内容正文:
期中冲刺(综合题30道)
1.凸透镜成像是由于光的折射而形成的,其成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图甲表示,O点为光心,F为焦点。图乙中是物体AB经透镜所成的像。
(1)请画出图乙中两条入射光线的出射光线,完成成像光路图;
(2)用一个不透明的纸片遮挡透镜的一部分时, 成完整的像;(选填“能”或“不能”)
(3)某次做凸透镜成像的实验中,有个小组作出像距v和物距u的关系图象如图丙。请分析图象中有关数据,计算出凸透镜的焦距。
2.有时,黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛。请画出这种现象的光路。为了保护同学们的眼睛,请你根据所学的知识提出改变这种状况的建议。
3.学习科学要学会利用书籍的信息进行反思,并从中获取新的信息。
(1)关于声音的速度,课本上是这样描述的:“15℃时空气中的传播速度是340m/s”。从描述中我们可以得到:声音的传播速度与温度和 有关;
(2)借助示波器,可以观察到不同声音的波形。如图是两个不同的发声体A和B发出的音调和响度不同的波形示意图,其中发声体 的音调高;
(3)运用声呐系统向海底发射超声波可以探测海洋深度,超声波声呐 (选填“能”或“不能”)用于太空测距(比如地球与月球的距离)。
4.超声波和次声波人能够听到声音的频率范围从20Hz到20000Hz。低于20Hz的声音叫次声波,高于20000Hz的声音叫超声波。
超声波具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,可用于测距、测速等。测距是测速的基础,超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号(简称信号),同时开始计时,信号传播过程中遇到汽车会被反射,测速仪接收到返回的信号停止计时,根据记录的时间及其与路程、速度的关系,可计算出汽车与测速仪之间的距离。
如图为猫和大象的发声和听觉的频率范围,请你从图中所给信息来回答下列问题。
(1)超声波测速是利用了超声波的指向性好、能量集中、 等特点;
(2)宇航员在月球上 (选填“能”或“不能”)利用超声波测定两山之间的距离;
(3)科考船对某海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。具体方法是:在经过该海域水平面等间距的A、B、C、D、E五个位置时,向海底定向发射超声波,测得回收信号的时间分别为0.30s、0.16s、0.30s、0.14s、0.30s。根据时间,求出海底与海平面的距离,就可以绘出海底的大致形状,则该海域海底的大致形状如图中的( )(选填字母);
A. B.
C. D.
(4)大象与猫之间是否能完成语言沟通吗? (选填“能”或“不能”);
(5)大象发声的频率主要是集中在 (选填“超声波”或“次声波”)所在的频率范围内;
(6)如果有地震发生,能感知到地震发出的声是大象,还是猫? (选填“大象”或“猫”)。
5.下表记录了声波在不同介质及不同温度下的传播速度,请依据表中的相关数据回答下列问题:
一些介质中的声速
空气(0℃)
331
煤油(常温)
1324
空气(15℃)
340
水(常温)
1500
空气(25℃)
346
海水(常温)
1531
(1)一般情况下,声波在气体中的传播速度比在液体中的传播速度 (选填“大”或“小”)。
(2)分析比较表格数据中声波的传播速度与温度的关系,可得出初步结论: 。
(3)若利用回声测山崖离我们多远,那么站在同一地点从发出声音到听到回声之间的时间间隔,夏天比冬天要 (选填“长”或“短”),判断依据是 。
6.如图甲是投影仪成像原理图,但在生活中,我们需要装上平面镜来进行使用,如图乙所示,在图乙中平面镜的作用是 。若将凸透镜向上移动一点,屏幕需向 (选填“左”或“右”)移动才能看到清晰的像,此时所成的像比之前更 (选填“大”或“小”)。凸透镜的作用是使投影片在屏幕上成 (选填“等大”、“缩小”或“放大”)的实像,此时如果有一只飞虫停在透镜下表面,则屏幕上 (选填“一定能”、“可能”或“不能”)出现飞虫的像。
7.结合以下声现象,回答相关问题。
(1)如图甲所示,为了验证声音产生的原因,小高同学用力敲击桌子,桌子发出较大声响,但他几乎没有看到桌子的振动,为了能明显地看到实验现象,你的改进方法是 ;
(2)图乙“禁止鸣笛”是在 处减弱噪音;
(3)将钢尺紧按桌面,一端伸出桌面适当长度,按图 (选填“丙”或“丁”)所示的操作方法拨动钢尺使其振动,声音图像如图戊(a)所示,若缩短钢尺伸出桌面的长度,再次拨动钢尺,则图像可能为图 (选填“b”或“c”);
8.在“探究响度与什么因素有关”时,小红做了如下实验,请你帮她将实验记录填写完整,使音叉发出不同响度的声音,将正在发声的音叉轻触悬挂在细绳上的乒乓球,观察到乒乓球弹开的幅度不同,这说明响度的大小与 有关,这种研究方法叫 。使音叉发出相同响度的声音时,距离音叉远、近不同的同学听到音叉发声的响度不同,这说明响度的大小还与 有关。
9.童话《大象招聘》中有这样的描述。大象办的农场饱受老鼠的困扰,大象想招聘一些猫来灭鼠。下图为猫和大象的发声和听觉的频率范围,请你从图中所给信息来回答下列问题。
(1)大象与猫之间是否能完成招聘中语言沟通吗? ;
(2)大象发声的频率主要是集中在 (选填“超声波”或“次声波”)所在的频率范围内。
(3)如果有地震发生,能感知到地震发出的声是大象,还是猫? 。
10.如图所示,是某小区地下车库的一条道路,道路尽头及两侧均是建筑墙体,小刚在学习了声音的知识后,想利用回声知识来测量这条路的长度,已知人能区别开原声和回声的时间间隔至少在以上。小刚在道路起点使汽车鸣笛,经过后听到道路尽头反射回来的声音。
已知空气中的声速为。则:
(1)汽车鸣笛声的频率 (选填“大于”“小于”或“等于”),鸣笛声对休息的人来讲 (选填“属于”或“不属于”)噪声。
(2)若两侧墙体之间的距离为,汽车鸣笛后能区分出两侧墙体传回的声音吗?
(3)这条路的长度是多少?
(4)若鸣笛的同时,汽车以的速度向前运动,在听到回声时,汽车运动了多少米?(精确到小数点后一位)
11.如图所示是小刚在课余时间制作的一支竹笛,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。
①竹管开口 ②管侧劈形小口 ③竹管 ④木劈 ⑤布团 ⑥铁丝
(1)当布团分别位于 a、b、c 三个位置时,竹笛发出声音音调最高的位置是 ,增大响度的办法有 。
(2)在民族乐器中, (二胡/腰鼓/古筝/箫)的发声原理与此相似。
12.如图a所示,凹面镜对光线有会聚作用。手电筒里的反光装置相当于凹面镜(如图b),它可以让小灯泡发出的光又远又直,这种设计应用了光在反射过程中,光路是可逆的原理。
小欣猜想:声音也有反射现象,凹形面对声音是否也有类似的作用呢?于是,小欣利用雨伞和机械手表进行了下列探究活动:
(1)如图c所示,水平放置并固定雨伞,他把耳朵贴在伞柄上,逐渐改变耳朵在伞柄上的位置,直到听到周围的声音一下子清晰了很多,记下这个位置A。这说明声音在凹形面上反射时,凹形面对声音有 的作用;
(2)为了进一步探究凹形面对声音的作用,他把一块机械手表挂在伞柄上的A点,当他的耳朵位于三米远的B点时(B与A在同一水平高度),听不到手表声。经过认真分析,他又找到另一把相同的雨伞,在做了必要的调试后,终于听到了手表声。那么这两把伞的摆放方式应该如图中的 (选填“甲”或“乙”)所示。
13.如图所示是十字路口安装的监控摄像头,它可以拍下违章行驶汽车的照片,图甲、乙是同一辆汽车经过十字路口时拍下的两张照片。
(1)摄像头的镜头相当于一个 透镜,从甲、乙两图可以看出摄像头拍图 时汽车离摄像头更近;
(2)观察照片发现,车的外表很清晰,但几乎看不清车内的人,是因为车内的人反射的光较 ,摄像头几乎无法成像;
(3)夜晚,为了不影响司机开车,车内的灯应该关闭,原因是 。
14.电线杆在阳光照射下影长6.9 m,竖直立着的2 m长的竹竿的影长2.2 m,问电线杆的高度是多少? (太阳光可看作平行光,作出图后再解).
15.请你用学过的物理知识解答汽车的相关现象:
(1)汽车的后视镜是一个 镜,是因为它能扩大视野;
(2)汽车后挡风玻璃上面有很多的细条纹,其实那些细条纹都是非常细的发热丝,汽车启动后发热丝就会发热,使后挡风玻璃上的水雾发生 (填一种物态变化),就不会影响司机的视野了,到了冬天水凝固结成冰会把水箱胀破,所以往往在水里添加某种试剂使水的凝固点 (选填“降低”、“升高”);
(3)汽车上的“倒车防撞可视雷达”,通过安装在车尾的摄像头对准车后的障碍物,障碍物经摄像头中的凸透镜成倒立 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像,这个像通过电子调整并传递到显示屏上,司机据此可以准确地了解车后的情况。如果看到显示屏中的障碍物的像变大,则障碍物离车尾的距离变 ;(选填“近”或“远”)
(4)小轿车前面安装的挡风玻璃是倾斜的,这样做的好处之一是 。(填字母)
A.倾斜放置的挡风玻璃不易被震碎
B.有利于光的反射,便于观察车外的情况
C.避免车内物品的像成在司机的正前方,保证行车安全
D.使车内物品的像成在司机的前上方,有利于观察车内情况
16.小文给同学们表演趣味小实验,她将一块厚玻璃砖竖立在桌面上,让小明站在玻璃砖右侧进行观察。小文将一枚硬币缓慢移至玻璃砖左侧某一位置时,小明惊奇地发现,硬币“进入”了玻璃砖内。
(1)小明看到的是硬币的 (选填“实”或“虚”)像。
(2)A′点是A点的像点。请画出从A点出发的一条光线,经过玻璃砖进入眼睛的完整光路。
17.阅读下列短文,回答问题。
神奇的乐器
口琴是用嘴吹气或吸气,使金属簧片振动发声的多簧片乐器。它上面有气孔,装有多组自由振动的簧片,气流强迫通过时,灵活的金属舌簧振动发声,来回移动,吹吸不同的孔时可以发出不同音调的声音。如图甲所示是将口琴拆开后其内部的琴芯结构,在琴芯的气孔边分布着长短、厚薄都不同的一排铜片,A区的较长、较厚,而 C区的较薄、较短。
水瓶琴如图乙所示,在八只相同的玻璃杯中注入不同深度的水,用一根细棒依次敲击或对瓶口吹气,可以发现声音的音调和盛水量有关。如果调节适当,可演奏出简单的乐曲。
(1)在图甲中C区是 音区 (填“高”、“中”或“低”)。
(2)往中间的一个气孔用力吹气时,发出声音的音调 (填“改变”或“不改变”)。
(3)停止吹气后,口琴仍“余音未绝”,其原因是 ___________。
A.这是声音的回声 B.铜片在继续振动 C.人的听觉发生“暂留”的缘故
(4)若依次对图乙中玻璃瓶口吹气,可听到不同音调的声音。其中音调最高的是编号 玻璃瓶。这时主要是 振动发声 (填“声带”、“空气柱”或“玻璃瓶”)。
(5)若用竹筷轻轻拍打瓶身时,也会产生不同音调的声音,其中音调最高的是编号为 的玻璃瓶。
18.如图所示,平面镜M直立在水平地面上,长6cm的铅笔平放在地面上且与平面镜垂直,笔尖离平面镜10cm,现铅笔以2cm/s的速度垂直平面镜向它匀速靠近。铅笔的像尖端朝 (选填“左”或“右”),笔尖的像移动速度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)笔尾的像移动速度;3s后笔尾的像与笔尾相距 cm;将平面镜M (选填“顺”或“逆”)时针转动45°,铅笔的像竖直且尖端朝上。
19.小明的书桌放在南窗边,冬日的暖阳斜射在书桌玻璃台板上,在房间竖直雪白的墙壁上留下一块规则的光斑。有一次他将一支铅笔放在玻璃圆镜正上方约10厘米处,墙上光斑中出现了两个黑色的阴影,小明在思考:
(1)光斑的形成是因为 ,影子的形成是由于 造成的;
(2)为什么墙上有两个黑影呢?小明进行了探究,如图甲和乙所示,当笔放在玻璃圆镜上时,两个黑影变为紧挨着。改变铅笔和玻璃圆镜的距离。发现两个黑影对称着变化移动。于是他认为两个黑影中一个是铅笔的影子,另一个是铅笔通过平面镜所成的像,请帮助分析他的猜想是否有道理? (选填“有道理”或“没有道理”),理由: ;
(3)为什么一只笔出现了两个影子呢?小明再次移动铅笔偏离镜面的正上方,结果发现影子只剩下一个,如图丙所示。小明为了搞清楚背后的原理,请教了老师。老师告诉小明:一个影子由镜子反射的光照射到铅笔上被铅笔挡住形成的,一个影子是射向镜子的太阳光被铅笔挡住形成的。请你根据老师的解释尝试在图丁中用光学作图来说明光斑中为什么会出现两黑影的道理。
20.光电鼠标的原理就是利用发光二极管的光照射鼠标垫,反射后经凸透镜再进入鼠标的光学感应器(相当于光屏),用以记录移动动作,以此捕捉移动位置的不同画面。图中光学感应器、凸透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生 (选填“镜面反射”或“漫反射”),光线通过透镜时发生 (选填“反射”、“折射”或“直线传播”);
(2)若成像透镜距鼠标垫,光学感应器距成像透镜,则在光学感应器上所成的像是 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(3)当鼠标向前移动时,感光器件上的像相对于光学感应器在向 (选填“前”或“后”)移动;
(4)将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时,电脑显示器上的光标并不移动,是因为像成在光学传感器的 (上/下)方,而且所成的像 (变大/不变/变小)。
21.古诗是我国文学史上璀璨的明珠,许多脍炙人口的诗句包含着丰富的物理知识,例如:“花开红树乱莺啼,草长平湖白鹭飞”。一只白鹭在湖面飞行,在水中会出现它的“倒影”,若它距湖面10m,那它与“倒影”相距 m,当白鹭向湖面俯冲过来时,它在湖水中的“倒影”将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。如图所示,假设白鹭经过图中S点时,在岸边A点的小明正好看到白鹭在水中的像,请完成小明看到水中白鹭的光路图 。
22.(1)如图,我国敦煌的塔式光热电站通过平面镜把太阳光反射后汇聚到吸热塔,其中某束光的传播路径如图所示,在图中画出平面镜的位置 ;(用“丨”表示平面镜)
(2)如图,来自物体MN的三束光线a、b、c平行于主光轴,O是透镜的光心,a经过透镜后的光线过主光轴的一点;
①在图中画出b、c经透镜后的光线 ;
②MN经透镜所成像的性质是 (选填“倒立缩小的实像”“倒立放大的实像”或“正立放大的虚像”);
③若透镜不动,物体MN往透镜方向移动2cm,则a经过透镜后的光线过主光轴的点 (选填“向左移动”“向右移动”或“不动”)。
23.如图甲为部分电磁波的频率分布示意图。
(1)由图可知,紫外线 (选填“是”或“不是”)电磁波;
(2)下列实例中,属于紫外线应用的是 (填字母);
A.遥控器控制电视
B.体检时拍X光片
C.医院杀菌消毒灯
D.“测温枪”测量体温
(3)少量的紫外线照射是有益的,过量的紫外线照射会损伤皮肤。紫外线能使荧光物质发光,小明想检验某防晒霜对紫外线的阻挡作用,利用图乙所示的实验装置在暗室及一定防护下进行实验:
步骤一:如图乙所示,固定好紫外线灯和涂有荧光物质的硬纸板,将一块大小合适的玻璃板放置在 (选填“I”“II”或“III”)区域,且调整玻璃板与硬纸板平行;
步骤二:打开紫外线灯,荧光物质发光;
步骤三:关闭紫外线灯,荧光物质不发光;
步骤四:按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜,再次打开紫外线灯,荧光物质有微弱发光;
由此可推断,该防晒霜 (选填“能”或“不能”)阻挡全部紫外线。
24.凸透镜的成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图甲表示,O点为光心,F为焦点。图乙中A′B′是物体AB经透镜所成的像。
(1)请画出图乙中两条入射光线的出射光线,完成成像光路图:
(2)在图乙中,物距用u表示,即u=BO;像距用v表示,即v=OB′;焦距用f表示,即f=OF。请运用几何知识证明∶
25.如图所示透镜的主光轴与水平面平行,发光点S发出的一条光线,经透镜折射和平面镜反射后,其反射光通过a点竖直向下射出。请完成:
(1)平面镜反射后形成的反射角是 度;
(2)请完成光路图(画出从发光点S发出的光线,经过凸近镜后的折射光线,再经过平面镜反射的光线,并在凸透镜左侧标注焦点F的位置)。( )
26.综合实践题
据世界卫生组织调查数据显示,我国青少年近视率为高达70%居世界第一。随着近视度数的增加患各种眼病的几率就会增加,如青光眼、白内障、视网膜脱落等。某实验小组开展“自制水透镜模拟近视及其矫正”的实验探究。
【项目分解】
(1)自制水透镜。
(2)演示近视成因及矫正。
【项目实施】
(1)制作水透镜如图甲,矿泉水瓶瓶颈处用瓶盖画圆剪下。502胶粘合两片圆(留针孔),注射器自针孔处注水适量如图乙。用太阳光测水透镜焦距图丙所示操作最合理的是( )
(2)如图丁将F光源、水透镜和光屏依次放在光具座上。固定水透镜位置。调节F光源、光屏位置直至光屏出现清晰的像。光屏上像是倒立 的实像,F光源远离凸透镜,光屏像变模糊。向水透镜 (填“抽水”或“注水”)光屏上的像重新变得清晰,水透镜的焦距 (选填“变长”或“变短”)。
【项目应用】
利用水透镜制作简易显微镜、望远镜。图戊中可以解释显微镜两凸透镜的成像原理图 (选填①②③④)。
【项目拓展】
项目小组同学课后收集很多有关近视矫正的资料,其中一段节选如下。“ICL晶体植入术矫正视力,晶体是一种比较柔软的人工晶体,厚度仅50um,生物相容性良好,不会与眼内组织发生粘连。
ICL晶体植入手术,可以理解为医生将一块特制的隐形眼镜 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)植入眼睛后房,整个手术过程无需切削角膜,也不会改变任何眼部结构。
27.如图,MN是一发光物,在凸透镜左侧移动光屏,能观察到一清晰等大的实像。O是凸透镜的光心,光线a平行于主光轴。
(1)画出:光线a经过凸透镜的折射光线;
(2)将另一凸透镜替换图中凸透镜,并放在相同位置,在新透镜左侧能观察到缩小的实像。新凸透镜焦距f可能是 (选填下列序号);
①20cm ②15cm ③10cm ④5cm
28.阅读短文,回答问题:
双耳效应
人们利用两只耳朵听声音时,利用“双耳效应”可以分辨出声音是由哪个方向传来的,从而大致确定声源的位置。如图1所示,由于右耳离声源较近,声音就首先传到右耳,产生了“时间差”。声源距两耳的距离差越大,时间差就越大。
两耳之间的距离虽然很近,但由于头颅对声音的阻隔作用,声音到达两耳的音量就可能不同,声级差最大可达到25分贝左右。不同波形的声波绕过人头部的能力是不同的,频率越高的声波,也就是“音色差”。
(1)双耳效应主要是利用同一声音传到两只耳朵的时间不同、 不同、 不同(均选填“音调”、“响度”、“音色”);
(2)下面不是由于双耳效应达到的效果的是 ;
A.有时将头旋转一定角度后可以更准确判断声源位置
B.将双眼蒙上也能大致确定发声体的方位
C.雷电来临时电光一闪即逝,但雷声却隆隆不断
D.舞台上的立体声使人有身临其境的感觉
(3)若左耳听到声音的声级比右耳听到声音的声级大,则声源可能在人的 ;
A.正前方
B.右后方
C.右前方
D.左后方
(4)如图2是立体声录音现场情景示意图,两个拾音器模拟人的双耳并排放置,这样两个拾音器拾得的信号既有时间差又有声级差 效应。
29.请判断:
雨后空中残留着许多雨滴,在阳光的照耀下就有可能看到虹和霓,如图甲所示。虹是由阳光射入小水珠,经一次反射和两次折射而被分散为各色光形成的,光的传播路径在图乙中用实线表示。霓是由阳光射入小水珠,经两次反射和两次折射而被分散为各色光形成的,光的传播路径在图乙中用虚线表示。因霓比虹多一次反射,出射光比较弱,所以霓的光带色彩不如虹鲜明。
(1)判断霓在虹的上方还是下方。
(2)分别判断虹和霓的最外沿是红色还是紫色
30.某校研究性学习小组同学进行一组光学综合实践活动。
(1)如图甲所示,是某餐厅墙上的图片,在图片对面墙上的平面镜中可观察到的字母是 ;
(2)如图乙中的图(a)所示,物体AB和平面镜MN都竖直放置在水平面上,AB与MN之间的水平距离为20cm。现保持AB不动,将MN水平向左平移10cm,如图(b)所示,则AB的像水平向 (选填“左”或“右”)平移 cm;
(3)若在图(a)的基础上,保持AB不动,将MN绕N点逆时针旋转90°,如图(c)所示,则关于物体AB中的点A的像A´,其运动轨迹为 (选填“直线”或“曲线”),像A´到N点的距离 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
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期中冲刺(综合题30道)
1.凸透镜成像是由于光的折射而形成的,其成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图甲表示,O点为光心,F为焦点。图乙中是物体AB经透镜所成的像。
(1)请画出图乙中两条入射光线的出射光线,完成成像光路图;
(2)用一个不透明的纸片遮挡透镜的一部分时, 成完整的像;(选填“能”或“不能”)
(3)某次做凸透镜成像的实验中,有个小组作出像距v和物距u的关系图象如图丙。请分析图象中有关数据,计算出凸透镜的焦距。
【答案】 能
【详解】(1)[1]根据题意可知,平行于主光轴的光线经过凸透镜后过焦点;穿过光心的光线经过凸透镜后传播方向不变,如图所示:
(2)[2]不透明的物体遮住凸透镜的一部分后,物体上任一点射向凸透镜的部分光线,经凸透镜折射后,仍然能会聚成像。
(3)[3]由图知,当物距为20cm时,像距也为20cm,根据凸透镜成像的规律,物距等于2倍焦距时,成倒立等大的实像,此时像距与物距相等,所以
则
2.有时,黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛。请画出这种现象的光路。为了保护同学们的眼睛,请你根据所学的知识提出改变这种状况的建议。
【答案】见解析
【详解】黑板反射的光会“晃”着一些同学的眼睛,是因为黑板太光滑,光线在表面发生了镜面反射,进入眼睛中光线太强了,可以将黑板变得粗糙一些,光路图如下图所示:
3.学习科学要学会利用书籍的信息进行反思,并从中获取新的信息。
(1)关于声音的速度,课本上是这样描述的:“15℃时空气中的传播速度是340m/s”。从描述中我们可以得到:声音的传播速度与温度和 有关;
(2)借助示波器,可以观察到不同声音的波形。如图是两个不同的发声体A和B发出的音调和响度不同的波形示意图,其中发声体 的音调高;
(3)运用声呐系统向海底发射超声波可以探测海洋深度,超声波声呐 (选填“能”或“不能”)用于太空测距(比如地球与月球的距离)。
【答案】 介质 A 不能
【详解】(1)[1]“15℃时空气中的传播速度是340m/s”。从描述中我们可以得到:声音的传播速度与温度和介质种类有关。
(2)[2]因为频率越大,音调越高,如图相同时间内,A振动2.5次,B振动1次,A比B振动的频率快,故A的音调高。
(3)[3]声音的传播需要介质,太空是真空,真空不能传声,超声波声呐不能用于太空测距(比如地球与月球的距离)。
4.超声波和次声波人能够听到声音的频率范围从20Hz到20000Hz。低于20Hz的声音叫次声波,高于20000Hz的声音叫超声波。
超声波具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点,可用于测距、测速等。测距是测速的基础,超声波测速仪向静止的汽车发射超声波信号(简称信号),同时开始计时,信号传播过程中遇到汽车会被反射,测速仪接收到返回的信号停止计时,根据记录的时间及其与路程、速度的关系,可计算出汽车与测速仪之间的距离。
如图为猫和大象的发声和听觉的频率范围,请你从图中所给信息来回答下列问题。
(1)超声波测速是利用了超声波的指向性好、能量集中、 等特点;
(2)宇航员在月球上 (选填“能”或“不能”)利用超声波测定两山之间的距离;
(3)科考船对某海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。具体方法是:在经过该海域水平面等间距的A、B、C、D、E五个位置时,向海底定向发射超声波,测得回收信号的时间分别为0.30s、0.16s、0.30s、0.14s、0.30s。根据时间,求出海底与海平面的距离,就可以绘出海底的大致形状,则该海域海底的大致形状如图中的( )(选填字母);
A. B.
C. D.
(4)大象与猫之间是否能完成语言沟通吗? (选填“能”或“不能”);
(5)大象发声的频率主要是集中在 (选填“超声波”或“次声波”)所在的频率范围内;
(6)如果有地震发生,能感知到地震发出的声是大象,还是猫? (选填“大象”或“猫”)。
【答案】(1)反射能力强
(2)不能
(3)A
(4)不能
(5)次声波
(6)大象
【详解】(1)超声波具有指向性好、反射能力强、能量集中等特点。
(2)超声波需要在介质中传播,月球上没有空气,没有介质不能传声,因此不能利用超声波测定两山之间的距离。
(3)根据的变形公式s=vt可知,速度一定时,时间越长,通过的路程越大,海底与海平面的距离越大,因为0.30s>0.16s>0.14s,所以sA=sC=sE>sB>sD,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(4)由图可知,猫的发声频率范围为760Hz~1500Hz,听觉的范围为60~65000Hz;大象的发声频率范围为14~24Hz,听觉的范围为1~20000Hz;猫发出的声音大象能听到,而大象发出的声音,猫无法听到,故大象与猫之间是不能完成语言沟通。
(5)大象的发声频率范围为14~24Hz,低于20Hz的是次声波,所以大象发声的频率主要是集中在次声波所在的频率范围内。
(6)如果有地震发生,地震发出的是次声波,大象能听到次声波,故能感知到地震发出的声是大象。
5.下表记录了声波在不同介质及不同温度下的传播速度,请依据表中的相关数据回答下列问题:
一些介质中的声速
空气(0℃)
331
煤油(常温)
1324
空气(15℃)
340
水(常温)
1500
空气(25℃)
346
海水(常温)
1531
(1)一般情况下,声波在气体中的传播速度比在液体中的传播速度 (选填“大”或“小”)。
(2)分析比较表格数据中声波的传播速度与温度的关系,可得出初步结论: 。
(3)若利用回声测山崖离我们多远,那么站在同一地点从发出声音到听到回声之间的时间间隔,夏天比冬天要 (选填“长”或“短”),判断依据是 。
【答案】(1)小
(2)温度越高,空气中声的传播速度越大
(3) 短 夏天的温度较高,空气中的声速较大
【详解】(1)由表格中数据可知,声音在液体中的速度较大,在气体中传播速度较小,所以一般情况下,声波在气体中的传播速度比在液体中的传播速度小。
(2)由表格中数据可知,不同温度下,空气中的声速不同,温度越高,空气中声的传播速度越大。
(3)由表格数据可知,在空气中,温度越高,声音传播速度越快,夏天比冬天气温高,所以声音传播速度快,那么站在同一地点从发出声音到听到回声,声传播的距离是相同的,声速越快的,传播的时间越短,所以从发出声音到听到回声之间的时间间隔,夏天比冬天要短。
6.如图甲是投影仪成像原理图,但在生活中,我们需要装上平面镜来进行使用,如图乙所示,在图乙中平面镜的作用是 。若将凸透镜向上移动一点,屏幕需向 (选填“左”或“右”)移动才能看到清晰的像,此时所成的像比之前更 (选填“大”或“小”)。凸透镜的作用是使投影片在屏幕上成 (选填“等大”、“缩小”或“放大”)的实像,此时如果有一只飞虫停在透镜下表面,则屏幕上 (选填“一定能”、“可能”或“不能”)出现飞虫的像。
【答案】 改变光的传播方向 右 小 放大 不能
【详解】[1]投影仪中的平面镜可以将透镜会聚的光反射到屏幕上,起到改变光的传播方向的作用。
[2][3]若将凸透镜向上移动一点,则物距增大,要使屏幕上呈清晰的像,应减小像距,故屏幕向右移动,像距变小,像变小。
[4]投影仪是利用物体位于凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实像工作的。
[5]凸透镜成像属于光的折射现象,物体发出的光线经凸透镜折射后,会聚在凸透镜另一侧的光屏上,形成物体的实像;如果有一只飞虫在透镜和投影片之间飞过,则屏幕上不能形成小虫清晰的像。
7.结合以下声现象,回答相关问题。
(1)如图甲所示,为了验证声音产生的原因,小高同学用力敲击桌子,桌子发出较大声响,但他几乎没有看到桌子的振动,为了能明显地看到实验现象,你的改进方法是 ;
(2)图乙“禁止鸣笛”是在 处减弱噪音;
(3)将钢尺紧按桌面,一端伸出桌面适当长度,按图 (选填“丙”或“丁”)所示的操作方法拨动钢尺使其振动,声音图像如图戊(a)所示,若缩短钢尺伸出桌面的长度,再次拨动钢尺,则图像可能为图 (选填“b”或“c”);
【答案】 在桌子上放一些米粒或小纸屑等 声源 丙 c
【详解】(1)[1]为了看到桌子振动更明显,可在桌子上放一些米粒或沙粒、小纸屑等,把桌子振动转化为砂粒的振动,即把桌子振动放大,便于观察,这种实验方法叫转换法。
(2)[2]根据减弱噪声的途径可知,“禁止鸣笛”是在声源处减弱噪音。
(3)[3]为了避免钢尺拍打桌面发出声音的干扰,要按照如图丙所示的操作进行实验。
[4]若缩短钢尺伸出桌面的长度,再次拨动钢尺,钢尺振动部分变短,频率变大,音调变高,则图像可能为图c。
8.在“探究响度与什么因素有关”时,小红做了如下实验,请你帮她将实验记录填写完整,使音叉发出不同响度的声音,将正在发声的音叉轻触悬挂在细绳上的乒乓球,观察到乒乓球弹开的幅度不同,这说明响度的大小与 有关,这种研究方法叫 。使音叉发出相同响度的声音时,距离音叉远、近不同的同学听到音叉发声的响度不同,这说明响度的大小还与 有关。
【答案】 振幅 转换法 距离发声体的远近
【详解】[1]乒乓球振动幅度越大,说明音叉振动幅度比较大,这说明响度的大小与振幅有关,振幅越大,响度越大。
[2]物体的振动有时用眼睛无法直接看到,可以通过乒乓球将音叉的振动放大,这种思维方法叫做转换法。
[3]使音叉发出相同响度的声音时,距离不同,听到声音的响度不同,距离发声体越近,响度越大,因此说明响度与距离发声体远近有关。
9.童话《大象招聘》中有这样的描述。大象办的农场饱受老鼠的困扰,大象想招聘一些猫来灭鼠。下图为猫和大象的发声和听觉的频率范围,请你从图中所给信息来回答下列问题。
(1)大象与猫之间是否能完成招聘中语言沟通吗? ;
(2)大象发声的频率主要是集中在 (选填“超声波”或“次声波”)所在的频率范围内。
(3)如果有地震发生,能感知到地震发出的声是大象,还是猫? 。
【答案】 不能 次声波 大象
【详解】(1)[1]由图可知,猫的发声频率范围为700—1500Hz,听觉的范围为60—65000Hz;大象的发声频率范围为14—24Hz,听觉的范围为1—20000Hz;猫发出的声音大象能听到,而大象发出的声音,猫无法听到,故大象和猫无法交流。
(2)[2]大象的发声频率范围为14—24Hz,低于20Hz的是次声波,所以大象发声的频率主要是集中在次声波所在的频率范围内。
(3)[3]如果有地震发生,地震发出的是次声波,大象能听到次声波,能感知到地震发出的声是大象。
10.如图所示,是某小区地下车库的一条道路,道路尽头及两侧均是建筑墙体,小刚在学习了声音的知识后,想利用回声知识来测量这条路的长度,已知人能区别开原声和回声的时间间隔至少在以上。小刚在道路起点使汽车鸣笛,经过后听到道路尽头反射回来的声音。
已知空气中的声速为。则:
(1)汽车鸣笛声的频率 (选填“大于”“小于”或“等于”),鸣笛声对休息的人来讲 (选填“属于”或“不属于”)噪声。
(2)若两侧墙体之间的距离为,汽车鸣笛后能区分出两侧墙体传回的声音吗?
(3)这条路的长度是多少?
(4)若鸣笛的同时,汽车以的速度向前运动,在听到回声时,汽车运动了多少米?(精确到小数点后一位)
【答案】 小于 属于 不能 272m 7.9
【详解】(1)[1][2]人的听觉频率范围在20~20000Hz之间,汽车鸣笛声我们能听见,则汽车鸣笛声的频率小于20000Hz,鸣笛声影响了人的休息,因此鸣笛声对休息的人来讲属于噪声。
(2)[3]人耳能区别开回声和原声的最小距离为
两侧墙体之间的距离为,故汽车鸣笛后不能区分出两侧墙体传回的声音。
(3)[4]这条路的长度为
(4)[5]设听到回声的时间为,则
即
代入数据可得
解之得,所以小刚听到回声时,汽车运动的距离
11.如图所示是小刚在课余时间制作的一支竹笛,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。
①竹管开口 ②管侧劈形小口 ③竹管 ④木劈 ⑤布团 ⑥铁丝
(1)当布团分别位于 a、b、c 三个位置时,竹笛发出声音音调最高的位置是 ,增大响度的办法有 。
(2)在民族乐器中, (二胡/腰鼓/古筝/箫)的发声原理与此相似。
【答案】 a 用力吹 箫
【详解】(1)[1]吹奏竹笛时,笛声是由笛子内的空气柱振动发出,并通过空气传入人耳的,由于空气柱越长竹笛发出的声音的音调越低,所以在图示的三个位置中,当布团在a位置时,管内的空气柱最短,所以此时发出的声音的音调最高,在c点时空气柱最长,发出的声音的音调最低。
[2]要增大笛声的响度,可以用力吹笛子,增大空气柱的振幅;或听众离笛子近一些。
(2)[3]在以上四种乐器中,靠空气柱振动发声的乐器是箫,与图中的发声原理相似。
12.如图a所示,凹面镜对光线有会聚作用。手电筒里的反光装置相当于凹面镜(如图b),它可以让小灯泡发出的光又远又直,这种设计应用了光在反射过程中,光路是可逆的原理。
小欣猜想:声音也有反射现象,凹形面对声音是否也有类似的作用呢?于是,小欣利用雨伞和机械手表进行了下列探究活动:
(1)如图c所示,水平放置并固定雨伞,他把耳朵贴在伞柄上,逐渐改变耳朵在伞柄上的位置,直到听到周围的声音一下子清晰了很多,记下这个位置A。这说明声音在凹形面上反射时,凹形面对声音有 的作用;
(2)为了进一步探究凹形面对声音的作用,他把一块机械手表挂在伞柄上的A点,当他的耳朵位于三米远的B点时(B与A在同一水平高度),听不到手表声。经过认真分析,他又找到另一把相同的雨伞,在做了必要的调试后,终于听到了手表声。那么这两把伞的摆放方式应该如图中的 (选填“甲”或“乙”)所示。
【答案】 会聚 甲
【详解】(1)[1]凹面镜对光线有会聚作用,同理,耳朵移动到伞柄的A位置,听到周围的声音一下子清晰了很多,说明凹形面同样对声音有会聚作用,A点是凹面镜的焦点。
(2)[2]由图a及反射时光路可逆原理可知,放在凹面镜焦点的手表发出的声音经凹面镜反射后会发散,平行射出,响度减小,听不到声音。如图甲,与其正对放置另一把伞,声音被这把伞正好会聚在其焦点上,响度增强,耳朵在此处就可以听到表的声音了。
13.如图所示是十字路口安装的监控摄像头,它可以拍下违章行驶汽车的照片,图甲、乙是同一辆汽车经过十字路口时拍下的两张照片。
(1)摄像头的镜头相当于一个 透镜,从甲、乙两图可以看出摄像头拍图 时汽车离摄像头更近;
(2)观察照片发现,车的外表很清晰,但几乎看不清车内的人,是因为车内的人反射的光较 ,摄像头几乎无法成像;
(3)夜晚,为了不影响司机开车,车内的灯应该关闭,原因是 。
【答案】 凸 乙 弱 车内开灯,在司机的前方会出现车内的像,影响司机观察路况
【详解】(1)[1]摄像头的镜头相当于一个凸透镜,成倒立、缩小的实像;
[2]同一辆汽车经过十字路口时,先后拍下的两张照片甲、乙,比较可知汽车的像变大了,根据凸透镜成实像的规律(物近像远像变大)可知,乙图汽车更靠近摄像头。
(2)[3]观察照片可以发现,几乎看不见车内的人,是因为车内的人的反射光较弱,能进入摄像头的光线较少,摄像头几乎无法成像。
(3)[4]夜晚,如果车内开灯,车内物体会通过前挡风玻璃成像,影响司机的视线,易发生交通事故;所以,为了安全,夜晚司机开车,车内的灯应该熄灭。
14.电线杆在阳光照射下影长6.9 m,竖直立着的2 m长的竹竿的影长2.2 m,问电线杆的高度是多少? (太阳光可看作平行光,作出图后再解).
【答案】6.27m
【详解】已知:=2m=2.2m=6.9m,
求:=?
在阳光下,物体高度和影子长度如下图:
,
根据相似性对应边成正比得
,
代入数值得
⋅×2m≈6.27m,
答:电线杆的高度为6.27m.
【点睛】光是沿直线传播的,同一时刻,阳光下不同物体影子长度与物体高度成正比.
15.请你用学过的物理知识解答汽车的相关现象:
(1)汽车的后视镜是一个 镜,是因为它能扩大视野;
(2)汽车后挡风玻璃上面有很多的细条纹,其实那些细条纹都是非常细的发热丝,汽车启动后发热丝就会发热,使后挡风玻璃上的水雾发生 (填一种物态变化),就不会影响司机的视野了,到了冬天水凝固结成冰会把水箱胀破,所以往往在水里添加某种试剂使水的凝固点 (选填“降低”、“升高”);
(3)汽车上的“倒车防撞可视雷达”,通过安装在车尾的摄像头对准车后的障碍物,障碍物经摄像头中的凸透镜成倒立 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像,这个像通过电子调整并传递到显示屏上,司机据此可以准确地了解车后的情况。如果看到显示屏中的障碍物的像变大,则障碍物离车尾的距离变 ;(选填“近”或“远”)
(4)小轿车前面安装的挡风玻璃是倾斜的,这样做的好处之一是 。(填字母)
A.倾斜放置的挡风玻璃不易被震碎
B.有利于光的反射,便于观察车外的情况
C.避免车内物品的像成在司机的正前方,保证行车安全
D.使车内物品的像成在司机的前上方,有利于观察车内情况
【答案】 凸面 汽化 降低 缩小 近 C
【详解】(1)[1]汽车的后视镜实质是一个凸面镜,对光线起发散作用,可以扩大视野。
(2)[2]汽车启动后发热丝就会发热,使后挡风玻璃上的水雾吸热,由液态变为气态,所以发生了汽化。
[3]到了冬天水凝固结成冰会把水箱胀破,所以为了使水不容易凝固结冰,往往在水里添加某种试剂使水的凝固点降低。
(3)[4]摄像头在工作时,物体距离凸透镜的距离大于二倍焦距,此时成倒立、缩小的实像。
[5]如果看到显示屏中的障碍物的像变大,由凸透镜成像规律可知,此时物距变小,像距变大,即碍物离车尾的距离变近。
(4)[5]小汽车前面的挡风玻璃相当于平面镜,平面镜成像的特点是像与物关于平面镜对称,如果竖直安装,车内物体的像会在正前方,干扰司机观察路况,倾斜安装可以避免车内物品的像成在司机的正前方,保证行车安全。
故选C。
16.小文给同学们表演趣味小实验,她将一块厚玻璃砖竖立在桌面上,让小明站在玻璃砖右侧进行观察。小文将一枚硬币缓慢移至玻璃砖左侧某一位置时,小明惊奇地发现,硬币“进入”了玻璃砖内。
(1)小明看到的是硬币的 (选填“实”或“虚”)像。
(2)A′点是A点的像点。请画出从A点出发的一条光线,经过玻璃砖进入眼睛的完整光路。
【答案】 虚
【详解】(1)[1]小明通过玻璃砖看到硬币是由于光的折射形成的虚像。
(2)[2]连接A′点和人眼相交于B点,光从玻璃斜射入空气时发生折射,折射角大于入射角,画出入射光线CB,连接AC得到A点出发的一条光线,如图所示:
17.阅读下列短文,回答问题。
神奇的乐器
口琴是用嘴吹气或吸气,使金属簧片振动发声的多簧片乐器。它上面有气孔,装有多组自由振动的簧片,气流强迫通过时,灵活的金属舌簧振动发声,来回移动,吹吸不同的孔时可以发出不同音调的声音。如图甲所示是将口琴拆开后其内部的琴芯结构,在琴芯的气孔边分布着长短、厚薄都不同的一排铜片,A区的较长、较厚,而 C区的较薄、较短。
水瓶琴如图乙所示,在八只相同的玻璃杯中注入不同深度的水,用一根细棒依次敲击或对瓶口吹气,可以发现声音的音调和盛水量有关。如果调节适当,可演奏出简单的乐曲。
(1)在图甲中C区是 音区 (填“高”、“中”或“低”)。
(2)往中间的一个气孔用力吹气时,发出声音的音调 (填“改变”或“不改变”)。
(3)停止吹气后,口琴仍“余音未绝”,其原因是 ___________。
A.这是声音的回声 B.铜片在继续振动 C.人的听觉发生“暂留”的缘故
(4)若依次对图乙中玻璃瓶口吹气,可听到不同音调的声音。其中音调最高的是编号 玻璃瓶。这时主要是 振动发声 (填“声带”、“空气柱”或“玻璃瓶”)。
(5)若用竹筷轻轻拍打瓶身时,也会产生不同音调的声音,其中音调最高的是编号为 的玻璃瓶。
【答案】(1)高
(2)不改变
(3)B
(4) H 空气柱
(5)A
【详解】(1)在图甲中,由于C区的铜片较薄、较短,根据振动频率与物体尺寸的关系,较短的物体振动频率较高,因此C区是高音区。
(2)往中间的一个气孔用力吹气时,虽然吹气的力度可能改变声音的响度,但气孔和对应的簧片是固定的,所以发出声音的音调不改变。
(3)停止吹气后,口琴仍“余音未绝”,这是因为铜片在吹气时已经开始振动,即使停止吹气,铜片也会因为惯性继续振动一段时间,直到能量耗尽。所以正确答案是铜片在继续振动。
故选B。
(4)[1][2]在图乙中,若依次对玻璃瓶口吹气,主要是空气柱在振动发声。由于空气柱的长度与音调有关,空气柱越短,振动频率越高,音调越高。因此,编号H的玻璃瓶空气柱最短,音调最高。
(5)用筷子敲击时,是瓶子和水振动发声,从左向右,水量增加,振动频率会变小,音调变低,所以其中音调最高的是编号为A的玻璃瓶。
18.如图所示,平面镜M直立在水平地面上,长6cm的铅笔平放在地面上且与平面镜垂直,笔尖离平面镜10cm,现铅笔以2cm/s的速度垂直平面镜向它匀速靠近。铅笔的像尖端朝 (选填“左”或“右”),笔尖的像移动速度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)笔尾的像移动速度;3s后笔尾的像与笔尾相距 cm;将平面镜M (选填“顺”或“逆”)时针转动45°,铅笔的像竖直且尖端朝上。
【答案】 左 等于 20 顺
【详解】[1]平面镜所成的像为虚像,且像与物体关于镜面对称,所以,由图知道,铅笔的像尖端朝左。
[2]若铅笔以2cm/s速度向平面镜靠近,同时像也以2cm/s速度垂直向平面镜靠近,则笔尖的像移动速度等于笔尾的像移动速度。
[3]由于像与物的大小相等,经过3s,笔尖距离平面镜为
10cm-3×2cm/s=4cm
由于铅笔长6cm,笔尾与平面镜相距10cm,故笔尾的像与笔尾相距是
s=4cm+6cm+10cm=20cm
[4]由图知道,将M顺时针转动45°,则铅笔与平面镜的夹角为135°,根据平面镜成像的特点知道,此时平面镜将铅笔与像的夹角平分,所以铅笔与它在平面镜中的像互相垂直,即铅笔的尖端朝上。
19.小明的书桌放在南窗边,冬日的暖阳斜射在书桌玻璃台板上,在房间竖直雪白的墙壁上留下一块规则的光斑。有一次他将一支铅笔放在玻璃圆镜正上方约10厘米处,墙上光斑中出现了两个黑色的阴影,小明在思考:
(1)光斑的形成是因为 ,影子的形成是由于 造成的;
(2)为什么墙上有两个黑影呢?小明进行了探究,如图甲和乙所示,当笔放在玻璃圆镜上时,两个黑影变为紧挨着。改变铅笔和玻璃圆镜的距离。发现两个黑影对称着变化移动。于是他认为两个黑影中一个是铅笔的影子,另一个是铅笔通过平面镜所成的像,请帮助分析他的猜想是否有道理? (选填“有道理”或“没有道理”),理由: ;
(3)为什么一只笔出现了两个影子呢?小明再次移动铅笔偏离镜面的正上方,结果发现影子只剩下一个,如图丙所示。小明为了搞清楚背后的原理,请教了老师。老师告诉小明:一个影子由镜子反射的光照射到铅笔上被铅笔挡住形成的,一个影子是射向镜子的太阳光被铅笔挡住形成的。请你根据老师的解释尝试在图丁中用光学作图来说明光斑中为什么会出现两黑影的道理。
【答案】 光的反射 光的直线传播 没有道理 平面镜成的是虚像,不可能在光屏上呈现
【详解】(1)[1] [2]冬日的暖阳斜射在书桌玻璃台板上,在房间竖直雪白的墙壁上留下一块规则的光斑,这个光斑是玻璃板反射的光照射在墙壁上形成的,属于光的反射现象;影子是光的直线传播形成的。
(2)[3] [4] 两个黑影都是铅笔的影子,不可能是铅笔通过平面镜所成的像,因为平面镜成的是虚像,虚像是不能在光屏(白墙)上呈现。
(3)[5] 一个影子由镜子反射的光照射到铅笔上被铅笔挡住形成的,一个影子是射向镜子的太阳光被铅笔挡住形成的,如下图:
。
20.光电鼠标的原理就是利用发光二极管的光照射鼠标垫,反射后经凸透镜再进入鼠标的光学感应器(相当于光屏),用以记录移动动作,以此捕捉移动位置的不同画面。图中光学感应器、凸透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生 (选填“镜面反射”或“漫反射”),光线通过透镜时发生 (选填“反射”、“折射”或“直线传播”);
(2)若成像透镜距鼠标垫,光学感应器距成像透镜,则在光学感应器上所成的像是 (选填“放大”或“缩小”)的实像;
(3)当鼠标向前移动时,感光器件上的像相对于光学感应器在向 (选填“前”或“后”)移动;
(4)将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时,电脑显示器上的光标并不移动,是因为像成在光学传感器的 (上/下)方,而且所成的像 (变大/不变/变小)。
【答案】 漫反射 折射 缩小 前 下 变小
【详解】(1)[1]当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时,反射光线射向各个方向,会发生漫反射。
[2]光线从空气经过透镜是光从一种介质到另一种介质,会发生折射现象。
(2)[3]光学感应器距成像透镜,即物距为3mm,成像透镜距鼠标垫,即物距为7mm,物距大于像距,因此光学感应器上所成的是倒立、缩小的实像。
(3)[4]感应器上成的是倒立、缩小的实像,鼠标向前推移时,物(鼠标垫上的反光点)相对于鼠标向后推移,而凸透镜和光学感应器是一起移动的,感光器件上的像相对于光学感应器向前移动。
(4)[5][6]让鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空移动,相当于让物距增大,则像距变小,那么所成的像在光学感应器的下方,凸透镜成实像时,物远像近像变小,因此所成的像比悬空前的要小。
21.古诗是我国文学史上璀璨的明珠,许多脍炙人口的诗句包含着丰富的物理知识,例如:“花开红树乱莺啼,草长平湖白鹭飞”。一只白鹭在湖面飞行,在水中会出现它的“倒影”,若它距湖面10m,那它与“倒影”相距 m,当白鹭向湖面俯冲过来时,它在湖水中的“倒影”将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。如图所示,假设白鹭经过图中S点时,在岸边A点的小明正好看到白鹭在水中的像,请完成小明看到水中白鹭的光路图 。
【答案】 20 不变
【详解】[1]水面相当于平面镜,平面镜成像的像与物关于平面镜对称,若它距湖面10m,则白鹭的倒影距湖面也为10m,它与倒影相距20m。
[2]平面镜成像像与物等大,当白鹭向湖面俯冲过来时,白鹭大小不变,倒影大小不变。
[3]根据平面镜成像的特点,作出S点关于水面的对称点,这个点与A点连线,即确定了入射点,S点到入射点的光线为入射光线,入射点到A点的光线为反射光线,如图所示:
22.(1)如图,我国敦煌的塔式光热电站通过平面镜把太阳光反射后汇聚到吸热塔,其中某束光的传播路径如图所示,在图中画出平面镜的位置 ;(用“丨”表示平面镜)
(2)如图,来自物体MN的三束光线a、b、c平行于主光轴,O是透镜的光心,a经过透镜后的光线过主光轴的一点;
①在图中画出b、c经透镜后的光线 ;
②MN经透镜所成像的性质是 (选填“倒立缩小的实像”“倒立放大的实像”或“正立放大的虚像”);
③若透镜不动,物体MN往透镜方向移动2cm,则a经过透镜后的光线过主光轴的点 (选填“向左移动”“向右移动”或“不动”)。
【答案】 倒立放大的实像 不动
【详解】(1)[1]找到入射光线和反射光线的角平分线,即为法线,过O点做法线的垂线,即为平面镜,故如下图所示:
(2)[2]平行主光轴的光线必然过焦点,从a经过透镜后的光线过主光轴的一点,说明此点为焦点,故连接b光线与凸透镜的折射点和焦点,并标上向下的箭头即为b的折射光线,同理画出c的折射光线,故如下图所示:
[3][4]如图所示,焦距为10cm,此时物体在一倍焦距和两倍焦距之间,故成的是倒立的放大的实像;物体MN往透镜方向移动2cm,物体靠近,由于平行主光轴的光线必然过焦点,焦距不变,焦点的位置不变,故 a经过透镜后的光线过主光轴的点不动。
23.如图甲为部分电磁波的频率分布示意图。
(1)由图可知,紫外线 (选填“是”或“不是”)电磁波;
(2)下列实例中,属于紫外线应用的是 (填字母);
A.遥控器控制电视
B.体检时拍X光片
C.医院杀菌消毒灯
D.“测温枪”测量体温
(3)少量的紫外线照射是有益的,过量的紫外线照射会损伤皮肤。紫外线能使荧光物质发光,小明想检验某防晒霜对紫外线的阻挡作用,利用图乙所示的实验装置在暗室及一定防护下进行实验:
步骤一:如图乙所示,固定好紫外线灯和涂有荧光物质的硬纸板,将一块大小合适的玻璃板放置在 (选填“I”“II”或“III”)区域,且调整玻璃板与硬纸板平行;
步骤二:打开紫外线灯,荧光物质发光;
步骤三:关闭紫外线灯,荧光物质不发光;
步骤四:按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜,再次打开紫外线灯,荧光物质有微弱发光;
由此可推断,该防晒霜 (选填“能”或“不能”)阻挡全部紫外线。
【答案】 是 C Ⅱ 不能
【详解】(1)[1]从图甲可以看到,紫外线的频率高于可见光,不属于可见光,属于不可见光,属于电磁波。
(2)[2]A.遥控器控制电视,是用到了红外线,故A不符合题意;
B.体检时拍X光片,是用到了X射线,故B不符合题意;
C.医院杀菌消毒灯,是用到了紫外线,故C符合题意;
D.“测温枪”测量体温,是用到了红外线,故D不符合题意。
故选C。
(3)[3][4]假设将一块大小合适的玻璃板,放置在I或III区域,那么在步骤二中,打开紫外线灯,荧光物质发光,在步骤三中,关闭紫外线灯,荧光物质不发光,在步骤四中,按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜,再次打开紫外线灯,在区域II中,紫外线灯发出的紫外光,还是会到达涂有荧光物质的硬纸板,荧光物质会明显发光,不会微弱发光,这情况不符合题意,假设不成立,不是放置在I或III区域;应该是放置在Ⅱ区域,那么在步骤二、三中,都会符合题意,在步骤四中,按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜,再次打开紫外线灯,荧光物质有微弱发光,说明大量紫外线被玻璃板上的防晒霜阻挡,少量紫外线穿过玻璃板,到达硬纸板;由此可推断,该防晒霜能够阻挡大部分的紫外线,还有一小部分的紫外线不能阻挡,该防晒霜不能阻挡全部紫外线。
24.凸透镜的成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图甲表示,O点为光心,F为焦点。图乙中A′B′是物体AB经透镜所成的像。
(1)请画出图乙中两条入射光线的出射光线,完成成像光路图:
(2)在图乙中,物距用u表示,即u=BO;像距用v表示,即v=OB′;焦距用f表示,即f=OF。请运用几何知识证明∶
【答案】(1)
(2)见解析
【详解】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点,过凸透镜光心的光线不发生偏折。如图所示:
(2)由于
△A′B′O~△ABO
所以
即像和物的大小之比等于像距与物距之比。又由于
△A′B′F~△COF
所以
即像和物的大小之比等于相距焦距之和比焦距,所以得
化简得
25.如图所示透镜的主光轴与水平面平行,发光点S发出的一条光线,经透镜折射和平面镜反射后,其反射光通过a点竖直向下射出。请完成:
(1)平面镜反射后形成的反射角是 度;
(2)请完成光路图(画出从发光点S发出的光线,经过凸近镜后的折射光线,再经过平面镜反射的光线,并在凸透镜左侧标注焦点F的位置)。( )
【答案】 45
【详解】(1)[1]首先根据题意竖直向下过a点画一条带箭头的线段,让该线段与平面镜相交,交点就是入射点,过该点垂直平面镜作一条法线;由图可知,平面镜与水平方向的夹角为45度,由几何知识得平面镜反射后形成的反射角是45度。
(2)[2]根据光的反射规律,画出平面镜上的入射光线,得到一条平行于主光轴的光线,延长该光线与凸透镜相交,再连接该交点与S点,得到一条斜射向凸透镜的入射光线,根据通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴,可知该光线与主光轴的交点,即为凸透镜左侧的焦点F,如下图所示:
26.综合实践题
据世界卫生组织调查数据显示,我国青少年近视率为高达70%居世界第一。随着近视度数的增加患各种眼病的几率就会增加,如青光眼、白内障、视网膜脱落等。某实验小组开展“自制水透镜模拟近视及其矫正”的实验探究。
【项目分解】
(1)自制水透镜。
(2)演示近视成因及矫正。
【项目实施】
(1)制作水透镜如图甲,矿泉水瓶瓶颈处用瓶盖画圆剪下。502胶粘合两片圆(留针孔),注射器自针孔处注水适量如图乙。用太阳光测水透镜焦距图丙所示操作最合理的是( )
(2)如图丁将F光源、水透镜和光屏依次放在光具座上。固定水透镜位置。调节F光源、光屏位置直至光屏出现清晰的像。光屏上像是倒立 的实像,F光源远离凸透镜,光屏像变模糊。向水透镜 (填“抽水”或“注水”)光屏上的像重新变得清晰,水透镜的焦距 (选填“变长”或“变短”)。
【项目应用】
利用水透镜制作简易显微镜、望远镜。图戊中可以解释显微镜两凸透镜的成像原理图 (选填①②③④)。
【项目拓展】
项目小组同学课后收集很多有关近视矫正的资料,其中一段节选如下。“ICL晶体植入术矫正视力,晶体是一种比较柔软的人工晶体,厚度仅50um,生物相容性良好,不会与眼内组织发生粘连。
ICL晶体植入手术,可以理解为医生将一块特制的隐形眼镜 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)植入眼睛后房,整个手术过程无需切削角膜,也不会改变任何眼部结构。
【答案】 C 缩小 抽水 变长 ③④ 凹透镜
【详解】(1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以图C所示操作最合理。
(2)[2]由题意可知,固定水透镜位置,调节F光源、光屏位置直至光屏出现清晰的像,此时物距大于像距,即F光源到凸透镜的距离大于二倍焦距,光屏上像是倒立缩小的实像。
[3][4]F光源远离凸透镜,物距增大,像距减小,光屏像变模糊,要使光屏上的像重新变得清晰,应增大像距,即向水透镜抽水,使凸透镜变薄,降低会聚能力,焦距变长。
[5]显微镜的物镜成倒立、放大的实像,相当于投影仪,目镜成正立、放大的虚像,相当于放大镜,所以图戊中可以解释显微镜两凸透镜的成像原理图是③④。
[6]近视眼是晶状体曲度变大,会聚能力增强,应佩戴发散透镜使光线推迟会聚,因凹透镜对光线有发散作用,所以ICL晶体植入术矫正视力,晶体是一种比较柔软的人工晶体,相当于凹透镜。
27.如图,MN是一发光物,在凸透镜左侧移动光屏,能观察到一清晰等大的实像。O是凸透镜的光心,光线a平行于主光轴。
(1)画出:光线a经过凸透镜的折射光线;
(2)将另一凸透镜替换图中凸透镜,并放在相同位置,在新透镜左侧能观察到缩小的实像。新凸透镜焦距f可能是 (选填下列序号);
①20cm ②15cm ③10cm ④5cm
【答案】(1)
(2)④
【详解】(1)光屏能观察到一清晰等大的实像,故u=2f=20cm,焦距f为10cm,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点。所以光线 a 经过凸透镜折射后,折射光线过焦点,据此画出折射光线,如图所示:
(2)现在换用另一凸透镜,放在相同位置,物距u=20cm,在新透镜左侧能观察到缩小的实像,根据凸透镜成像规律,当u>2f时,成缩小、倒立的实像,即20cm>2f,解得f<10cm。在给出的选项中,只有5cm(④)满足f<10cm,所以新凸透镜焦距f可能是④。
28.阅读短文,回答问题:
双耳效应
人们利用两只耳朵听声音时,利用“双耳效应”可以分辨出声音是由哪个方向传来的,从而大致确定声源的位置。如图1所示,由于右耳离声源较近,声音就首先传到右耳,产生了“时间差”。声源距两耳的距离差越大,时间差就越大。
两耳之间的距离虽然很近,但由于头颅对声音的阻隔作用,声音到达两耳的音量就可能不同,声级差最大可达到25分贝左右。不同波形的声波绕过人头部的能力是不同的,频率越高的声波,也就是“音色差”。
(1)双耳效应主要是利用同一声音传到两只耳朵的时间不同、 不同、 不同(均选填“音调”、“响度”、“音色”);
(2)下面不是由于双耳效应达到的效果的是 ;
A.有时将头旋转一定角度后可以更准确判断声源位置
B.将双眼蒙上也能大致确定发声体的方位
C.雷电来临时电光一闪即逝,但雷声却隆隆不断
D.舞台上的立体声使人有身临其境的感觉
(3)若左耳听到声音的声级比右耳听到声音的声级大,则声源可能在人的 ;
A.正前方
B.右后方
C.右前方
D.左后方
(4)如图2是立体声录音现场情景示意图,两个拾音器模拟人的双耳并排放置,这样两个拾音器拾得的信号既有时间差又有声级差 效应。
【答案】 响度 音色 C D 双耳
【详解】(1)[1][2]根据文中“时间差”、“声级差”和“音色差”,可知同一声音传到两只耳朵的时间不同、响度不同和音色不同。
(2)[3]C.雷电来临时电光一闪即逝,雷声在传播的过程中、山丘等障碍物多次反射,不是双耳效应的原因,故C符合题意;
ABD.将双眼蒙上也能大致确定发声体的方位、舞台上的立体声使人有身临其境的感觉,故ABD不符合题意。
故选C。
(3)[4]左耳听到的声音的声级比右耳听到的声级大,说明声源可能在人的左后方,因为此时声源离左耳较近,离右耳较远,经过头颅对声音的阻隔,声音进入左右耳的声级便不同了,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(4)[5]由材料知,双耳效应产生的主要原因是声音传播到人耳时产生了“时间差”与“声级差”,这样两个拾音器拾得的信号既有“时间差”,双声道播放使听者产生了立体感。
29.请判断:
雨后空中残留着许多雨滴,在阳光的照耀下就有可能看到虹和霓,如图甲所示。虹是由阳光射入小水珠,经一次反射和两次折射而被分散为各色光形成的,光的传播路径在图乙中用实线表示。霓是由阳光射入小水珠,经两次反射和两次折射而被分散为各色光形成的,光的传播路径在图乙中用虚线表示。因霓比虹多一次反射,出射光比较弱,所以霓的光带色彩不如虹鲜明。
(1)判断霓在虹的上方还是下方。
(2)分别判断虹和霓的最外沿是红色还是紫色
【答案】(1)上方
(2)虹的最外沿为红色,霓的最外沿为紫色
【详解】(1)不同的色光经过水滴的折射和反射,在反射一次时,最终射出的红光偏转的角度比紫光偏转的角度更小,因此虹的红光在外侧,紫光在内侧,而由于霓比虹多了一次反射,导致其颜色排列与虹相反,即霓的颜色顺序是外紫内红。且多一次反射,能量便多一次损失,所以霓的色彩比虹要淡一些,由甲图可知,霓在虹的上方。
(2)由(1)可知,虹的红光在外侧,紫光在内侧,霓的紫光在外侧,红光在内侧,即虹的最外沿为红色,霓的最外沿为紫色。
30.某校研究性学习小组同学进行一组光学综合实践活动。
(1)如图甲所示,是某餐厅墙上的图片,在图片对面墙上的平面镜中可观察到的字母是 ;
(2)如图乙中的图(a)所示,物体AB和平面镜MN都竖直放置在水平面上,AB与MN之间的水平距离为20cm。现保持AB不动,将MN水平向左平移10cm,如图(b)所示,则AB的像水平向 (选填“左”或“右”)平移 cm;
(3)若在图(a)的基础上,保持AB不动,将MN绕N点逆时针旋转90°,如图(c)所示,则关于物体AB中的点A的像A´,其运动轨迹为 (选填“直线”或“曲线”),像A´到N点的距离 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 左 20 曲线 不变
【详解】(1)[1]由平面镜成像原理可知,平面镜中的像与物左右颠倒,故平面镜中观察到的字母是左右颠倒的,如下图所示:
(2)[2][3]AB与MN之间的水平距离为20cm,由平面镜成像原理可知,AB的像与MN的距离也为20cm,则AB的像与AB的距离为40cm;保持AB不动,将MN水平向左平移10cm,则AB与MN的距离为30cm,由平面镜成像原理可知,此时AB的像与MN的距离也为30cm,则此时AB的像与AB的距离为60cm;所以AB的像将向左平移20cm。
(3)[4]将MN绕N点逆时针旋转90°,则A点距离平面镜的距离随旋转而变大,像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离,故A´点运动轨迹是曲线。
[5]由于像与物关于平面镜对称,A到N点的距离不变,所以A´到N点的距离也不变。
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