内容正文:
第三章 光现象
3.3 探究平面镜成像的特点
2022年课程标准
物理素养
2.3.3 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
2.3.4 探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。
2.3.6 通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。
4.2.6 探究光的反射定律。
4.2.7 探究平面镜成像的特点。
物理观念:了解光,能用知识解释自然界的有关现象,解决日常生活中的有关问题,形成初步的运动和相互作用观念。
科学思维:知道光线等物理模型;能运用光的一些规律分析简单问题,并获得结论;能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据,具有使用科学证据的意识;能根据知识,指出交流中有关说法的不当之处,并能提出自己的见解。
科学探究:能基于观察和实验,提出与光现象有关的科学探究问题,并作出有依据的猜想与假设;在关于光的反射、平面镜成像等科学探究中,能制订初步的实验方案;能正确使用相关器材获取实验数据;能通过对数据的比较与分析,发现数据的特点,进行初步的因果判断,得出实验结论;能表述实验过程和结果,撰写实验报告。
科学态度与责任:知道物理学是对相关自然现象的描述与解释,物理学研究需要观察、实验和推理,体会物理学对人类生活和社会发展的影响;具有对光知识的学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。
知识点一、平面镜成像规律
1.定义:表面平整光滑的镜子。
2.画法:
3.成像原理:光的反射。
4.成像规律:
(1)物体在平面镜里所成的像是正立的虚像。
(2)像、物大小相同。
(3)像、物到镜面的距离相等。
(4)像、物的连线与镜面垂直。
▲敲桌子:平面镜成像,像和物体对称(上下一致,左右相反)。
5.平面镜的作用:
(1)成像:制作镜子。
(2)改变光路:潜望镜。
(3)扩大视觉空间:在墙上装大块平面镜。
6.成像实质:
如图:S1是发光点S的虚像,它是反射光线反向延长线的交点。实际上,平面镜后并不存在发光点S1,所以S1是虚像。
▲敲桌子:平面镜成的虚像,是所有
反射光线反向延长线的交点。
知识点二、实验:探究平面镜成像
1.实验器材及作用:
(1)刻度尺:测量蜡烛与平面镜的距离和像与平面镜的距离。
(2)两支完全相同蜡烛A、B:比较像与物的大小,确定像的位置。
(3)玻璃板:便于确定像的位置。
(4)光屏:探究平面镜成像的虚实。
(5)白纸:确定物、像和平面镜的位置。
2.实验步骤考点:
(1)如何放置玻璃板?
把白纸平铺在桌面上,玻璃板垂直放在纸上。
(2)如何才能看到蜡烛A的像?
人在A侧透过玻璃板看去。
(3)如何探究像的实虚?
将光屏放到像的位置,不透过玻璃板,直接看光屏上有无像。
(4)如何确定像的位置和比较像物的大小关系?
拿一支完全相同且未点燃的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直到像与物完全重合。(等效法)
(5)在白纸上描出物、像和平面镜的位置后,接着应该怎么办?
连接对应的像点、物点,测出它们到镜面的距离。看连线和镜面是否垂直。
(6)为了使实验结论具有普遍性:应多次改变蜡烛A的位置进行实验。实验在较暗的环境下进行,可使实验现象更明显。
(7)实验中若用物理书挡在玻璃板的后面,那么仍然能看到蜡烛A的像。
知识点三、凸面镜和凹面镜
1.凹面镜:
(1)定义:用球面的内表面作反射面。
(2)作用:对光线有会聚作用。
(3)应用:太阳灶、手电筒、汽车头灯、反射式望远镜。
2.凸面镜:
(1)定义:用球面的外表面作反射面。
(2)作用:对光线有发散作用。
(3)应用:汽车后视镜、街道或山路转弯处的反光镜。
问题一:探究实验
【角度1】实验装置及作用
【典例1】如图所示,在“探究平面镜成像特点”的实验中,下列说法正确的是( )
A.为了便于观察找到像的位置,该实验最好选平面镜进行实验
B.为了便于观察找到像的位置,该实验最好将蜡烛A和B都点燃
C.移去后面的蜡烛B,并在该处上放一光屏,发现光屏上能成正立的像
D.如果将蜡烛A向玻璃板靠近,像的大小不变
平面镜成像的特点和规律、探究平面镜成像特点实验中的装置及作用、探究平面镜成像特点的实验操作过程
【变式1-1】如图所示是探究平面镜成像特点的实验装置,关于该实验下列说法中正确的是( )
A.该实验应该在明亮的环境中完成
B.看到玻璃板后面蜡烛的像是光的折射现象
C.实验中玻璃板和坐标纸垂直放置且玻璃板越厚越好
D.该实验选用两个等大的蜡烛是为了比较像与物的大小
【变式1-2】如图是探究平面镜成像特点实验的情景,关于探究过程中所涉及的问题分析正确的是( )
A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的折射形成的
B.蜡烛A在玻璃板中所成的像是实像
C.蜡烛B在桌面上的影子是光沿直线传播形成的
D.为了使烛焰的像更清晰,应选择明亮的环境进行实验
【角度2】探究实验过程
【典例2】 如图是探究平面镜成像特点实验的情景,探究过程中所涉及的问题分析正确的是( )
A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的折射形成的
B.用玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置
C.蜡烛A在玻璃板中所成的像是实像
D.将蜡烛A靠近玻璃板,其所成像将变大
探究平面镜成像特点实验中的装置及作用、探究平面镜成像特点的实验操作过程、探究平面镜成像特点实验的注意事项和常见错误
【变式2-1】如图是探究平面镜成像特点实验的情景,关于探究过程中所涉及的问题分析不正确的是( )
A.为了使烛焰的像更清晰,应将玻璃板后的蜡烛B点燃后进行实验
B.实验中所成像的大小不会随物体位置的改变而改变
C.实验中所成的像不可用光屏承接
D.改变蜡烛A位置多次实验,主要是使结论更准确
【变式2-2】在平面镜成像特点教学中,老师做了“水中的蜡烛”实验,为了使学生看清水中的蜡烛( )
A.使用厚玻璃板
B.让学生在玻璃板左侧观察水中的蜡烛
C.在明亮的环境中进行
D.点燃的蜡烛靠近玻璃板,盛水的玻璃杯也应靠近玻璃板
问题二:平面镜成像特点
【角度1】成像特点及规律
【典例1】身高为1.6m的李华,眼睛到头顶的距离为10cm,站在竖直的平面镜前1m,为了通过面前的竖直平面镜看到自己的全身像,镜子至少( )
A.1.5m B.1m C.0.75m D.0.8m
平面镜成像的特点和规律、根据平面镜成像特点判断像与物的位置关系
【变式1-1】如图所示,平面镜和长为10cm的细铅笔均竖直放置在水平桌面上,铅笔与平面镜之间的距离为15cm,则( )
A.向上移动平面镜,铅笔的像也向上移动
B.为使在铅笔位置观察铅笔在平面镜中成完整的像,平面镜应至少高10cm
C.铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时,铅笔与铅笔的像平行
D.用一块木板放置在平面镜后,铅笔不能在平面镜中成像
【变式1-2】一只白鹤静立在平静的水中,在岸边可以看到白鹤的两个“影”—影子和倒影,如图所示。下列分析正确的是( )
A.白鹤飞离水面时,它的倒影会变小
B.白鹤的影子是由于光的直线传播形成的
C.白鹤在水中的倒影是实像
D.白鹤的倒影到水面的距离大于白鹤到水面的距离
【角度2】潜望镜
【典例2】2024年5月22日,国际生物多样性日活动在洪泽湖湿地景区举行。景区内,鸟类时而栖息,时而飞翔,飞鸟的倒影在水中穿梭。下列现象和倒影原理相同的是( )
A.冰透镜取火 B.日晷计时
C.小孔成像 D.潜望镜
小孔成像、用光的反射解释倒影、潜望镜、探究凸透镜对光的作用
【变式2-1】如图所示,是小明同学自制的潜望镜。用该潜望镜观察如图甲所示的字母F时,观察到的像是( )
A. B.
C. D.
【变式2-2】某兴趣小组利用两块平面镜做了一个简易潜望镜,通过该潜望镜观察教室内的挂钟,指针位置如图所示,则该挂钟的实际时间是( )
A.4时35分 B.1时50分 C.10时05分 D.7时25分
【基础强化】
1.如图所示,关于做探究平面镜成像实验,下列说法错误的是( )
A.实验中所成的像无法用光屏承接
B.实验中所成像的大小不会随物体位置的改变而改变
C.该实验需要选择两支大小相同的蜡烛
D.多次进行实验,主要是为了减小测量误差
2.1.7m高的小林站在竖直放置的穿衣镜前,他的像的高度为( )
A.小于 B.等于 C.大于 D.以上都可能
3.日晷是我国古代劳动人民用来计时的一种工具。如图所示,通过观察直杆在太阳下影子的位置就可知道时间。下列现象与日晷工作原理相同的是( )
A.池水映明月 B.小孔成像
C.黑板反光 D.镜子正衣冠
4.学校大门旁竖直放置了一块平面镜,小涵同学逐渐靠近平面镜的过程中,下列说法正确的是( )
A.小涵的像逐渐变大
B.镜子上有只小飞虫,小涵在平面镜中所成的像仍然完整
C.小涵在平面镜中看见了小轩,则小轩在平面镜中看不见小涵
D.小涵在平面镜中所成的像相对于小涵是静止的
5.盘山公路的急弯处,可通过路边的凸面镜来观察另一方来车情况。在如图所示弯道上所标注的4个位置,凸面镜应安装在( )
A.A B.B C.C D.D
6.刘艳站在竖直放置的平面镜前2米处时,她在镜中的像与她本人的距离为( )
A.1米 B.2米 C.3米 D.4米
7.如图所示,用手电筒对着平面镜中的像照射时,观察到像比原来亮多了,其原因是( )
A.光射到像上,所以像变亮了
B.光使镜子更明亮了,所成的像也就变亮了
C.光反射到物体上,物体变亮了,所以像也变亮了
D.光使周围环境变亮了,更便于观察像,所以像变亮了
8.如图在两个互相垂直的平面镜前有一物体,该物体通过两平面镜成像的个数
A.1 B.2 C.3 D.4
9.小丽站在竖直放置的平面镜前1m处,当她向平面镜走近0.5m时,她与平面镜中像之间的距离为
A.0.5m B.1m C.0.5m D.2m
10.五官科医生给病人检查耳道时,戴一个中间有小孔的镜子,这种镜子是( )
A.凸面镜,作用是增大照射范围 B.凹面镜,作用是会聚光线
C.凹面镜,作用是发散光线 D.凸面镜,作用是形成虚像
11.如图是”探究平面镜成像的特点”的情景,下面关于探究过程中所涉及的问题分析( )
①为了使烛焰的像更清晰,应选择较暗的环境进行实验
②为了比较物、像大小,应将两支蜡烛都点燃
③当蜡烛距平面镜时,像距离蜡烛
④只要把光屏放在恰当的位置,就能承接到蜡烛的像
A.只有①③正确 B.只有②④正确
C.只有①②正确 D.只有②③正确
12.某物理兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置,当用力挤压装满水的玻璃瓶时,会看到细玻璃管内的水面明显上升,这是利用细玻璃管内水面的变化来放大玻璃瓶的微小形变。下列做法中也用到这种放大思想的是( )
A.研究平面镜成像时,为了比较像与物体的大小,选用两支相同的蜡烛
B.引入光线用来描述光的传播路径和方向
C.将发声的音叉靠近乒乓球,通过乒乓球被弹开说明音叉在振动
D.用抽气机等器材探究真空能否传声
13.下列关于平面镜成像说法中正确的是( )
A.比平面镜大的物体不能在平面镜中成完整的像
B.遮光板在平面镜的后方会遮住平面镜内的像
C.平面镜能使房间看起来更宽敞,是因为像比物体离平面镜更远
D.物体不动,把竖直放置的平面镜沿竖直方向上下移动,像不动
14.如图是探究平面镜成像特点实验的情景,探究过程中所涉及的问题分析正确的是( )
A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的折射形成的
B.用玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置
C.蜡烛A在玻璃板中所成的像是实像
D.将蜡烛A靠近玻璃板,其所成像将变大
15.大自然的神奇和壮丽总令人陶醉。如图所示,白鹭正在汾河栖息,与水面上的倒影交相辉映,犹如一幅天然的水墨画。下列分析正确的是( )
A.水中白鹭的倒影是由于光的折射形成的
B.水中白鹭的倒影与小孔成像的原理一致
C.白鹭飞起时其水中的像与水面距离变大
D.白鹭降落时其在水中的像将会逐渐变小
【素养提升】
16.小王站在游泳池边上,举着一块写有“上”字的牌子,如图所示.当水面平静时,在小王正对面游泳池边上的小钟看到在水中的牌子上的字是( )
A. B. C. D.
17.一只小鸟俯冲飞向平静的水面,欣赏它自己在水中轻盈的“倒影”。在此过程中,关于“倒影” 的描述错误的是( )
A.“倒影”和小鸟一样大
B.“倒影”是由于光的折射形成的小鸟的虚像
C.“倒影”也向水面靠近
D.“倒影”到水面的距离等于小鸟到水面的距离
18.下列说法中正确的是( )
A.光的传播速度总是3×108m/s
B.光总是沿直线传播的
C.物体经平面镜成正立等大的实像
D.漫反射遵循光的反射定律
19.下列生活中,有关物理知识说法不正确的是( )
A.人直立站在竖直放置的平面镜前1m处,像到平面镜的距离也是1m
B.教室里能从不同方向看清投影幕布上的字,是由于光射到幕布表面发生了镜面反射的缘故
C.浴室里分别装有热水管道和冷水管道.现发现一根管道有“出汗”现象,这是物态变化中液化的现象,由此可判断该管道是冷水管道
D.夏天电闪雷鸣,总是先看到闪电后听到雷声,说明在空气中光速大于声速
【能力培优】
20.如图所示,当用眼睛去观察镜子时,光束似乎是从M处发散开来的,则透镜的焦距是( )
A.0.1m B.0.2m C.0.3m D.0.5m
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第三章 光现象
3.3 探究平面镜成像的特点
2022年课程标准
物理素养
2.3.3 探究并了解光的反射定律。通过实验,了解光的折射现象及其特点。
2.3.4 探究并了解平面镜成像时像与物的关系。知道平面镜成像的特点及应用。
2.3.6 通过实验,了解白光的组成和不同色光混合的现象。
4.2.6 探究光的反射定律。
4.2.7 探究平面镜成像的特点。
物理观念:了解光,能用知识解释自然界的有关现象,解决日常生活中的有关问题,形成初步的运动和相互作用观念。
科学思维:知道光线等物理模型;能运用光的一些规律分析简单问题,并获得结论;能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据,具有使用科学证据的意识;能根据知识,指出交流中有关说法的不当之处,并能提出自己的见解。
科学探究:能基于观察和实验,提出与光现象有关的科学探究问题,并作出有依据的猜想与假设;在关于光的反射、平面镜成像等科学探究中,能制订初步的实验方案;能正确使用相关器材获取实验数据;能通过对数据的比较与分析,发现数据的特点,进行初步的因果判断,得出实验结论;能表述实验过程和结果,撰写实验报告。
科学态度与责任:知道物理学是对相关自然现象的描述与解释,物理学研究需要观察、实验和推理,体会物理学对人类生活和社会发展的影响;具有对光知识的学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。
知识点一、平面镜成像规律
1.定义:表面平整光滑的镜子。
2.画法:
3.成像原理:光的反射。
4.成像规律:
(1)物体在平面镜里所成的像是正立的虚像。
(2)像、物大小相同。
(3)像、物到镜面的距离相等。
(4)像、物的连线与镜面垂直。
▲敲桌子:平面镜成像,像和物体对称(上下一致,左右相反)。
5.平面镜的作用:
(1)成像:制作镜子。
(2)改变光路:潜望镜。
(3)扩大视觉空间:在墙上装大块平面镜。
6.成像实质:
如图:S1是发光点S的虚像,它是反射光线反向延长线的交点。实际上,平面镜后并不存在发光点S1,所以S1是虚像。
▲敲桌子:平面镜成的虚像,是所有
反射光线反向延长线的交点。
知识点二、实验:探究平面镜成像
1.实验器材及作用:
(1)刻度尺:测量蜡烛与平面镜的距离和像与平面镜的距离。
(2)两支完全相同蜡烛A、B:比较像与物的大小,确定像的位置。
(3)玻璃板:便于确定像的位置。
(4)光屏:探究平面镜成像的虚实。
(5)白纸:确定物、像和平面镜的位置。
2.实验步骤考点:
(1)如何放置玻璃板?
把白纸平铺在桌面上,玻璃板垂直放在纸上。
(2)如何才能看到蜡烛A的像?
人在A侧透过玻璃板看去。
(3)如何探究像的实虚?
将光屏放到像的位置,不透过玻璃板,直接看光屏上有无像。
(4)如何确定像的位置和比较像物的大小关系?
拿一支完全相同且未点燃的蜡烛B,在玻璃板后面移动,直到像与物完全重合。(等效法)
(5)在白纸上描出物、像和平面镜的位置后,接着应该怎么办?
连接对应的像点、物点,测出它们到镜面的距离。看连线和镜面是否垂直。
(6)为了使实验结论具有普遍性:应多次改变蜡烛A的位置进行实验。实验在较暗的环境下进行,可使实验现象更明显。
(7)实验中若用物理书挡在玻璃板的后面,那么仍然能看到蜡烛A的像。
知识点三、凸面镜和凹面镜
1.凹面镜:
(1)定义:用球面的内表面作反射面。
(2)作用:对光线有会聚作用。
(3)应用:太阳灶、手电筒、汽车头灯、反射式望远镜。
2.凸面镜:
(1)定义:用球面的外表面作反射面。
(2)作用:对光线有发散作用。
(3)应用:汽车后视镜、街道或山路转弯处的反光镜。
问题一:探究实验
【角度1】实验装置及作用
【典例1】如图所示,在“探究平面镜成像特点”的实验中,下列说法正确的是( )
A.为了便于观察找到像的位置,该实验最好选平面镜进行实验
B.为了便于观察找到像的位置,该实验最好将蜡烛A和B都点燃
C.移去后面的蜡烛B,并在该处上放一光屏,发现光屏上能成正立的像
D.如果将蜡烛A向玻璃板靠近,像的大小不变
【答案】D
【详解】A.实验中用玻璃板代替平面镜,物体一侧能看到物体的像,同时还能看到代替物体的像的另一个物体,便于确定像的位置,故A错误;
B.为了便于观察找到像的位置,该实验应将蜡烛A点燃和B蜡烛不点燃,故B错误;
C.因为光屏只能接收实像,不能接收虚像,所以移去后面的蜡烛B,并在原位置上放一光屏,不能发现光屏上能成正立的像.故C错误;
D.平面镜成像大小跟物体大小有关,与物体到平面镜的距离无关,蜡烛A向玻璃板靠近,像的大小不会变化,故D正确。
故选D。
平面镜成像的特点和规律、探究平面镜成像特点实验中的装置及作用、探究平面镜成像特点的实验操作过程
【变式1-1】如图所示是探究平面镜成像特点的实验装置,关于该实验下列说法中正确的是( )
A.该实验应该在明亮的环境中完成
B.看到玻璃板后面蜡烛的像是光的折射现象
C.实验中玻璃板和坐标纸垂直放置且玻璃板越厚越好
D.该实验选用两个等大的蜡烛是为了比较像与物的大小
【答案】D
【详解】A.该实验应该在较暗的环境中完成,明暗对比更强烈,成像更清晰,故A错误;
B.平面镜成像是由于光的反射形成,故B错误;
C.选择较薄的玻璃板可避免出现两个像,故玻璃板越薄越好,故C错误;
D.该实验选用两个等大的蜡烛是为了比较像与物的大小,若蜡烛B能跟蜡烛A的像完全重合,说明像与物等大,故D正确。
故选D。
【变式1-2】如图是探究平面镜成像特点实验的情景,关于探究过程中所涉及的问题分析正确的是( )
A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的折射形成的
B.蜡烛A在玻璃板中所成的像是实像
C.蜡烛B在桌面上的影子是光沿直线传播形成的
D.为了使烛焰的像更清晰,应选择明亮的环境进行实验
【答案】C
【详解】AB.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的反射形成的虚像,故AB错误;
C.蜡烛B在桌面上的影子是光沿直线传播形成的,故C正确;
D.为了使烛焰的像更清晰,应选择黑暗的环境进行实验,故D错误。
故选C。
【角度2】探究实验过程
【典例2】如图是探究平面镜成像特点实验的情景,探究过程中所涉及的问题分析正确的是( )
A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的折射形成的
B.用玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置
C.蜡烛A在玻璃板中所成的像是实像
D.将蜡烛A靠近玻璃板,其所成像将变大
【答案】B
【详解】A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的反射形成的虚像,故A错误;
B.用玻璃板代替平面镜,是因为玻璃板具有透光性,既能起到成像的作用又能看到玻璃板后的物体,是为了确定像的位置,故B正确;
C.蜡烛A在玻璃板中所成的像是正立、等大的虚像,故C错误;
D.为了使烛焰的像更清晰,应选择较暗的环境进行实验,故D错误。
故选B。
探究平面镜成像特点实验中的装置及作用、探究平面镜成像特点的实验操作过程、探究平面镜成像特点实验的注意事项和常见错误
【变式2-1】如图是探究平面镜成像特点实验的情景,关于探究过程中所涉及的问题分析不正确的是( )
A.为了使烛焰的像更清晰,应将玻璃板后的蜡烛B点燃后进行实验
B.实验中所成像的大小不会随物体位置的改变而改变
C.实验中所成的像不可用光屏承接
D.改变蜡烛A位置多次实验,主要是使结论更准确
【答案】A
【详解】A.若将另一侧的蜡烛B点燃,此时蜡烛B发出的光比蜡烛A的像更亮,其发出的光会对蜡烛A的像造成干扰,则蜡烛A的像会更不清晰,故A错误,符合题意;
B.平面镜成像大小跟物体大小有关,跟物体到平面镜的距离无关,所以物体靠近平面镜时,像的大小不变,故B正确,不符合题意;
C.因为平面镜所成的像是虚像,所以实验时,移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像,故C正确,不符合题意;
D.一次实验不具备代表性,应采取同样的实验方案多做几次,才能保证结论的正确,所以应改变蜡烛A的位置多次进行实验,故D正确,不符合题意。
故选A。
【变式2-2】在平面镜成像特点教学中,老师做了“水中的蜡烛”实验,为了使学生看清水中的蜡烛( )
A.使用厚玻璃板
B.让学生在玻璃板左侧观察水中的蜡烛
C.在明亮的环境中进行
D.点燃的蜡烛靠近玻璃板,盛水的玻璃杯也应靠近玻璃板
【答案】D
【详解】A.探究平面镜成像特点时,使用的玻璃板应该薄一些,故A错误;
B.探究平面镜成像特点时,所以应让学生位于玻璃板右侧观察水中的蜡烛,故B错误;
C.为了使平面镜所成的像更清晰,环境应该暗一些,故C错误;
D.由于平面镜所成的像与物体到平面镜的距离相等,盛水的玻璃杯也应靠近“镜子”,故D正确。
故选D。
问题二:平面镜成像特点
【角度1】成像特点及规律
【典例1】身高为1.6m的李华,眼睛到头顶的距离为10cm,站在竖直的平面镜前1m,为了通过面前的竖直平面镜看到自己的全身像,镜子至少( )
A.1.5m B.1m C.0.75m D.0.8m
【答案】D
【详解】如图,AB为李华,C是李华眼睛,A'B'是李华的虚像,根据光的反射定律可作出眼睛C看到A'B' 的光路图,根据平面镜成像特点及数学知识可知, DE长度为虚像A'B'的二分之一,所以镜子至少为
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
平面镜成像的特点和规律、根据平面镜成像特点判断像与物的位置关系
【变式1-1】如图所示,平面镜和长为10cm的细铅笔均竖直放置在水平桌面上,铅笔与平面镜之间的距离为15cm,则( )
A.向上移动平面镜,铅笔的像也向上移动
B.为使在铅笔位置观察铅笔在平面镜中成完整的像,平面镜应至少高10cm
C.铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时,铅笔与铅笔的像平行
D.用一块木板放置在平面镜后,铅笔不能在平面镜中成像
【答案】C
【详解】A.铅笔的像和铅笔关于镜面对称,向上移动平面镜,铅笔的像位置不变,故A不符合题意;
B.为使铅笔在平面镜中成完整的像,根据平面镜成像时像距等于物距、像物大小一致,由三角形中位线知识可知,平面镜的高度至少应为铅笔长的一半,即5cm,故B不符合题意;
C.铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时,铅笔方向与平面镜平行,所以铅笔与它的像也平行,故C符合题意;
D.用一块木板放置在平面镜后,没有挡住平面镜的反射面,不影响平面镜成像,所以铅笔能在平面镜中成像,故D不符合题意。
故选C。
【变式1-2】一只白鹤静立在平静的水中,在岸边可以看到白鹤的两个“影”—影子和倒影,如图所示。下列分析正确的是( )
A.白鹤飞离水面时,它的倒影会变小
B.白鹤的影子是由于光的直线传播形成的
C.白鹤在水中的倒影是实像
D.白鹤的倒影到水面的距离大于白鹤到水面的距离
【答案】B
【详解】AC.白鹤的倒影是平面镜成像现象,是由光的反射形成的虚像,由平面镜成像规律可知,像与物大小相等,则白鹤飞离水面时,成像大小与物体等大,所以倒影大小不变,故AC错误;
B.白鹤的影子是由于光的直线传播时,被白鹤遮挡形成的黑影,故B正确;
D.白鹤在水中的倒影是平面镜成的虚像,由平面镜成像规律可知,像距等于物距,所以白鹤的倒影到水面的距离等于白鹤到水面的距离,故D错误。
故选B。
【角度2】潜望镜
【典例2】2024年5月22日,国际生物多样性日活动在洪泽湖湿地景区举行。景区内,鸟类时而栖息,时而飞翔,飞鸟的倒影在水中穿梭。下列现象和倒影原理相同的是( )
A.冰透镜取火 B.日晷计时
C.小孔成像 D.潜望镜
【答案】D
【详解】飞鸟在水中的倒影是飞鸟的虚像,成像原理是光的反射。
A.冰透镜取火,是利用了凸透镜的会聚作用,原理是光的折射,故A不符合题意;
B.日晷计时利用了光的直线传播,故B不符合题意;
C.小孔成像的原理是光沿直线传播,故C不符合题意;
D.潜望镜利用平面镜的反射作用改变了光路,故D符合题意。
故选D。
小孔成像、用光的反射解释倒影、潜望镜、探究凸透镜对光的作用
【变式2-1】如图所示,是小明同学自制的潜望镜。用该潜望镜观察如图甲所示的字母F时,观察到的像是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】潜望镜中使用的是两块互相平行放置的平面镜。第一个平面镜成正立、等大、左右颠倒的像,第二个平 面镜成正立、等大、左右再次颠倒的像,第二次形成的像跟原物完全一样,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【变式2-2】某兴趣小组利用两块平面镜做了一个简易潜望镜,通过该潜望镜观察教室内的挂钟,指针位置如图所示,则该挂钟的实际时间是( )
A.4时35分 B.1时50分 C.10时05分 D.7时25分
【答案】D
【详解】根据潜望镜中使用的是两块平面镜:第一个镜子成正立、等大的像,左右相反,第二个镜子成正立、等大的像,再次把左右反过来,最后的像就是跟挂钟原来指针的位置相同,所以该挂钟的实际时间是7时25分。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
【基础强化】
1.如图所示,关于做探究平面镜成像实验,下列说法错误的是( )
A.实验中所成的像无法用光屏承接
B.实验中所成像的大小不会随物体位置的改变而改变
C.该实验需要选择两支大小相同的蜡烛
D.多次进行实验,主要是为了减小测量误差
【答案】D
【详解】A.平面镜成的像是虚像,虚像不能呈现在光屏上,故A正确,不符合题意;
B.平面镜成像与成像物体大小相等,像的大小不会随物体位置的改变而改变,故B正确,不符合题意;
C.选择相同的两个蜡烛,这是为了便于比较物像的大小关系,故C正确,不符合题意;
D.为避免实验的偶然性得出具有普遍性的结论,要进行多次实验。故D错误,符合题意。
故选D。
2.1.7m高的小林站在竖直放置的穿衣镜前,他的像的高度为( )
A.小于 B.等于 C.大于 D.以上都可能
【答案】B
【详解】根据平面镜成像特点可知,物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,小林身高1.7m,他在镜中的像高与本人身高相同,为1.7m。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.日晷是我国古代劳动人民用来计时的一种工具。如图所示,通过观察直杆在太阳下影子的位置就可知道时间。下列现象与日晷工作原理相同的是( )
A.池水映明月 B.小孔成像
C.黑板反光 D.镜子正衣冠
【答案】B
【详解】日晷是我国古代劳动人民用来计时的一种工具,通过观察直杆在太阳下影子的位置就可知道时间,这是利用了光的直线传播。
A.池水映明月是光的反射,故A不符合题意;
B.小孔成像是光的直线传播,故B符合题意;
C.黑板反光是光的反射,故C不符合题意;
D.镜子正衣冠是光的反射,故D不符合题意。
故选B。
4.学校大门旁竖直放置了一块平面镜,小涵同学逐渐靠近平面镜的过程中,下列说法正确的是( )
A.小涵的像逐渐变大
B.镜子上有只小飞虫,小涵在平面镜中所成的像仍然完整
C.小涵在平面镜中看见了小轩,则小轩在平面镜中看不见小涵
D.小涵在平面镜中所成的像相对于小涵是静止的
【答案】B
【详解】A.小涵逐渐靠近平面镜的过程中,其大小不变,根据平面镜成像特点知物像大小相等,故小涵的像大小不变,故A错误;
B.镜子上有只小飞虫,小涵在平面镜中所成的像仍然完整,可以用极限法,虫子比较大,只不过镜子变小了,小镜子成像依然是完整的,故B正确;
C.因为光路是可逆的,所以小涵在平面镜中看见了小轩,小轩也能在平面镜中看见小涵,故C错误;
D.小涵同学逐渐靠近平面镜的过程中,镜子中的像也在靠近平面镜;所以小涵在平面镜中所成的像相对于小涵是运动的;故D错误。
故选B。
5.盘山公路的急弯处,可通过路边的凸面镜来观察另一方来车情况。在如图所示弯道上所标注的4个位置,凸面镜应安装在( )
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】凸面镜应用较为广泛,利用了对光发散的原理,可以扩大视野,从而更好地注意到后方车辆和转角处的情况,如果放置在ABD处看不到转弯处的车子,而放置在C处可以方便看到转弯处的车子,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.刘艳站在竖直放置的平面镜前2米处时,她在镜中的像与她本人的距离为( )
A.1米 B.2米 C.3米 D.4米
【答案】D
【详解】因平面镜成像时物距与像距相等,此时物距为2 m,则像距也为2 m,
所以像与物的距离为物距加像距,为4 m.
故选D.
点睛:本题主要考查的是平面镜成像特点的应用.
7.如图所示,用手电筒对着平面镜中的像照射时,观察到像比原来亮多了,其原因是( )
A.光射到像上,所以像变亮了
B.光使镜子更明亮了,所成的像也就变亮了
C.光反射到物体上,物体变亮了,所以像也变亮了
D.光使周围环境变亮了,更便于观察像,所以像变亮了
【答案】C
【详解】手电筒的光照射到镜子上,反射到物体上,物体能够向外反射更多的光。物体在通过平面镜成像时,有更多的反射光进入人的眼里,所以人看到的像更亮了。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
8.如图在两个互相垂直的平面镜前有一物体,该物体通过两平面镜成像的个数
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【详解】A经过面镜M所成的像为,经过平面镜N所成的像为,而所成的像会进行二次成像,并且通过N平面镜所成的像与通过平面镜M所成的像是重合的都是.共有3个像.如图所示:
:
9.小丽站在竖直放置的平面镜前1m处,当她向平面镜走近0.5m时,她与平面镜中像之间的距离为
A.0.5m B.1m C.0.5m D.2m
【答案】B
【详解】试题分析:小丽站在竖直放置的平面镜前1m处,当他向镜子走近0.5m时,人和平面镜之间的距离是1m-0.5m=0.5m,人在平面镜中成虚像,根据平面镜成像时,物像到平面镜的距离相等,可知像到平面镜的距离也是0.5m,则像和人之间的距离是0.5m+0.5m=1m.故选B.
考点:平面镜成像
点评:平面镜成像特点:物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像连线与镜面垂直,物像到平面镜的距离相等.平面镜成像特点是平面镜成像习题的重要依据,要熟练掌握.
10.五官科医生给病人检查耳道时,戴一个中间有小孔的镜子,这种镜子是( )
A.凸面镜,作用是增大照射范围 B.凹面镜,作用是会聚光线
C.凹面镜,作用是发散光线 D.凸面镜,作用是形成虚像
【答案】B
【详解】因为凹面镜对光线具有会聚作用,所以在医学上,医生检查耳道就利用这点,聚集光线,对耳道进行检查,看清耳道内的病情。
故选B。
11.如图是”探究平面镜成像的特点”的情景,下面关于探究过程中所涉及的问题分析( )
①为了使烛焰的像更清晰,应选择较暗的环境进行实验
②为了比较物、像大小,应将两支蜡烛都点燃
③当蜡烛距平面镜时,像距离蜡烛
④只要把光屏放在恰当的位置,就能承接到蜡烛的像
A.只有①③正确 B.只有②④正确
C.只有①②正确 D.只有②③正确
【答案】A
【详解】①蜡烛是点燃的,它的像也是比较亮的,如果环境较暗,与环境对比大,观察得比较清晰。故①正确;
②B点燃后,它比A的像还要亮,无法观察到二者是否完全重合。故②错误;
③平面镜成像时,像距与物距相等,如果蜡烛距镜子0.1m,它的像距镜子也是0.1m,像物相距0.2m。故③错正确;
④蜡烛通过平面镜成的是虚像,是不能在光屏上承接到的。故④错误。
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
12.某物理兴趣小组的同学设计了如图所示的实验装置,当用力挤压装满水的玻璃瓶时,会看到细玻璃管内的水面明显上升,这是利用细玻璃管内水面的变化来放大玻璃瓶的微小形变。下列做法中也用到这种放大思想的是( )
A.研究平面镜成像时,为了比较像与物体的大小,选用两支相同的蜡烛
B.引入光线用来描述光的传播路径和方向
C.将发声的音叉靠近乒乓球,通过乒乓球被弹开说明音叉在振动
D.用抽气机等器材探究真空能否传声
【答案】C
【详解】利用细玻璃管内水面的变化来放大玻璃瓶的微小形变,因此使用的物理思想是转换法。
A.研究平面镜成像时,为了比较像与物体的大小,选用两支相同的蜡烛,采用了等效替代法,故A不符合题意;
B.引入光线用来描述光的传播路径和方向,采用了模型法,故B不符合题意;
C.声音是物体振动产生的,音叉发声时虽在振动,但不易直接观察。将乒乓球靠近发声的音叉,可以发现乒乓球被弹起,从而证明音叉在振动,采用的是转换法,故C符合题意;
D.通过不断抽气,真空罩内铃声越来越小,推断声音不能在真空中传播,该装置无法将玻璃罩中抽成真空,需要在实验事实的基础上通过科学推理得出,故D不符合题意。
故选C。
13.下列关于平面镜成像说法中正确的是( )
A.比平面镜大的物体不能在平面镜中成完整的像
B.遮光板在平面镜的后方会遮住平面镜内的像
C.平面镜能使房间看起来更宽敞,是因为像比物体离平面镜更远
D.物体不动,把竖直放置的平面镜沿竖直方向上下移动,像不动
【答案】D
【详解】A. 只要物体发出或反射的光线能够完整照射到平面镜上,就能成完整的像,所以比平面镜大的物体也能在平面镜中成完整的像,故A错误;
B. 平面镜成的是虚像,由反射光线反向延长相交而形成,所以遮光板在平面镜的后方不会遮住平面镜内的像,故B错误;
C.平面镜能使房间看起来更宽敞,是因为平面镜成像时像和物体到镜面的距离相等,所以空间感觉更大,故C错误;
D.因为平面镜成像时,物体和像是关于平面镜对称的,所以物体不动,把竖直放置的平面镜沿竖直方向上下移动,像是不动的,故D正确。
故选D。
14.如图是探究平面镜成像特点实验的情景,探究过程中所涉及的问题分析正确的是( )
A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的折射形成的
B.用玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置
C.蜡烛A在玻璃板中所成的像是实像
D.将蜡烛A靠近玻璃板,其所成像将变大
【答案】B
【详解】A.蜡烛A在玻璃板中所成的像是光的反射形成的虚像,故A错误;
B.用玻璃板代替平面镜,是因为玻璃板具有透光性,既能起到成像的作用又能看到玻璃板后的物体,是为了确定像的位置,故B正确;
C.蜡烛A在玻璃板中所成的像是正立、等大的虚像,故C错误;
D.为了使烛焰的像更清晰,应选择较暗的环境进行实验,故D错误。
故选B。
15.大自然的神奇和壮丽总令人陶醉。如图所示,白鹭正在汾河栖息,与水面上的倒影交相辉映,犹如一幅天然的水墨画。下列分析正确的是( )
A.水中白鹭的倒影是由于光的折射形成的
B.水中白鹭的倒影与小孔成像的原理一致
C.白鹭飞起时其水中的像与水面距离变大
D.白鹭降落时其在水中的像将会逐渐变小
【答案】C
【详解】A.水中白鹭的倒影与平面镜成像原理相同,是由于光的反射形成的,故A错误;
B.倒影形成的原理是光的反射,小孔成像的原理是光的直线传播,故B错误;
C.平面镜成像时,像与物到平面镜的距离相等,白鹭起飞时,到水面的距离变大,所以它的像与水面的距离也变大,故C正确;
D.平面镜成像时,像与物大小相等,故白鹭降落时其在水中的像的大小不变,所以故D错误。
故选C。
【素养提升】
16.小王站在游泳池边上,举着一块写有“上”字的牌子,如图所示.当水面平静时,在小王正对面游泳池边上的小钟看到在水中的牌子上的字是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【详解】水面相当于平面镜,根据平面镜成像的特点可知,像与物体关于平面镜对称,所以看到在水中的牌子上的字关于“上”字对称的选项C中的字,故C符合题意,ABD不符合题意.
17.一只小鸟俯冲飞向平静的水面,欣赏它自己在水中轻盈的“倒影”。在此过程中,关于“倒影” 的描述错误的是( )
A.“倒影”和小鸟一样大
B.“倒影”是由于光的折射形成的小鸟的虚像
C.“倒影”也向水面靠近
D.“倒影”到水面的距离等于小鸟到水面的距离
【答案】B
【详解】A.平静的水面相当于平面镜,物与像的大小相同,故A项正确,不符合题意;
B.平面镜成像的原理是光的反射,“倒影”是由于光的反射形成的小鸟的虚像,故B项错误,符合题意;
CD.平静的水面相当于平面镜,物与像到平面镜的距离相等,所以小鸟俯冲飞向平静的水面,“倒影”也向水面靠近,故CD项正确,不符合题意。
故选B。
18.下列说法中正确的是( )
A.光的传播速度总是3×108m/s
B.光总是沿直线传播的
C.物体经平面镜成正立等大的实像
D.漫反射遵循光的反射定律
【答案】D
【详解】A.光在真空中的传播速度是3×108m/s,在不同介质中传播速度不同,A错;
B.光只有在同一种均匀介质中沿直线传播,B错;
C.平面镜成像为正立等大的虚像.C错;
D.漫反射同样遵循光的发射定律,D正确.
【点睛】光在不同介质中传播速度不同,光在同一种均匀介质中沿直线传播,平面镜成像特点,光的反射都遵循光的反射定律.
19.下列生活中,有关物理知识说法不正确的是( )
A.人直立站在竖直放置的平面镜前1m处,像到平面镜的距离也是1m
B.教室里能从不同方向看清投影幕布上的字,是由于光射到幕布表面发生了镜面反射的缘故
C.浴室里分别装有热水管道和冷水管道.现发现一根管道有“出汗”现象,这是物态变化中液化的现象,由此可判断该管道是冷水管道
D.夏天电闪雷鸣,总是先看到闪电后听到雷声,说明在空气中光速大于声速
【答案】B
【详解】A.平面镜成像时像距与物距相等,此时物距为1m,则像距也为1m,故A正确,不符合题意;
B.我们能从不同方向看清投影幕布上的字,是因为光在投影幕表面上发生了漫反射,故B错误,符合题意;
C.因为浴室内大量温度较高的水蒸气,当其遇到温度较低的冷水管会液化成小水滴附着在管上,所以有“出汗”现象出现的是冷水管,故C正确,不符合题意;
D.夏天电闪雷鸣,总是先看到闪电后听到雷声,说明在空气中光速大于声速,故D正确,不符合题意。
故选B。
【能力培优】
20.如图所示,当用眼睛去观察镜子时,光束似乎是从M处发散开来的,则透镜的焦距是( )
A.0.1m B.0.2m C.0.3m D.0.5m
【答案】A
【详解】因为像点M到镜面的距离为0.2m,根据平面镜成像的特点,发光点S离镜面的距离也为0.2m,因为一束平行光经凸透镜折射后要会聚在焦点上,所以点S即为凸透镜的焦点,点S到凸透镜光心的距离为焦距.由图象分析可知,焦距为
0.3m﹣0.2m=0.1m
故选A。
【点评】本题要求学生熟练掌握平面镜成像的特点和凸透镜的光学特点,是一道综合性很强的光学图象分析题。
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