3.1 光世界巡行 练习题(含解析）

3.1　光世界巡行
题组1　认识光源
1.夏夜,溧阳萤火虫生态园内,月光皎洁,草丛里飞舞着亮莹莹的萤火虫如图1所示,颇有“含明终不息,夜月空徘徊”的意境。此情景中 (　　)
图1
A.月亮不是光源,萤火虫是光源
B.月亮不是光源,萤火虫不是光源
C.月亮是光源,萤火虫是光源
D.月亮是光源,萤火虫不是光源
2.以下物体:①太阳、②火星、③闪闪发光的宝石、④正在放映的电影银幕、⑤灯笼鱼、⑥烛焰,其中不属于光源的是　　　　　　,属于天然光源的是　　　　　　。(均填序号)?
题组2　探究光的直线传播
3.如图2所示是研究光的传播路径的实验:
图2
(1)图甲中,为了显示激光在空气中的传播路径,可以在光的传播路径下点蚊香。图乙中,为了显示激光在水中的传播路径,可以在水中加入少量的　　　　(填字母),可以得出光在均匀的液体中是沿直线传播的。?
A.食用油或牛奶 B.牛奶或咖啡
C.咖啡或食用油
(2)要得出“光是沿直线传播的”这一普遍结论,还需要再做一个光在　　　　(填字母)中传播的实验。?
A.酒精　　　B.玻璃砖　　　C.木块
(3)实验结束后某同学发现在玻璃缸中盛入清水,沿缸壁缓缓注入浓糖水,从侧壁水平射入激光,观察到缸内光的传播路径如图丙所示,当搅拌缸中的水后,观察到光的路径为直线,说明光沿直线传播的条件是　　　　　　　　　　　　　　　　。?
题组3　认识光线
4.以下关于光线的理解错误的是 (　　)
A.光线是一种物理模型,不是真实存在的
B.很细的光束可以被看成光线
C.光线表示光的传播路径和方向
D.光源射出的是光,而不是光线
5.如图3所示的直线中能够代表光线的是 (　　)
图3
题组4　应用光的直线传播解释现象
6.如图4所示,枯井中的青蛙位于井底“坐井观天”,其中能正确表示青蛙通过井口观察到的范围的光路图是(O点表示青蛙眼睛的位置) (　　)
图4
7.晚上小明在路灯下玩,他逐渐靠近路灯后又逐渐远离路灯,则他在地面上的影子 (　　)
A.逐渐变长 B.先变短后变长
C.先变长后变短 D.逐渐变短
8.如图5所示,“日晷”是古代人用来测量　　　　(选填“时间”或“长度”)的仪器,它是利用太阳光沿　　　　传播使晷针留下影子,通过影子的长短、指向来测定的。?
图5
9.现代家庭装修中常用如图6所示的激光水平投射仪,它所用到的光学知识之一是光的_________原理。射击瞄准时要符合“三点一线”,这里的“三点”指的是:枪的标尺缺口、枪的准星和　　　　(选填“人的眼睛”或“靶心”)。?
图6
10.[2020·娄底] 2020年6月21日下午3点半左右,娄底市内绝大部分同学亲眼看到了日环食这一难得的景象。从物理学的角度来说,日食属于光的　　　　　　　现象;如图7所示,能描述其形成原因的是图　　　　(选填“甲”或“乙”)。?
图7
11.2012年6月6日,天空再次上演了“金星凌日”的奇观,即从地球上看去,有一个小黑点在太阳表面缓慢移动。
(1)“金星凌日”现象可用　　　　　　　　原理来解释。?
(2)如图8所示为太阳及八大行星示意图。据图分析,你认为在地球上除了可以看到“金星凌日”外,还能看到“　　　　凌日”现象。?
图8
题组5　光速及其应用
12.光在下列透明物质中的传播速度,由大到小的排列正确的是 (　　)
A.空气、水、玻璃 B.空气、玻璃、水
C.玻璃、水、空气 D.水、玻璃、空气
13.手机信号的电磁波在真空中的传播速度和光速是一样的。假设距离地球10光年处有一个和地球一样的星球,上面也有像人类一样的外星人。我们和他们用手机互发信息,则从发出一个信息到收到回复至少需要(假设信号足够强) (　　)
A.20年 B.10年 C.5年 D.2.5年
14.下列关于声和光的说法中正确的是 (　　)
A.声和光的传播都需要介质
B.声速是340 m/s,光速是3.0×108 m/s
C.利用声音和光都可以传递信息
D.声和光在水中的传播速度,都比在空气中大
15.在学校的秋季田径运动会的百米赛跑比赛中,终点计时员若听到枪声开始计时,与看到发令枪冒出的白烟开始计时相比,记录的比赛成绩(空气中的声速取340 m/s) (　　)
A.少了0.29 s B.多了0.29 s
C.少了3.4 s D.多了3.4 s
16.太阳光从太阳传播到地球大约需要8 min 20 s,太阳距离地球有　　　　km;我们看到的太阳光是它　　　　s前发出的。?
17.阅读短文,回答问题。
　　宇宙中恒星间的距离都非常大,为了表示方便,天文学家使用一个非常大的长度单位——光年,它等于光在真空中1年内传播的距离。离太阳系最近的恒星是半人马座“比邻星”,距离我们4.3光年;“牛郎星”和“织女星”的距离是16光年;目前人类观察到的最远的天体,距离我们有140多亿光年。
(1)光年是　　　　单位。?
(2)1光年表示　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)“牛郎星”和“织女星”相距约　　　　km。(一年按365天计算)?
(4)我们现在观测到的“比邻星”的光　　　　(选填“是”或“不是”)它现在发出来的。?
题组6　光的色散
18.太阳光经过三棱镜后,被分解成各种颜色的光,这是光的　　　　现象。将三种色光按不同比例混合能产生各种颜色的光,这三种色光分别是红光、　　　　和蓝光,人们把这三种色光叫光的三基色。?
19.关于光的色散实验,以下说法不正确的是 (　　)
A.白光通过三棱镜后,传播方向会发生改变
B.色散现象表明,白光是复色光
C.单色光通过三棱镜时,传播方向不会发生改变
D.单色光通过三棱镜时,不会发生色散现象
20.光的色散说明白光是一种复色光,三棱镜对不同色光的偏折程度不同,其中对红光的偏折程度最小,对紫光的偏折程度最大。图9中能正确表示白光通过三棱镜发生色散的是 (　　)

A B

C D
图9
【能力提升】
21.月球是地球唯一的天然卫星,它的自转周期和公转周期是一样的,所以月球始终是同一个面对着地球,假设你登上了月球,下列哪一种现象你是不可能看到的 (　　)
A.在月球背面看不到地球
B.日食
C.地食
D.月食
22.(1)如图10所示是雅琦同学制作的简易针孔照相机。以下关于这台照相机的说法中错误的是 (　　)
图10
A.成像原理是光的直线传播原理
B.比较适合观察、拍摄处于很明亮环境中的物体
C.图片中的小狗离照相机越远,所成的像越大
D.照相机的内壁做成黑色是为了吸收光线
(2)在探究树荫下光斑的综合实践活动中,为了研究孔的大小对光斑形状的影响,雅琦设计了如图11所示的实验:做四种开有不同形状孔的卡片甲,并用另一张卡片乙覆盖在甲上,接着,从图示位置沿箭头方向水平慢慢移动乙,观察太阳光通过小孔在地面上形成的光斑形状的变化情况。则图中实验合乎要求的是 (　　)
图11
23.为了研究影子的长度与哪些因素有关,某物理兴趣小组的同学做了如图12所示的实验:在水平地面上竖直固定一根长杆,长杆上装有一个可以上下移动的点光源A,再在地面上竖立一根短木条(短木条始终低于点光源A)。
图12
(1)保持短木条的长度和位置不变,该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动,测得数据如下表:
点光源的高度H/cm
20
30
40
50
60
影子长度L/cm
30
15
10
7.5
6
该物理兴趣小组的同学做此实验,想要探究的问题是　　　　　　　　　　　　　。?
(2)分析上述实验数据还可得出:在点光源逐渐上移的过程中,若点光源高度的增加量相同,则影子长度L的变化量　　　　(选填“增大”“减小”或“不变”)。?
参考答案
1.A　[解析] 月亮是由于反射太阳光而看起来很亮,不能自行发光,月亮不是光源;萤火虫能自行发光,是光源,故A正确,B、C、D错误。
2.②③④　①⑤
3.(1)B　(2)B　
(3)在同一种均匀介质中
[解析] (1)由于食用油和水是不相溶的,所以不能加入食用油;将激光射入混有少量牛奶或咖啡的水中并搅拌均匀,可显示出光的传播路径。
(2)前面已经用气体和液体做了实验,为了获得普遍的规律,还需要研究光在固体中的传播路径,由于玻璃砖是透明的,故还需要再做一个光在玻璃砖中传播的实验。
(3)当向盛有清水的玻璃缸沿缸壁轻轻注入浓糖水时,玻璃缸内的液体就不再均匀,越深密度越大,光线在里面传播时就会发生折射,形成如图所示的现象;当搅拌缸中的水后,玻璃缸内的液体就会变得均匀了,观察到光的路线呈直线,说明光在同种均匀介质中才沿直线传播。
4.B
5.C
6.A　[解析] 图中O点是青蛙眼睛的位置,将O点与井口左边的端点相连成一直线,将O点与井口右边的端点相连成一直线,然后在直线上标出箭头,即得到两条射向青蛙眼睛的光束,这两条光束之间的范围为青蛙观察到的范围。
7.B
8.时间　直线
[解析] “日晷”是利用观察晷针的影子来判断时间的,影子是由于光在沿直线传播的过程中遇到不透明的物体而形成的,故“日晷”是利用光沿直线传播的原理来计量时间的。
9.直线传播　靶心
[解析] 激光水平投射仪用到的是激光准直原理,也就是光的直线传播原理;射击瞄准时,准星挡住靶心,人眼位于标尺缺口的位置。
10.直线传播　甲
[解析] 因为光是沿直线传播的。当月球转到太阳和地球中间并且三者在一条直线上时,月球挡住了太阳照射在地球上的光线,地球处在月球的影子里,这就形成了日食,所以图甲是日食的成因图。
11.(1)光的直线传播　
(2)水星
[解析] (1)类似于日食,金星凌日现象发生于太阳、金星和地球在同一直线上时,是由于光沿直线传播而形成的。(2)水星也介于地球公转轨道和太阳之间,也会发生凌日的现象。
12.A　[解析] 光的传播速度与介质的种类有关,光在真空中的传播速度是3.0×108 m/s,在空气中的传播速度略小于在真空中的传播速度,而在水中的传播速度是真空中的34,在玻璃中的传播速度是真空中的23,故A正确。
13.A
14.C　[解析] 声的传播需要介质,光的传播不需要介质,故A错误。
声在15 ℃的空气中的速度是340 m/s,光在真空中的传播速度是3.0×108 m/s,声音和光在不同的介质中的传播速度是不同的,故B错误。
声音和光都可以传递信息和能量,故C正确。
光在空气中的传播速度大于在液体中的传播速度;声音在液体中的传播速度大于在气体中的传播速度,故D错误。
15.A　[解析] 枪声传播100 m的时间约是0.29 s,空气中光速大于声速,所以听到枪声计时会少记0.29 s。
16.1.5×108　500
[解析] t=8 min 20 s=500 s,
太阳与地球的距离:
s=vt=3×105 km/s×500 s=1.5×108 km。
17.(1)长度　(2)光在真空中1年内传播的距离　
(3)1.5×1014
(4)不是
[解析] (1)“光年”指光在真空中1年内传播的距离,所以是长度的单位。(3)光在真空中的传播速度为3.0×108m/s,所以光在真空中1年通过的距离为s=365×24×3600s×3.0×108m/s=9.4608×1015m=9.4608×1012 km,“牛郎星”和“织女星”的距离是16光年,则16光年的距离为9.4608×1012 km×16≈1.5×1014 km。(4)“比邻星”距离我们4.3光年,意思是我们现在某一时刻看到的比邻星的光,并不是它现在发出的。
18.色散　绿光
19.C　[解析] 白光通过三棱镜后被分解成七色光,属于光的色散现象,光的传播方向会发生改变,故A正确。
色散现象表明白光是由七种色光组成的,是复色光,故B正确。
单色光通过三棱镜时,不会发生色散现象,但传播方向会发生改变,故C错误,D正确。
20.A　[解析] 三棱镜对不同色光的偏折程度不同,其中对红光的偏折程度最小,对紫光的偏折程度最大,所以白光通过三棱镜后,光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带,红光在最上方,紫光在最下方。
21.D　[解析] 月球对着地球的一面叫月面,背着地球的一面叫月背,在月面上会一直看到地球悬于空中,而在月背上则永远看不到地球,故A不符合题意;当太阳、地球、月球在同一条直线上时,月球上的人无法看到月食,如同在地球上看不到地食一样,故D符合题意。
22.(1)C　(2)C　[解析] (1)小孔成像说明光沿直线传播,A正确;小孔的透光量小,只有明亮环境中的物体才可以有足够的光线射入小孔,在屏幕上呈现较为清晰的像,B正确;物体距离小孔越远,屏幕上所成的像越小,C错误;照相机内壁涂成黑色,可以吸收光线,使成像清晰,D正确。
(2)为了探究孔的大小对光斑形状的影响,应控制孔的形状不变,只改变孔的大小,由题可知C符合题意。
23.(1)影子的长度与点光源的高度是否有关
(2)减小
[解析] (1)点光源的高度从20cm增加到60cm时,影子的长度从30cm变成了6cm,故要探究的问题是影子的长度与点光源的高度是否有关。(2)点光源的高度从20 cm每次增加10cm,影子长度的变化量分别为15cm、5cm、2.5cm、1.5cm,所以点光源高度的增加量相同时,影子长度L的变化量减小。