、服务与发展,与自行车颜色巧妙呼应;如图1我们看到车身为橙色是因为自行车反射 光,我们能在不同角度看见自行车,是因为光在自行车的表面发生 的缘故。
(2)自行车的尾灯设计很巧妙,当后面开来的汽车的灯光,无论从哪个方向射向尾灯,它都能把光线从原路反射回去。图2四幅图中符合要求的是 。
答案解析部分
1.B
2.B
3.A
4.D
5.B
6.B
7.A
8.C
9.C
10.A
11.B
12.A
13.D
14.镜面反射;虚像
15.不是;漫;放大
16.(1)上午;反射
(2)大于;折射
17.(1)光的反射
(2)压强越小
18.(1)镜面反射
(2)120°
(3)升高
19.不变;4;漫
20.65
21.凸透镜;远离
22.(1)晶状体
(2)乙
(3)B
23.(1)凸透镜
(2)大于2f
(3)倒放
(4)将手机靠近透镜
24.正立;C;左
25.(1)
(2)
(3)
26.(1)
(2)F=G=mg=200×10-3kg×10N/kg=2N;
27.(1)
(2)
(3)
28.(1)
(2)
(3),
(4)
29.(1)暗
(2)前面;大小
(3)④
30.(1)未控制变量,存在液体深度和液体种类两个变量
(2)
(3)不等于
(4)红
31.(1)同一高度
(2)甲
(3)凹
(4)A;C
32.(1)寻找普遍规律
(2)虚像
(3)10
33.远处的凸透镜相当于望远镜的物镜,使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像,近处的凸透镜相当于望远镜的目镜,用来把这个实像放大成正立的虚像,所以我们看到了物体放大的像。
34.(1)2L
(2)
35.(1)增大
(2)a
(3)<
(4)能量损失少,可以进行远距离传输
36.(1)橙;漫反射
(2)B
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中考一轮复习:光
一、选择题
1.如图所示,“胜哥”穿了一件白衬衫,一条蓝裤子和一双黑皮鞋,走进一向只亮着红灯的房子里,别人看到他的衣服颜色是 ( )
A.白衬衫、蓝裤子和黑皮鞋 B.红衬衫、黑裤子和黑皮鞋
C.红衬衫、黄裤子和黑皮鞋 D.白衬衫、红裤子和红皮鞋
【答案】B
【知识点】光的反射
【解析】【分析】(1)物体的颜色与光的反射:不透明物体的颜色由它反射的色光决定。白色物体能反射所有色光,其他颜色的物体只反射与自身颜色相同的色光,吸收其他色光;黑色物体吸收所有色光,不反射光。
(2)单色光下的颜色呈现:当只有红光照射时,物体只能反射红光(或吸收红光),从而呈现对应的颜色。
【解答】A、白衬衫会反射红光呈红色,蓝裤子吸收红光呈黑色,不是 “白衬衫、蓝裤子”,故该选项错误。
B、白衬衫反射红光呈红衬衫,蓝裤子吸收红光呈黑裤子,黑皮鞋吸收红光仍呈黑皮鞋,描述符合色光反射规律,故该选项正确。
C、蓝裤子吸收红光应呈黑色,不是黄裤子,故该选项错误。
D、蓝裤子吸收红光呈黑色、黑皮鞋呈黑色,不是 “红裤子、红皮鞋”,故该选项错误。
故答案为:B。
2.新黑板表面较为粗糙,用久的黑板表面会因磨损而变得光滑,容易出现“反光”现象。下列关于它们的说法正确的是( )
A.新黑板从各个方向能看清字,其原理如图甲所示
B.新黑板从各个方向能看清字,其原理遵循光的反射定律
C.用久的黑板会出现反光,其原理如图乙所示
D.用久的黑板会出现反光,其原理不再遵循光的反射定律
【答案】B
【知识点】光的反射定律;镜面反射与漫反射
【解析】【分析】光在光滑物体表面发生镜面反射,在粗糙物体表面发生漫反射,镜面反射和漫反射均遵循光的反射定律。
【解答】AB、新黑板从各个方向能看清字,说明反射光线从不同角度射出,发生的是漫反射,如图乙所示,漫反射也遵循光的反射定律,故A错误,B正确;
CD、用久的黑板会出现反光,是因为发生了镜面反射,如图甲所示,反射光线从某个方向射出,镜面反射仍遵循光的反射定律,故CD错误。
故答案为:B。
3.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习光学知识后,整理了如图所示的知识结构图。“胜哥”帮小科补全后应为( )
A.①凸透镜 ②光的直线传播 ③正立虚像
B.①凸面镜 ②光的色散 ③正立虚像
C.①凸面镜 ②光的直线传播 ③正立实像
D.①凸透镜 ②光的色散 ③正立实像
【答案】A
【知识点】光的直线传播及应用;平面镜成像特点、原理和现象;凸面镜和凹面镜;透镜及其特点与分类
【解析】【分析】平面镜成像的特点:像与物等大,像距等于物距,像与物关于平面镜对称,像与物的连线与平面镜相垂直。
【解答】凸面镜成像原理是光的反射,凸透镜成像原理是光的折射;小孔成像的原理是光的直线传播;平面镜所成的像是正立、等大的虚像。
故答案为:A。
4.“胜哥”从岸边看水中的鱼,看到的“鱼”的位置与鱼的实际位置不同。下列模型能解释此现象的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】光的折射:折射光线与入射光线分居法线两侧,入射光线、折射光线和法线位于同一平面内,空气中的角角度更大,无论作为入射角还是折射角。
【解答】AC、人能看到鱼,是因为有光线进入人的眼睛,故AC错误;
BD、光从水中斜射入空气中时会发生折射,空气中的折射角大于水中的入射角,人眼以为光是沿直线传播的,看到的实际是位置偏高的鱼的虚像,故B错误,D正确。
故答案为:D。
5.雨后的夜晚,“胜哥”迎着月光时,为了避让水洼,不要走地面上较亮的地方,下列光路中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】光的反射
【解析】【分析】光线在光滑平整的表面上发生镜面反射,在地面上发生漫反射,注意入射光线和反射光线的方向是否正确即可。
【解答】 根据题意可知,迎着月光走,月光经积水水面发生镜面反射,即水洼发生镜面反射,进入人的眼睛反射光线多,人感觉水洼处亮;而地面发生漫反射,有很少的光线进入人的眼睛,人感觉地面黑,所以为了避让水洼,应走“较暗”的地面,故ACD错误,B正确。
故选B。
6.绘制图形是科学学习的一项重要技能。下列图形绘制正确的是( )
A.平面镜成像
B.凹透镜折射
C.光的反射
D.光从空气斜射入水
【答案】B
【知识点】光的反射;平面镜成像的相关作图;光的折射规律;作光的折射光路图
【解析】【分析】(1)物体在平面镜中所成的像与物体关于平面镜对称。
(2)根据光的反射定律作图:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。
(3)凹透镜三条特殊光线的作图:①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;②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点;③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。
(4)根据光的折射规律作图:当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,而当光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角。
【解答】A、物体在平面镜中所成的像与物体关于平面镜对称,而图中像与物体不对称,故A错误;
B、平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点,故B正确;
C、在光的反射中,反射角等于入射角,而图中反射角不等于入射角,故C错误;
D、光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角;而图中折射角大于入射角,故D错误。
故答案为:B。
7.如图所示,“胜哥”在“探究光的反射规律”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.①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
【知识点】光的反射定律
【解析】【分析】A.根据光的反射中“反射角等于入射角”的规律判断;
B.入射角是入射光线与法线的夹角;
CD.根据光的反射中“三线共面”的规律判断。
【解答】 A.根据图片可知,红色激光相当法线,根据“反射角等于入射角”可知,①是蓝色激光对应的反射光线,因此①号光线的颜色为蓝色,故A正确;
B.根据图片可知,红光垂直照射在平面镜上,此时和法线的夹角为0°,即此时入射角是0°,故B错误;
C.为了探究反射光线、入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;
D.当纸板F转过一定的角度后,两块纸板不在同一平面上,所以在纸板F上就无法呈现出反射光线了,但反射光线没有消失,故D错误。
故选A。
8.小科通过视频号“胜哥课程”学习了光学。关于下列四幅图的说法,其中错误的是( )
A.汽车驾驶室两侧的反光镜(图甲)能扩大视野,利用凸面镜的发散作用
B.图乙所示的小孔成像是由于光沿直线传播形成的,所成的像是实像
C.图丙是观察对岸的树木在水中倒影的光路图
D.海市蜃楼景象(图丁)是由光的折射造成的
【答案】C
【知识点】光的直线传播及应用;凸面镜和凹面镜;光的折射现象及应用;作光的折射光路图
【解析】【分析】本题利用凸面镜作用以及小孔成像特点,光的折射的特点和光路图来解答。
【解答】A.凸面镜对光线有发散作用,可以扩大视野。汽车驾驶室两侧的反光镜即凸面镜。故A不符合题意;
B.实像由实际光线会聚而成,小孔成像是由于光沿直线传播形成的,所成像由实际光线会聚而成,是实像。故B不符合题意;
C.水中的倒影属于平面镜成像,是由光的反射形成的。而图中是光线从水中斜射入空气中发生折射,然后进入人眼的光路图,故C符合题意;
D.海市蜃楼是由于光在不均匀的空气中传播时发生折射形成的。故D不符合题意。
故答案为:C。
9.“胜哥”将两根筷子竖直插入一个注水的圆柱形玻璃杯中,插入水中的位置如图甲所示,则最后看到的情况是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】画图说明:A处为筷子,ABP表示由筷子发出的穿过玻璃杯壁B射向观察者P处的一条光线。ON为过B点沿半径方向的直线,即在B处和空气的分界面的法线,AB则相当于在B处由水中射入空气中的光线,角i和角r分别为此光线的入射角和折射角,根据光的折射规律即可作出判断。
【解答】图为筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图,A处为筷子,ABP表示由筷子发出的穿过玻璃杯壁B射向观察者P处的一条光线。ON为过B点沿半径方向的直线,即在B处和空气的分界面的法线,上述光线则相当于在B处由水中射入空气中,图中的角i和角r分别为此光线的入射角和折射角,根据光的折射规律可知,应有r>i.所以观察者在P处看到的筷子A的像A'的位置不是在A的实际位置,而是由其实际位置偏离杯中心的方向向杯壁靠拢一些,据此可知。以筷子竖直插入玻璃杯中时,其侧视图应该是C图。
同时,玻璃杯此时相当于一个凸透镜,对筷子起到了放大的作用,因此,观察到的筷子比实际粗些。
故答案为:C。
10.如图所示,下列为光线从空气斜射到玻璃时发生反射和折射现象,其中正确的是 ( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】光的反射;作光的反射光路图;光的折射规律;作光的折射光路图
【解析】【分析】(1)光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。
(2)光的折射规律:光从空气斜射入玻璃时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;光从玻璃斜射入空气时,折射光线远离法线,折射角大于入射角。
【解答】光从空气斜射入玻璃时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;
反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。
故答案为:A。
11.在图中甲、乙虚线方框内各放置一个透镜,两束光通过透镜前后的方向如图所示,则( )
A.图甲中放凸透镜,图乙中放凹透镜
B.图甲中放凹透镜,图乙中放凸透镜
C.图甲、图乙虚线方框中都放凸透镜
D.图甲、图乙虚线方框中都放凹透镜
【答案】B
【知识点】透镜及其特点与分类
【解析】【分析】凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。
【解答】甲中折射光线比入射光线远离主轴,即光线发散,那么甲为凹透镜;
乙中折射光线比入射光线靠近主轴,即光线会聚,那么乙为凸透镜。
故B正确,而ACD错误。
故选B。
12.“胜哥”用如图装置研究“凸透镜成像规律”,所用凸透镜焦距为10cm,光屏为表面粗糙的毛玻璃制成。如图调整好位置后,“胜哥”从毛玻璃光屏背后看到的像的形状和大小分别是( )
A.缩小 B. 放大
C. 放大 D.缩小
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】根据凸透镜成实像时,物距大于像距,成倒立缩小的实像,像与物上下颠倒,左右相反;
【解答】根据题意知道,凸透镜的焦距f=10cm,物距u=50cm,满足2f<u条件,故成倒立、缩小的实像,所以,“胜哥”从毛玻璃光屏背后看到的像的形状是,缩小的实像,故A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
13.如图,一束红光经三棱镜折射后,在光屏上a点处形成一个红色光斑。现保持入射光位置、方向及三棱镜位置不变,仅将红光改为紫光(已知紫光偏折程度大于红光),下列说法正确的是( )
A.保持光屏位置不变,紫色光斑仍在a点处
B.保持光屏位置不变,紫色光斑在a点上方
C.将光屏向右平移,紫色光斑仍可落在a点处
D.将光屏向左平移,紫色光斑仍可落在a点处
【答案】D
【知识点】光的色散
【解析】【分析】不同色光经透镜或三棱镜折射时的偏折能力不同,七种色光中,红光偏折能力最弱,紫光偏折能力最强。
【解答】AB、不同色光经三棱镜折射时的偏折能力不同,紫光的偏折能力比红光要强,因此,在本实验中,保持入射光位置及方向不变,仅将红光改为紫光,紫光偏折能力强,其光斑会在a的下方,故AB错误;
CD、如果将光屏向左平移,紫色光斑向上移动,仍可落在a点处,相反,如果将光屏向右平移,紫色光斑则向下移动,不可能落在a点,故C错误,D正确。
故答案为:D。
二、填空题
14.图中,山峰在水中的“倒影”是光在平静的水面发生 (填“镜面”或“漫”)反射形成的 (填“实”或“虚”)像。
【答案】镜面反射;虚像
【知识点】镜面反射与漫反射;实像与虚像
【解析】【分析】(1)镜面反射 是指当光线射到光滑表面(如镜子、平静水面)时,反射光线仍保持平行方向的现象。漫反射 则发生在粗糙表面(如墙壁、布料)上,由于表面微观凹凸不平,入射的平行光线会向各个方向无规则散射。
(2)实像由实际光线会聚形成,能够被光屏接收,总是倒立的;虚像由光线反向延长线相交形成,无法被光屏接收,总是正立的。
【解答】平静的水面可以看成是光滑的表面, 因此山峰在水中的“倒影”是由于光在平静的水面发生镜面反射形成的, 但是倒影是光的反射光线反向延长线相交形成的,并非实际光线汇聚,因此是虚像(不能被光屏承接)。
故答案为: 镜面 ; 虚
15.《哪吒之魔童闹海》自上映以来,打破众多影史纪录,成为我国电影的一张新名片。“胜哥”观影时,电影银幕 (选填“是”或“不是”)光源,观众在不同位置都能看到银幕上的影像,是因为光在银幕上发生了 (选填“镜面”或“漫”)反射;放映机成的是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
【答案】不是;漫;放大
【知识点】光源;镜面反射与漫反射;凸透镜成像的应用
【解析】【分析】能够自行发光的物体是光源;光的反射包括镜面反射和漫反射;放映机与投影仪相似,成倒立、放大的实像,此时的物距在一倍焦距和二倍焦距之间。
【解答】能够自行发光的物体是光源,没有灯光时屏幕是看不见的,不发光的,不是光源,坐在电影院内不同位置的观众都能看到银幕上的影像,是由于光发生了漫反射;放映机的底片位于一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像。
故答案为:不是;漫;放大。
16.星期天,“胜哥”逛公园.时看见了一些现象,请回答下列问题:
(1)阳光下;“胜哥”看见自己在地面上留下的影子在自己的西边,则此时是 (选填“上午”或“下午”);看见公园中红色的花朵,是因为花朵 (选填“反射”或“吸收”)红色光的缘故。
(2)来到湖边,“胜哥”看见湖水中的鱼在蓝天白云间游弋.若湖中的水深1m,则白云形成的像到水面的距离 1m。(选填“大于”“小于”或“等于”)这些“倒影”看起来比景物本身“暗”一些,主要是因为有一部分光发生 (“反射”或“折射”)进入了水中。
【答案】(1)上午;反射
(2)大于;折射
【知识点】光的直线传播及应用;平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)沿直线传播的光被不透明的物体挡住,在物体后面光照不到的地方形成影子;不透明物体的颜色由物体反射的色光决定;
(2)物体在平面镜所成的像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等,白云的像到水面的距离等于白云到水面的距离。
【解答】(1)上午太阳在东边,光线从东向西照射,“胜哥”的影子会在西边,因此此时是 “上午”;看见公园中红色的花朵,是因为花朵反射红色光的缘故。
(2)白云的像到水面距离等于白云到水面的距离,白云到水面的距离大于水深2m,白云形成的像到水面的距离大于2m,这些“倒影”看起来比景物本身“暗”一些,主要是因为有一部分光发生折射进入了水中,反射进入眼中的光减少的缘故。
17.光纤(光导纤维),是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传导工具。“胜哥”用光在水流中的传播模拟光纤技术,如图乙所示,“胜哥”在瓶壁上开个出水孔,用激光笔对准小孔照射,打开瓶盖上的透气孔,让水从出水孔流出来,能观察到激光笔发出的光顺着水流拐弯,不再沿着直线照射到对面。回答下列问题。
(1)光纤技术的科学原理主要是 。(选填“光的反射”或“光的色散”)
(2)模拟实验中随着瓶内液面下降,出水管流出的水越靠近瓶身,说明同种液体深度越小, 。
【答案】(1)光的反射
(2)压强越小
【知识点】光的反射;光的反射定律;影响液体压强大小的因素
【解析】【分析】(1)光纤的核心原理是 光的全反射 ,简单来说就是光在纤芯里不断“弹跳”前进,从而实现高速、低损耗的信号传输。
(2)液体压强主要受 液体密度 和 深度 影响,同一深度,密度越大,压强越大。同种液体,深度越深,压强越大。
【解答】 (1)光纤技术的科学原理主要是光的全反射 。光纤利用光的全反射原理,使光在光纤内部不断反射并沿光纤传播,而不是沿直线传播或发生色散。故答案为:光的反射。
(2)液体压强主要受 液体密度 和 深度 影响,同一深度,密度越大,压强越大。同种液体,深度越深,压强越大。 瓶内液面下降, 液体深度越小,压强越小。故答案为:压强越小。
18.如图所示是一种液面升降监测装置的原理图,光源S发出的一束激光与水平液面成30°角射向平静的液面,经反射后,在液面上方的水平标尺上形成光斑S。
(1)激光在液面发生了 (填“镜面反射”或“漫反射”)。
(2)入射光线与反射光线的夹角为 。
(3)“胜哥”发现光斑S'向左移动时,说明液面高度 (填“下降”、“升高”或“不变”)。
【答案】(1)镜面反射
(2)120°
(3)升高
【知识点】光的反射定律
【解析】【分析】(1)光在粗糙不平的表面发生漫反射,在光滑平整的表面发生镜面反射;
(2)根据反射角等于入射角分析解答;
(3)根据反射光线的位置变化分析入射点的位置变化即可。
【解答】(1) 液面是光滑的平面,激光照射到平静的液面时,会发生镜面反射;
(2) 入射角是入射光线与法线的夹角,题目中激光与水平液面成30°,因此入射角为: 90° - 30° = 60° 。 根据反射定律,反射角等于入射角,故反射角也为60° ,则入射光线与反射光线的夹角为: 60° + 60° = 120° 。
(3) 液面升高时,入射点会向右移动,反射光线与液面的交点(光斑S')向左移动。
19.如图所示,站在平面镜前的“胜哥”以1m/s的速度远离平面镜走了2s,“胜哥”在平面镜中像的大小 (填“变大”“变小”或“不变”),像相对于“胜哥”距离变化了 m。周围的同学从各个方向都能看见“胜哥”本人,是因为光照到“胜哥”身上,发生了 (填“漫”或“镜面”)反射。
【答案】不变;4;漫
【知识点】镜面反射与漫反射;平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)①根据平面镜成像“物像等大”的规律分析;
②根据平面镜成像“物像等距”的规律分析。
(2)光在粗糙不平的表面发生漫反射,反射光线射向四面八方。
【解答】(1)① 如图所示,站在平面镜前的小科以1m/s的速度远离平面镜走了2s, 此时物距减小,根据平面镜成像“物像等大”的规律可知,他在平面镜中像的大小不变;
②小科到平面镜的距离减小:s=vt=1m/s×2s=2m,根据平面镜成像的对称性可知,它的像到平面镜的距离减小2m,而像相对于小科距离变化:2m+2m=4m;
(2)周围的同学从各个方向都能看见小科本人,是因为光照到小科身上,发生了漫反射。
20.如图所示,蜡烛的烛焰能在光屏上成一个清晰的像,现在保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动凸透镜,要使光屏上能再次出现一个清晰的像,应该使凸透镜移动到刻度 cm处。
【答案】65
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】凸透镜成像规律:当2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f,当u>2f,成倒立、缩小的实像,像距2f>v>f,光的折射中光路是可逆的,据此分析。
【解答】由题意可知,蜡烛的烛焰能在光屏上成一个清晰的像,此时2f>u=15cm>f,像距v=30cm>2f,光的折射中光路是可逆的,当u>2f,成倒立、缩小的实像,现在保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动凸透镜,将原来的像距变为物距,即u=30cm,故可将凸透镜移动到刻度65cm处,此时物距u=30cm>2f,成倒立、缩小的实像。
故答案为:65。
21.人工智能技术必将会彻底改变我们的生活,汽车自动驾驶技术就是其中的一例,某人工智能汽车中安装了10个摄像头和多个超声波传感器,用来识别车道、计算与前车距离、并测量250米范围内的物体、摄像头的镜头相当于一个 ,A、B是该车先后拍下的两张另一辆汽车的照片,可以看出被拍的汽车是在 (选填“靠近”或“远离”)摄像头。
【答案】凸透镜;远离
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【分析】(1)当u>2f 时,物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像,主要应用是照相机和摄像机。
(2)凸透镜成实像时,“物近像远大,物远像近小”。
【解答】摄像头的镜头相当于一个凸透镜,物体在凸透镜的二倍焦距以外,成倒立缩小的实像,应用于照相机或摄像头。
比较两图可知,汽车所成的像变小了,则像距增大。根据“物远像近小”可知,此时物距增大,即被拍的汽车是在远离摄像头。
22.为了科学地认识和保护我们的眼睛,请完成下列题目:
(1)正常人能看清远近不同的物体,是因为眼球中 (填结构名称)的凸度会变化。
(2)“胜哥”是近视眼,他的视力缺陷能用 图(填“甲”或“乙”)来解释。
(3)“胜哥”配了“角膜塑形镜”(俗称“OK 镜”),它能通过改变原本厚度均匀的角膜弧度,实现视力的矫正。那么,矫正后的眼角膜应是图丙中的 (填字母)形态。
【答案】(1)晶状体
(2)乙
(3)B
【知识点】眼球的结构与视觉的形成;透镜及其特点与分类;近视眼的成因与矫正办法
【解析】【分析】(1)晶状体凸度越大,聚光能力越强。
(2)近视眼像成在视网膜前面,据此进行判断。
(3)凸透镜中间厚两边薄,具有会聚光线的能力;凹透镜中间薄两边后,具有发散光线的能力。
【解答】(1) 正常人能看清远近不同的物体,是因为眼球中的晶状体的凸度会变化。晶状体通过睫状肌的收缩和放松来调节凸度,从而改变焦距,使远近不同的物体都能在视网膜上形成清晰的像。
(2) 近视是由于眼球前后径过长或晶状体凸度过大,导致远处物体的像落在视网膜前方(如图乙)。因此,小明的视力缺陷能用乙图来解释。
(3)B中间薄、两边厚,具有发散光线的能力,使像延后会聚,成在视网膜上。
23.“胜哥”用手机和透镜自制简易投影仪。他能将手机上的画面放大投影到白墙上,设计如图甲所示。
(1)选用的透镜应该为 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
(2)“胜哥”为了获得清晰的画面,透镜离墙的距离应 (选填“小于f”“大于f且小于2f”或“大于2f”)。
(3)如图乙是正立的手机画面,为了在墙上获得正立的画面,手机应该 (选填“正放”或“倒放”)。
(4)若想让白墙上的像变大些,进行的操作是 ,同时将投影仪远离白墙。
【答案】(1)凸透镜
(2)大于2f
(3)倒放
(4)将手机靠近透镜
【知识点】透镜及其特点与分类;透镜的光路图
【解析】【分析】(1)凸透镜成像:凸透镜可以成实像,投影仪是利用凸透镜成倒立、放大实像的原理工作的;凹透镜对光线有发散作用,不能成实像用于投影。
(2)凸透镜成像规律:当物距f2f,成倒立、放大的实像,这是投影仪的成像原理。
【解答】(1)投影仪是利用凸透镜成像原理工作的,所以选用的透镜应该为凸透镜。
(2)根据凸透镜成像规律,当物距f2f,所以为了获得清晰的画面,透镜离墙的距离应大于2f。
(3)投影仪成的是倒立的实像,如图乙是正立的手机画面,为了在墙上获得正立的画面,手机应该倒放。
(4)根据凸透镜成像规律,物距减小,像距增大,像变大。若想让白墙上的像变大些,进行的操作是将手机靠近透镜,同时将投影仪远离白墙。
24.“胜哥”用放大镜欣赏邮票,如图甲所示。此时“胜哥”看到的是一个 、放大的虚像。为了模拟上述现象,“胜哥”利用一个焦距为10 cm的凸透镜、蜡烛和光具座等器材进行实验。“胜哥”先将蜡烛固定在光具座上50cm刻度线处,如图乙所示,接下来“胜哥”应将凸透镜放置在光具座上的A、B、C三点中的 点处,然后再从透镜的 (填“左”或“右”)侧用眼睛观察蜡烛烛焰的像。
【答案】正立;C;左
【知识点】实像与虚像;凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】(1)放大镜成像原理:当物距小于焦距时,凸透镜成正立、放大的虚像。
(2)实验器材的放置:要模拟放大镜成像,需将凸透镜放置在物距小于焦距的位置。已知凸透镜焦距为 10cm,蜡烛固定在 50cm 刻度线处,所以应将凸透镜放置在 C 点(使物距小于 10cm)。
(3)虚像的观察:放大镜成的虚像与物体在透镜的同侧,所以应从透镜的左侧用眼睛观察蜡烛烛焰的像。
【解答】 奶奶借助这个放大镜能够细致欣赏邮票上的图案,如图甲所示;此时奶奶看到的是一个正立、放大的虚像;
小航利用一个焦距为10cm的凸透镜、蜡烛和光具座等器材进行实验;他先将蜡烛固定在光具座上50cm刻线处,如图乙所示,物距小于焦距成正立、放大的虚像,接下来他应将凸透镜放置在光具座上的A、B、C三点中的C点处,然后再从透镜的左侧用眼睛观察蜡烛烛焰的像。
三、作图题
25.完成下列各图:
(1)如图1,画出这两条光线经凸透镜折射后的光线。
(2)如图2, OB是反射光线,画出它的入射光线。
(3)用60牛的力沿与水平方向成30°斜向上向左拉小车(图3),作用点在A点,请用力的图示表示出该力。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】作光的反射光路图;透镜的光路图;力的三要素及力的示意图
【解析】【分析】(1)经过凸透镜三条特殊光线:经过光心爱你的光线不发生偏折,沿原来的方向继续传播;经过凸透镜焦点的光线将发生偏折,沿与主光轴平行的方向射出;光路具有可逆性,可知平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。
(2)光的反射定律:反射角等于入射角,反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射光线、入射光线和法线三线共平面。
(3)力的三要素:大小、方向、作用点。
【解答】(1)经过光心的光线不会发生偏折,沿原来传播的方向继续传播;与主光轴平行的光线经过凸透镜后,会发生偏折,经过凸透镜的焦点,如图所示
。
(2)过入射点作与界面相垂直的法线,由光的反射定律可知,反射角等于入射角,反射光线与入射光线分居在法线两侧,据此画出入射光线,如图所示
。
(3)力的作用点为A点,拉力方向与水平方向呈30°角沿斜面向上,如图所示
。
26.(1)如图所示,左图是“胜哥”在岸边观察水中鱼时的情景,在右图中完成光路图。(其中 A 表示鱼的位置,A'表示鱼像的位置,B表示人眼位置,可以不画法线,保留作图痕迹)
(2)如图,一个质量为200克的苹果静止在水平面上,请在O点画出苹果所受重力G和支持力F的图示。(请写出计算过程)
【答案】(1)
(2)F=G=mg=200×10-3kg×10N/kg=2N;
【知识点】作光的折射光路图;力的三要素及力的示意图
【解析】【分析】(1)光的折射作图时,先连接人眼和虚像,找到折射点,再连接物体到折射点,从而画出折射光路图。
(2)苹果在水面桌面上静止时受到一对平衡力的作用:重力G和支持力F;然后根据重力公式和二力平衡条件求出两个力的大小,再根据力的示意图的画法作图。
【解答】(1)先连接人眼和虚像,即连接B与A',找到折射点,A处的光射到折射点进入人眼,如图所示:
(2)苹果静止在水平地面上,苹果受到竖直向下的重力G、竖直向上的支持力F,二力作用点都画在苹果的重心上,其大小F=G=mg=200×10-3kg×10N/kg=2N;从苹果的重心,分别沿竖直向下、竖直向上画一条带箭头的线段表示重力、支持力,并标出二力的符号和大小,如图所示:
27.请结合以下不同的光学情境,分别完成光路图。注意保留必要作图痕迹,标注关键元素。
(1)如图甲,一束光斜射入房中,小科在O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。
(2)请根据图乙中的入射光线,画出其通过凸透镜后的折射光线。
(3)如图丙,顾客站在倾斜放置的平面镜前观察自己的像。用AB 表示站在镜前的顾客,在图丁中画出其在镜中的像。
【答案】(1)
(2)
(3)
【知识点】光的反射定律;作光的反射光路图;平面镜成像的相关作图;透镜的光路图
【解析】【分析】(1)光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。平面镜的位置由法线确定,法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线。
(2)凸透镜的成像规律:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点;过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。
(3)平面镜成像的特点:像与物体关于镜面对称,即像和物体的大小相等、像和物体到镜面的距离相等、像和物体的连线与镜面垂直。
【解答】(1)首先画出入射光线和反射光线(竖直射向房顶),然后作出它们的角平分线即法线,再过 O 点作法线的垂线,即为平面镜的位置,反射光线竖直射向房顶;
(2)入射光线过凸透镜的焦点,经凸透镜折射后平行于主光轴射出;
(3)分别作出 A、B 两点关于平面镜的对称点A'、B',连接A'、B',即为 AB 在镜中的像。
28.根据要求完成作图。
(1)做出入射光线OA的反射光线
(2)做出AB的像A'B’
(3)根据光路图画出合适的透镜
(4)小球的重力为15牛,画出小球重力的图示。
【答案】(1)
(2)
(3),
(4)
【知识点】光的反射;平面镜成像的相关作图;透镜的光路图;重力及其方向
【解析】【分析】(1)考查光的反射定律,具体内容为:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。
(2)考查平面镜成像的特点,具体内容为:像与物关于平面镜对称,像与物的大小相等,像与物到平面镜的距离相等,像为虚像。
(3)考查透镜对光线的作用,凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。
(4)考查力的图示的画法,力的图示需要表示出力的大小、方向和作用点,要先确定标度,再根据标度画出力的线段,在线段末端标上箭头表示力的方向,并在旁边标注力的大小。
【解答】(1)首先过入射点作垂直于镜面的法线,然后根据反射角等于入射角,在法线的另一侧画出反射光线。
(2)分别作出点 A、B 关于平面镜的对称点 A'、B',然后用虚线连接 A'、B',即为 AB 的像。
(3)左图中光线经透镜后变得会聚,所以是凸透镜;
右图中光线经透镜后变得发散,所以是凹透镜。
在相应的光路上画出凸透镜和凹透镜。
(4)先确定标度,例如选 5N 为一个标度。小球的重力作用点在球心,方向竖直向下,从球心开始。
四、实验与探究题
29.如图是“胜哥”做“探究平面镜成像特点”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)如果实验中玻璃板没有与水平桌面垂直,下列说法正确的是 。(填序号)
①蜡烛A 不能成像
②透过玻璃板看不见蜡烛B
③所成的像与蜡烛A 关于镜面不对称
④无论在桌面上如何移动蜡烛B,始终无法与蜡烛A 的像完全重合
【答案】(1)暗
(2)前面;大小
(3)④
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)周围环境越暗,物体显得越明亮,成的像越清晰;
(2)只有反射光线射入眼睛,我们才能看到平面镜中的像。所谓“重合”,即形状和大小完全相同;
(3)根据平面镜成像的特点分析判断。
【解答】(1) 在较暗的环境中,蜡烛的火焰和其反射的像会更加明显,便于观察和比较像与物的关系。
(2) 实验中,只有蜡烛发出的光反射后射入眼睛,我们才能看到像。而反射光线和蜡烛A在同一侧,则人眼需在玻璃板的前方(蜡烛A所在的一侧)观察像与蜡烛B是否重合。当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时,说明像与物的大小相同。
(3) 如果实验中玻璃板没有与水平桌面垂直, 那么根据平面镜成像的对称性可知,此时仍然成像,但是像不能成在桌面上方,则蜡烛A的像和蜡烛B无法重合,
故选④。
30.如图甲所示,小明在探究“光的折射现象”时,将一束入射角为50°的光斜射入杯中的水里,在底部可形成光斑1。当小明逐渐往杯中加酒精时,发现光斑的位置发生变化偏折程度不同。为了定量反映这种差异,小明将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”,并根据所学科学知识和生活经验,对影响“偏折比”大小的因素提出以下猜想
猜想 1:“偏折比”与液面的深度有关; 猜想2:“偏折比”与液体的种类有关;
猜想 3:“偏折比”与入射光的颜色有关。
(1)为验证猜想1,小明的操作是向水中加酒精来探究,认为是液体深度增加改变了偏折比,“胜哥”不赞同该结论,请你指出小明错误之处: 。
(2)经“胜哥”指点,小明纠正过后,继续探究猜想一。在介质种类相同时,向图甲中加水多次改变液体深度,发现入射角大小不变时,折射角的大小不变,即“偏折比”不变。请在图乙画出:液体深度增加h后,激光折射光路图,并标明底部光斑2的位置。
(3)为验证猜想2,小明只将图甲中的水换成酒精。如图丙所示,酒精的深度小于水的深度,杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑的位置重合,对比可知:在相同条件下酒精对光的“偏折比” (填“等于”或“不等于”)水对光的“偏折比”。
(4)为了验证猜想3,小明在图甲装置中先后以相同入射角射入红色和蓝色的激光杯底光斑位置如图丁所示,则 光的“偏折比”大。
【答案】(1)未控制变量,存在液体深度和液体种类两个变量
(2)
(3)不等于
(4)红
【知识点】观察结果的记录与分析;控制变量法;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)根据控制变量法解答;
(2)根据入射点的变化分析光斑位置的变化;
(3)将图甲中的水换成酒精,当酒精的深度小于水的深度,根据几何知识可知此时折射角变小,然后即可判断“偏折比”的大小;
(4)光线的入射角和入射点不变,根据几何知识判断出红、蓝色激光的折射角,然后根据“偏折比”的定义可求得答案。
【解答】(1)为验证猜想1,小明的操作是向水中加酒精来探究,认为是液面高度增加改变了偏折比,“胜哥”不赞同该结论,请你指出小明错误之处:未控制变量,存在液面高度和液体种类两个变量;
(2)在介质种类相同时,向图甲中加水多次改变液面高度,发现入射角大小不变时,折射角的大小不变,即“偏折比”不变,如下图所示:
(3)水中的折射角大于酒精中的折射角,由于入射角相同,则在相同条件下,酒精对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小;
(4)光线的入射角和入射点不变,但红色激光的折射角大于蓝色激光的折射角,由于入射角相同,则根据“偏折比”的定义可知:红光的“偏折比”大。
故答案为:(1)未控制变量,存在液面高度和液体种类两个变量;
(2)
(3)不等于;(4)红。
31.在探究近视眼成因与矫正的主题实践中,“胜哥”利用橡皮膜和注射器制作了水透镜来模拟眼睛的晶状体,通过注射器向橡皮膜中注水,来改变橡皮膜凸起的程度,如图1。
(1)“胜哥”将蜡烛、水透镜和光屏依次摆放在水平光具座上,点燃蜡烛,使烛焰、水透镜和光屏三者的中心在 。完成后,将蜡烛放在离水透镜较远的位置,移动光屏,直到屏上出现烛焰清晰的像。
(2)“胜哥”用注射器向水透镜里加适量的水,此时屏上的像变得模糊,与图2中 (填“甲”或“乙”)成像情况相同。
(3)“胜哥”选择不同的眼镜在烛焰和水透镜之间前后移动,直到光屏上出现清晰的像,配戴的眼镜是 (填“凹”或“凸”)透镜。
(4)飞秒近视手术是一种新型的近视矫正技术。该手术削去眼角膜上的一部分组织,相当于在角膜上“制做一副镜片”,从而达到矫正近视的目的。用飞秒近视手术矫正视力后,以下会发生改变的是____(填字母)。
A.物体成像的位置
B.经过眼球折光系统所成像的性质
C.折光系统(由角膜和晶状体组成)的焦距
【答案】(1)同一高度
(2)甲
(3)凹
(4)A;C
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】(1)根据探究凸透镜成像规律实验的注意事项解答;
(2)凸透镜的凸度越大,对光线的会聚能力越强;近视眼成像在视网膜前面,远视眼成像在视网膜后面;
(3)根据近视眼的矫正方法解答;
(4)根据凸透镜成像的规律和特点分析判断。
【解答】(1) 在光学实验中,为了使烛焰的像能够清晰地呈现在光屏上,必须确保烛焰、水透镜(模拟晶状体)和光屏的中心在同一高度(或同一直线)上。这样可以避免像的偏移或变形。
(2) 向水透镜注水会增加水透镜的凸起程度,相当于晶状体变厚,折光能力增强,使像成在视网膜(光屏)前方,模拟近视眼的成像情况。 甲图显示像在视网膜前方(近视),乙图显示像在视网膜后方(远视),故选甲。
(3) 近视眼是由于晶状体折光能力过强(或眼球前后径过长),导致像成在视网膜前方。矫正近视需要佩戴凹透镜,发散光线,使像重新落在视网膜上。
(4) A.近视手术通过改变角膜形状,使像从视网膜前移到视网膜上,因此成像位置会改变,故A正确;
B.像的性质(倒立、缩小的实像)由眼球折光系统的本质决定,手术不会改变像的性质,故B错误;
C.手术改变了角膜的曲率,从而改变了折光系统的焦距(焦距变长,折光能力减弱),故C正确。
故选AC。
32.“胜哥”做了如图三个光学实验,请回答下列问题。
(1)如图甲是“探究光的反射定律”的实验,“胜哥”利用激光笔多次改变入射光线 EO 与镜面的夹角,其目的是 (填“减小误差”或“寻找普遍规律”).
(2)如图乙是“探究平面镜成像规律”的实验,“胜哥”在图中“8位置放上光屏,没有在光屏上看到像,说明平面镜所成的像是 像(填“实像”或“虚像”).
(3)如图丙是“胜哥”“研究凸透镜成像规律”的实验,此时在光屏上成倒立清晰等大的像,则所用凸透镜的焦距为 厘米.
【答案】(1)寻找普遍规律
(2)虚像
(3)10
【知识点】光的反射;光的反射定律;平面镜成像特点、原理和现象;平面镜成像的相关作图;凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【分析】(1)“探究光的反射定律”的实验中多次测量的目的是为了寻找普遍的规律;
(2)用光屏是否能承接到像,是判断实像和虚像的最佳方法;
(3)根据u=v=2f时,在光屏上成倒立、等大的实像,据此求出焦距。
【解答】(1)图甲是“探究光的反射定律”的实验中小玉利用激光笔多次改变入射光线EO与镜面的夹角,其目的是寻找普遍规律;
(2)“探究平面镜成像规律”的实验,小玉在图中B位置放上光屏,没有在光屏上看到像,说明平面镜所成的像是虚像;
(3)“研究凸透镜成像规律”的实验,此时在光屏上成清晰等大的像,此时u=v=50.0cm-30.0cm=20.0cm,则2f=20.0cm,即f=10.0cm;
五、综合题
33.如图所示,“胜哥”取用两块焦距不同的凸透镜自制望远镜。他一手拿一块,通过两块凸透镜观察远处的物体,同时调整两块凸透镜之间的距离,直到看清楚为止。请用所学知识结合图片描述用该望远镜观察远处物体时的成像原理。
【答案】远处的凸透镜相当于望远镜的物镜,使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像,近处的凸透镜相当于望远镜的目镜,用来把这个实像放大成正立的虚像,所以我们看到了物体放大的像。
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【分析】本题通过两个焦距不同的放大镜演示望远镜成像的原理,前面的凸透镜相当于望远镜的物镜,使远处的物体在焦点附近成实像,后面的凸透镜相当于望远镜的目镜,用来把这个实像放大,所以我们看到了物体放大的像。
【解答】远处的凸透镜相当于望远镜的物镜,使远处的物体在焦点附近成倒立、缩小的实像,近处的凸透镜相当于望远镜的目镜,用来把这个实像放大成正立的虚像,所以我们看到了物体放大的像。
34.小科通过视频号“胜哥课程”知道了用旋转棱镜法测光速的原理,其过程大致如下,选择两个距离已经精确测量过的山峰(距离为L),在第一个山峰上装一个强光源S,由它发出的光通过狭缝射在八面镜的镜面1上,被反射到放在第二个山峰的凹面镜B上,再由凹面镜B反射回第一个山峰,如果八面镜静止不动,反射回来的光就在八面镜的另外一个面3上再次反射,经过望远镜,进入观测者的眼中。(如图所示)如果八面镜在电动机带动下绕中心轴A 转动,则只有当转动速度为某些特定值时才可以在望远镜里重新看到光源的像。
(1)由于两座山峰之间的距离很大,所以可以认为光由镜面1出发到反射回镜面3所经过的路程x= 。
(2)某次实验中八面镜转动的速度稳定在t时间内正好转过n圈的状况。此时实验者在望远镜里看到了S的像。据此可以确定出光速的最大可能值等于 。
【答案】(1)2L
(2)
【知识点】光的直线传播及应用;光的传播速度与光年
【解析】【分析】(1)“光的传播路程分析”:光从第一个山峰的八面镜镜面 1 出发,传播到第二个山峰的凹面镜 B,再反射回第一个山峰的八面镜镜面 3。
(2)“光速的计算(结合八面镜的转动周期)”:八面镜转动时,只有当光传播的时间内,八面镜恰好转动的整数倍角度(使反射光回到望远镜),才能看到像。最大可能值对应八面镜转动圈的时间与光传播时间相等,结合路程、时间与速度的关系计算光速。
【解答】(1)由图可知,光由镜面1出发到反射回镜面3所经过的路程x=2L;
(2)光由镜面1开始经一系列的反射再到达望远镜所用的时间为 光速
35.小科在探究光的折射规律时,意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮(如图1),“胜哥”告诉他这是光的全反射现象。课后,小科查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表所示:
入射角l 0° 10° 20° 30° 40° 41.2° 41、8° 42°
折射角r 0° 81° /
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而 ...
(2)由表格数据可知:图2 中能反映上述实验中的入射角与折射角之间的关系的是 (选填“a”或“b”),
(3)当光从空气斜射向玻璃时,不能发生全反射现象,原因是折射角 入射角。(选填“>”“=”或“<”)
(4)利用这个原理;工程师制造出了光导纤维,结合题目信息,简要说明光导纤维在传播信息过程中有哪些优势 。
【答案】(1)增大
(2)a
(3)<
(4)能量损失少,可以进行远距离传输
【知识点】光的反射;光的反射定律;作光的反射光路图
【解析】【分析】(1)由表中数据可知,当入射角增大时,反射能量和折射角也随着增大;
(2)光从玻璃斜射向空气时,折射角随着入射角的增大而增大,且折射角总大于入射角,据此解答;
(3)光从空气斜射向玻璃,折射角小于入射角;假设发生全反射,折射角等于90°,那入射角必大于90°,不符合实际;
(4)根据光导纤维在传播信息过程中的原理进行回答。
【解答】 (1)分析表中数据可知,光从玻璃斜射向空气时,折射角随着入射角的增大而增大,反射能量也随着入射角的增大而增大;
(2)光从玻璃斜射向空气时,折射角随着入射角的增大而增大,且折射角总大于入射角;
图线b中,当入射角等于45°时,折射角也等于45°;图线a中的折射角始终大于入射角,且入射角接近45°时,折射角达到90°(即发生全反射),符合题意,因此图线a反映了折射角与入射角的关系;
(3)根据光路可逆,当光从空气斜射向玻璃时,折射角小于入射角,因此折射光线不能消失,则不能发生全反射现象;
(4)用光纤传导信息,能量损失少,可以进行远距离传输。
36.低碳环保的公共自行车,给市民出行带来方便,在设计时用了不少科学知识。
(1)主体色橙色代表活力、服务与发展,与自行车颜色巧妙呼应;如图1我们看到车身为橙色是因为自行车反射 光,我们能在不同角度看见自行车,是因为光在自行车的表面发生 的缘故。
(2)自行车的尾灯设计很巧妙,当后面开来的汽车的灯光,无论从哪个方向射向尾灯,它都能把光线从原路反射回去。图2四幅图中符合要求的是 。
【答案】(1)橙;漫反射
(2)B
【知识点】光的反射;光的反射定律
【解析】【分析】(1)不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的,透明物体的颜色是由它透过的色光决定的;
漫反射时反射光线射向各个方向,所以我们能从各个不同方向看到本身不发光的物体;
(2)要解决此题,需要掌握光的反射定律的内容:反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角。
【解答】(1)我们看到共享单车的车身为橙色的,是因为自行车反射橙色的光,而吸收了其它颜色的光;我们能从不同方向看到本身不发光的物体,是因为光在物体表面上发生了漫反射,反射光线射向各个方向的缘故;
(2)如图,当两块平面镜互相垂直时,
根据光的反射定律,反射角等于入射角。
OM⊥ON,所以∠OBC+∠OCB=90°,因此∠ABM+∠DCN=90°
所以∠ABC+∠BCD=180°-∠ABM-∠OBC+180°-∠OCB-∠DCN=360°-180°=180°
所以AB∥CD。
因此若平行光照射到互相垂直的平面镜上时,将反向射回。则司机便可以知道前面有自行车了,避免发生交通事故;
故答案为:B。
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