第四章 光现象
考查点
年份
题型
题号
分值
考查内容
备考策略
光现象的
识别与解释
2019
填空题
2
1分
漫反射现象
1.光的直线传播、光的反射及折射现象的辨。
2.注意对平面镜成像规律的探究实验的复习。会运用平面镜成像规律分析、解释生活中的相关现象。
3.作光的反射或折射光路图是中考的热点,复习中要侧重对光的反射定律、光的折射规律的理解,更要注意作图规范。
4.光的色散重点是总结生活中的色散现象。
光现象作图
2020
作图题
15
2分
平面镜成像作图
2018
作图题
16
2分
光现象综合作图
探究平面镜
成像特点
2017
实验探究题
17
4分
(1)实验器材的选取(用玻璃板代替平面镜,便于确定像的位置);实验操作(纸板与镜面应垂直放置);
(2)实验操作(比较物像大小关系;探究像的虚实)
考点一 光的直线传播
1.光的直线传播
(1)光源:自己能发光且正在发光的物体。月亮① 不是 (选填“是”或“不是”)光源。?
(2)光线:用来表示光传播的径迹和方向的带有② 箭头 的③ 直 线。?
(3)光的直线传播
条件:光在④ 同种均匀 介质中沿直线传播。?
举例:影子的形成、日(月)食的形成、小孔成像等。
(4)小孔成像的特点:在光屏上形成⑤ 倒立的实 像。像的形状与小孔的形状无关。?
2.光的传播速度:光不仅可以在空气、水等物质中传播,还可以在真空中传播。真空中的光速是宇宙间最快的速度,在物理学中用字母c表示,c=⑥ 3×108 m/s=⑦ 3×105 km/s。光在空气中的速度非常接近于c。光在水中的速度约为c,在玻璃中的速度约为c。?
考点二 光的反射
1.光的反射:光射到物体表面时,有一部分会被物体表面⑧ 反射 回来,这种现象叫做光的反射。例如水中倒影、照镜子等。?
2.光的反射定律
图示
内容
(1)反射光线、入射光线和法线在⑨ 同一平面 内(三线共面)?
(2)反射光线和入射光线分居⑩ 法线 两侧(两线分居)?
(3)反射角 等于 入射角(两角相等)?
理解
(1)一条入射光线只有一条对应的反射光线
(2)当光线垂直入射时,反射角和入射角都为 0° ?
(3)入射角增大,反射角 增大 ?
(4)在光的反射中,光路是 可逆 的?
3.镜面反射和漫反射
镜面反射
漫反射
图示
不同点
反射面平整光滑,平行光线经过反射后 是 (选填“是”或“不是”)平行光线?
反射面粗糙不平,平行光线经反射后 不是 (选填“是”或“不是”)平行光线?
视觉特征
只能在反射光的方向上看到物体,且物体看起来明亮、刺眼,会造成光污染
能从各个方向看到不发光的物体
能否成像
能成像
不能成像
共同点
每条光线反射时,都遵循光的 反射 定律;光路都是 可逆 的?
考点三 平面镜成像
1.平面镜成像
(1)原理:光的 反射 。?
(2)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 ;平面镜成 虚像 。也可概括为:平面镜所成的像与物体关于镜面 对称 。?
(3)应用:穿衣镜、潜望镜。
2.凸面镜和凹面镜
凸面镜
凹面镜
特点
对光有 发散 作用,起到扩大视野的作用?
对光有 会聚 作用,起到聚集光能的作用?
应用
汽车后视镜,路口的反光镜
太阳灶,汽车前灯的反光装置
考点四 光的折射
1.定义:光从一种介质斜射入另一种介质中时,传播方向会发生 偏折 ,这种现象叫做光的折射。?
2.光的折射规律
图示
折射
规律
(1)折射光线与入射光线、法线在 同一平面 内(三线共面)?
(2)折射光线和入射光线分居 法线 两侧(两线分居)?
(3)当光线由空气斜射入水中时,入射角 大于 折射角;入射角增大,折射角也 增大 ?
(4)当光线垂直入射时,传播方向 不变 ?
(5)在光的折射现象中,光路是 可逆 的?
折射
现象
池底变浅、海市蜃楼等
如:从池底A点发出的光线在水面处发生折射,折射角 大于 入射角,眼睛逆着折射光线看去,感觉光是从A'点射来的,A'点就是A点的变 高 的虚像?
考点五 光的色散
1.色散:太阳光是白光,1666年英国物理学家 牛顿 用三棱镜将太阳光(复色光)分解成各种单色光的现象叫做光的色散。如果用一个白屏来承接,在白屏上就形成一条彩色的光带,颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,如图所示。这说明白光(太阳光)是由各种色光 混合 而成的。?
2.色光的三原色: 红色 、 绿色 、 蓝色 。?
3.物体的颜色
透明物体的颜色:由它能 透过 的色光决定,如蓝色的玻璃只能透过蓝色光,无色透明物体能透过所有的色光。?
不透明物体的颜色:由它 反射 的色光决定,白色不透明物体 反射 所有色光,黑色不透明物体 吸收 所有色光。?
4.看不见的光
红外线
紫外线
定义
我们把红光之外的辐射叫做红外线
在光谱的 紫 端以外,还有一种看不见的光,叫做紫外线?
特性
热效应强、穿透云雾能力强等
具有荧光效应、杀毒灭菌、促进骨骼的生长等
应用
遥控、红外线夜视仪等
验钞机、灭菌灯等
1.(2018河南备用卷,7,2分)下列现象中,由光的反射形成的是(D)
解析 水中筷子上反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射,折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是筷子的虚像,比实际位置偏高,所以感觉折断了,故A错误。日食是由光的直线传播形成的,故B错误;用放大镜观察叶片时,叶片变大了,属于凸透镜成像,是由于光的折射形成的,故C错误。水中的倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故D正确。
2.(2020河南,15,2分)检查视力时,为节省空间,常让被测者背对视力表观察对面墙壁上平面镜M中视力表的像。请在图中作出被测者通过平面镜M看到视力表上A点的光路图。
答案 如图所示
解析 作图步骤:①根据平面镜成像特点(像与物关于平面镜对称)作图确定A点的像A'的位置;②连接像A'与人眼,连线与平面镜交于一点O,平面镜右侧用虚线,平面镜左侧用带箭头的实线;③用带箭头的实线连接视力表上A点到入射点O,AO为入射光线。
3.(2018河南,16,2分)如图所示,一玻璃三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC。一束红光平行于BC边从S点射入三棱镜,经AB面折射后,又在BC面发生反射,然后恰好从P点折射后射出。请画出这个传播过程的光路图。
答案 如图所示
解析 这个光学作图比较复杂,它是由典型作图题变形而来,把S看做发光点,P看做反射光线通过的点,BC为反射面。步骤如下:作S的对称点S',然后连接S'、P(注意垂直符号、虛线),经过AC折射出去之后的光线应该与入射光线平行。
4.(2018河南备用卷,16,2分)如图所示,水平地面上有一直角三棱镜ABC,其右侧地面上有一平面镜,一光屏与平面镜垂直,一束绿光垂直于AB面射向三棱镜,经三棱镜折射、平面镜反射后,恰好射到光屏上的P点,请画出这个传播过程的光路图。
答案 如图所示:
解析 当光垂直射入玻璃时,折射光线的方向不变;据此画出折射光线DE,作出P点关于平面镜的对称点,即像点P',然后连接EP',EP'与平面镜的交点O为入射点,连接EO即入射光线,再连接OP。经平面镜反射后,恰好射到光屏上的P点的光路图如图所示。
5.(2016河南,15,2分)如图所示,在某房间的天花板上装有平面镜M,S为一灯泡,P为不透明的墙。请画出灯泡发出的光经平面镜反射后,能够照亮P墙右侧区域的光路图。
答案 如图所示
解析 本题要求画出能照亮的区域范围,所以应当确定边缘两条光线的传播路径。应用平面镜成像特点确定反射光路图比直接应用反射定律更准确快捷。
6.(2017河南,17,4分)如图是“探究平面镜成像的特点”的实验装置。
(1)实验中用玻璃板代替平面镜,主要利用了玻璃透明的特点,便于确定 像的位置 ,玻璃板放置时要求与纸板 垂直 。?
(2)在玻璃板前面放一支点燃的蜡烛A,再拿一支没点燃的相同的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直至与蜡烛A的像重合,这样做是为了比较像与物的 大小 关系;若用光屏替代蜡烛B,在光屏上观察不到蜡烛A的像,说明平面镜成的是 虚 (选填“实”或“虚”)像。?
解析 (1)平面镜所成的像是虚像,所以应当利用玻璃板既能透光又能反光的性质,采用替代法在玻璃板后放上另一支没点燃的相同的蜡烛来确定像的位置;玻璃板应当与纸板垂直,这样才能使另一支蜡烛与虚像重合。(2)蜡烛B能与蜡烛A的像重合就可以证明像与物大小相等;虚像只能用眼睛观察到,不可以用光屏来承接,实验中光屏上看不到蜡烛A的像,说明成的是虚像。
7.(2014河南,18,4分)如图所示,在探究光的反射规律时,将一块平面镜放在水平桌面上,再把一块纸板垂直放置在平面镜上。
(1)实验时让光贴着纸板入射是为了 显示光路 。?
(2)如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板沿AO入射时, 不能 (选填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光。?
(3)为了便于测量和研究,需要把光路记录在纸板上,你的方法是: 用笔在纸板上沿着光路将其描画下来 。?
(4)为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律,应当 改变入射角大小多次进行实验 。?
解析 (1)实验时让光贴着纸板入射可以通过纸板显示光的传播路径。(2)根据光的反射定律,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,如果纸板不与平面镜垂直,则反射光线不会出现在非同一平面的另一侧纸板上。(3)实验需要研究的是光线的方向、位置和角度的关系,所以应把光路画在纸板上然后再进行研究。(4)为了得出普遍规律,应进行多次实验,测出多组实验数据。
命题点一 光现象的辨识
例1 (2020贵州黔东南)如图所示,一些金属条被科技馆工作人员按特殊的方式摆放后,在灯光的照射下就出现了栩栩如生的“飞机”,与“飞机”的形成原理相同的是(A)
A.坐井观天,所见甚小
B.海市蜃楼
C.雨后彩虹
D.镜中“花”、水中“月”
解析 金属条被科技馆工作人员按特殊的方式摆放后,在灯光的照射下就出现了栩栩如生的“飞机”,其形成原理是光沿直线传播。坐井观天,所见甚小,是由光沿直线传播引起的,故A正确;海市蜃楼是光经过不同密度的空气层后发生折射,使远处景物显示在半空中或地面上的奇异幻景,属于光的折射现象,故B错误;雨后天空出现彩虹,是由于太阳光照到空气中的小水滴上,被分解为绚丽的七色光,即光的色散,属于光的折射,故C错误;镜中“花”、水中“月”均属于平面镜成像,其形成原理是光的反射,故D错误。
类型突破
光现象的辨识关键是从“介质”入手进行区分,如下:
变式1-1 下列现象中属于光的折射现象的是(C)
A.镜花水月
B.立竿见影
C.海市蜃楼
D.一叶障目
解析 “镜花水月”是因为光在镜面和水面发生反射形成的;“立竿见影”是光沿直线传播的现象;“海市蜃楼”是光在不均匀的大气中传播形成的光的折射现象;“一叶障目”是由光沿直线传播形成的,故选C。
变式1-2 (2019河南驻马店一模)物理课堂也充满诗情画意,下列诗句从物理学的角度解释不正确的是(B)
A.“绿树阴浓夏日长,楼台倒影入池塘”句中的“阴浓”是由光的直线传播形成的
B.“大漠孤烟直,长河落日圆”,诗人看到的“落日”是由光的直线传播形成的
C.“池水映明月,潭清疑水浅”句中“水浅”是由光的折射造成的
D.“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还”句中的“彩云”是由光的色散形成的
解析 “阴浓”是指树木的影子,是由光的直线传播形成的;大气分布不均匀,落日发出的光在不均匀的大气中传播时发生折射现象;“水浅”是水底看起来比较浅,这是由光的折射形成的;“彩云”是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分解成各种色光,故选B。
命题点二 光的反射、折射规律
例2 如图所示,入射光线与平面镜成30°角,下列说法正确的是(A)
A.反射角是60°
B.入射角是30°
C.反射光线与镜面的夹角是60°
D.入射角增大,反射角不变
解析 因为入射光线与平面镜的夹角是30°,所以入射角为90°-30°=60°;根据光的反射定律,反射角等于入射角等于60°,故A正确,B错误;反射光线与镜面的夹角是90°-60°=30°,C错误;因为反射角等于入射角,所以入射角增大,反射角也增大,D错误。
变式2-1 如图,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射。(图中入射光线,反射光线和折射光线的方向均未标出)其中折射光线是 OG (用字母表示),反射角等于 60° 。?
解析 由图可知,∠BOF=30°,所以∠DOF=90°-30°=60°,由图知∠DOE=60°,根据反射角等于入射角,可知CD为法线,AB为界面,而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OG一定为折射光线,EO为入射光线,OF为反射光线,则反射角为∠DOF=60°。
变式2-2 (2019河南郑州二模)如图所示,一束方向不变的光线从左方射向水面,这时的反射角是β,折射角是γ;若把水槽的左端稍垫高一些,待水面恢复平静时,反射角是β1,折射角是γ1,则(A)
A.β1=β,γ1=γ
B.β1<β,γ1<γ
C.β1<β,γ1>γ
D.β1>β,γ1>γ
解析 当把水槽左端垫高些,待水面恢复平静时,水面仍然是水平的,即法线方向仍然是竖直方向,故入射角不变,所以反射角和折射角也不变,即β1=β,γ1=γ,故选A。
命题点三 平面镜成像特点及应用
例3 如图所示,一名游客行走在玻璃栈道上,栈道上映出了她美丽的“身影”,若游客的身高是1.65
m,则游客的头顶到“身影”头顶的距离为 3.3 m;当她在栈道上行走时,她的“身影”的大小将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
解析 游客的身高是1.65
m,据物像等大的特点可知,她在栈道中的像高也是1.65
m,则游客的头顶到“身影”头顶的距离为1.65
m+1.65
m=3.3
m;当她在栈道上行走时,她的像大小仍然和她的大小相等,不变。
变式3-1 (2020浙江温州)如图所示,在中国象棋棋盘正中央竖立一块垂直于棋盘的平面镜,棋子“象”由甲移到乙,则平面镜中“象”的移动是(C)
A.由④到②
B.由③到①
C.由②到④
D.由①到③
解析 根据平面镜成像的特点可知,物距等于像距,像和物体对应点的连线与平面镜垂直。棋子“象”在甲处时,像在位置②处;棋子“象”在乙处时,像在位置④处;棋子“象”由甲移到乙,则它的像由②移到④。故选C。
变式3-2 宠物狗狗正前方竖立着一面镜子,它正在欣赏镜中的自己(如图所示),假设狗狗不动,把平面镜沿MN截成两半,并分别向两侧平移一段距离(两块镜面仍然在原镜面平面内),则狗狗的头部通过左、右两面镜子(D)
A.都不能成像
B.各成半个像,合起来成一个完整的像
C.都成完整的像,且两个像在不同位置
D.都成完整的像,且两个像在同一位置
解析 平面镜所成的像和物体形状、大小相同,与平面镜的大小无关,半个平面镜仍能成完整的像,故A、B错误;平面镜左右两部分都能成完整的像,像与宠物狗关于镜面对称,所以两个像的位置是相同的,故C错误,D正确。
命题点四 光的色散及物体的颜色
例4 如图所示,一束太阳光通过三棱镜后,下列说法正确的是(C)
A.光仍按原来方向传播
B.光将向斜上方偏转
C.在光屏上呈现各种色光
D.光屏上只呈现红、绿、蓝三种色光
解析 当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光,这是光的色散现象,光将向斜下方偏转。故C正确,A、B、D错误。
变式4-1 (2019河南南阳新野一模)一束太阳光通过三棱镜折射后,被分解成七种颜色的光,在白色光屏上形成一条七彩光带,如图所示,这种现象叫光的 色散 ,如果将白色光屏换成红色光屏,我们将 不能 (填“能”或“不能”)看到七彩光带。原因是 红色光屏只能反射红光 。?
解析 当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光,这是光的色散现象;红色光屏只能反射红光,将白色光屏换成红色光屏,只能看到一条红色光带。
变式4-2 (2020江苏苏州)在光学实验室内,将一辆玩具汽车放置在白色背景板前。拉上窗帘,打开光源A,让一束白光照向汽车,发现汽车呈现黄色,这是由于汽车 反射 (吸收/反射)了黄色光。若将另外一束红光照向汽车的影子,则影子区域此时呈现 红 色。?
解析 不透明物体的颜色由其反射的色光决定;白色背景板可以反射所有色光,所以影子区域呈现红色。
命题点五 光现象作图
例5 (2019河南郑州二模)如图所示,小松站在岸上看到空中A处有只小鸟,水中B处有条小鱼,请你分别画出小松看到小鸟和小鱼眼睛(黑点)的光路图。
答案 如图所示
解析 鸟反射的光线经过空气传播到人的眼中,连接人眼和看到的鸟的眼睛,即小松看到鸟的光路图;连接人眼和看到的鱼的位置B与水面交于一点O,O为入射点,连接入射点O和人眼,可得折射光线,连接小鱼眼睛与O点可得入射光线,可知入射角小于折射角,符合规律。
方法点拨
光的反射、折射的作图步骤
(1)光的反射作图:先确定法线,然后根据入射光线、反射光线以及法线在同一平面内,入射光线和反射光线分居法线两侧作反射光线或入射光线,并且反射角等于入射角,用箭头标明方向。
(2)光的折射作图:先过入射点作出法线,然后根据入射光线、折射光线以及法线在同一平面内,入射光线和折射光线分居法线两侧作折射光线或入射光线,用箭头标明方向。
变式5-1 (2020河南濮阳一模)疫情期间,小明在家帮妈妈干活时也不忘了学习。他坐在书桌前通过平面镜MN随时观察烧水壶的情况。请你在图中画出反映这现象的光路图(图中S表示烧水壶,A表示小明的眼睛)。
答案 如图所示:
解析 过平面镜作出点S的对称点S',即点光源S在平面镜中的像,连接S'A与镜面交于O点,即入射点(反射点),连接SO就得到入射光线,OA即反射光线。
变式5-2 (2020河南师大附中二模)如图所示为一块透明的长方形玻璃砖,水平面MN镀银(反射光),一束光从A点射入,从B点射出,请完成光路图。
答案 如图所示:
解析 由于水平面MN镀银(反射光),相当于平面镜,先根据平面镜成像的对称性画出A关于MN的对称点A'(A在MN中的像),根据反射光线好像从虚像上射出画出反射光线到达B;当光从玻璃斜射入空气时,折射光线和入射光线分居法线的两侧,折射角大于入射角。
实验一 探究光反射时的规律
命题热点
1.纸板的作用: 显示光路 。
?
2.纸板与平面镜的放置要求及原因:纸板与平面镜应 垂直 放置,确保三线 共面 。?
3.入射角与反射角的识别:入射光线与法线的夹角是入射角;反射光线与法线的夹角是反射角。
4.“三线共面”的判断方法:将一侧纸板向后折转,观察能否在纸板上看到 反射 光线。?
5.验证光路可逆的操作:让光逆着反射光线的方向射向镜面,观察光的 传播路径 。?
6.多次改变入射角的大小并进行测量的目的:保证实验结论具有 普遍 性。?
7.实验结论: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在法线的 两侧 ,反射角 等于 入射角,即“三线共面,两角相等,法线居中”。?
例1 (2019河南三门峡二模)如图所示是探究“光的反射规律”的实验装置,其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏,并能沿NO折转,NO垂直于CD。
(1)如图甲所示,让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点,右侧纸板上没有观察到反射光,原因可能是 纸板与平面镜不垂直 。?
(2)调整装置后,我们能从纸板前不同方向看到入射光、反射光的径迹,这是因为光在纸板上发生了 漫反射 现象。?
(3)保持入射点O的位置不动,当入射光线向NO靠近时,发现反射光线 靠近 (选填“靠近”或“远离”)NO,为了探究反射角与入射角的关系,应当多次改变入射角大小并进行测量。?
(4)如图乙所示,保持左侧纸板和入射光线的位置不变,将右侧纸板绕NO前后转动,这样做的目的是探究 光在反射时,反射光线、入射光线与法线是否在同一平面上 。?
(5)若将光线沿着FO方向射入,光将沿着图中OE方向射出,表明在光的反射现象中,光路是 可逆 的。?
补充设问
(6)实验数据如下表,其中有一组数据测错了,原因可能是 把反射光线和平面镜的夹角当成了反射角 。?
实验次数
1
2
3
4
5
入射角
60°
45°
30°
15°
0°
反射角
60°
45°
60°
15°
0°
(7)实验时为了使光线在纸板上显示出来,方便实验研究,应该采取的操作是: 使激光笔紧贴着纸板面入射 。?
解析 (1)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,反射光线不在纸板上,则在纸板上看不到反射光线。(2)实验时从纸板前不同的方向都能看到光的传播路径,是由于纸板表面凹凸不平,光在纸板上发生了漫反射。(3)将入射光线EO向法线靠近时,入射角减小,反射角也减小,则当入射光线向NO靠近时,发现反射光线靠近NO。(4)实验中使用可折转的硬纸板,除了能呈现光路外,将右侧纸板绕NO转动,此时在右侧纸板上不能看到反射光,由此可以得出反射光线、入射光线和法线在同一平面内的结论。(5)若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点,会发现反射光线沿着OE方向射出,该现象说明在反射时,光路是可逆的。
补充设问 (6)把反射光线和平面镜的夹角当成了反射角 (7)使激光笔紧贴着纸板面入射
实验二 探究平面镜成像的特点
命题热点
1.实验方法: 等效替代 法。?
2.实验环境选取:选取 较暗 的环境,实验现象会更加明显。?
3.实验仪器的选取
(1)用玻璃板代替平面镜:玻璃板透明,便于确定像的 位置 。?
(2)选择较薄玻璃板:便于观察像的位置,玻璃板太厚了在前后表面都会成像,会产生重影,选择较薄玻璃板可避免产生重影。
(3)选用两支完全相同的蜡烛的原因:便于比较像与物的 大小 关系。?
(4)刻度尺的作用:测量 物距 和 像距 。?
4.玻璃板放置要求及原因:与水平桌面 垂直 放置,确保像和物能够重合。?
5.光屏上承接不到蜡烛像的原因:平面镜成的是 虚 像。?
6.多次改变蜡烛与玻璃板的间距进行测量的目的:保证实验结论的 普遍 性。?
7.实验结论:像的大小和物体大小 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 ;平面镜成 虚 像。?
例2 如图是小明在“探究平面镜成像的特点”的实验中使用的装置。
(1)为了便于观察,该实验最好在较 黑暗 (选填“明亮”或“黑暗”)的环境中进行。?
(2)你认为本实验小明应选择较 薄 (选填“厚”或“薄”)的玻璃板来完成实验。?
(3)选取相同的蜡烛,是为了便于比较像和物体的 大小 关系。?
(4)小明实验时发现始终无法将B与A的像调至完全重合,可能的原因是 玻璃板没有与水平桌面垂直放置 (写出一点即可)。?
(5)将一张白纸放在玻璃板后,发现无论如何移动,在白纸上都 不能 (选填“能”或“不能”)成像,说明平面镜所成的像是 虚 像。?
(6)实验中观察到蜡烛A在玻璃板后面有两个几乎重叠的像,这是由于 玻璃板太厚 造成的。?
(7)小明第一次将蜡烛A置于玻璃板前5
cm,第二次将A向远离玻璃板的方向移动3
cm,再次放置B直到与蜡烛A的像完全重合,则A与B的间距为 16 cm。?
补充设问
(8)用玻璃板代替平面镜的目的是 便于确定像的位置 。?
(9)实验中,在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,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,这种确定像与物的大小的方法是 等效替代法 (选填“等效替代法”或“控制变量法”)。?
(10)将蜡烛远离玻璃板移动一段距离,蜡烛的像的大小将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。?
(11)实验中,只进行了一次实验,就得到了
“像与物到镜面距离相等”的结论,这样得出结论的做法不合理之处是 实验次数太少,得出的结论具有偶然性 。?
解析
(1)在比较明亮的环境中,很多物体都在反射光线,干扰人的视线,在较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向平面镜的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮,所以最好在比较黑暗的环境中进行实验。(2)因为厚玻璃板的两个面都可以当做反射面,会出现两个像,影响到实验效果,所以应选用薄玻璃板。(3)实验时应选取两支外形相同的蜡烛,便于比较物与像的大小关系。(4)实验时玻璃板要竖直放置,即垂直于桌面,如果不竖直,不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合,就无法比较像与物的大小。(5)因为平面镜成虚像,光屏不能承接虚像,所以用白纸在玻璃板后面无论如何移动,在白纸上都不能成像。(6)实验中观察到蜡烛A在玻璃板后面有两个几乎重叠的像,这是由于玻璃板太厚造成的。
(7)由平面镜成像中的像距等于物距,可知小明第一次将蜡烛A置于玻璃板前5
cm,第二次将A向远离玻璃板的方向移动3
cm,此时蜡烛A距离玻璃板8
cm,蜡烛B距离玻璃板也是8
cm,A与B的间距为16
cm。
补充设问 (8)便于确定像的位置 (9)等效替代法 (10)不变 (11)实验次数太少,得出的结论具有偶然性
1.(2019河南郑州二模)如图所示,郑东新区夜晚的“大玉米”分外妖娆。照片中,射向空中的激光束是直的,表明光在均匀空气中是 沿直线 传播的。“大玉米”在水中的倒影是光发生 反射 形成的。“大玉米”的倒影看起来比它本身暗,是由于射向水面的一部分光发生 折射 进入水中造成的。?
解析 照片中,射向空中的激光束是直的,表明光在均匀空气中是沿直线传播的;“大玉米”在水中的倒影属于平面镜成像,是光发生反射形成的。光射到水面时,一部分光线发生了反射,另一部分发生了折射而进入水中,“大玉米”的倒影看起来比它本身“暗”一些。
2.小明站在竖直放置的平面镜前5米处,当他正对平面镜以1
m/s的速度面镜时,以镜中的像为参照物,小明是 运动 (选填“运动”或“静止”)的,他在镜中像的大小 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”),2
s后小明到平面镜中像的距离是 6 m。?
解析 小明站在竖直放置的平面镜前5米处,物像到平面镜的距离相等,所以小明的像到平面镜距离是5米,小明和小明的像之间的距离是10米,当他正对平面镜以1
m/s的速度面镜时,他的像也以1
m/s的速度面镜,2
s后,小明向平面镜靠近了2米,小明的像向平面镜也靠近了2米,小明和小明的像之间的距离变为6米,所以小明以小明的像为参照物是运动的,平面镜成像时,物像大小相等,小明的大小不变,像的大小也不变。
3.清代诗人袁枚的《苔》:“白日不到处,青春恰自来。苔花如米小,也学牡丹开”其中“白日不到处”主要涉及的物理知识是(A)
A.光的直线传播
B.光的反射
C.光的折射
D.光的色散
解析 “白日不到处”,就是太阳照不到的地方,这是由光的直线传播形成的。故选A。
4.一束光照射到平面镜上,与镜面的夹角为25°,转动平面镜,使光束与镜面的夹角增至30°,则反射光线与入射光线间的夹角与原来相比(B)
A.减少了5°
B.减少了10°
C.减少了15°
D.减少了20°
解析 平面镜转动前,入射角的度数为90°-25°=65°,此时入射光线、反射光线的夹角为65°×2=130°。平面镜转动后,入射角的度数为90°-30°=60°,此时入射光线、反射光线的夹角为60°×2=120°。则平面镜转动后,反射光线与入射光线间的夹角比原来减小了,减小的度数为130°-120°=10°。故选B。
5.(2020黑龙江哈尔滨)下列关于甲、乙两图中现象的说法,正确的是(D)
A.甲图能用“光的折射规律”解释
B.甲图说明利用小孔只能成等大的像
C.甲图和乙图中的现象都是由光的折射形成的
D.解释乙图中的情景用到了“光的反射定律”
解析 甲图小孔成像是光的直线传播形成的,不能用“光的折射规律”解释,故A错误;小孔成像能成等大的像,也能成放大或缩小的像,故B错误;甲图小孔成像是光的直线传播形成的,乙图中桥在水中的倒影是由光的反射形成,故C错误;解释乙图中的桥在水中的倒影的现象用到了“光的反射定律”,故D正确。
6.“一河诗画,满城烟花”,2019年浏阳国际烟花节的焰火惊艳全球。下列说法中正确的是(D)
A.焰火属于自然光源
B.焰火在水中的倒影是光的折射现象
C.先看到焰火后听到爆炸声,说明声速比光速快
D.焰火把人影照在地面上,人影是光沿直线传播形成的
解析 焰火属于人造光源,故A错误;倒影属于光的反射现象,故B错误;先看到焰火后听到爆炸声,说明光速大于声速,故C错误;焰火把人影照在地面上,人影是光沿直线传播形成的,故D正确。
7.(2020黑龙江绥化)小明站在穿衣镜前3
m处,以1
m/s的速度匀速靠近穿衣镜,下列说法正确的是(C)
A.穿衣镜中小明的像逐渐变小
B.以穿衣镜为参照物小明总是静止的
C.穿衣镜中小明的像是虚像
D.2
s后小明走的距离是1
m
解析 平面镜所成的像是与物体等大的,故A错误;小明站在穿衣镜前3
m处,以1
m/s的速度匀速靠近穿衣镜,以穿衣镜为参照物,小明与平面镜之间有位置的变化,小明是运动的,故B错误;平面镜所成的像是与物体等大的虚像,故C正确;2
s后小明走的距离:s=vt=1
m/s×2
s=2
m,故D错误。
8.(双选)如图是一女孩通过地面上的镜子打量自己时的情境照片,根据照片,可以判断(AB)
A.这张照片不可能是在正午拍摄的
B.镜中的蓝天白云是光的反射形成的
C.女孩的下半身没有在平面镜中成像
D.女孩看到了镜中自己的整个上半身
解析 这张照片影子长,不可能是在正午拍摄的,故A正确;镜中的蓝天和白云是由光的反射形成的与物体等大的虚像,故B正确;无论平面镜多大,无论小女孩离平面镜多远,小女孩在平面镜中都能成完整的像,故C错误;女孩整个上半身反射的光经过平面镜反射无法到达女孩眼睛中,故女孩在平面镜中看不到自己的像,故D错误。
9.(2019河南濮阳一模)如图所示,水里的光源O发出的一条光线射向水面,在水面处发生反射和折射,反射光线经过P点。请在图中画出入射光线、反射光线和折射光线的大致光路(保留作图痕迹)。
答案 如图所示
解析 根据平面镜成像的规律,作出点光源O关于水面的对称点,即点光源O在水面的像O',由于反射光线的反向延长线要过像点O',连接PO',与水面的交点就是入射点M。分别连接OM(入射光线)、MP(反射光线),过M点作法线,在法线右侧的空气中,由折射角大于入射角画出折射光线。
A组 基础题组
一、填空题
1.(2020河南信阳一模)如图为我国电视播放的我国首批女子仪仗队训练时的画面,队员们之所以能够站得这么整齐是利用了光的 直线传播 原理,她们在行走过程中以其中一名队员为参照物,其他队员是 静止 (选填“运动”或“静止”)的,我们从电视中看到的五颜六色的画面都是由 红、绿、蓝 三种颜色的色光混合而成的。?
解析 女子仪仗队队员们之所以能够站得这么整齐是利用了光的直线传播原理。她们在行走过程中以其中一名队员为参照物,其他队员和所选的队员之间没有位置的变化,所以其他队员是静止的。彩色电视画面的颜色是由红、绿、蓝三种色光合成的。
2.以镜正衣冠,如图所示,小红由远及近走向平面镜的过程中,她在镜中像的大小 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。周围的同学都能看见小红,是因为光照到小红身上,发生了光的 漫 反射。?
解析 平面镜所成的像与物大小相等,故小红走向平面镜过程中,像大小不变;周围的同学都能看到小红,说明光发生了漫反射,光经小红反射到了周围各个方向。
3.在湖面上方的天空中停着一只小鸟,距水面20
m,已知湖水深5
m,则小鸟的像到水面的距离是 20 m。一根直棒与它在平面镜中的像互相垂直时,棒与镜面之间的夹角是 45 度。?
解析 倒影属平面镜成像现象,其原理是光的反射,根据平面镜成像特点可知像、物到平面镜的距离相等,当小鸟距水面20
m时,小鸟的像到水面的距离也是20
m。因直棒与它在平面镜中的像互相垂直,根据平面镜成像的特点,此时平面镜将直棒与像的夹角平分,所以直棒与平面镜的夹角为90°×=45°。
4.小华去森林探险,看见阳光透过树叶的缝隙在地上留下圆形光斑,光斑的成像原理是 光的直线传播 (填光学原理)。同时看见树林边溪水中的“蓝天白云”,这是 光的反射 (填光学原理)在水中所成的虚像。小华想利用平面镜将太阳光束反射进一个水平山洞(如图所示),则他应将平面镜与水平地面成 30°或150° 夹角放置。?
解析 阳光透过树叶的缝隙在地上留下圆形光斑,这是小孔成像现象,是光的直线传播形成的。溪水中的“蓝天白云”,是由于光的反射在水中形成的虚像,同平面镜成像的道理相同。作出反射光线和入射光线夹角的角平分线,即法线;然后过入射点垂直于法线作出平面镜,如图所示;此时入射角为=60°,则平面镜与水平面的夹角为30°或者180°-30°=150°。所以,应将平面镜与水平地面成30°或150°夹角放置。
5.(2020河南郑州二模)在我国安徽省亳州市的南京巷钱庄遗址的地下银窖里,有一种奇怪的现象,从窖口扔下去的硬币落入窖底后,看上去比实际的大,很多人对此不解。小明观察到地下银窖密闭而潮湿,联想到课本上如图所示的“加水看到硬币”的实验,便明白了其中原委。硬币落入窖底后看上去比实际的大应该是光的 折射 现象;硬币看上去比实际大的原因是: 硬币反射的光经潮湿空气折射后视角变大 。?
解析 密闭潮湿的地下银窖中,空气很潮湿,因为落入窖底的硬币反射的光线斜射入空气中时,光线经过潮湿的空气折射后视角变大,折射光线向远离法线方向偏折,折射光线进入眼睛,人认为光沿直线传播,看到的是折射光线沿反向延长线相交形成的虚像,比硬币的实际位置偏高,看上去就比实际大。
二、选择题
6.(2019河南商丘模拟)如图所示,下列词语与其物理知识相符的是(B)
解析 凿壁偷光,是利用光的直线传播,故A错误;井底之蛙,观天甚小,这是由于光是沿直线传播的,只能看到头顶的一片天,故B正确;猴子捞月,水中的月亮是平面镜成像,利用了光的反射,故C错误;杯弓蛇影是弓在液面形成的倒影,利用了光的反射,故D错误。
7.(2020浙江湖州)如图是游客在公园观赏金鱼的场景。游客能看到水中的金鱼是因为眼睛接收到了金鱼反射出来的光。金鱼反射出来的光进入人眼的路径是(A)
解析 水中的金鱼反射出的光从水中斜射入空气中时发生折射,折射光线向远离法线的方向偏折,故A正确。
8.“万物生长靠太阳”,绿色植物的生长需要阳光。物理学研究表明,不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的,由此可以推测,不利于绿色植物生长的光是(C)
A.红光
B.黄光
C.绿光
D.紫光
解析 植物是不透明的,植物呈现绿色,说明植物能反射绿光而吸收其他色光;植物之所以反射绿光是因为植物的生长不需要绿光,即绿光不利于植物的生长。故选C。
9.关于光现象,下列说法中正确的是(D)
A.日环食现象是由于光的反射形成的
B.看到天空中的流星划过夜空落向地面,流星不是光源
C.在不同座位上都能欣赏电影《战狼Ⅱ》的火爆场景,是由于屏幕上发生镜面反射
D.环卫工人的工作服是通过光的反射来警示司机
解析 日环食是由于光的直线传播形成的,不是光的反射现象,故A错误;流星由于与大气层摩擦温度极高,达到着火点而发光放热,属于光源,故B错误;如果光在屏幕上发生的是镜面反射,由于反射光线向同一方向射出,不可能使影院内每个座位上的观众都看到屏幕上的画面,故C错误;自然光或灯光照到环卫工人的工作服上会发生反射,以此警示司机,故D正确。
10.若要使图中的反射光线射中墙上的目标,在激光笔不动的情况下,可将平面镜(D)
A.水平向右移动
B.水平向左移动
C.竖直向上移动
D.竖直向下移动
解析 将平面镜水平向右或水平向左移动一段距离,入射光线不变,则反射光线也不会改变,不能射中目标,故A、B不符合题意;将平面镜竖直向上移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向右移动,则反射光线也向右移动,光斑会向上移动,不能射中目标,故C不符合题意;将平面镜竖直向下移动一段距离,则入射光线方向不变,入射点向左边移动,则反射光线也向左移动,光斑会向下移动,能射中目标,故D符合题意。
11.(2020浙江舟山)学校的录播教室被一种单向透视玻璃分隔成上课和观摩两个功能区,坐在观摩室的听课教师通过单向透视玻璃进行观摩。下列说法错误的是(B)
A.上课区域的光照强一些,观摩效果更好
B.从上课区域射向透视玻璃的光只发生折射
C.听课教师能看到上课的情景,是由于上课区域的光能透过透视玻璃
D.学生在透视玻璃中看到了自己的像,此时的透视玻璃相当于平面镜
解析 上课区域的光照强一些,对比明显,观摩效果更好,故A正确;从上课区域射向透视玻璃的光在玻璃上会发生折射和反射,故B错误;听课教师能看到上课的情景,说明光线能透过透视玻璃,故C正确;学生在透视玻璃中看到了自己的像,此时的透视玻璃相当于平面镜,属于平面镜成像,故D正确。
12.(双选)一本物理教材掉到了地上,小明和小红从不同的位置都能看到它,对于这一现象,下列说法中正确的是(BD)
A.物理教材是光源,它发出的光射入了人眼
B.小明和小红看到教材都是由于光在教材表面发生了漫反射
C.小明看到教材是由于光在教材表面发生了镜面反射,小红看到教材是由于光在教材表面发生了漫反射
D.光在教材表面发生反射使小明看到时,反射角等于入射角
解析 物理教材本身不会发光,故不是光源,不会发出光线,A错误;教材的表面凹凸不平,光照在上面发生漫反射,反射光线是向着四面八方的,所以小明和小红从不同的位置都能看到教材,都是由于光在教材表面发生了漫反射,B正确,C错误;光在教材表面发生反射使小明看到时,遵循光的反射定律,反射角等于入射角,D正确。
13.(2020河南驻马店汝南一模)如图所示,将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上,下列说法正确的是(D)
A.铅笔水平向右移动时,它的像将变小
B.平面镜竖直向上移动时,铅笔的像也将向上移动
C.若改用一块较小的平面镜,铅笔的像将变小
D.若铅笔按图示箭头方向转过45°,铅笔将与它的像垂直
解析 由平面镜成像的特点可知,铅笔与平面镜的距离改变,铅笔在镜中的像的大小不变,故A错误;平面镜竖直向上移动时,铅笔的像与铅笔还是关于平面镜所在平面对称的,故像不动,故B错误;像的大小与物体相等,若改用一块较小的平面镜,铅笔的像将不变,故C错误;铅笔与平面镜的夹角为45°,根据平面镜成像的特点,此时平面镜将铅笔与像的夹角平分,所以铅笔与它在平面镜中的像互相垂直,故D正确。
三、作图题
14.(2020河南开封二模)如图中OA是一条光线在水面处发生反射的反射光线,请画出它的入射光线和折射光线的大致方向。
答案 如图所示
解析 过O点作法线,根据光的反射定律,作∠BON'=∠N'OA,BO即入射光线;根据光的折射规律,光从水中斜射入空气中,折射光线偏离法线折射,折射角大于入射角,OC即折射光线。
15.(2020河南郑州二模)如图所示,光源S发出的光经竖直墙面上的平面镜反射后能照亮游泳池的水面,图中已经画出光源发出的光经过障碍物左边缘恰好照到水面最左端的一条光线。请通过作图在图上标出能被照亮的水面的右边界。
答案 如图所示
解析 根据平面镜成像的特点,作光源S关于平面镜的对称点S',即像点,连接S'与障碍物最左边A点,并延长与水面相交,交于B点,即水面右边界点,过B点作水面的垂线,即右边界,直线S'A与平面镜的交点O,即入射点,连接SO,即入射光线。
四、实验探究题
16.(2020河南安阳一模)如图所示,半圆形纸板ENF竖直放置在水平的平面镜上,激光笔将一束较粗的红色激光贴着左侧纸板入射,当激光笔始终对着O点,贴着纸板从EO位置顺时针旋转到CO、AO位置时,发现右侧纸板上有一束红色光从OF位置同步逆时针旋转到OD、OB位置,且A、B关于ON对称,C、D也关于ON对称:
(1)为了使纸板上能清晰地显示出光路,应该选用较为 粗糙 (选填“粗糙”或“光滑”)的纸板,实验中多次改变入射点位置的目的是 寻找规律,使结论更具有普遍性 ;?
(2)将激光贴着纸板沿AO方向射入时,将右侧纸板绕ON向后转动,此时在右侧纸板上不能看到反射光,由此可以得出反射光线、入射光线和法线 在同一平面内 的结论;?
(3)将激光贴着纸板沿BO方向射入时,光沿OA方向射出,这说明 光反射时光路是可逆的 。?
解析 (1)为了看清楚纸板上的光路,应选用较粗糙的纸板,光线射在纸板上面发生漫反射,反射光线射向各个方向,无论从哪个角度看,都能看得清楚。该实验为探究光的反射定律,所以多次改变入射点位置是为了寻找此规律,使结论更具有普遍性。(2)将右侧纸板绕ON转动,此时在右侧纸板上不能看到反射光,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。(3)激光贴着纸板沿AO方向射入时,沿OB方向射出,而将激光贴着纸板沿BO方向射入时,光沿OA方向射出,两次的路径一样,只是光的方向不同,说明光反射时光路是可逆的。
17.(2020河南商丘一模)在“探究平面镜成像特点”的实验中:
(1)如图(a)所示,小明应选择 单面镀膜玻璃板 (填“平面镜”“单面镀膜玻璃板”或“双面镀膜玻璃板”),在 较暗 (填“较亮”或“较暗”)的环境里做实验。?
(2)实验中选择两根完全一样的蜡烛A和C,是为了比较物与像的 大小 关系。点燃蜡烛A,在寻找蜡烛A像的位置时,小明应该在蜡烛 A (填“A”或“B”)这一侧观察。?
(3)如果无论如何移动蜡烛C都无法与A的像重合,这可能是因为 玻璃板没有竖直放置 。?
(4)经过三次实验,记录的像与物对应的位置如图(b)所示,为了得到更多的实验结论,接下来小明应该进行的操作是: 将对应的像点和物点相连,判断连线是否和“镜面”垂直,测出像距和物距并进行比较 。?
解析 (1)在同样的实验环境下,用平面镜成像清晰,但不能确定像的位置;单面镀膜玻璃板和双面镀膜玻璃板相比,都能确定像的位置,但单面镀膜玻璃板成像更加清晰,且成一个像,故应选择单面镀膜玻璃板。点燃蜡烛,在明亮的环境中,烛焰和环境对比度较小,成像不太清晰;在较暗环境中,烛焰和环境的对比度大,成像更清晰。(2)两根完全相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系;在玻璃板后面不能直接观察到蜡烛的像,只能透过玻璃板才能观察到蜡烛的像,所以应该在蜡烛A这一侧进行观察,并通过移动蜡烛C来使其与A的像重合。(3)玻璃板竖直放在水平桌面上,像在水平桌面上,玻璃板没有竖直放置时,像会偏上或偏下,所以如果无论怎样移动蜡烛C都无法与A的像重合,则原因可能是玻璃板没有竖直放置。(4)为了得到更多的实验结论,应对物距、像距等进行分析,接下来的操作应该是:将对应的像点和物点相连,判断连线是否和“镜面”垂直,测出像距和物距并进行比较。
B组 提升题组
1.如图甲所示,玉林园博园的彩虹桥桥面距湖面3米,它的“倒影”距桥面 6 m。如图乙所示,是从平面镜中看到的挂钟,挂钟显示的实际时间是 7:25 。?
解析 平静的水面相当于平面镜,彩虹桥的像和彩虹桥到水面的距离相等,都是3
m,所以它的“倒影”距桥面6
m。挂钟读数方法一:根据平面镜成像特点,即物像关于平面镜对称,作出平面镜中钟表指针的实际情况,如图所示,可以看到钟表的实际时间是7:25。挂钟读数方法二:把纸面翻过来,注意上下不要颠倒,直接从纸面的反面看钟表的实际时间是7:25。
2.我国建成全球规模最大的熔盐塔式光热电站,如图是利用大规模阵列抛物镜面收集太阳能的工作原理图。下列关于太阳光传播的说法错误的是(B)
A.在定日镜面上发生反射
B.在定日镜面上发生折射
C.经过定日镜后沿直线传播
D.经过定日镜后传播速度不变
解析 太阳发出的光从空气照射到定日镜面上时会发生反射,但没有从一种介质进入另一种介质,不会发生折射,故A正确,B错误;光在同种、均匀介质中沿直线传播,所以经过定日镜后光沿直线传播,故C正确;一般情况下,光在同种介质中传播速度不变,所以光经过定日镜后传播速度不变,故D正确。
3.一位摄影爱好者早上在大观河边照相,观察到岸边的建筑物在水面上形成的影像甲和乙,并拍摄了下来,如图所示。过了十多分钟后他又回到原位置观察,那么影像甲和乙的大小变化情况是(C)
A.都变
B.都不变
C.甲变,乙不变
D.甲不变,乙变
解析 根据题图可知,乙是建筑物在水中的倒影,甲是阳光照射下建筑物的影子。根据平面镜成像的特点知,像的大小只与物体的大小有关,与其他因素无关,所以过了十多分钟后他又回到原位置观察,倒影乙大小不变,此时阳光照在建筑物上时,入射角减小,所以影像甲变小。故选C。
4.舞蹈训练室竖直墙壁上安装有平面镜,甲、乙、丙三位同学在平面镜前的位置如图所示,他们位置连线是等腰直角三角形,甲在直角顶点,乙、丙连线平行于平面镜。则(C)
A.甲与甲的像间的距离小于乙与乙的像间的距离
B.乙与乙的像间的距离大于丙与丙的像间的距离
C.甲的像与乙的像间的距离小于乙的像与丙的像间的距离
D.甲的像与乙的像间的距离大于乙的像与丙的像间的距离
解析 由图知,甲到平面镜的距离大于乙到平面镜的距离,根据平面镜成像特点可知,甲与甲的像间的距离大于乙与乙的像间的距离,故A错误;乙、丙连线平行于平面镜,所以乙到平面镜的距离等于丙到平面镜的距离,根据平面镜成像特点可知,乙与乙的像间的距离等于丙与丙的像间的距离,故B错误;根据平面镜成像对称性的特点,甲的像与乙的像间的距离(即甲与乙的距离)小于乙的像与丙的像间的距离(即乙与丙的距离),故C正确,D错误。
5.某同学为了探究“平面镜成像时,像与物到平面镜的距离的关系”,所用的实验器材有:单面镀膜的玻璃板、支架、两个相同的跳棋、白纸和刻度尺。实验装置如图甲所示。
(1)在白纸上画一条直线,将玻璃板竖直立在白纸上,使玻璃板 有膜 (选填“有膜”或“无膜”)那一面的下边线与直线重合。?
(2)用镀膜玻璃板和跳棋做实验,实验环境有:①几乎无光的实验室,②有阳光的实验室,在 ② (选填“①”或“②”)中进行实验效果好。?
(3)在同样的实验环境下,用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚,主要原因是: 镀膜增强了对光的反射 。?
(4)在白纸上沿跳棋A和B的边缘画圆,测出物距u和像距v的值如表:
实验次数
1
2
3
物距u/cm
3.39
5.11
6.39
像距v/cm
5.22
6.51
①如图乙所示,第1次实验测量的物距是A的右端到直线的距离,则像距v1= 3.50 cm。?
②该同学发现三次实验的像距都比物距略大一些,原因是: B 。(只有一个正确选项,将正确选项的字母填在横线上)?
A.刻度尺测量像距时存在误差
B.玻璃板有一定厚度
C.物和像的标记点不对应
D.玻璃板没有竖直放置
解析 (1)在白纸上画一条直线,将玻璃板竖直立在白纸上,有膜的一面作为反射面,使玻璃板有膜那一面的下边线与直线重合。(2)用镀膜玻璃板和跳棋做实验,在有阳光的实验室进行实验效果好,几乎无光的实验室不能完成实验。(3)在同样的实验环境下,用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚,主要原因是:镀膜增强了对光的反射。(4)①由图知:刻度尺上1
cm之间有10个小格,所以一个小格代表的长度是0.1
cm,即此刻度尺的分度值为1
mm;直线与0刻度对齐,B棋子左侧读数为3.50
cm,所以像距为v1=3.50
cm-0.00
cm=3.50
cm。②玻璃板有一定厚度,测量时三次实验的像距都比物距略大一些。
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第四章
光现象
考情分析
考点研读
河南真题
总纲目录
命题探究
实验突破
随堂检测
考情分析
考点一
光的直线传播
考点二
光的反射
考点三
平面镜成像
考点四
光的折射
考点研读
考点五
光的色散
考点一 光的直线传播
1.光的直线传播
(1)光源:自己能发光且正在发光的物体。月亮①????不是????(选填“是”或
“不是”)光源。
(2)光线:用来表示光传播的径迹和方向的带有②????箭头????的③????直????线。
(3)光的直线传播
条件:光在④????同种均匀????介质中沿直线传播。
举例:影子的形成、日(月)食的形成、小孔成像等。
(4)小孔成像的特点:在光屏上形成⑤????倒立的实????像。像的形状与小孔的形
状无关。
?
2.光的传播速度:光不仅可以在空气、水等物质中传播,还可以在真空中传
播。真空中的光速是宇宙间最快的速度,在物理学中用字母c表示,c=
⑥????3×108????m/s=⑦????3×105????km/s。光在空气中的速度非常接近于c。光在水中的速度约为?c,在玻璃中的速度约为?c。
考点二 光的反射
1.光的反射:光射到物体表面时,有一部分会被物体表面⑧????反射????回来,这种
现象叫做光的反射。例如水中倒影、照镜子等。
2.光的反射定律
图示
?
内容
(1)反射光线、入射光线和法线在⑨????同一平面????内(三线共面)
(2)反射光线和入射光线分居⑩????法线????两侧(两线分居)
(3)反射角?????等于????入射角(两角相等)
理解
(1)一条入射光线只有一条对应的反射光线
(2)当光线垂直入射时,反射角和入射角都为?????0°????
(3)入射角增大,反射角?????增大????
(4)在光的反射中,光路是?????可逆????的
3.镜面反射和漫反射
镜面反射
漫反射
图示
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?
不同点
反射面平整光滑,平行光线经过反射后?????是????(选填“是”或“不是”)平行光线
反射面粗糙不平,平行光线经反射后?????不是????(选填“是”或“不是”)平行光线
视觉
特征
只能在反射光的方向上看到物体,且物体看起来明亮、刺眼,会造成光污染
能从各个方向看到不发光的物体
能否
成像
能成像
不能成像
共同点
每条光线反射时,都遵循光的?????反射????定律;光路都是?????可逆????的
考点三 平面镜成像
1.平面镜成像
(1)原理:光的?????反射????。
(2)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????;平面镜成?????虚像????。也可概括为:平面镜所成的像与物体关于镜面?????对称????。
(3)应用:穿衣镜、潜望镜。
2.凸面镜和凹面镜
凸面镜
凹面镜
特点
对光有?????发散????作用,起到扩
大视野的作用
对光有?????会聚????作用,起到聚
集光能的作用
应用
汽车后视镜,路口的反光镜
太阳灶,汽车前灯的反光装置
考点四 光的折射
1.定义:光从一种介质斜射入另一种介质中时,传播方向会发生?????偏折????,
这种现象叫做光的折射。
2.光的折射规律
图示
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折射
规律
(1)折射光线与入射光线、法线在?????同一平面????内(三线共面)
(2)折射光线和入射光线分居?????法线????两侧(两线分居)
(3)当光线由空气斜射入水中时,入射角?????大于????折射角;入射角增大,折射角也?????增大????
(4)当光线垂直入射时,传播方向?????不变????
(5)在光的折射现象中,光路是?????可逆????的
折射
现象
池底变浅、海市蜃楼等
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如:从池底A点发出的光线在水面处发生折射,折射角?????大于????入射角,眼睛逆着折射光线看去,感觉光是从A‘点射来的,A’点就是A点的变?????高????的虚像
考点五 光的色散
1.色散:太阳光是白光,1666年英国物理学家?????牛顿????用三棱镜将太阳光
(复色光)分解成各种单色光的现象叫做光的色散。如果用一个白屏来承接,
在白屏上就形成一条彩色的光带,颜色依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,
如图所示。这说明白光(太阳光)是由各种色光?????混合????而成的。
?
2.色光的三原色:?????红色????、?????绿色????、?????蓝色????。
3.物体的颜色
透明物体的颜色:由它能?????透过????的色光决定,如蓝色的玻璃只能透过蓝
色光,无色透明物体能透过所有的色光。
不透明物体的颜色:由它?????反射????的色光决定,白色不透明物体?????反射????
所有色光,黑色不透明物体?????吸收????所有色光。
4.看不见的光
红外线
紫外线
定义
我们把红光之外的辐射叫做红
外线
在光谱的?????紫????端以外,还有一种看不见的光,叫做紫外线
特性
热效应强、穿透云雾能力强等
具有荧光效应、杀毒灭菌、促进骨骼的生长等
应用
遥控、红外线夜视仪等
验钞机、灭菌灯等
河南真题
1.(2018河南备用卷,7,2分)下列现象中,由光的反射形成的是?(
D
)
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解析 水中筷子上反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射,折射光线远离
法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是筷子的虚像,比实际位置偏高,
所以感觉折断了,故A错误。日食是由光的直线传播形成的,故B错误;用放大
镜观察叶片时,叶片变大了,属于凸透镜成像,是由于光的折射形成的,故C错
误。水中的倒影,属于平面镜成像,是由于光的反射形成的,故D正确。
2.(2020河南,15,2分)检查视力时,为节省空间,常让被测者背对视力表观察对
面墙壁上平面镜M中视力表的像。请在图中作出被测者通过平面镜M看到视
力表上A点的光路图。
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答案 如图所示
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解析 作图步骤:①根据平面镜成像特点(像与物关于平面镜对称)作图确定A
点的像A'的位置;②连接像A'与人眼,连线与平面镜交于一点O,平面镜右侧用
虚线,平面镜左侧用带箭头的实线;③用带箭头的实线连接视力表上A点到入
射点O,AO为入射光线。
3.(2018河南,16,2分)如图所示,一玻璃三棱镜的横截面为等腰直角三角形
ABC。一束红光平行于BC边从S点射入三棱镜,经AB面折射后,又在BC面发
生反射,然后恰好从P点折射后射出。请画出这个传播过程的光路图。
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答案 如图所示
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解析 这个光学作图比较复杂,它是由典型作图题变形而来,把S看做发光点,
P看做反射光线通过的点,BC为反射面。步骤如下:作S的对称点S',然后连接S'、
P(注意垂直符号、虛线),经过AC折射出去之后的光线应该与入射光线平行。
4.(2018河南备用卷,16,2分)如图所示,水平地面上有一直角三棱镜ABC,其右
侧地面上有一平面镜,一光屏与平面镜垂直,一束绿光垂直于AB面射向三棱
镜,经三棱镜折射、平面镜反射后,恰好射到光屏上的P点,请画出这个传播过
程的光路图。
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答案 如图所示:
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解析 当光垂直射入玻璃时,折射光线的方向不变;据此画出折射光线DE,作
出P点关于平面镜的对称点,即像点P',然后连接EP',EP'与平面镜的交点O为
入射点,连接EO即入射光线,再连接OP。经平面镜反射后,恰好射到光屏上的
P点的光路图如图所示。
5.(2016河南,15,2分)如图所示,在某房间的天花板上装有平面镜M,S为一灯泡,
P为不透明的墙。请画出灯泡发出的光经平面镜反射后,能够照亮P墙右侧区
域的光路图。
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答案 如图所示
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解析 本题要求画出能照亮的区域范围,所以应当确定边缘两条光线的传播
路径。应用平面镜成像特点确定反射光路图比直接应用反射定律更准确快捷。
6.(2017河南,17,4分)如图是“探究平面镜成像的特点”的实验装置。
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(1)实验中用玻璃板代替平面镜,主要利用了玻璃透明的特点,便于确定
????像的位置????,玻璃板放置时要求与纸板????垂直????。
(2)在玻璃板前面放一支点燃的蜡烛A,再拿一支没点燃的相同的蜡烛B,在玻
璃板后面移动,直至与蜡烛A的像重合,这样做是为了比较像与物的????大小????
关系;若用光屏替代蜡烛B,在光屏上观察不到蜡烛A的像,说明平面镜成的是
????虚????(选填“实”或“虚”)像。
解析 (1)平面镜所成的像是虚像,所以应当利用玻璃板既能透光又能反光的
性质,采用替代法在玻璃板后放上另一支没点燃的相同的蜡烛来确定像的位
置;玻璃板应当与纸板垂直,这样才能使另一支蜡烛与虚像重合。(2)蜡烛B能
与蜡烛A的像重合就可以证明像与物大小相等;虚像只能用眼睛观察到,不可
以用光屏来承接,实验中光屏上看不到蜡烛A的像,说明成的是虚像。
7.(2014河南,18,4分)如图所示,在探究光的反射规律时,将一块平面镜放在水
平桌面上,再把一块纸板垂直放置在平面镜上。
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(1)实验时让光贴着纸板入射是为了????显示光路????。
(2)如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板沿AO入射时,????不能????(选
填“能”或“不能”)在纸板上看到反射光。
(3)为了便于测量和研究,需要把光路记录在纸板上,你的方法是:
????用笔在纸板上沿着光路将其描画下来????。
(4)为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律,应当
????改变入射角大小多次进行实验????。
解析????(1)实验时让光贴着纸板入射可以通过纸板显示光的传播路径。(2)根
据光的反射定律,反射光线、入射光线、法线在同一平面内,如果纸板不与平
面镜垂直,则反射光线不会出现在非同一平面的另一侧纸板上。(3)实验需要
研究的是光线的方向、位置和角度的关系,所以应把光路画在纸板上然后再
进行研究。(4)为了得出普遍规律,应进行多次实验,测出多组实验数据。
命题探究
命题点一
光现象的辨识
命题点二
光的反射、折射规律
命题点三
平面镜成像特点及应用
命题点四
光的色散及物体的颜色
命题点五
光现象作图
命题点一 光现象的辨识
例1????(2020贵州黔东南)如图所示,一些金属条被科技馆工作人员按特殊的方
式摆放后,在灯光的照射下就出现了栩栩如生的“飞机”,与“飞机”的形成
原理相同的是?(
A
)
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A.坐井观天,所见甚小
B.海市蜃楼
C.雨后彩虹
D.镜中“花”、水中“月”
解析 金属条被科技馆工作人员按特殊的方式摆放后,在灯光的照射下就出
现了栩栩如生的“飞机”,其形成原理是光沿直线传播。坐井观天,所见甚
小,是由光沿直线传播引起的,故A正确;海市蜃楼是光经过不同密度的空气层
后发生折射,使远处景物显示在半空中或地面上的奇异幻景,属于光的折射现
象,故B错误;雨后天空出现彩虹,是由于太阳光照到空气中的小水滴上,被分
解为绚丽的七色光,即光的色散,属于光的折射,故C错误;镜中“花”、水中
“月”均属于平面镜成像,其形成原理是光的反射,故D错误。
类型突破
光现象的辨识关键是从“介质”入手进行区分,如下:
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变式1-1 下列现象中属于光的折射现象的是?(
C
)
A.镜花水月 ????B.立竿见影
C.海市蜃楼 ????D.一叶障目
解析 “镜花水月”是因为光在镜面和水面发生反射形成的;“立竿见影”
是光沿直线传播的现象;“海市蜃楼”是光在不均匀的大气中传播形成的光
的折射现象;“一叶障目”是由光沿直线传播形成的,故选C。
变式1-2????(2019河南驻马店一模)物理课堂也充满诗情画意,下列诗句从物理
学的角度解释不正确的是?(
B
)
A.“绿树阴浓夏日长,楼台倒影入池塘”句中的“阴浓”是由光的直线传播
形成的
B.“大漠孤烟直,长河落日圆”,诗人看到的“落日”是由光的直线传播形成
的
C.“池水映明月,潭清疑水浅”句中“水浅”是由光的折射造成的
D.“朝辞白帝彩云间,千里江陵一日还”句中的“彩云”是由光的色散形成的
解析 “阴浓”是指树木的影子,是由光的直线传播形成的;大气分布不均
匀,落日发出的光在不均匀的大气中传播时发生折射现象;“水浅”是水底看
起来比较浅,这是由光的折射形成的;“彩云”是太阳光通过悬浮在空气中细
小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分解成各种色光,故选B。
命题点二 光的反射、折射规律
例2 如图所示,入射光线与平面镜成30°角,下列说法正确的是?(
A
)
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A.反射角是60°
B.入射角是30°
C.反射光线与镜面的夹角是60°
D.入射角增大,反射角不变
解析 因为入射光线与平面镜的夹角是30°,所以入射角为90°-30°=60°;根据
光的反射定律,反射角等于入射角等于60°,故A正确,B错误;反射光线与镜面
的夹角是90°-60°=30°,C错误;因为反射角等于入射角,所以入射角增大,反射
角也增大,D错误。
变式2-1 如图,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折
射。(图中入射光线,反射光线和折射光线的方向均未标出)其中折射光线是
????OG????(用字母表示),反射角等于????60°????。
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解析 由图可知,∠BOF=30°,所以∠DOF=90°-30°=60°,由图知∠DOE=60°,
根据反射角等于入射角,可知CD为法线,AB为界面,而折射光线和入射光线分
别位于法线两侧,则OG一定为折射光线,EO为入射光线,OF为反射光线,则反
射角为∠DOF=60°。
变式2-2????(2019河南郑州二模)如图所示,一束方向不变的光线从左方射向水
面,这时的反射角是β,折射角是γ;若把水槽的左端稍垫高一些,待水面恢复平
静时,反射角是β1,折射角是γ1,则?(
A
)
?
A.β1=β,γ1=γ ????
B.β1<β,γ1<γ
C.β1<β,γ1>γ ????
D.β1>β,γ1>γ
解析 当把水槽左端垫高些,待水面恢复平静时,水面仍然是水平的,即法线
方向仍然是竖直方向,故入射角不变,所以反射角和折射角也不变,即β1=β,γ1=
γ,故选A。
命题点三 平面镜成像特点及应用
例3 如图所示,一名游客行走在玻璃栈道上,栈道上映出了她美丽的“身
影”,若游客的身高是1.65
m,则游客的头顶到“身影”头顶的距离为????3.3????m;当她在栈道上行走时,她的“身影”的大小将????不变????(选填“变大”
“变小”或“不变”)。
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解析 游客的身高是1.65
m,据物像等大的特点可知,她在栈道中的像高也是
1.65
m,则游客的头顶到“身影”头顶的距离为1.65
m+1.65
m=3.3
m;当她在
栈道上行走时,她的像大小仍然和她的大小相等,不变。
变式3-1????(2020浙江温州)如图所示,在中国象棋棋盘正中央竖立一块垂直于
棋盘的平面镜,棋子“象”由甲移到乙,则平面镜中“象”的移动是?(
C
)
?
A.由④到② ????
B.由③到①
C.由②到④ ????
D.由①到③
解析 根据平面镜成像的特点可知,物距等于像距,像和物体对应点的连线与
平面镜垂直。棋子“象”在甲处时,像在位置②处;棋子“象”在乙处时,像
在位置④处;棋子“象”由甲移到乙,则它的像由②移到④。故选C。
变式3-2 宠物狗狗正前方竖立着一面镜子,它正在欣赏镜中的自己(如图所
示),假设狗狗不动,把平面镜沿MN截成两半,并分别向两侧平移一段距离(两
块镜面仍然在原镜面平面内),则狗狗的头部通过左、右两面镜子?(
D
)
?
A.都不能成像
B.各成半个像,合起来成一个完整的像
C.都成完整的像,且两个像在不同位置
D.都成完整的像,且两个像在同一位置
解析 平面镜所成的像和物体形状、大小相同,与平面镜的大小无关,半个平
面镜仍能成完整的像,故A、B错误;平面镜左右两部分都能成完整的像,像与
宠物狗关于镜面对称,所以两个像的位置是相同的,故C错误,D正确。
命题点四 光的色散及物体的颜色
例4 如图所示,一束太阳光通过三棱镜后,下列说法正确的是?(
C
)
A.光仍按原来方向传播
B.光将向斜上方偏转
C.在光屏上呈现各种色光
D.光屏上只呈现红、绿、蓝三种色光
解析 当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种
单色光,这是光的色散现象,光将向斜下方偏转。故C正确,A、B、D错误。
变式4-1????(2019河南南阳新野一模)一束太阳光通过三棱镜折射后,被分解成
七种颜色的光,在白色光屏上形成一条七彩光带,如图所示,这种现象叫光的
????色散????,如果将白色光屏换成红色光屏,我们将????不能????(填“能”或“不
能”)看到七彩光带。原因是????红色光屏只能反射红光????。
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解析 当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种
单色光,这是光的色散现象;红色光屏只能反射红光,将白色光屏换成红色光
屏,只能看到一条红色光带。
变式4-2????(2020江苏苏州)在光学实验室内,将一辆玩具汽车放置在白色背景
板前。拉上窗帘,打开光源A,让一束白光照向汽车,发现汽车呈现黄色,这是
由于汽车????反射????(吸收/反射)了黄色光。若将另外一束红光照向汽车的影
子,则影子区域此时呈现????红????色。
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解析 不透明物体的颜色由其反射的色光决定;白色背景板可以反射所有色
光,所以影子区域呈现红色。
命题点五 光现象作图
例5????(2019河南郑州二模)如图所示,小松站在岸上看到空中A处有只小鸟,水
中B处有条小鱼,请你分别画出小松看到小鸟和小鱼眼睛(黑点)的光路图。
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答案 如图所示
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解析 鸟反射的光线经过空气传播到人的眼中,连接人眼和看到的鸟的眼睛,
即小松看到鸟的光路图;连接人眼和看到的鱼的位置B与水面交于一点O,O为
入射点,连接入射点O和人眼,可得折射光线,连接小鱼眼睛与O点可得入射光
线,可知入射角小于折射角,符合规律。
方法点拨
光的反射、折射的作图步骤
(1)光的反射作图:先确定法线,然后根据入射光线、反射光线以及法线在同
一平面内,入射光线和反射光线分居法线两侧作反射光线或入射光线,并且反
射角等于入射角,用箭头标明方向。
(2)光的折射作图:先过入射点作出法线,然后根据入射光线、折射光线以及
法线在同一平面内,入射光线和折射光线分居法线两侧作折射光线或入射光
线,用箭头标明方向。
变式5-1????(2020河南濮阳一模)疫情期间,小明在家帮妈妈干活时也不忘了学
习。他坐在书桌前通过平面镜MN随时观察烧水壶的情况。请你在图中画出
反映这现象的光路图(图中S表示烧水壶,A表示小明的眼睛)。
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答案 如图所示:
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解析 过平面镜作出点S的对称点S',即点光源S在平面镜中的像,连接S'A与镜
面交于O点,即入射点(反射点),连接SO就得到入射光线,OA即反射光线。
变式5-2????(2020河南师大附中二模)如图所示为一块透明的长方形玻璃砖,水
平面MN镀银(反射光),一束光从A点射入,从B点射出,请完成光路图。
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答案 如图所示:
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解析 由于水平面MN镀银(反射光),相当于平面镜,先根据平面镜成像的对
称性画出A关于MN的对称点A'(A在MN中的像),根据反射光线好像从虚像上
射出画出反射光线到达B;当光从玻璃斜射入空气时,折射光线和入射光线分
居法线的两侧,折射角大于入射角。
实验突破
实验一 探究光反射时的规律
命题热点
1.纸板的作用:????显示光路????。
2.纸板与平面镜的放置要求及原因:纸板与平面镜应????垂直????放置,确保三线
????共面????。
3.入射角与反射角的识别:入射光线与法线的夹角是入射角;反射光线与法线
的夹角是反射角。
4.“三线共面”的判断方法:将一侧纸板向后折转,观察能否在纸板上看到
????反射????光线。
5.验证光路可逆的操作:让光逆着反射光线的方向射向镜面,观察光的
????传播路径????。
6.多次改变入射角的大小并进行测量的目的:保证实验结论具有????普遍????性。
7.实验结论:反射光线、入射光线和法线在????同一????平面内,反射光线和入射
光线分居在法线的????两侧????,反射角????等于????入射角,即“三线共面,两角相
等,法线居中”。
例1????(2019河南三门峡二模)如图所示是探究“光的反射规律”的实验装置,
其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏,并能沿NO折转,NO垂直于CD。
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(1)如图甲所示,让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点,右侧纸板上没有观察到
反射光,原因可能是????纸板与平面镜不垂直????。
(2)调整装置后,我们能从纸板前不同方向看到入射光、反射光的径迹,这是
因为光在纸板上发生了????漫反射????现象。
(3)保持入射点O的位置不动,当入射光线向NO靠近时,发现反射光线????靠近????
(选填“靠近”或“远离”)NO,为了探究反射角与入射角的关系,应当多次
改变入射角大小并进行测量。
(4)如图乙所示,保持左侧纸板和入射光线的位置不变,将右侧纸板绕NO前后
转动,这样做的目的是探究
????光在反射时,反射光线、入射光线与法线是否在同一平面上????。
(5)若将光线沿着FO方向射入,光将沿着图中OE方向射出,表明在光的反射现
象中,光路是????可逆????的。
补充设问
(6)实验数据如下表,其中有一组数据测错了,原因可能是
????把反射光线和平面镜的夹角当成了反射角????。
实验次数
1
2
3
4
5
入射角
60°
45°
30°
15°
0°
反射角
60°
45°
60°
15°
0°
(7)实验时为了使光线在纸板上显示出来,方便实验研究,应该采取的操
作是:????使激光笔紧贴着纸板面入射????。
解析 (1)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,反射光线不在纸板上,则在纸板上看不到反射光线。(2)实验时从
纸板前不同的方向都能看到光的传播路径,是由于纸板表面凹凸不平,光在纸
板上发生了漫反射。(3)将入射光线EO向法线靠近时,入射角减小,反射角也
减小,则当入射光线向NO靠近时,发现反射光线靠近NO。(4)实验中使用可折
转的硬纸板,除了能呈现光路外,将右侧纸板绕NO转动,此时在右侧纸板上不
能看到反射光,由此可以得出反射光线、入射光线和法线在同一平面内的结
论。(5)若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点,会发现反射光线沿着OE方
向射出,该现象说明在反射时,光路是可逆的。
补充设问 (6)把反射光线和平面镜的夹角当成了反射角 (7)使激光笔紧贴
着纸板面入射
实验二 探究平面镜成像的特点
命题热点
1.实验方法:????等效替代????法。
2.实验环境选取:选取????较暗????的环境,实验现象会更加明显。
3.实验仪器的选取
(1)用玻璃板代替平面镜:玻璃板透明,便于确定像的????位置????。
(2)选择较薄玻璃板:便于观察像的位置,玻璃板太厚了在前后表面都会成像,
会产生重影,选择较薄玻璃板可避免产生重影。
(3)选用两支完全相同的蜡烛的原因:便于比较像与物的????大小????关系。
(4)刻度尺的作用:测量????物距????和????像距????。
4.玻璃板放置要求及原因:与水平桌面????垂直????放置,确保像和物能够重合。
5.光屏上承接不到蜡烛像的原因:平面镜成的是????虚????像。
6.多次改变蜡烛与玻璃板的间距进行测量的目的:保证实验结论的????普遍????性。
7.实验结论:像的大小和物体大小????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????;平面镜成????虚????像。
例2 如图是小明在“探究平面镜成像的特点”的实验中使用的装置。
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(1)为了便于观察,该实验最好在较????黑暗????(选填“明亮”或“黑暗”)的环
境中进行。
(2)你认为本实验小明应选择较????薄????(选填“厚”或“薄”)的玻璃板来完
成实验。
(3)选取相同的蜡烛,是为了便于比较像和物体的????大小????关系。
(4)小明实验时发现始终无法将B与A的像调至完全重合,可能的原因是
????玻璃板没有与水平桌面垂直放置????(写出一点即可)。
(5)将一张白纸放在玻璃板后,发现无论如何移动,在白纸上都????不能????(选填
“能”或“不能”)成像,说明平面镜所成的像是????虚????像。
(6)实验中观察到蜡烛A在玻璃板后面有两个几乎重叠的像,这是由于
????玻璃板太厚????造成的。
(7)小明第一次将蜡烛A置于玻璃板前5
cm,第二次将A向远离玻璃板的方向
移动3
cm,再次放置B直到与蜡烛A的像完全重合,则A与B的间距为????16????cm。
补充设问
(8)用玻璃板代替平面镜的目的是????便于确定像的位置????。
(9)实验中,在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板
后面移动,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,
这种确定像与物的大小的方法是????等效替代法????(选填“等效替代法”或
“控制变量法”)。
(10)将蜡烛远离玻璃板移动一段距离,蜡烛的像的大小将????不变????(选填“变
大”“变小”或“不变”)。
(11)实验中,只进行了一次实验,就得到了
“像与物到镜面距离相等”的结论,这
样得出结论的做法不合理之处是????实验次数太少,得出的结论具有偶然性????。
解析
(1)在比较明亮的环境中,很多物体都在反射光线,干扰人的视线,在较
黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向平面镜的光线最多,反射光线最多,进
入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮,所以最好在比较黑暗的环境中进行实
验。(2)因为厚玻璃板的两个面都可以当做反射面,会出现两个像,影响到实
验效果,所以应选用薄玻璃板。(3)实验时应选取两支外形相同的蜡烛,便于
比较物与像的大小关系。(4)实验时玻璃板要竖直放置,即垂直于桌面,如果
不竖直,不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合,就无法
比较像与物的大小。(5)因为平面镜成虚像,光屏不能承接虚像,所以用白纸
在玻璃板后面无论如何移动,在白纸上都不能成像。(6)实验中观察到蜡烛A
在玻璃板后面有两个几乎重叠的像,这是由于玻璃板太厚造成的。(7)由平面
镜成像中的像距等于物距,可知小明第一次将蜡烛A置于玻璃板前5
cm,第二
次将A向远离玻璃板的方向移动3
cm,此时蜡烛A距离玻璃板8
cm,蜡烛B距离
玻璃板也是8
cm,A与B的间距为16
cm。
补充设问 (8)便于确定像的位置 (9)等效替代法 (10)不变 (11)实验次
数太少,得出的结论具有偶然性
随堂检测
1.(2019河南郑州二模)如图所示,郑东新区夜晚的“大玉米”分外妖娆。照
片中,射向空中的激光束是直的,表明光在均匀空气中是????沿直线????传播的。
“大玉米”在水中的倒影是光发生????反射????形成的。“大玉米”的倒影看
起来比它本身暗,是由于射向水面的一部分光发生????折射????进入水中造成的。
解析 照片中,射向空中的激光束是直的,表明光在均匀空气中是沿直线传播
的;“大玉米”在水中的倒影属于平面镜成像,是光发生反射形成的。光射到
水面时,一部分光线发生了反射,另一部分发生了折射而进入水中,“大玉
米”的倒影看起来比它本身“暗”一些。
2.小明站在竖直放置的平面镜前5米处,当他正对平面镜以1
m/s的速度面镜时,以镜中的像为参照物,小明是????运动????(选填“运动”或“静止”)
的,他在镜中像的大小????不变????(选填“变大”“变小”或“不变”),2
s后小
明到平面镜中像的距离是????6????m。
解析 小明站在竖直放置的平面镜前5米处,物像到平面镜的距离相等,所以
小明的像到平面镜距离是5米,小明和小明的像之间的距离是10米,当他正对
平面镜以1
m/s的速度面镜时,他的像也以1
m/s的速度面镜,2
s
后,小明向平面镜靠近了2米,小明的像向平面镜也靠近了2米,小明和小明的
像之间的距离变为6米,所以小明以小明的像为参照物是运动的,平面镜成像
时,物像大小相等,小明的大小不变,像的大小也不变。
3.清代诗人袁枚的《苔》:“白日不到处,青春恰自来。苔花如米小,也学牡丹
开”其中“白日不到处”主要涉及的物理知识是?(
A
)
A.光的直线传播 ????
B.光的反射
C.光的折射 ????
D.光的色散
解析 “白日不到处”,就是太阳照不到的地方,这是由光的直线传播形成
的。故选A。
4.一束光照射到平面镜上,与镜面的夹角为25°,转动平面镜,使光束与镜面的
夹角增至30°,则反射光线与入射光线间的夹角与原来相比?(
B
)
A.减少了5° ????B.减少了10°
C.减少了15° ??D.减少了20°
解析 平面镜转动前,入射角的度数为90°-25°=65°,此时入射光线、反射光线
的夹角为65°×2=130°。平面镜转动后,入射角的度数为90°-30°=60°,此时入射
光线、反射光线的夹角为60°×2=120°。则平面镜转动后,反射光线与入射光
线间的夹角比原来减小了,减小的度数为130°-120°=10°。故选B。
5.(2020黑龙江哈尔滨)下列关于甲、乙两图中现象的说法,正确的是?(
D
)
?
A.甲图能用“光的折射规律”解释
B.甲图说明利用小孔只能成等大的像
C.甲图和乙图中的现象都是由光的折射形成的
D.解释乙图中的情景用到了“光的反射定律”
解析 甲图小孔成像是光的直线传播形成的,不能用“光的折射规律”解释,
故A错误;小孔成像能成等大的像,也能成放大或缩小的像,故B错误;甲图小孔
成像是光的直线传播形成的,乙图中桥在水中的倒影是由光的反射形成,故C
错误;解释乙图中的桥在水中的倒影的现象用到了“光的反射定律”,故D正
确。
6.“一河诗画,满城烟花”,2019年浏阳国际烟花节的焰火惊艳全球。下列说
法中正确的是?(
D
)
A.焰火属于自然光源
B.焰火在水中的倒影是光的折射现象
C.先看到焰火后听到爆炸声,说明声速比光速快
D.焰火把人影照在地面上,人影是光沿直线传播形成的
解析 焰火属于人造光源,故A错误;倒影属于光的反射现象,故B错误;先看到
焰火后听到爆炸声,说明光速大于声速,故C错误;焰火把人影照在地面上,人
影是光沿直线传播形成的,故D正确。
7.(2020黑龙江绥化)小明站在穿衣镜前3
m处,以1
m/s的速度匀速靠近穿衣
镜,下列说法正确的是?(
C
)
A.穿衣镜中小明的像逐渐变小
B.以穿衣镜为参照物小明总是静止的
C.穿衣镜中小明的像是虚像
D.2
s后小明走的距离是1
m
解析 平面镜所成的像是与物体等大的,故A错误;小明站在穿衣镜前3
m处,
以1
m/s的速度匀速靠近穿衣镜,以穿衣镜为参照物,小明与平面镜之间有位
置的变化,小明是运动的,故B错误;平面镜所成的像是与物体等大的虚像,故C
正确;2
s后小明走的距离:s=vt=1
m/s×2
s=2
m,故D错误。
8.(双选)如图是一女孩通过地面上的镜子打量自己时的情境照片,根据照片,
可以判断?(
AB
)
?
A.这张照片不可能是在正午拍摄的
B.镜中的蓝天白云是光的反射形成的
C.女孩的下半身没有在平面镜中成像
D.女孩看到了镜中自己的整个上半身
解析 这张照片影子长,不可能是在正午拍摄的,故A正确;镜中的蓝天和白云
是由光的反射形成的与物体等大的虚像,故B正确;无论平面镜多大,无论小女
孩离平面镜多远,小女孩在平面镜中都能成完整的像,故C错误;女孩整个上半
身反射的光经过平面镜反射无法到达女孩眼睛中,故女孩在平面镜中看不到
自己的像,故D错误。
9.(2019河南濮阳一模)如图所示,水里的光源O发出的一条光线射向水面,在
水面处发生反射和折射,反射光线经过P点。请在图中画出入射光线、反射
光线和折射光线的大致光路(保留作图痕迹)。
?
答案 如图所示
?
解析????根据平面镜成像的规律,作出点光源O关于水面的对称点,即点光源O
在水面的像O',由于反射光线的反向延长线要过像点O',连接PO',与水面的交
点就是入射点M。分别连接OM(入射光线)、MP(反射光线),过M点作法线,在
法线右侧的空气中,由折射角大于入射角画出折射光线。
