内容正文:
第二章 光现象(综合题30道)
1.如图是小猫和小聪能够通过平面镜互相看到对方,是因为 ,请在图中用光学作图法画出平面镜,并且画出箭头表示小猫看到小聪的光路 。
2.
(1)如图所示,物体的长度为 cm;
(2)如图所示,请在图中画出入射光线并标出入射角i;
(3)如图所示,画出物体AB在平面镜中的像A'B'。
3.小圆骑车上班途中,经过十字路口看到的交通灯如图1所示,每个灯上方有不透明的“遮檐”。“红灯”亮时自行车禁止通行,准备转为“绿灯”时,“倒计时信号灯”亮起并开始显示数字进行倒计时,当显示完“1”,“绿灯”亮,自行车可通行。小圆从马路斜对面看到的交通灯如图2甲所示,正面看“红灯”如图2乙所示。
(1)小圆看到图2甲“倒计时信号灯”上所显示的数字,显示的可能是图中的 ________(选填对应的字母);
A. B.
C. D.
(2)小圆认为图2甲“倒计时信号灯”上显示的数字是“1”,但此数字信号转变后,“绿灯”并没有亮起,请利用初二所学的光学知识分析小圆误认为是“1”的原因: 。
4.身高1.6m的小明站在距离竖直平面镜前2m处。
(1)若用AB表示小明,MN表示平面镜,请根据平面镜成像特点在图中画出AB在镜中的像A'B'。
(2)若小明向镜面靠近0.5m,则像与人的距离将减少 m。
5.小明同学坐在公园的荷花池边,荷花池边有一棵大树,池里面有很多鲤鱼游来游去。她望向荷花池,看到“树叶在水中晃动,鱼在树叶间游来游去”。已知池塘深 2m,岸上的树叶距离水面 3m,则“池中的树叶”和树叶之间的距离是 m,看到的鲤鱼和水中的树叶,是鱼和树叶所成的像,关于这两个像,下列判断正确的是 (选填字母)。
A.都是实像 B.都是虚像 C.鱼是实像,云是虚像
6.某兴趣小组在学习完小孔成像的知识后,利用一个空易拉罐,在其底部中央戳个小圆孔,然后蒙上一层塑料薄膜,制作成一个简易针孔照相机。如图所示,在其左侧固定一支点燃的蜡烛,可在塑料薄膜上看到烛焰的像。
(1)简易针孔照相机的成像原理是 ;
(2)在塑料薄膜上看到的是烛焰 (选填“正立”或“倒立”)的像;
(3)若将小圆孔换成很小的“△”形的孔对准太阳,则塑料薄膜上的像是 。
A.“△”形
B.“▽”形
C.方形
D.圆形
7.(1)有些宾馆、饭店的洗手间里装有自动干手机,如图甲所示,洗手后将双手放在自动干手机的出风口下方,自动干手机会自动送出热烘烘的风,热风能提高手上水分的 ,同时能加快水表面的 ,从而加快水分的 (填物态变化名称),达到快速干手的目的;
(2)在一些车流量较大、车速较低的小区路段经常会看到如图乙所示的镜子——拐角镜,为 (选填“凹”或“凸”)面镜,装在拐角处可以 (选填“扩大”或“缩小”)视野;
(3)刚刚下过雪的街道会显得格外宁静,这是为什么?
8.如图所示,检查视力时,被测者要距离视力表5米。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。
(1)若视力表距离平面镜2.7m,则被测者要距离平面镜多远就座?
(2)请在图中作出被测者通过平面镜M看到视力表上点的光路图。
9.如图所示,一条光线经平面镜反射后,过凸透镜的焦点F射向凸透镜。请完成:
(1)这条光线经平面镜反射后形成的入射角是 度;
(2)请完成光路图 (画出射向平面镜的入射光线和经凸透镜后的折射光线)。
10.根据图中已给出的反射光线,画出入射光线,标出入射角的度数, 并回答:平面镜使入射光线的方向改变了 度角。
11.如图所示,舞蹈教室有一面非常大的平面镜,进门口的位置有一块不透明落地大屏风(比人要高,如图),小妍同学正在教室内排练舞蹈。当老师从外面进入到图示圆圈位置时,小妍 (选填“能”或“不能”)直接看到老师,这是因为 。小妍有什么办法能够见到老师呢?请你在图作出表示小妍看到老师的光路图 。
12.检查视力的时候,为节省空间,视力表放在被测者头部的后上方,通过识别对面墙上镜子里的像来完成检查(如图所示),视力表到平面镜的距离为3米,视力表到小莉眼睛的距离为1m。
(1)若视力表全长0.8m,则视力表在镜中的像的长度为 ;视力表上其中一个“E”,字开口指向纸外,则小莉应向她的 (上方/下方/左方/右方)指才正确。
(2)如果小莉站起来以0.6m/s的速度朝平面镜的方向走了2秒后,她现在距离“E”型视力表的像是多远?( )
(3)小莉在检查视力时,通过平面镜正好能看见自己的脚(图中A点)所成的像,请作出A点发出的光经过平面镜反射后进入眼睛的光路图。 (保留作图痕迹)
13.小明同学发现总是先看到闪电后听到雷声,原因是 。并且看到闪电5s后听到了雷声,求出闪电处距小明多远。(请写出解题过程)
14.请完成与下列实验有关的填空:
(1)如图1所示,当玻璃瓶中空气不断被抽出时。听到手机铃声在逐渐变小,由此推理可得: ;
(2)如图2所示,保持钢尺伸出桌面的长度不变,用不同大小的力拨动时,听到声音的大小不同,说明响度与发声体振动的 有关;
(3)如图3所示是某兴趣小组在空易拉罐的底部中央戳个小圆孔,将顶部剪去后,蒙上―层塑料薄膜,制作成一个简易针孔照相机,将其水平放置,在左侧固定一支点燃的蜡烛,可在塑料薄膜上看到烛焰的像,针孔照相机成像的原理是 ,塑料薄膜上所成的像是 (选填“正立”或“倒立”)的实像。
15.如图所示是河南省郑州市郑东新区的蝴蝶桥,桥梁长度为150m。
(1)蝴蝶桥在水中的倒影是由于 (选填“光沿直线传播”、“光的反射”或“光的折射”)而形成的 (选填“虚”或“实”)像;
(2)若小强同学骑着电动车以18km/h的速度匀速通过蝴蝶桥,则他用了多少时间 ?
(3)小强仍按上述速度匀速行驶,若他突然发现前方有意外情况,经过0.6s(从发现情况到制动刹车的反应时间)开始制动刹车,再经过5.4s又滑行21m后停止,则从发现情况到完全停止过程中,其平均速度多大 ?
16.如图,光线OB是入射光线AO经平面镜反射后的反射光线,且AO与OB的夹角是100°,则入射角为 。若入射光线AO方向不变,平面镜绕O点顺时针旋转10°,则反射角将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。请在图中画出平面镜(保留作图痕迹)。
17.小晋在“错题本”中记录了表中错题,请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录
错题改正
图为小明和小丽从不同角度看到掉落到地上的书的情境。若进入小丽眼睛的一条光线与水平地面的夹角为53°,则此条光线对应的入射角的大小是多少?
解:由图可知,入射光线和水平地面的夹角为37°,反射光线和水平地面的夹角为53°,根据光的反射定律“反射角等于入射角”得,入射角的大小为:。
错误之处:
错因分析:
正确解答:
18.雷雨交加的夜里,小明同学先看到闪电后约6s听到雷声,请问:
(1)为什么总是先看到闪电,后听到雷声?
(2)小明距雷电产生的地方大约有多远?(声音在空气中传播速度约为340m/s)
19.如图所示,A点是发光点,其中一条光线通过平面镜反射后正好射入人眼E,是A点的像,并且A和连线和平面镜垂直。
求:(1)请作出A点发出的光线通过平面镜反射后射入E点的光路图;
(2)根据作的图示证明像和物A到平面镜间的距离是相等的。
20.入射光线跟平面镜之间的夹角40°,则反射角为 ;若使入射角增大5°,此时,反射光线与入射光线之间的夹角为 ;若一束光线垂直射向平面镜时,反射角是 ;若入射光线不变,平面镜绕入射点转过10°角,则反射光线转过 。
21.小勇利用如图所示的装置探究“平面镜成像特点”的实验。
(1)实验时,要将半透明玻璃板和水平桌面 放置,选用两个蜡烛大小、形状都一样,目的是既方便确定像的位置,又方便比较 ;
(2)在玻璃板前面放置一支点燃的蜡烛A,再拿一支没有点燃的相同的蜡烛B,放在玻璃板蜡烛成像处;此时小勇在玻璃板 (选填“A”或“B”)侧透过玻璃同时观察A的像和B的位置,直至两者完全重合,由此确定像的位置;
(3)若实验中,将物理书本挡在玻璃板和蜡烛B中间,小勇在A侧还 (选填“能”或“不能”)看到A的像;若移走蜡烛B,在其位置上放置一块光屏,小勇越过玻璃直接看光屏,观察到光屏上 (选填“能”或“不能”)呈现A的像,说明平面镜所成的是虚像;
(4)为了便于观察,该实验最好在 环境中进行(填“较明亮”或“较黑暗”),小红发现看到蜡烛A的像不清晰,于是她将蜡烛B也点燃,她这样做 (填“能”或“不能”)用来增加像的亮度。
22.随着生活水平的提高,汽车已经进入寻常百姓家庭。小明家里的新能源汽车还有抬头显示系统(如图甲),简称HUD。HUD利用平面镜成像原理(如图乙)
(1)已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上,通过挡风玻璃成垂直于水平面的像,如图乙,则挡风玻璃与水平面夹角为 度;如果要使像竖直向上运动,则显示器上物体应沿 方向运动。
(2)为了使挡风玻璃所成的像离人眼距离达2米以上,以便避免观察数据时眼睛的疲劳,则最符合实际的操作是_________;
A.将显示器上的字体变大
B.将显示器安装在后挡风玻璃上
C.让显示器上的信息通过多个平面镜多次成像
D.将显示器上的字体变小
23.某兴趣小组利用两块平面镜做了一个简易潜望镜,如图甲所示,在通过该潜望镜观察教室内的挂钟,指针位置如图乙所示,则该挂钟的实际时间是 (填写12小时制时间)。完成观察后,聪明的小朱同学将简易潜望镜的观察镜如图丙所示翻转。请在丁图中画出此时观察的指针位置。
24.如图所示,丽丽同学站在竖直放置的平面镜MN前,她可通过平面镜观测到自己的全身像。
(1)根据平面镜成像特点作出丽丽在平面镜MN中所成的像;
(2)试结合平面镜成像特点和光的反射原理推证:平面镜MN的最小长度为丽丽身高的一半时,她可观看到全身像;(不考虑人眼到头顶的距离和成像的宽度)
(3)若丽丽的身高为1.65m,为了能用最小长度的镜子看到全身像,镜子竖直悬挂时,镜子的底端距离地面的高度应该为多少?
25.如图所示,平面镜PM和PN夹角为60°,光源发出的一条光线平行于PM镜射到PN镜上的A点,再经PM镜反射,此时SA=1m,AP=0.6m,要使最后的反射光照到光源S,请根据光的反射规律推算:应将S沿入射光方向移动多少m?
26.(1)疫情期间小东在一次测量体温时,体温计的示数如下图所示,则测得他的体温为 ℃。
(2)如图所示,请根据平面镜成像的特点作出物体AB在平面镜中所成的像 。
(3)在图中画出三条入射光线经凹透镜折射后的折射光线 。
27.如图所示是一种液面升降监测装置原理图,点光源S发出的一束激光SO与水平液面成40°角射向平静的液面,在液面上方有一个表面贴有平面镜的水平标尺,通过液面反射后光线射到标尺上的S'点。求:
(1)请在图上画出在S'点通过标尺平面镜反射后的光路图。证明:通过标尺反射后的光线和SO是平行的;
(2)请你判断水面升高时,S'是向左还是向右移动?简要回答理由。
28.在探究小孔成像的实验中,小明用一个空的易拉罐,在其底部中央开一个小圆孔,并将其顶部剪去,蒙上一层半透明薄膜。将点燃的蜡烛按图1甲的位置放置在小孔的前方:
(1)为让实验效果更明显,应该在 (明亮/黑暗)的环境中进行实验;
(2)实验中小明利用此装置可以看到烛焰在半透明膜上成的是 (正立/倒立)的像,此成像的原理是 ;
(3)小明增大蜡烛与小孔之间的距离,在半透明膜上成的像 (变大/变小/不变);
(4)若将实验的小孔变为三角形的小孔,则光屏上的像的形状会 (不变/变为三角形/变为正方形);
(5)晴天正午,小明走在瘦西湖公园的树林下,他看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑,这些光斑是 (太阳/树叶的缝隙/树叶)的 (像/影子),光斑大小不同的原因是 (树叶间缝隙的大小不同/树叶缝隙到地面的高度不同);
(6)如图1乙所示,让一束平行光垂直于水平地面MN射下,A为小铁球(大小可不计)。若小球在竖直平面内沿图中半径为R的圆形虚线轨迹运动,关于小球的影子在地面MN上运动的轨迹,下列说法正确的是 ;
A.轨迹为圆形,半径为R
B.轨迹为直线,轨迹的长度为R
C.轨迹为圆形,半径为2R
D.轨迹为直线,轨迹的长度为2R
(7)如图2中“坐井观天”讲述的是青蛙在井底(没有水)能看到一部分天空的故事,能正确表示青蛙通过井口观察到的范围的图像是 。
29.跨学科实践活动中,同学们分项目对声及光进行了研究。
(1)百米赛跑现场的同学为比赛中的运动员高声呐喊:“加油!加油!加油!”“加油”声对运动员来说属于 (选填“乐音”或“噪声”);同学们用雷鸣般的掌声祝福获得冠军的运动员,“雷鸣般”指的是声音的 (选填“音调高”“响度大”或“音色美”);
(2)百米赛跑中,运动员在发令枪响后快速奔跑,此时终点计时员应听到发令枪声还是看到发令枪冒烟开始计时?为什么? ;
(3)同学们查阅资料得知:科研工作人员为了测量地球与月球的距离,在月球上放置两块平面镜,再从地球向月球发射激光进行测量。则月球上的两块平面镜应如何放置?地球向月球发射的激光经2.56s反射回来,则地球与月球的距离是 m。(光在真空中及在空气中的传播速度均取3.0×108m/s)
30.生活中处处有物理,留心观察皆有学问。
(1)如图1所示,夜晚路灯下站着爸爸和小明两人,由于 的原因,地上留下了他们的影子AB和CD,请通过作图确定路灯灯泡S的位置 ;
(2)雨后晴朗的夜晚,为了不踩到地上的积水,人们根据生活经验判断迎着月光走,地上 (选填“发亮”或“黑暗”)的是水,这是因为月光照在水面上发生 反射的缘故。
(3)自行车的尾灯不依靠电发光,但在夜幕中骑行时却可以“亮”起来,成为骑行中不可或缺的安全配件。自行车尾灯多为一个外表面平整、内壁有许多突出的直角锥体组成的红色塑料罩,结构如图所示。
自行车的尾灯 (选填“是”或“不是”)光源;自行车尾灯是由互成直角的一些小平面镜组成的,后面的汽车灯光照在它上面,入射光经过 次反射,最终的反射光线与原来光线 ,司机看上去特别耀眼,就引起了司机的注意,避免汽车撞上。
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第2章 光现象(综合题30道)
1.如图是小猫和小聪能够通过平面镜互相看到对方,是因为 ,请在图中用光学作图法画出平面镜,并且画出箭头表示小猫看到小聪的光路 。
【答案】 在光的反射现象中,光路是可逆的
【详解】[1]小聪和小猫互相能看到对方,说明在光的反射中,光路是可逆的。
[2]根据光的反射定律,首先作入射光线与反射光线的角平分线即法线。然后作法线的垂线即镜面的位置。因为小猫看到小聪的光路,所以光线从小聪的方向射出,如图所示。
2.
(1)如图所示,物体的长度为 cm;
(2)如图所示,请在图中画出入射光线并标出入射角i;
(3)如图所示,画出物体AB在平面镜中的像A'B'。
【答案】(1)1.60
(2)
(3)
【详解】(1)由图可知,刻度尺1cm又分为10个小刻度,故分度值为1mm,物体起始端对应的刻度值为2.00cm,末端对应的刻度值为3.60cm,物体长度,
L=3.60cm-2.00cm=1.60cm
(2)经过反射点作出法线。根据反射角与入射角相等作出入射光线并标出入射角,如图所示:
(3)分别作出物体AB端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,用虚线连接A′、B′即为AB在平面镜中的像。如图所示:
3.小圆骑车上班途中,经过十字路口看到的交通灯如图1所示,每个灯上方有不透明的“遮檐”。“红灯”亮时自行车禁止通行,准备转为“绿灯”时,“倒计时信号灯”亮起并开始显示数字进行倒计时,当显示完“1”,“绿灯”亮,自行车可通行。小圆从马路斜对面看到的交通灯如图2甲所示,正面看“红灯”如图2乙所示。
(1)小圆看到图2甲“倒计时信号灯”上所显示的数字,显示的可能是图中的 ________(选填对应的字母);
A. B.
C. D.
(2)小圆认为图2甲“倒计时信号灯”上显示的数字是“1”,但此数字信号转变后,“绿灯”并没有亮起,请利用初二所学的光学知识分析小圆误认为是“1”的原因: 。
【答案】(1)BD
(2)见解析
【详解】(1)由图2甲可知,“倒计时信号灯”上所显示的数字“1”,故显示的可能是图中的BD。
(2)由于“遮檐”的遮挡,小圆从马路斜对面只能看到数字的一部分,这是由于光的直线传播造成的。
4.身高1.6m的小明站在距离竖直平面镜前2m处。
(1)若用AB表示小明,MN表示平面镜,请根据平面镜成像特点在图中画出AB在镜中的像A'B'。
(2)若小明向镜面靠近0.5m,则像与人的距离将减少 m。
【答案】(1)
(2)1
【详解】(1)分别作出物体AB端点A、B关于平面镜的对称点、,用虚线连接、即为AB在平面镜中的像,如下图所示:
(2)平面镜成像时,像和物体到平面镜的距离相等,若小明向镜面靠近,像也会向镜面靠近,则像与人的距离将减少
5.小明同学坐在公园的荷花池边,荷花池边有一棵大树,池里面有很多鲤鱼游来游去。她望向荷花池,看到“树叶在水中晃动,鱼在树叶间游来游去”。已知池塘深 2m,岸上的树叶距离水面 3m,则“池中的树叶”和树叶之间的距离是 m,看到的鲤鱼和水中的树叶,是鱼和树叶所成的像,关于这两个像,下列判断正确的是 (选填字母)。
A.都是实像 B.都是虚像 C.鱼是实像,云是虚像
【答案】 6 B
【详解】[1]水面相当于平面镜,平面镜成像时,像和物体到平面镜的距离相等,树叶离水面的距离为3m,所以它经水面所成的像(即“池中的树叶”)离水面的距离也为3m,则“池中的树叶”和树叶之间的距离是
[2]小明看到的鲤鱼,是鲤鱼反射的光线从水中斜射入空气中,发生折射后的光进入小明的眼睛,小明看到的不是真实的鱼,而是偏高的鱼的虚像;看到的水中鱼,是由光的折射形成的虚像;池中的树叶,是由光的反射形成的虚像,所以这两个像都是虚像,综上分析,故AC错误,B正确。
故选B。
6.某兴趣小组在学习完小孔成像的知识后,利用一个空易拉罐,在其底部中央戳个小圆孔,然后蒙上一层塑料薄膜,制作成一个简易针孔照相机。如图所示,在其左侧固定一支点燃的蜡烛,可在塑料薄膜上看到烛焰的像。
(1)简易针孔照相机的成像原理是 ;
(2)在塑料薄膜上看到的是烛焰 (选填“正立”或“倒立”)的像;
(3)若将小圆孔换成很小的“△”形的孔对准太阳,则塑料薄膜上的像是 。
A.“△”形
B.“▽”形
C.方形
D.圆形
【答案】 光的直线传播 倒立 D
【详解】(1)[1]针孔照相机,其实就是小孔成像的实验装置,小孔成像的原理是光的直线传播。
(2)[2]小孔成像成的是倒立的实像,所以在塑料薄膜上看到烛焰倒立的实像。
(3)[3]因为小孔所成的像的形状与物体的形状有关,与小孔的形状无关。将小孔对准太阳,所成的像是太阳的像,其像是圆形的。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
7.(1)有些宾馆、饭店的洗手间里装有自动干手机,如图甲所示,洗手后将双手放在自动干手机的出风口下方,自动干手机会自动送出热烘烘的风,热风能提高手上水分的 ,同时能加快水表面的 ,从而加快水分的 (填物态变化名称),达到快速干手的目的;
(2)在一些车流量较大、车速较低的小区路段经常会看到如图乙所示的镜子——拐角镜,为 (选填“凹”或“凸”)面镜,装在拐角处可以 (选填“扩大”或“缩小”)视野;
(3)刚刚下过雪的街道会显得格外宁静,这是为什么?
【答案】 温度 空气流速 汽化/蒸发 凸 扩大 见解析
【详解】(1)[1][2][3]感应式热风干手器,吹出的是热风,因此,既加快了空气流动速度,又提高了液体温度,加快手上水分的蒸发。
(2)[4][5]凸面镜镜面向外凸出,对光线起发散作用,由图乙知道,该镜面外凸,即为凸面镜,凸面镜成的像是缩小的虚像,所以凸面镜可以扩大司机的视野范围。
(3)[6]雪比较蓬松,里面有很多空隙,声音在空隙间经过多次反射,能量损失较大,可以把声音吸收掉,所以显得格外宁静。
8.如图所示,检查视力时,被测者要距离视力表5米。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。
(1)若视力表距离平面镜2.7m,则被测者要距离平面镜多远就座?
(2)请在图中作出被测者通过平面镜M看到视力表上点的光路图。
【答案】 2.3m
【详解】(1)[1]平面镜成像中,物与像关于平面镜对称,检查视力时被测者要距离视力表5米,若视力表距离平面镜2.7m,则被测者要距离平面镜为
(2)[2]根据平面镜成像规律,作出视图表上点关于平面镜的对称点,连接被测者的眼睛与点,交于平面镜上的点,再连接 点与点即可得到入射光线与反射光线,并标上箭头,如图所示:
9.如图所示,一条光线经平面镜反射后,过凸透镜的焦点F射向凸透镜。请完成:
(1)这条光线经平面镜反射后形成的入射角是 度;
(2)请完成光路图 (画出射向平面镜的入射光线和经凸透镜后的折射光线)。
【答案】 60
【详解】(1)[1]过平面镜的反射点垂直镜面作出法线,因为反射光线与镜面的夹角为30°,则反射角为
90°﹣30°=60°
反射角等于入射角,入射角也为60°。
(2)[2]根据入射角等于60°在法线右侧作出入射光线,过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴;如图所示:
10.根据图中已给出的反射光线,画出入射光线,标出入射角的度数, 并回答:平面镜使入射光线的方向改变了 度角。
【答案】 80
【详解】[1]过入射点作出法线,已知反射光线与镜面的夹角为40°,则反射角等于
90°-40°=50°
根据反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角与入射角相等,在法线左侧作出入射光线并标出入射角,如图所示:
[2]根据题意画出光路图,如图所示:
过反射点做镜面的垂线,即法线;确定了此时的反射角,反射角等于
90°-40°=50°
入射角也为50°,则反射光线与入射光线的夹角为100°,所以入射光线与镜面的夹角也是40°,即
∠1=∠3=40°
沿入射光线的方向延长AO,则∠2与∠3是对顶角,所以
∠2=∠3=40°
∠2=∠1=40°AC是入射光线的传播方向,反射光线沿OB的方向,所以光线改变了
∠1+∠2=40°+40°=80°
由图可知,平面镜使入射光线的方向改变了80度角。
11.如图所示,舞蹈教室有一面非常大的平面镜,进门口的位置有一块不透明落地大屏风(比人要高,如图),小妍同学正在教室内排练舞蹈。当老师从外面进入到图示圆圈位置时,小妍 (选填“能”或“不能”)直接看到老师,这是因为 。小妍有什么办法能够见到老师呢?请你在图作出表示小妍看到老师的光路图 。
【答案】 不能 光在同种均匀介质中沿直线传播
【详解】[1][2]光在同种均匀介质中沿直线传播,老师身上反射的光无法达到小妍的眼睛,所以小妍无法直接看到老师。
[3]先作出老师在平面镜中的像点(对称点),再连接像点与小妍眼睛找到与平面镜的交点,此交点为反射点,连接小妍与反射点并标出光的传播方向为反射光线,连接反射点与老师的位置并标出入射光的传播方向,如图所示:
12.检查视力的时候,为节省空间,视力表放在被测者头部的后上方,通过识别对面墙上镜子里的像来完成检查(如图所示),视力表到平面镜的距离为3米,视力表到小莉眼睛的距离为1m。
(1)若视力表全长0.8m,则视力表在镜中的像的长度为 ;视力表上其中一个“E”,字开口指向纸外,则小莉应向她的 (上方/下方/左方/右方)指才正确。
(2)如果小莉站起来以0.6m/s的速度朝平面镜的方向走了2秒后,她现在距离“E”型视力表的像是多远?( )
(3)小莉在检查视力时,通过平面镜正好能看见自己的脚(图中A点)所成的像,请作出A点发出的光经过平面镜反射后进入眼睛的光路图。 (保留作图痕迹)
【答案】 左方 3.8m
【详解】(1)[1]据平面镜成像特点,像物等大,若视力表全长为,则视力表在镜中的像的长度也为0.8m。
[2]平面镜成像时,像物关于平面镜对称,视力表上其中一个“E”字开口指向纸外,视力表像的“E”开口也向外,所以被测者应向她的左方指才正确。
(2)[3]如图,视力表到平面镜的距离是,根据像物到平面镜的距离相等,所以视力表像到平面镜的距离也是,所以人到视力表像的距离为
由得到小莉向平面镜移动的距离
则此时她距视力表像的距离为
(3)[4]做脚A点关于镜面的对称点A',连接像点A'与眼睛B点与镜面相交于一点,即为入射点,连接、,则是入射光线,为反射光线,如下图所示
13.小明同学发现总是先看到闪电后听到雷声,原因是 。并且看到闪电5s后听到了雷声,求出闪电处距小明多远。(请写出解题过程)
【答案】①空气中光的传播速度大于声音的传播速度
②见详解
【详解】[1]闪电和雷声是同时发生的,声音的传播速度是340m/s,光的传播速度是3×108m/s,我们先看到闪电,后听到雷声的原因是空气中光的传播速度大于声音的传播速度。
[2]打雷的地方离他的距离为
s=vt=340m/s×5s=1700m
14.请完成与下列实验有关的填空:
(1)如图1所示,当玻璃瓶中空气不断被抽出时。听到手机铃声在逐渐变小,由此推理可得: ;
(2)如图2所示,保持钢尺伸出桌面的长度不变,用不同大小的力拨动时,听到声音的大小不同,说明响度与发声体振动的 有关;
(3)如图3所示是某兴趣小组在空易拉罐的底部中央戳个小圆孔,将顶部剪去后,蒙上―层塑料薄膜,制作成一个简易针孔照相机,将其水平放置,在左侧固定一支点燃的蜡烛,可在塑料薄膜上看到烛焰的像,针孔照相机成像的原理是 ,塑料薄膜上所成的像是 (选填“正立”或“倒立”)的实像。
【答案】 声音的传播需要介质 振幅 光沿直线传播 倒立
【详解】(1)[1]随着空气减少,介质减少,声音越来越小,根据理想实验法可以推论出,声音的传播需要介质。
(2)[2]响度与振幅有关,用力越大,振幅越大,响度越大。
(3)[3][4]真空照相机的成像原理为小孔成像,其现象的本质原因为光沿直线传播,所成像为倒立的实像。
15.如图所示是河南省郑州市郑东新区的蝴蝶桥,桥梁长度为150m。
(1)蝴蝶桥在水中的倒影是由于 (选填“光沿直线传播”、“光的反射”或“光的折射”)而形成的 (选填“虚”或“实”)像;
(2)若小强同学骑着电动车以18km/h的速度匀速通过蝴蝶桥,则他用了多少时间 ?
(3)小强仍按上述速度匀速行驶,若他突然发现前方有意外情况,经过0.6s(从发现情况到制动刹车的反应时间)开始制动刹车,再经过5.4s又滑行21m后停止,则从发现情况到完全停止过程中,其平均速度多大 ?
【答案】 光的反射 虚 30s 4m/s
【详解】(1)[1][2]倒影属于平面镜成像,是由光的反射形成的,所成的像是等大的虚像。蝴蝶桥在水中的倒影是由于光的反射而形成的虚像。
(2)[3]若小强同学骑着电动车以18km/h=5m/s的速度匀速通过蝴蝶桥,则他用的时间为
(3)[4]反应时间内小强通过的路程为
从发现情况到完全停止过程中所通过的总路程为
从发现情况到完全停止所用的总时间为
则从发现情况到完全停止过程中的平均速度为
16.如图,光线OB是入射光线AO经平面镜反射后的反射光线,且AO与OB的夹角是100°,则入射角为 。若入射光线AO方向不变,平面镜绕O点顺时针旋转10°,则反射角将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。请在图中画出平面镜(保留作图痕迹)。
【答案】 50° 变小
【详解】[1]由图可知,入射光线AO与反射光线OB的夹角是100°,根据反射角等于入射角可得入射角为
[2]若入射光线方向保持不变,平面镜绕O点顺时针转动10°,则入射角减少10°,反射角等于入射角,则反射角也随之减小。
[3]由光的反射定律知,反射角等于入射角,所以先做出反射光线与入射光线的夹角的平分线,然后再过入射点作这个角平分线的垂线即为平面镜的位置,如图所示:
17.小晋在“错题本”中记录了表中错题,请你帮助他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录
错题改正
图为小明和小丽从不同角度看到掉落到地上的书的情境。若进入小丽眼睛的一条光线与水平地面的夹角为53°,则此条光线对应的入射角的大小是多少?
解:由图可知,入射光线和水平地面的夹角为37°,反射光线和水平地面的夹角为53°,根据光的反射定律“反射角等于入射角”得,入射角的大小为:。
错误之处:
错因分析:
正确解答:
【答案】 见解析 见解析
见解析
【详解】[1][2][3]错误之处:入射光线和水平地面的夹角为37°;
错因分析:错把进入小明眼中的反射光线与地面的夹角,当做入射光线与地面的夹角;
正确解答:由图可知,反射光线和水平地面的夹角为53°,则入射光线和水平地面的夹角也为53°,根据光的反射定律“反射角等于入射角”得,入射角的大小为
18.雷雨交加的夜里,小明同学先看到闪电后约6s听到雷声,请问:
(1)为什么总是先看到闪电,后听到雷声?
(2)小明距雷电产生的地方大约有多远?(声音在空气中传播速度约为340m/s)
【答案】(1)见解析(2)2040m
【详解】解:(1)打雷和闪电同时发生,但在空气中光的传播速度远远大于声音的速度,故总是先看到闪电,后听到雷声。
(2)小明距雷电产生的地方的距离
答:(1)打雷和闪电同时发生,但在空气中光的传播速度远远大于声音的速度,故总是先看到闪电,后听到雷声。
(2)小明距雷电产生的地方大约有2040m。
19.如图所示,A点是发光点,其中一条光线通过平面镜反射后正好射入人眼E,是A点的像,并且A和连线和平面镜垂直。
求:(1)请作出A点发出的光线通过平面镜反射后射入E点的光路图;
(2)根据作的图示证明像和物A到平面镜间的距离是相等的。
【答案】见详解
【详解】(1)A点是发光点,其中一条光线通过平面镜反射后正好射入人眼E,是A点的像,连接E和与平面镜交于O点,则AO为入射光线,OB为反射光线,如下图所示:
(2)根据反射角等于入射角,,因法线OC与MN垂直,可知
根据对顶角相等,故有
故有
根据数学知识可知直角三角形和直角三角形全等,故有
20.入射光线跟平面镜之间的夹角40°,则反射角为 ;若使入射角增大5°,此时,反射光线与入射光线之间的夹角为 ;若一束光线垂直射向平面镜时,反射角是 ;若入射光线不变,平面镜绕入射点转过10°角,则反射光线转过 。
【答案】 50° 110° 0° 20°
【详解】[1]入射光线与平面镜夹角为40°,入射角为90°−40°=50°
根据反射定律,反射角等于入射角,则反射角为50°。
[2]入射角增大5°后变为55°,反射角也为55°。反射光线与入射光线的夹角为55°×2=110°
[3]光线垂直射入时,入射角为0°,反射角也为0°。
[4]平面镜转动10°,法线随之转动10°,入射角变化10°,反射角同步变化10°。反射光线相对于原方向的总偏转为20°。
21.小勇利用如图所示的装置探究“平面镜成像特点”的实验。
(1)实验时,要将半透明玻璃板和水平桌面 放置,选用两个蜡烛大小、形状都一样,目的是既方便确定像的位置,又方便比较 ;
(2)在玻璃板前面放置一支点燃的蜡烛A,再拿一支没有点燃的相同的蜡烛B,放在玻璃板蜡烛成像处;此时小勇在玻璃板 (选填“A”或“B”)侧透过玻璃同时观察A的像和B的位置,直至两者完全重合,由此确定像的位置;
(3)若实验中,将物理书本挡在玻璃板和蜡烛B中间,小勇在A侧还 (选填“能”或“不能”)看到A的像;若移走蜡烛B,在其位置上放置一块光屏,小勇越过玻璃直接看光屏,观察到光屏上 (选填“能”或“不能”)呈现A的像,说明平面镜所成的是虚像;
(4)为了便于观察,该实验最好在 环境中进行(填“较明亮”或“较黑暗”),小红发现看到蜡烛A的像不清晰,于是她将蜡烛B也点燃,她这样做 (填“能”或“不能”)用来增加像的亮度。
【答案】 垂直 像与物的大小关系 A 能 不能 较黑暗 不能
【详解】(1)[1]在实验时,半透明玻璃板和水平桌面应垂直放置,以确保像成在水平桌面上。
[2]用两个大小和形状都一样的蜡烛是为了方便确定像的位置,还方便比较像与物的大小关系,因为两个蜡烛完全相同,则未点燃蜡烛与点蜡烛的像完全重合时,说明像与物的大小相等。
(2)[3]要观察A的像,应在A侧才能观察到A的像与B的位置是否重合。
(3)[4]在玻璃板和蜡烛B间放一本物理书,仍可观察到A的像,因为A的像是光的反射形成的虚像,所放置的物理书对反射光线的反射延长线没影响。
[5]B蜡烛的位置放一块光屏,在光屏上不能观察到A的像,因为A此时的像是虚像。
(4)[6]为了便于观察,最好在较黑暗的环境中进行实验,以避免环境光线对成像的影响。
[7]实验中,蜡烛A的像不清晰是由于A射向玻璃板的光线较暗造成的,那么应增加A射向玻璃板的光线,而将蜡烛B点燃,不能增加A射向玻璃板的光线,不能增加像的亮度,且点燃蜡烛B后,成像侧亮度变亮,更不容易观察到成像。
22.随着生活水平的提高,汽车已经进入寻常百姓家庭。小明家里的新能源汽车还有抬头显示系统(如图甲),简称HUD。HUD利用平面镜成像原理(如图乙)
(1)已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上,通过挡风玻璃成垂直于水平面的像,如图乙,则挡风玻璃与水平面夹角为 度;如果要使像竖直向上运动,则显示器上物体应沿 方向运动。
(2)为了使挡风玻璃所成的像离人眼距离达2米以上,以便避免观察数据时眼睛的疲劳,则最符合实际的操作是_________;
A.将显示器上的字体变大
B.将显示器安装在后挡风玻璃上
C.让显示器上的信息通过多个平面镜多次成像
D.将显示器上的字体变小
【答案】(1) 45 水平远离挡风玻璃
(2)C
【详解】(1)[1]车辆显示器水平放置在中控台上,通过挡风玻璃成垂直于水平面的像,由于像和物关于镜面对称,所以司机前面的挡风玻璃与水平面的夹角为45°。如图所示∶
[2]因为像到平面镜的距离随着物体到镜面的距离减小而减小,如果要使像竖直向上运动,这时就需要将显示器沿水平方向远离挡风玻璃。
(2)为了使挡风玻璃所成的像离人眼距离达2米以上,甚至更远,以便避免观察数据时眼睛的疲劳,利用平面镜成的像与物对称,可以让显示器上的信息通过多面平面镜多次成像,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
23.某兴趣小组利用两块平面镜做了一个简易潜望镜,如图甲所示,在通过该潜望镜观察教室内的挂钟,指针位置如图乙所示,则该挂钟的实际时间是 (填写12小时制时间)。完成观察后,聪明的小朱同学将简易潜望镜的观察镜如图丙所示翻转。请在丁图中画出此时观察的指针位置。
【答案】 4∶35
【详解】[1]平面镜成像中像与物关于平面镜对称,潜望镜的成像原理是2次平面镜成像,所以该潜望镜观察教室内的挂钟是一个正立的像,与实际钟相同,由图乙可知,此时时间是4∶35。
[2]由图丙可知,潜望镜的成像原理是2次平面镜成像,根据像与物关于平面镜对称知,挂钟通过上面的平面镜成的是正立的像,通过下面的平面镜成的是倒立的像,所以看到的挂钟如下图所示
24.如图所示,丽丽同学站在竖直放置的平面镜MN前,她可通过平面镜观测到自己的全身像。
(1)根据平面镜成像特点作出丽丽在平面镜MN中所成的像;
(2)试结合平面镜成像特点和光的反射原理推证:平面镜MN的最小长度为丽丽身高的一半时,她可观看到全身像;(不考虑人眼到头顶的距离和成像的宽度)
(3)若丽丽的身高为1.65m,为了能用最小长度的镜子看到全身像,镜子竖直悬挂时,镜子的底端距离地面的高度应该为多少?
【答案】(1)
(2)见解析
(3)0.825m
【详解】(1)平面镜所成的像与物体大小相等,像到镜面的距离等于物体到镜面的距离,像是虚像。如图所示:
(2)设A为丽丽的眼睛,丽丽可以看到自己全身的光路图如图所示:
图中MO即为镜子的最小长度,根据平面镜成像特点可知,M点为的中点,与平行,则 O是的中点,则MO是的中位线, MO的长度是的一半,因为像和物体等大,故MO的长度为AB的一半,即平面镜的最小长度为丽丽身高的一半时,她可观看到全身像。
(3)由图可知,若丽丽的身高为1.65m,则镜子的最小长度OM是0.825m,为了能用最小长度的镜子看到全身像,镜子竖直悬挂时,镜子的底端距离地面的高度ON应该为0.825m。
25.如图所示,平面镜PM和PN夹角为60°,光源发出的一条光线平行于PM镜射到PN镜上的A点,再经PM镜反射,此时SA=1m,AP=0.6m,要使最后的反射光照到光源S,请根据光的反射规律推算:应将S沿入射光方向移动多少m?
【答案】0.4m
【详解】如图所示,过A点做平面镜PN的垂线AE,即为法线,过B点做平面镜PM的垂线,也是法线,由于光线SA平行于PM,故SA与平面镜PN的夹角为60°,则入射角∠SAE为30°,根据反射定律,反射角∠BAE为30°,故∠BAP为60°,根据三角形内角和为180°,故∠ABP为60°,且三角形ABP是等边三角形,长度都为0.6m;同理可知,当反射光线经平面PM反射后,反射角和入射角都是30°,则∠CBP为120°,根据同旁内角之和为180°,则BC平行于PN,则APBC为平行四边形,AC等于BP等于0.6m,SA长1m,那么S沿入射光方向0.4m就可以与C点重合,由于入射点不变,入射角也不变,则经过多次反射的光线也不变,就能够实现最后的反射光照到光源S。
26.(1)疫情期间小东在一次测量体温时,体温计的示数如下图所示,则测得他的体温为 ℃。
(2)如图所示,请根据平面镜成像的特点作出物体AB在平面镜中所成的像 。
(3)在图中画出三条入射光线经凹透镜折射后的折射光线 。
【答案】 36.5℃
【详解】(1)[1]疫情期间小东在一次测量体温时,体温计的示数如下图所示,体温计分度值为1℃,液柱位于刻度线36右侧第5个小格处,则测得他的体温为36.5℃。
(2)[2]平面镜成像中,物与像关于平面镜对称,分别作出物体AB的两点A、B关于平面镜的对称点A’、B’,再连接A’B’,即为物体AB在平面镜中所成的像,如图所示:
(3)[3]平行于主光轴的光线经凹透镜折射后光线的反射延长线过焦点,经过透镜光心的光线传播方向不变,延长线过焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴,则三条入射光线经凹透镜折射后的折射光线如图所示:
27.如图所示是一种液面升降监测装置原理图,点光源S发出的一束激光SO与水平液面成40°角射向平静的液面,在液面上方有一个表面贴有平面镜的水平标尺,通过液面反射后光线射到标尺上的S'点。求:
(1)请在图上画出在S'点通过标尺平面镜反射后的光路图。证明:通过标尺反射后的光线和SO是平行的;
(2)请你判断水面升高时,S'是向左还是向右移动?简要回答理由。
【答案】(1)
证明见解析
(2)向左移动。
【详解】(1)根据光的反射规律可知
∠2=∠1=又因为AO与S'B均为法线,则AO∥S'B, 得
∠2=∠3=
即入射到平面镜的光线的入射角为50°,反射角等于入射角,所以反射角也为50°,故作图如下:
证明:光的反射中反射角等与入射角,则∠2=∠1,∠4=∠3
又因为AO与S'B均为法线,则AO∥S'B, 得∠2=∠3,所以
∠2=∠1=∠4=∠3
∠1+∠2=∠3+∠4所以SO∥S'Q
(2)当水位升高时,入射点O位置变高且左移动,入射光线位置不变,法线和原来法线平行且左移动,因此反射光线位置会向左移动,因此是向左移动的。
28.在探究小孔成像的实验中,小明用一个空的易拉罐,在其底部中央开一个小圆孔,并将其顶部剪去,蒙上一层半透明薄膜。将点燃的蜡烛按图1甲的位置放置在小孔的前方:
(1)为让实验效果更明显,应该在 (明亮/黑暗)的环境中进行实验;
(2)实验中小明利用此装置可以看到烛焰在半透明膜上成的是 (正立/倒立)的像,此成像的原理是 ;
(3)小明增大蜡烛与小孔之间的距离,在半透明膜上成的像 (变大/变小/不变);
(4)若将实验的小孔变为三角形的小孔,则光屏上的像的形状会 (不变/变为三角形/变为正方形);
(5)晴天正午,小明走在瘦西湖公园的树林下,他看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑,这些光斑是 (太阳/树叶的缝隙/树叶)的 (像/影子),光斑大小不同的原因是 (树叶间缝隙的大小不同/树叶缝隙到地面的高度不同);
(6)如图1乙所示,让一束平行光垂直于水平地面MN射下,A为小铁球(大小可不计)。若小球在竖直平面内沿图中半径为R的圆形虚线轨迹运动,关于小球的影子在地面MN上运动的轨迹,下列说法正确的是 ;
A.轨迹为圆形,半径为R
B.轨迹为直线,轨迹的长度为R
C.轨迹为圆形,半径为2R
D.轨迹为直线,轨迹的长度为2R
(7)如图2中“坐井观天”讲述的是青蛙在井底(没有水)能看到一部分天空的故事,能正确表示青蛙通过井口观察到的范围的图像是 。
【答案】 黑暗 倒立 光在均匀介质中沿直线传播 变小 不变 太阳 像 树叶缝隙到地面的高度不同 D A
【详解】(1)[1]烛焰发出的光较为明亮,可以成清晰像,为让实验效果更明显,应该在黑暗的环境中进行实验,成像更清晰,避免外界光线影响像的清晰度。
(2)[2][3]由于光在均匀介质中沿直线传播,烛焰上部的光线经小孔到达膜的下部,烛焰下部的光线经小孔到达膜的上部,所以烛焰在半透明膜上成的是倒立的像,成像的原理是光在均匀介质中沿直线传播。
(3)[4]若只增大蜡烛与小孔之间的距离,根据数学知识可知,在半透明膜上成的像将变小。
(4)[5]小孔成像时像的形状只与成像物体有关,与小孔的形状无关,将实验的小孔变为三角形的小孔,则光屏上的像的形状不变。
(5)[6][7]树叶的缝隙可以起到小孔的作用,阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑,这些光斑是太阳经过树叶的缝隙形成的像。
[8]小孔成像的大小和物体与小孔之间的距离及光屏与小孔之间的距离有关,此时地面起到了光屏的作用,光斑大小不同的原因是树叶缝隙到地面的高度不同。
(6)[9]由于小球在竖直平面内运动,所以它在地面上的影子是一条直线;小球在竖直平面内沿图中半径为R的圆形虚线轨迹运动,则它的影子的轨迹长度为圆的直径,即轨迹的长度为2R,故D正确,ABC错误。
故选D。
(7)[10]青蛙通过井口观察井外时,光的传播方向是由井外射入青蛙的眼睛,因为光在同种介质中沿直线传播,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
29.跨学科实践活动中,同学们分项目对声及光进行了研究。
(1)百米赛跑现场的同学为比赛中的运动员高声呐喊:“加油!加油!加油!”“加油”声对运动员来说属于 (选填“乐音”或“噪声”);同学们用雷鸣般的掌声祝福获得冠军的运动员,“雷鸣般”指的是声音的 (选填“音调高”“响度大”或“音色美”);
(2)百米赛跑中,运动员在发令枪响后快速奔跑,此时终点计时员应听到发令枪声还是看到发令枪冒烟开始计时?为什么? ;
(3)同学们查阅资料得知:科研工作人员为了测量地球与月球的距离,在月球上放置两块平面镜,再从地球向月球发射激光进行测量。则月球上的两块平面镜应如何放置?地球向月球发射的激光经2.56s反射回来,则地球与月球的距离是 m。(光在真空中及在空气中的传播速度均取3.0×108m/s)
【答案】(1) 乐音 响度大
(2)见解析
(3)3.84×108
【详解】(1)[1]加油声能够对运动员起鼓励作用,所以属于乐音。
[2]“雷鸣般”描述的是声音很大,是指声音的响度大。
(2)由于在空气中光速远大于声速,所以计时员应看到发令枪冒烟就开始计时。
(3)光从地球到月球的时间为
地球到月球的距离为
s=vt=3.0×108m/s×1.28s=3.84×108m
30.生活中处处有物理,留心观察皆有学问。
(1)如图1所示,夜晚路灯下站着爸爸和小明两人,由于 的原因,地上留下了他们的影子AB和CD,请通过作图确定路灯灯泡S的位置 ;
(2)雨后晴朗的夜晚,为了不踩到地上的积水,人们根据生活经验判断迎着月光走,地上 (选填“发亮”或“黑暗”)的是水,这是因为月光照在水面上发生 反射的缘故。
(3)自行车的尾灯不依靠电发光,但在夜幕中骑行时却可以“亮”起来,成为骑行中不可或缺的安全配件。自行车尾灯多为一个外表面平整、内壁有许多突出的直角锥体组成的红色塑料罩,结构如图所示。
自行车的尾灯 (选填“是”或“不是”)光源;自行车尾灯是由互成直角的一些小平面镜组成的,后面的汽车灯光照在它上面,入射光经过 次反射,最终的反射光线与原来光线 ,司机看上去特别耀眼,就引起了司机的注意,避免汽车撞上。
【答案】(1) 光的直线传播
(2) 发亮 镜面
(3) 不是 2 平行
【详解】(1)[1]夜晚路灯下站着爸爸和小明两人,由于光的直线传播,会在地上留下了他们的影子AB和CD。
[2]光在空气中沿直线传播,将爸爸和小明的顶端和影子的顶端连接并延长可交于一点S,点S就是灯泡的位置,如图所示:
(2)[1][2]迎着月光走,月光经水面发生镜面反射,进入人的眼睛反射光线多,人感觉水面亮;地面发生漫反射,有很少的光线进入人的眼睛,人感觉地面黑。
(3)[1]自行车尾灯自身不会发光,故不是光源。
[2][3]自行车尾灯是由互成直角的一些小平面镜组成的,后面的汽车灯光照在它上面,入射光经过2次反射,光线就沿着入射方向相反的方向反射回来,即反射光线与原来光线平行,司机看上去特别耀眼,就引起了司机的注意,避免被车撞上。
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