内容正文:
声现象和光现象专题
一、声音
1. 声音的产生:声音是由物体振动产生的,正在发声的物体叫
声源。
2. 声音的传播。
声音的传播需要介质,如固体、液体和气体。声音以声波的形式传
播。声波遇到障碍物发生反射,形成回声,回声与原声之间的时间差不
小于0.1 s,人才能分辨回声。声音不能在真空中传播。
3. 声音的三个特性。
响度:声音的强弱叫响度。距离声源越近,振动幅度越大,响度越
大。分贝(dB)是声音强弱的单位。
音调:声音的高低叫音调。物体振动越快即频率越高,音调越高。
物体在1 s内振动的次数称为频率( f ),其单位为赫兹(Hz)。
音色:音色与发声体的性质、材料、形状以及发声的方法等有关,
音色反映了声音的品质特色。
二、光
1. 光在同种均匀介质中是沿直线传播的。光在不同的介质中传播速
度不同,在光疏物质如空气中光速较大,在光密物质如玻璃中光速较
小。光的折射与光速的改变有关。
2. 平面镜成像的特点:等大、等距、虚像。实像与虚像:实像是实
际光线的会聚点所成的像。虚像是反射或折射光线的反向延长线的会聚
点所成的像。
3. 发生光的折射现象时,入射光和折射光分别在两种不同的介质
中,它们的传播速度不同,传播方向也发生了改变。光从空气斜射入水
或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折。通常发生光的折射现象
时,在界面上同时会发生光的反射现象。光垂直射入界面时,将不会看
到折射现象,即光的传播方向不发生变化。
4. 让阳光穿过一条狭缝射到三棱镜上,在三棱镜另一侧的白纸上可
以看到一条按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的顺序排列的彩色光带,从
而发现了光的色散现象。
5. 红、绿、蓝三种色光按不同比例混合能产生各种色彩,因此这三
种色光被称为光的“三基色”。
为了探究声的产生条件,有人建议利用以下几个实验现象:
甲:放在钟罩内的闹钟正在响铃,把钟罩内的空气抽去一些后,铃声明
显减小。
乙:使正在发声的音叉接触水面,水面溅起水花。
丙:吹笛子时,手指按住不同的孔便会发出不同的声音。
丁:在吊着的大钟上固定一支细小的笔,把钟敲响后,用纸在笔尖上迅
速拖过,可以在纸上画出一条往返弯曲的细线。
其中能说明声的产生条件的实验是( )。
A. 甲和乙 B. 甲、乙和丙
C. 乙和丁 D. 乙、丙和丁
甲中铃声减小是因为抽去了钟罩内的空气,当钟罩内为真
空时,则听不见铃声,说明真空不能传声,故不合题意;乙中发声的音
叉会振动,所以当接触水面时会溅起水花,能够说明声的产生条件是物
体振动,故符合题意;丙中笛声是由空气柱的振动产生的,按住不同的
孔使笛子发出不同的声音,是因为控制了空气柱的长短,从而改变了声
音的音调,故不合题意;丁中发声的大钟在振动,所以固定在钟上的笔
可以在迅速拖过的纸上画出一条往返弯曲的细线,能够说明声的产生条
件是物体振动,故符合题意。
C
解决此类问题要结合声的产生和传播的条件进行解答。
题目要求选出“探究声的产生条件”的实验,由于没有审清题
意而错选。
【绍兴】某中学的舞蹈教室有一面非常大的平面镜,如图所示,
甲、乙、丙、丁四个学生在教室内排练舞蹈,当老师从外面进入图示位
置时,她能从平面镜中观察到的学生是( )。
A. 甲 B. 甲、乙 C. 乙、丙 D. 丁
根据平面镜成像的特点,分别作出四个学生在平面镜中的
像,如图所示,像和老师的连线没有通过屏风的只有丁。
D
人看到物体在平面镜中的像,是因为反射光线进入人眼。
本题可以分别作出四个学生在平面镜中的像,连接像和老师的位置,连
线不通过屏风的学生就能被老师看到。
本题若不作图分析,只是凭空想象,很容易判断失误。
【鄂州】如图所示为同学们探究“平面镜成像特点”的几种情境,下
列说法中正确的是( )。
A. 若蜡烛A距玻璃板4 cm,则蜡烛B距玻璃板8 cm才能与蜡烛A的像完全重合
B. 若蜡烛A在玻璃板中的像偏高且倾斜,则图乙是产生该现象的原因
C. 若在玻璃板与蜡烛B之间放一块挡光板,则不能透过玻璃板看到A的像
D. 以上说法均不正确
由平面镜成像的特点可知,若蜡烛A距玻璃板4 cm,则蜡烛
A的像也距玻璃板4 cm,蜡烛B与玻璃板相距4 cm才能与蜡烛A的像完全
重合,故选项A错误。实验时,玻璃板必须要竖直放置,若不竖直,则
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。由图可
知,图甲中的玻璃板竖直放置,不会出现像偏高的情况,乙和丙两图中
的玻璃板没有竖直放置,分别作出蜡烛A的烛焰顶点关于玻璃板的对称点(如下图所示)可知,图乙玻璃板中蜡烛A的像偏高且倾斜,故选项B正确、D错误。平面镜成的是虚像,是光的反射形成的,因此若在玻璃板后面放一块挡光板,则能看见物体的像A',无法看到蜡烛B,故选项C错误。
B
本题考查“探究平面镜成像的特点”实验,要理解并掌握该实验中实验器材的选择和实验操作的目的,如选择完全相同的蜡烛、薄玻璃板、刻度尺的作用,为什么玻璃板要竖直放置等。
对于乙、丙两图,蜡烛A在平面镜中的成像位置需要通过作
图来判断,否则容易出错。
【呼和浩特】小云同学用一支新买的激光笔照射水平水面,在竖直
白墙上出现了两个红色亮点A和B,如图所示,现保持入射点O的位置不
变,欲使光点A下移至A'处,应使入射光线MO绕着点O沿 (填“顺时
针”或“逆时针”,下同)方向转动;现保持入射点O的位置不变,欲使光
点B下移至B'处,应使入射光线MO绕着点O沿 方向转动。
(1)当光从空气斜射到水中时,会同时发生反射和折射现
象,反射角等于入射角,折射角小于入射角。现保持入射点O的位置不
变,欲使光点A下移至A'处,根据反射角等于入射角,则入射光线由MO
变为DO,反射光线由OA变为OA',所以应使入射光线绕着O点沿顺时针
方向转动。(2)首先要知道B点是折射光线到达的点,根据光的折射定
律,现保持入射点O的位置不变,欲使光点B下移至B'处,则入射光线由
MO变为CO,折射光线由OB变为OB',所以应使入射光线MO绕着点O沿
逆时针方向转动。
顺时针 逆时针
熟练掌握光的反射定律和光的折射定律中关于入射角、反
射角和折射角之间的关系。
本题将反射角和折射角转变为A、B两点的移动,利用作图
法可减少失误。
1. 在敲响大钟时,有同学发现停止对大钟的撞击后,大钟“余音不止”,
其原因是( D )。
A. 大钟产生了回声
B. 大钟虽然停止振动,但空气仍在振动
C. 人的听觉发生“延长”
D. 大钟仍在振动
D
2. 【成都】如图所示,物体AB高1.6 m,平面镜CD高0.6 m,物体到平面
镜的距离为2 m。下列关于物、像、镜的说法中,正确的是( D )。
A. 物体通过该平面镜不能成完整的像
B. 像高与平面镜的高相同,为0.6 m
C. 物体与像的距离为2 m
D. 像高与物体的高相同,为1.6 m
D
3. 雨过天晴,关于空中出现的彩虹,下列说法中错误的是( B )。
A. 它是光的色散现象
B. 彩虹的外侧是紫色,内侧是红色
C. 彩虹的外侧是红色,内侧是紫色
D. 它是被空中的水珠折射两次和反射一次形成的
B
4. 奥运会比赛项目的花样游泳被喻为“水上芭蕾舞”,主要以人体的四肢
作表演的主体,因此表演者的头部大多数时间都在水下,此时表演者对
岸上放出的音乐伴奏声( C )。
A. 根本听不见 B. 听得见但响度大了
C. 听得见但响度小了 D. 和在岸上一样
C
5. 【随州】如图所示,平面镜MN竖直放置,镜前有一个发光物体S,此
平面镜可绕“垂直于纸面的水平轴M”自由旋转,现将平面镜拉离竖直位
置一个偏角θ至MN'的位置,释放镜的下端,在平面镜从MN'摆到MN位
置的过程中,物体S的像( D )。
A. S'的轨迹为线段 B. S'的轨迹对轴M的张角为θ
C. S'离轴M越来越近 D. S'的轨迹为圆弧
D
【解析】根据平面镜成像的特点分别作出平面镜在MN处S的像S'和平面
镜在MN'处S的像S",然后进行分析:由图可知,S点绕轴M以SM的长为
半径转动,所以它的像的轨迹应该是圆弧;由图可知,S'的轨迹对M轴
的张角∠S'MS'' = 2(α + θ) - 2α = 2θ,S'离轴M的距离始终不变。综上所述,D正确,A、B、C错误。
6. 如图所示,在四个相同的玻璃瓶里装水,水面高度不同,主要是为了
在敲击不同水瓶时改变发出声音的 ;若能分别敲击出“1
(do)”“2(re)”“3(mi)”“4(fa)”四个音,则与“1(do)”这个音相
对应的瓶子是 。
音调
丁
7. 如图甲所示为形状相似的三个钢笔笔套,它们的唯一不同就是长度不
一样,小明同学发现:依次用口吹这三个笔套时,发出声音的音调越来
越低。小明在查阅资料后终于弄懂了用口吹笔套时,振动发声的物体是
笔套内的空气柱。
(1)根据上文的实验现象,提一个问题:
?
(2)你认为这个问题的答案是
。
用口吹笔套时,声音是怎
么产生的
声音是由笔套内的空气柱振动产生
的
(3)事后小明根据这个实验在课余时间制作了一个竹笛(如图乙所
示),在竹管开口处①向管内吹气时,竹笛可以发出美妙的笛声,推拉
铁丝环⑥时,音调可以改变,吹奏出乐曲。当布团⑤分别位于a、b、c
三个位置时,竹笛发声的音调最高的位置是 ,音调最低的位置
是 。
a
c
8. 在人与山之间有一条铁路穿过,当一列火车行到人与山之间时拉响汽
笛。人看见拉汽笛冒出的白烟1 s后听到汽笛声,忽略光传播的时间,又
经过1.2 s听到从山反射回来的声音。求人与山之间的距离。
【答案】如下图所示。
鸣笛处→人,声音传播用时1 s;
鸣笛处→山→人,声音传播用时(1 + 1.2) s = 2.2 s。
设人到山的距离为s,则2 s = 340 m/s × 1 s + 340 m/s × (1 + 1.2) s,
解得s = 544 m。
1. 如图所示,一束平行太阳光垂直水平地面MN射下,A为小铁球。若小
球在竖直平面内沿图中圆形虚线轨迹运动,则小球的影子在地面上运动
的轨迹是( D )。
A. 圆形 B. 半圆形 C. 椭圆形 D. 线段
D
【解析】虽然小球沿图中圆形虚线轨迹运动,但是它在每一点的影子都
是从这一点向地面作垂线,影子都在地面上,由于小球在竖直平面内沿
圆形轨迹运动,根据圆的对称性,所以影子在地面上运动的轨迹是一条
线段。
2. 【广州】如图所示,将两个相同的水下录音装置放置在A、B两处,录
制到鲸发出的同一段声音。A处装置录制到的声音既有高音又有低音,
而B处装置录制到的声音只有低音,由此可以推测:在海洋中传播距离
较远的声音是( D )。
A. 响度较小的 B. 音调较高的
C. 能量较小的 D. 频率较低的
D
3. 【温州】如图所示,若要让反射光线射中目标,在激光笔不动的情况
下,可将平面镜( B )。
A. 竖直向上移动 B. 竖直向下移动
C. 水平向右移动 D. 水平向左移动
B
4. 如图所示,让一束太阳光照射三棱镜,射出的光射到竖直放置的白屏
上。下列说法中,正确的是( B )。
A. 白屏上a、b两处分别是紫色光与红色光
B. 如果在白屏与三棱镜之间竖直放一块红色玻璃,那么白屏上其他颜色
的光消失,只留下红色光
C. 如果把一张红纸贴在白屏上,那么在红纸上看到彩色光带
D. 如果把一张绿纸贴在白屏上,那么在绿纸上看到除绿色光外的其他颜色的光
B
5. 已知声音在空气中传播的速度为v1,在钢轨中传播的速度为v2,有人
用锤子敲了一下钢轨的一端,另一人在另一端听到两次声音的时间间隔
为t。下列说法中,正确的是(v2 > v1)( A )。
A. 钢轨的长度为t
B. 声音在这段钢轨中传播的时间为t
C. 钢轨的长度为(v2 - v1)t
D. 声音在这段钢轨中传播的时间为t
A
6. 晚上,小明挑着一盏不带光源的工艺品小灯笼在家里玩,当把小灯笼
移到发光面较大的吸顶灯正下方时(如图所示),会在小灯笼正下方的
水平白纸上出现一个影子,这个影子的形状最接近( C )。
C
A. B. C. D.
7. 为了连续改变反射光的方向,并多次重复这个过程,方法之一是旋转
由许多反射镜面组成的多面体棱镜(简称镜鼓),如图所示。当激光束
以固定方向入射到镜鼓的一个反射面上时,由于反射镜绕竖直轴旋转,
反射光就可在屏幕上扫出一条水平线。依此,每块反射镜都将轮流扫描
一次。如果要求扫描的范围θ = 45°且每秒扫描48次,那么镜鼓的反射镜
面数是 个,镜鼓旋转的转速是 转/min。
16
180
8. 在“探究光的折射规律”实验中:
(1)小组同学所用器材有激光笔、水、玻璃,为了探究折射角与入射
角的关系,还需要的器材是 。
(2)探究中小组同学在清水中滴入几滴牛奶并搅匀,并在水面上方的
空气中熏了点烟雾,上面的做法是为了 。
(3)小组同学探究的情况如图所示:
量角器
更好地显示光路
分析甲、乙两图,并回忆光的反射定律的探究,你总结出的探究结论
有:(写出两条即可)
① 。
② 。
分析丙、丁两图,你总结出的探究结论是
。
当光从空气斜射入其他介质时,折射角小于入射角
折射角随入射角的减小而减小
当光从一种透明介质垂直射
入另一种透明介质时,光的传播方向不变
9. 在不太明亮的博物馆里,有一个由透明玻璃制成的长方体展柜,柜内
放着一个碗形文物甲,文物的正上方有灯光朝下照射。从某个角度看过
去,可以看到“4个”文物(如图所示,分别标记为甲、乙、丙、丁)。
请回答下列问题:
(1)图中的乙、丙、丁分别是如何形成的?
【答案】乙和丁分别是甲通过展柜左侧玻璃和展柜后侧玻璃反射而成的
像。丙是乙通过展柜后侧玻璃反射而成的像,同时也是丁通过展柜左侧
玻璃反射而成的像,两个像重合。
(2)为什么看起来甲最亮,乙和丁较暗,丙最暗?
【答案】因为展柜玻璃与平面镜不同,玻璃的透光性好,入射光的大部
分透射到玻璃的另一面,小部分发生镜面反射。甲是文物表面反射的光
透过玻璃后直接进入人眼所成的像,所以看起来最亮;通过展柜侧面玻
璃成的像乙和丁是部分光发生镜面反射的结果,较暗;丙是反射光在另
一个玻璃表面再次发生反射成像的结果,在遇到第二个玻璃表面时又有
大部分光透射出去,因此丙看起来最暗。
$$