2025年中考物理二轮复习专题——光学的综合计算

2025年中考物理二轮复习专题——光学的综合计算 一、计算题 1．激光测距仪向月球发射激光脉冲束，经过2.53s接收到月球反射回的激光信号。已知光在空气中的传播速度接近于真空中光速c≈3.0×108m/s。 （1）地球到月球的距离大约是多少km？ （2）如果一辆赛车以500km/h的速度从地球出发不停地跑，需多长时间到达月球？ 2．为了探测地球与月球之间的距离，向月球发射激光束，经反射后被接收，激光束从发出到接收共需2.56s。   （1）求地球到月球的距离（光在真空中的速度为3×108m/s）； （2）能不能用超声波测量地球和月球的距离？ 3．地球到太阳的距离是1.5×1011m，太阳光照射到地球上需要时间8分20秒．求光的传播速度？ 4．如图所示，将蜡烛放在距凸透镜40cm处，在另一侧距凸透镜30cm处的光屏上出现了一个清晰的像，请你利用所学的凸透镜成像规律和数学知识，计算该凸透镜焦距的取值范围是多少？ 5．科学家为了探测地球到月球的距离，采用了以下两种方法： （1）从地球向月球发射超声波，利用回声定位的原理，接收返回的时间，根据声速的大小算出两地间的距离； （2）从地球向月球发射激光，利用回声定位的原理，接收返回的时间，根据光速的大小算出两地间的距离。 问：哪一种方法具有可行性？原因是什么？假设月球距离地球38万公里，计算一下光通过这一段距离需要多长时间？（v光=3.0×108m/s） 6．如图，将蜡烛放在距凸透镜20cm处时，在另一侧距凸透镜6cm处的光屏上观察到一个清晰的缩小的像。 （1）该凸透镜焦距的范围是多少？ （2）保持凸透镜位置不动，将蜡烛向凸透镜靠近，当蜡烛距凸透镜10cm时，光屏上可以观察到清晰的倒立等大的像，则当蜡烛距凸透镜9cm时，光屏距离凸透镜的距离范围是多少？ 7．激光测距技术广泛应用于人造地球卫星测控、大地测量等方面．先利用激光测距仪测量月、地之间的距离，已知一束激光从激光测距仪发出并射向月球经过2.53s反射回来，则地球到月球距离大约是多少千米？（结果保留一位小数） 8．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未在图中画出来），求此凸透镜的焦距范围。 9．激光是20世纪的重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”和“最奇异的光”。激光单色性好、方向性强、测距精度高，使得测量人造卫星、月球等远目标的距离变成现实。宇航员在月球上安放激光反射器，激光器从地球向月球发射一个激光脉冲信号，月球上的反射器能够将激光脉冲原路返回，激光脉冲从发出到接收时间间隔为2.56s。求月球与地球之间的距离约为多少米？（光在真空中的传播速度为3.0×108m/s） 10．有两个焦距分别为2cm和8cm的凸透镜，将它们制成简易显微镜，若物体距物镜2.2cm，要使像距目镜24cm，则应使两凸透镜的光心距离多远？ 11．从地球向月球发射一束激光信号，经过月球反射返回地球共需2.54s。那么，月球到地球的距离是多少米？（已知激光的传播速度为c=3×108m/s） 12．反坦克炮主要用于毁伤坦克和其他装甲目标的火炮；演习中一门反坦克炮瞄准一辆坦克，开炮后经过1.5s看到炮弹在坦克上爆炸，看到炮弹在坦克上爆炸后又经过4.5s听到爆炸的声音，声速为340m/s，炮弹飞行轨迹近似看作水平直线，求： （1）炮弹的飞行速度多大？ （2）为什么先看到炮弹爆炸，再听到声音传来？ 13．在遮光板上挖去一直径为d1的洞，恰好可装入一薄透镜，光屏距遮光板长度为d，若在光屏上所呈像的直径为d2，求透镜的焦距。 14．利用激光测距仪测量月球和地球之间的距离。已知一束激光从激光测距仪发出并射向月球，经过大约2.53s反射回来。求：地球到月球的距离。 15．某天文爱好兴趣小组为了测量地球和月球的距离，他们做了如下实验：用一个激光发射器向月球发射一激光信号，经过后接收到返回的激光信号。请你帮助他们完成以下问题： （1）光年是 单位； （2）地球和月球相距多少？( ) （3）若有一架航天飞机以的速度从地球匀速飞向月球，需要多长时间？( ) （4）太阳发出的光要经过大约8分钟的时间到达地球，估算出太阳到地球的距离是多少？( ) 16．一束激光从激光测距仪发出射向月球，大约经过2.53s反射回来，则地球到月球的距离大约是多少千米？ 17．小玥用3米视力表测视力情况，视力表距离平面镜2.5米， (1)小玥应该坐在视力表前多少米的位置？ (2)若小玥从当前位置以0.5m/s的速度远离镜子，则2s后小玥与视力表的像相距多远？ 18．站在百米赛跑终点的计时员，在听到发令员的枪声后才按计时器，这时测得运动员的成绩为12.69s，已知声音在空气中每秒传播340m，则： （1）测得成绩比真实成绩高还是低？ （2）运动员百米赛跑的真实成绩是多少s？ 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 参考答案： 1．（1）3.795×105km；（2）32天 【详解】解:（1）由题意可知，光速，地球到月球所用时间 由可得，地球到月球距离 （2）赛车行驶时间 答：（1）地球到月球的距离大约是； （2）如果一辆赛车以500km/h的速度从地球出发不停地跑，需32天到达月球。 2．（1）3.84×108m；（2）不能 【详解】解：（1）根据公式可知， 激光束传播的距离为 s光=vt=3×108m/s×2.56s=7.68×108m 地球到月球的距离为 （2）由于地球和月球之间是真空环境，真空不能传声，故不能用超声波测量地球和月球的距离。 答：（1）地球到月球的距离为3.84×108m； （2）不能用超声波测量地球和月球的距离。 3．3×108m/s 【详解】已知：； 光的速度： ． 4．15cm<f<20cm 【详解】解：由题意知，物体经凸透镜后成的是实像，此时物距为40cm，像距为30cm，物距大于像距，根据凸透镜成像的规律可知 u>2f，f<v<2f 则 40cm>2f 所以f<20cm，由 f<30cm<2f 可知 15cm<f<30cm 解得 15cm<f<20cm 答：该凸透镜焦距的取值范围是15cm<f<20cm。 5．方法二具有可行性，见解析，1.27s 【详解】因为月球上没有空气，超声波不能在真空中传播，而光可以在真空中传播，所以方法二具有可行性；月球到地球的距离 s=38万公里=3.8×108m 则光通过这一段距离需要的时间为 答：方法二具有可行性，原因是月球上没有空气，超声波不能在真空中传播，而光可以在真空中传播；光通过这一段距离需要时间为1.27s。 6．（1）3cm＜f＜6cm；（2）大于10cm 【详解】解：（1）由图可知，物体经凸透镜后成的是实像。 物距为u=20cm，像距为v=6cm，物距大于像距，即 u＞2f，f＜v＜2f 根据凸透镜成像的规律可知 20cm＞2f，则f＜10cm·····① f＜6cm＜2f，所以3cm＜f＜6cm·····② 综合①②得 3cm＜f＜6cm （2）保持凸透镜位置不动，将蜡烛向凸透镜靠近，当蜡烛距凸透镜10cm时，光屏上可以观察到清晰的倒立等大的像，此时物距 u＝10cm＝2f 则凸透镜的焦距 f＝5cm 当蜡烛距凸透镜9cm时，蜡烛在凸透镜的1倍焦距与2倍焦距之间，像距将大于2倍焦距，所以光屏距离凸透镜的距离范围是大于2倍焦距，即 v＞10cm 答：（1）凸透镜焦距的取值范围是3cm＜f＜6cm； （2）光屏距离凸透镜的距离范围是大于2倍焦距，即像距大于10cm。 7．3.795×105km 【详解】光速v＝3×108m/s，由题意可知,光到月球所有时间t＝×2.53s＝1.265s，因为v＝，所以地球到月球的距离：s＝vt＝3×108 m/s×1.265s＝3.795×108 m＝3.795×105km. 【点睛】激光传到月球的时间是激光总传播时间的一半，已知光速，由速度公式的变形公式可以求出地球到月球的距离． 8．10cm<f<15cm 【详解】解：由图可知，物距 u=50cm-20cm=30cm 像距 v=70cm-50cm=20cm 当u>v时，凸透镜成倒立缩小的像，应有 u=30cm>2f，f<v=20cm<2f 此凸透镜的焦距范围 10cm<f<15cm 答：凸透镜的焦距范围是10cm<f<15cm。 9．3.84×108m 【详解】解：由得，月球与地球之间的距离约为 答：月球与地球之间的距离约为3.84×108m。 10．28cm 【详解】解：显微镜的物镜：成倒立、放大的实像，物体在一倍焦距以外，焦距越短放大倍数越高，所以焦距为2cm的透镜作为物镜；显微镜的目镜：把物镜的像成一个正立、放大的虚像，物镜的像成在目镜一倍焦距以内，目镜焦距越大，所成的像就越大，所以用焦距为8cm的透镜作为目镜；设两凸透镜的光心距离为d，由成像公式得到 ① ② 由①和②得到 s=22cm，d=28cm 答：应使两凸透镜的光心距离是28cm。 11．3.81m 【详解】由v=得，激光传播的总路程： s总=vt=3×108m/s×2.54s=7.62×108m 则月球到地球间的距离： s===3.81×108m。 答：月球到地球的距离为3.81×108m。 12．（1）1020m/s；（2）见解析 【详解】解：（1）由题意可知，开炮后经过1.5s看到炮弹在坦克上爆炸，炮弹爆炸可看作瞬间发生，爆炸的光线传播到开炮的位置，可看作瞬间完成，就是炮弹从开炮的位置到坦克的位置需要的时间，可看为1.5s；看到炮弹在坦克上爆炸后又经过4.5s听到爆炸的声音，爆炸的光线传播到开炮的位置，可看作瞬间完成，就是说爆炸的声音从爆炸的位置传播到开炮的位置，时间为4.5s，已知声速为340m/s，爆炸声所走的路程为 即从开炮的位置到坦克的位置的距离为1530m，炮弹从开炮的位置到坦克的位置需要的时间1.5s，根据速度公式可知，炮弹的飞行速度为 炮弹的飞行速度为1020m/s。 （2）爆炸时景象和声音是同时发生的，但空气中光的传播速度比声音的传播速度快得多，所以先看到爆炸现象，后听到爆炸声音。 答：（1）炮弹的飞行速度为1020m/s； （2）爆炸时景象和声音是同时发生的，但空气中光的传播速度比声音的传播速度快得多，所以先看到爆炸现象，后听到爆炸声音。 13．见解析 【详解】解：设透镜的焦距为f。 （1）当透镜为凸透镜时，且透镜的焦点在光屏的左侧时，如图所示： 由于 △OCD∽△OEF 则根据相似三角形的知识可知 焦距的大小为 （2）当透镜为凸透镜时，且透镜的焦点在光屏的右侧时，如图所示： 由于 △OCD∽△OEF 则根据相似三角形的知识可知 焦距的大小为 （3）当透镜为凹透镜时，如图所示： 由于 △OCD∽△OEF 则根据相似三角形的知识可知： 透镜焦距的大小为 答：（1）当透镜为凸透镜时，且透镜的焦点在光屏的左侧时，焦距； （2）当透镜为凸透镜时，且透镜的焦点在光屏的右侧时，焦距； （3）当透镜为凹透镜时，焦距。 14．3.795×108 m 【详解】解：激光从地球到月球的时间为 由速度的公式可得地球到月球的距离为 答：地球到月球的距离约为3.795×108 m。 15． 长度 3.9×108m 780h 1.44×1011m 【详解】解：（1）光年指的是光在一年内经过的距离，所以是长度单位。 （2）地球到月球的距离 （3）需要的时间 （4）光从太阳到达地球的时间，太阳到地球的距离 答：（1）光年是长度单位； （2）地球和月球相距3.9×108m； （3）若有一架航天飞机以的速度从地球匀速飞向月球，需要780h； （4）太阳发出的光要经过大约8分钟的时间到达地球，估算出太阳到地球的距离是1.44×1011m。 16．3.795×105km 【详解】解：光速v=3×108m/s，光到月球所用时间 由可得地球到月球的距离 s=vt=3×108 m/s×1.265s=3.795×108m=3.795×105km 答：地球到月球的距离大约是3.795×105千米。 17．（1）2m；（2）4m 【详解】(1)根据平面镜成像规律，视力表中的像到平面镜的距离为2.5m，小玥到视力表的距离为 (2)小玥在2s运动的距离为 小玥与视力表的像的距离为 答：(1)小玥应该坐在视力表前2m的位置。 (2)若小玥从当前位置以0.5m/s的速度远离镜子，则2s后小玥与视力表的像相距4m。 18．（1）高；（2）12.984s 【详解】解：（1）在听到发令员的枪声后才按计时器，说明枪声已经传播100m到达终点时才开始计时，测得时间肯定少了枪声通过100m的时间，故测得成绩比真实成绩高。 （2）声音传播100m的时间 运动员百米赛跑的真实成绩是 t′＝0.294s+12.69s＝12.984s 答：（1）测得成绩比真实成绩高； （2）运动员百米赛跑的真实成绩是12.984s。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $$