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专题03 光和眼睛(光现象)
一、单选题
1.(24-25八年级上·山东潍坊·期中)如图所示,雨后天空中出现美丽的彩虹,塔在水面形成清晰的倒影,鱼儿在“云”中欢快游玩。下列分析正确的是( )
A.天空中彩虹是由于光的色散形成的 B.塔在水面的倒影是光的反射形成的实像
C.水中的“云”是由于光的直线传播形成的 D.看到的水中“鱼”是光的折射形成的实像
【答案】A
【解析】A.雨后天空中出现彩虹,是当太阳光射入空气中的小水滴时,太阳光经过折射发生色散形成的,故A正确;
B.塔在水面的倒影是平面镜成像现象,是光的反射形成的虚像,故B错误;
C.水中的“云”是平面镜成像,是由于光的反射形成的,故C错误;
D.人眼看到水中鱼,是鱼反射光从水中斜射入空气时发生折射,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线反向延长线看到鱼的像,这个像位置比实际鱼位置偏高,并非实际光线会聚而成,所以是虚像,故D错误。
故选A。
2.(24-25八年级上·湖北武汉·期中)“司机一滴酒,亲人两行泪”,为行车安全,大家要提醒身边的朋友家人,切勿酒驾。如图为交警夜查酒驾的情景,以下说法不正确的是( )
A.交警手中的荧光棒是光源
B.交警身上穿的反光背心不是光源
C.车灯的光在夜空中是沿曲线传播的
D.车灯的光比车鸣笛的声音传播得快
【答案】C
【解析】A.交警手中的荧光棒能自行发光,根据光源的定义(能自行发光的物体叫光源),所以荧光棒是光源,故A正确,不符合题意;
B.看到交警身上穿的反光背心,反光背心是反射其他光而看起来亮,它不能自行发光,不是光源,故B正确,不符合题意;
C.根据光的直线传播原理,车灯光在夜空中是沿直线传播的,故C错误,符合题意;
D.我们知道光速比声速快得多,所以车灯的光比车鸣笛的声音传播得快,故D正确,不符合题意。
故选C。
3.(24-25八年级上·福建福州·期中)晷是利用晷针在太阳底下影子的变化情况来测定时刻的仪器,如图所示,在我国周朝就已有记载。从早晨到正午,影子的长度( )
A.变长 B.先变短后变长 C.变短 D.先变长后变短
【答案】C
【解析】影子是由于光沿直线传播过程中遇到不透明的物体而形成的,从早晨到正午,太阳的高度逐渐变大,太阳光照射到晷针上,在晷针后形成的影子逐渐变短。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图为探究光的反射定律实验,平面镜水平放置,白色纸板竖直地立在镜面上,入射光线AO紧贴纸板射向镜面,纸板上能看到反射光线OB(图中未画出),O为入射点,ON为法线,则( )
A.为了便于观察,纸板最好用光滑的白色纸板
B.仅将平面镜在水平面内绕O旋转,OB位置不变
C.仅将纸板取走,反射光线OB将不存在
D.如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板入射时,在纸板上仍能看到反射光线
【答案】B
【解析】A.为了便于观察,纸板最好用粗糙的白色纸板,此时发生漫反射,可更好的显示光的路径,故A不符合题意;
B.仅将平面镜在水平面内绕O旋转,入射点不变,法线位置不变,入射角大小不变,因反射角等于入射角,故OB位置不变,故B符合题意;
C.仅将纸板取走,反射光线OB仍然存在,只是不能显示在纸板上,故 C不符合题意;
D.根据“三线共面”可知,如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板入射时,反射光线不在纸板所在的平面上,则在纸板上不能看到反射光线,故D不符合题意。
故选B。
5.(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图所示,入射光线与平面镜成30°角,则( )
A.入射角是30°
B.反射光线与镜面的夹角是60°
C.入射角增大5°,反射光线与入射光线的夹角也增大5°
D.入射光线不变,平面镜顺时针转过15°,此时反射角是75°
【答案】D
【解析】A.入射角为入射光线与法线的夹角,应为60°,故A不符合题意;
B.根据反射定律,两角相等,那么光线与镜面的夹角也相等,反射光线与镜面的夹角也应等于30°,故B不符合题意;
C.因为反射角等于入射角,入射角增大5°,反射角也应增大5°,则反射光线与入射光线的夹角增大10°,故C不符合题意;
D.入射光线不变,平面镜顺时针旋转15°,则入射光线与平面镜的夹角减小为15°,则入射角增加至75°,此时反射角也为75°,故D符合题意。
故选D。
6.(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图所示,这是河南省黄柏山景区。千树万树的红叶,愈到秋深,远远看去,就像火焰在滚动。枫叶呈现红色是因为它( )
A.发出了红光 B.吸收了红光
C.反射了除红光之外的所有色光 D.反射了红光
【答案】D
【解析】物体的颜色由其反射或透过的色光决定。不透明物体的颜色是由它反射的色光决定的,透明物体的颜色是由它透过的色光决定的。因此枫叶呈红色是因为反射红光,吸收其他色光。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选 D。
7.(24-25八年级上·山东德州·期中)关于如图中所示的光学现象的描述或解释,正确的是( )
A.图甲中,亭台、树木在水中的“倒影”是实像
B.图乙中,手影和小孔成像的原理不同
C.图丙中,急转弯处的“拐弯镜”是利用光的反射规律成像的
D.图丁中,漫反射的光线杂乱无章,不遵循光的反射定律
【答案】C
【解析】A.图甲中,亭台、树木在水中的“倒影”是平面镜成像所成的虚像,利用的是光的反射,故A错误;
B.图乙中,手影和小孔成像的原理相同,都是光的直线传播,故B错误;
C.图丙中,急转弯处的“拐弯镜”通常是凸面镜,是利用光的反射规律成像的,故C正确;
D.图丁中,发生漫反射的反射面是粗糙的,入射光线平行,反射光线射向四面八方,但仍遵循光的反射定律,故D错误。
故选C。
8.(24-25八年级上·湖南岳阳·期中)在科学实验时,为了减小误差或寻找普遍规律,经常需要进行反复多次实验。
①“测量物体的长度”时,多次测量;
②“研究反射角等于入射角”时,多次改变入射光的角度,分别测量反射角和入射角;
③“探究平面镜成像特点:像距和物距的关系”时,多次改变点燃的蜡烛的位置;
上述多次测量中为了寻找普遍规律的是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
【答案】C
【解析】①“测量物体的长度”时,多次测量,这是为了减小误差,不是寻找普遍规律;
②“研究反射角等于入射角”时,多次改变入射光的角度,分别测量反射角和入射角,这是为了寻找普遍规律,得出反射角和入射角的关系;
③“探究平面镜成像特点:像距和物距的关系”时,多次改变点燃的蜡烛的位置,这是为了寻找普遍规律,得出平面镜成像中的像距和物距的关系,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
9.(24-25八年级下·福建泉州·期中)在容器底部产生一个光斑,如图,下列操作将使光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面下降
D.保持激光射入的角度不变,使水面上升
【答案】D
【解析】A.保持水面高度和入射点不变,使激光的入射角增大,激光束远离法线时,此时折射光线远离法线,折射角变大,光斑会向右移动,故A不符合题意;
B.保持水面高度不变,使激光笔向右平移,则入射光线和折射光线都向右平移,所以光斑右移,故B不符合题意;
CD.保持激光射入角度不变,使水面上升(由水平实线到水平虚线),如下图所示
入射点向左移动,则光斑向左移动;同理使水面下降,入射点向右移动,则光斑向右移动,故D符合题意,C不符合题意。
故选D。
二、多选题
10.(24-25八年级上·山东淄博·期中)对于如图所示的光学现象描述或解释正确的是( )
A.图甲:日晷仪通过晷针影子的变化进行计时,应用了光的直线传播的原理
B.图乙:塔式太阳能电站利用平面镜将光会聚到同一个位置,应用了光的反射原理
C.图丙:对着看到的鱼的上方才能叉到鱼是由于光的折射的缘故
D.图丁:阳光照射到建筑物的玻璃幕墙时会造成“光污染”是由于光的漫反射形成
【答案】AB
【解析】A.如图甲,日晷仪通过晷针影子长度的变化进行计时,影子的形成利用了光的直线传播的原理,故A正确;
B.如图乙,塔式太阳的电站利用平面镜反射太阳光,将太阳光会聚到同一个位置,应用了光的反射原理,故 B正确;
C.如图丙,当光从水中斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角。水中的鱼反射的光斜射入空气中,我们看到的鱼是鱼反射的光经折射后进入我们眼睛所成的虚像。由于折射,我们看到的鱼(虚像)的位置比实际鱼的位置要高。所以,我们应该对着看到的鱼的下方才能叉到实际的鱼。故C错误;
D.如图丁,阳光照射到建筑物的玻璃幕墙时会发生镜面发射,造成“光污染”是由于光的反射而形成的,故D错误。
故选AB。
11.(24-25八年级上·河南南阳·期中)如图所示,物体AB高1.6m,平面镜CD高0.6m,物体到平面镜的距离为2m。下列关于物、像、镜的说法中,正确的是( )
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0.6m
C.物体与像的距离为4m
D.像高与物体的高相同,为1.6m
【答案】CD
【解析】A.物体通过平面镜成的像的大小与镜面大小无关,故大的物体通过较小的平面镜依然能够成与自己等大的像,故A错误;
C.平面镜成像时,物与像分居在镜面两侧,二者到镜面的距离相等,当物体距离平面镜为2m时,像距离平面镜也是2m,物与像相距4m,故C正确;
BD.平面镜成像时,像与物体大小相等,物体高1.6m,像高也是1.6m。故B错误,D正确。
故选CD。
三、填空题
12.(24-25八年级上·陕西西安·期中)在“制作小孔成像观察仪”活动中,小明把制作好的圆筒插入易拉罐中,如图所示,为了观察效果更明显,圆筒的B端是用半透明薄纸制成的光屏。用制成的小孔成像观察仪观察彩色钟面时,所成的像是 (选填“彩色”或“黑白”)的;固定圆筒在易拉罐中位置,逐渐靠近只有刻度没有数字的彩色钟面,则光屏上像将 (选填“变大”或“变小”或“不变”)。
【答案】 彩色 变大
【解析】[1]小孔成像的原理是光沿直线传播,所以像的颜色由射入小孔的色光的颜色决定,观察仪观察的是彩色钟面,所以所成的像是彩色的。
[2]固定圆筒在易拉罐中位置,即像距一定,逐渐靠近只有刻度没有数字的彩色钟面,物距减小,此时光屏上像将变大。
13.(25-26八年级上·上海·期中)光在同一种 介质中是沿直线传播的,我们常用一条带箭头的直线表示光的传播 和方向,这样的直线叫做光线,这里把抽象的光形象地描述出来,采用的物理方法是 法(选填“科学实验”、“控制变量”或“建立物理模型”)。光在 中传播速度最大,约为 m/s。
【答案】 均匀 路径 建立物理模型 真空 3×108
【解析】[1]由光沿直线传播的条件可知,光在同种均匀介质中沿直线传播。
[2]物理学中用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向,这种带箭头的直线称为光线。
[3]光线的建立用到了建立物理模型法,但光线不是真实存在的。
[4][5]光在真空中的传播速度最大,约是3×108m/s。
14.(24-25八年级上·陕西西安·期中)“鹊桥”是嫦娥四号月球探测器的中继卫星,与地球相距45万公里。“鹊桥”上安装了激光角反射器如图甲,首次开展了超地月距离的反射式激光测距试验。如图乙,角反射器由相互垂直的小平面镜组合而成,激光射向它时,能被其“反向射回”。
(1)角反射器的反射面制作得很 (平滑/粗糙);
(2)图乙中,反向射回的光线b与射入的光线a相互 (平行/不平行)光线b所对应的反射角∠r= 。
【答案】(1)平滑
(2) 平行 40°
【解析】(1)角反射器的反射面制作得很平滑,使射向它的激光发生镜面反射。
(2)[1][2]如图乙所示,根据光的反射定律,光线c与上方平面镜所成的角为40°,则光线a与c的夹角为180°-40°-40°=100°
两平面镜相互垂直,则光线c与下方平面镜的夹角为90°-40°=50°
则光线c与b的夹角为180°-50°-50°=80°
故反向射回的光线b与射入的光线a相互平行,根据光的反射定律,反射角等于入射角,则光线b所对应的反射角
15.(24-25八年级上·黑龙江大庆·期中)有一种光电控制液面高度的仪器,它是通过光束在液面上的反射光线反射到光电屏上的光斑位置来判断液面高低的,如图所示。当一光束与液面的夹角为,则入射角的大小为 ;如果是保持入射光线不动,当液面降低时,光电屏上的光斑将向 (选填“左”或“右”)移动。
【答案】 50 右
【解析】[1][2]因为入射光线与界面夹角为40°,所以入射角等于90°﹣40°=50°
又因为光反射时,反射角等于入射角,故反射角等于50°。当液面下降时,由于入射角不变,所以反射光线与原来的反射光线平行,如图所示:
可知光电屏上的光斑S向右移动。
16.(24-25八年级上·福建泉州·期中)夜晚,当运河边上的灯发光时,运河水上实景与河中“倒影”交相辉映,形成一幅绚丽多彩的图案。已知河水深为2m,河边一彩灯距水面12m,则该彩灯的“倒影”距水面 m;若河水再上涨1m,则该彩灯与其对应的“倒影”相距 m,其对应的“倒影”大小 (选填“变大”不变”或“变小”)。
【答案】 12 22 不变
【解析】[1]根据平面镜成像特点,像与物到平面镜(水面可看作平面镜)的距离相等。彩灯距水面12m,所以其 “倒影” 距水面也为12m。
[2]河水上涨1m后,彩灯距水面的距离变为
则其 “倒影” 距水面也为11m,所以彩灯与其 “倒影” 相距11m+11m=22m
[3]平面镜成像时,像与物大小相等,所以河水上涨,“倒影” 大小不变。
17.(24-25八年级上·河北石家庄·期中)一个同学站在平面镜前处,则镜中的像与他相距 ;若他向平面镜靠近,此时像的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 2 不变
【解析】[1]人到平面镜的距离是1m,根据物像到平面镜的距离相等,所以人的像到平面镜的距离也是1m,所以镜中的像与这个同学相距2m。
[2]平面镜成的像与物等大,这个同学向平面镜靠近,此时像的大小不变。
18.(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图,一束光在空气和玻璃两种介质的界面处发生反射和折射,此时折射角大小为 度。若入射角变为20°,则反射光线和折射光线的夹角将 (选填“大于”、“等于”或“小于”)110°, (选填“BF上方”“BF下方”“AD左方”“AD右方”)为玻璃。
【答案】 60 大于 AD右方
【解析】[1][3]根据光的反射定律,反射角等于入射角,由图观察,图中符合反射角、入射角定义且有可能相等的两个角,只有、。根据光的反射定律和光的折射定律,则可确定BF为法线,AD为界面,GO为入射光线,OE为反射光线,OC为折射光线,为入射角,为反射角,为折射角。
由题意,入射角
则反射角
则折射角
因为折射角大于入射角,所以界面AD右方为玻璃,左方为空气。
[2]由图可知,当入射角为时,反射光线OE与界面AD的夹角为
反射光线和折射光线的夹角
若入射角变为,则反射角也变为,则反射光线OE与界面AD的夹角
由于入射角从减小到,减小了,折射角随着入射角减小而减小,而折射角大于入射角,则折射角减小的幅度要大于,即折射角,则折射光线CO与界面AD的夹角,反射光线和折射光线的夹角,即
19.(24-25八年级上·重庆·期中)电影幕布的颜色为白色,是利用白色物体可以反射 颜色的光;不同位置的观众都能看清电影画面,则电影幕布是 (选填“光滑”或“粗糙”)的。潜水员在水中看到岸上的物体,是折射形成的虚像,像的位置比真实位置偏 (选填“高”或“低”)。
【答案】 所有 粗糙 高
【解析】[1]白色物体能反射所有颜色的光,所以电影院的幕布是白色的,使观众看到的画面是彩色的。
[2]电影幕布是粗糙的,光在幕布上发生漫反射,反射光线射向四面八方,进入不同方向的人的眼睛,不同位置的观众都能看清电影画面。
[3]光线从空气斜射入水中时发生折射,折射角小于入射角,所以潜水员在水中看到岸上的物体,是折射形成的虚像,像的位置比真实位置偏高。
四、作图题
20.(25-26八年级上·全国·期中)
(1)光线L射到某平面镜上,使其沿水平方向传播,如图所示,请在图中画出平面镜(图中要显示作图痕迹)。
(2)图中,OB为反射光线,请画出它的入射光线和折射光线的大致方向。
(3)如图所示,一个人站在河岸上,眼睛B刚好可以看到对岸上发射塔在水中倒影的塔尖。请画出反射光路图;
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】(1)
作出图示中入射光线和反射光线的夹角的角平分线,即为法线,因为在光的反射中,反射角等于入射角。平面镜与法线垂直,据此作出平面镜,作图如下:
(2)
过入射点O作出水面的垂线,即为法线,在光的反射现象中反射角等于入射角,作出入射光线AO,而光由空气斜射向水中时,折射角小于入射角,可大致作出折射光线OC,作图如下:
(3)
首先作出A点关于水面的对称点A',即A的虚像;然后连接A'B作出反射光线,并找到入射点O,最后连接A点和入射点,即入射光线。注意水面下的线用虚线,并标正确箭头的方向,如图所示:
五、实验题
21.(24-25八年级上·河南郑州·期中)如图甲是探究光的反射定律的实验装置:平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直地立在平面镜上;
序号
1
30o
30o
2
45o
45o
3
50o
50o
(1)请把下面的操作按正确顺序排列起来:( )
A.用激光束贴着纸板沿某一个角度射到O点,经平面镜反射,沿另一方向射出
B.取下纸板,用量角器测量和,记录在表格中
C.改变光束入射的角度,重复实验,并用不同颜色的笔在纸板上记录每次光的径迹
D.在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹
(2)分析表格中的测量数据可得:在光的反射现象中反射角 入射角;
(3)实验过程中改变入射的角度重复实验的目的是 ;
(4)以直线ON为轴线,把纸板NOF向前折或向后折,在纸板上 (填“能”或“不能”)看到反射光线,由此可以得出的结论是 。
【答案】(1)ADCB
(2)等于
(3)寻找普遍规律
(4) 不能 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
【解析】(1)探究光的反射定律,实验操作时,应先用激光束贴着纸板沿某一个角度射到O点,经平面镜反射,沿另一方向射出,此时应描下入射光EO和反射光OF的径迹,一组数据有偶然性,应多测几组,因此应改变光束入射的角度,重复实验,并用不同颜色的笔在纸板上记录每次光的径迹,最后取下纸板,用量角器测量∠i和∠r,记录在表格中,因此正确顺序应是ADCB。
(2)根据表格中的测量数据,∠i和∠r相等,因此可得结论,在光的反射现象中反射角等于入射角。
(3)一组数据有偶然性,应多测几组,实验过程中改变入射的角度重复实验的目的是寻找普遍规律。
(4)[1][2]以直线ON为轴线,把纸板NOF向前折或向后折,反射光线还在原来位置,纸板NOF与反射光线不在同一平面内,在纸板上不能看到反射光线,由此可以得出的结论是:反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
22.(24-25八年级上·湖南岳阳·期中)如图是探究平面镜成像特点的实验装置图(A、B是两支完全相同的蜡烛)。
(1)实验器材选用玻璃板代替平面镜,目的是为了
(2)移去蜡烛B,在原来B蜡烛的位置放一个光屏,在光屏上不能出现烛焰的像,则可以说明:平面镜成的像是 (选填“实像”或“虚像”)
(3)当蜡烛A向玻璃板靠近,蜡烛A像的大小 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(4)在玻璃板前点燃蜡烛A,将另一支未点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面,慢慢移动,怎么移也与像重合不了,原因可能是 。
【答案】(1)便于确定像的位置
(2)虚像
(3)不变
(4)玻璃板没有竖直放置
【解析】(1)实验器材选用玻璃板代替平面镜,目的是为了便于确定像的位置,因为玻璃板具有透光性,既能反射光,又能透过光,既能看到蜡烛A的像,又能看到另一侧的蜡烛B。
(2)在光屏上不能出现烛焰的像,说明像不是实际光线形成的,所以得出:平面镜成的像是虚像。
(3)根据平面镜成像特点,像和物体大小相等,与距离无关,当蜡烛A向玻璃板靠近,蜡烛A像的大小不变。
(4)平面镜所成的像与物体关于镜面是对称的,实验中无论怎样移动蜡烛B也无法与蜡烛A的像完全重合,原因可能是玻璃板没有竖直(垂直)放置在水平桌面上。
23.(24-25八年级上·江西南昌·期中)如图所示,是光从空气斜射入水中的光路图:
(1)进行实验并总结光的折射规律:
① 光线, 光线和法线在同一平面内;
② 光线, 光线位于法线的两侧;
③光从空气进入其他透明体中时,折射光线 法线(选填“靠近”或“远离”),折射角 入射角(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(2)若光从其他透明体进入空气中时,折射角 入射角(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】(1) 折射 入射 折射 入射 靠近 小于
(2)大于
【解析】(1)[1][2][3][4][5][6]进行实验并总结光的折射规律:折射光线、入射光线和法线位于同一平面内;折射光线和入射光线分别位于法线的两侧;当光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角;当入射角增大时,折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时,传播方向不变。
(2)在光的折射现象中,光路是可逆的。则当光从其他透明体斜射入空气中时,折射角大于入射角。
六、简答题
24.(24-25八年级上·河南周口·期中)金秋十月,公园坡地和小路旁红枫似火,银杏叶黄。湖中亭台与倒影相映成趣(如图)。树荫下圆形的光斑交错成辉,游人看到水中的锦鲤自由游弋。根据以上情景,请你说出一条涉及的物理知识并对应的应用实例(不能与示例重复)
【示例】物理知识:光的折射
应用实例:渔民叉鱼时,瞄准的位置要比实际看到的鱼的位置低一些
物理知识: 。
应用实例: 。
【答案】 光的反射 湖中亭台与倒影相映成趣
【解析】物理知识:光的反射
应用实例:水面相当于平面镜,湖中亭台与倒影相映成趣,倒影是亭台在平面镜中所成的像;公园中的亭台反射的光线在水面发生反射,形成倒影,这是光的反射现象。
七、计算题
25.(24-25八年级上·江西吉安·期中)大东山,是吉水的一处著名风景地,山上风景优美,寺庙矗立,明朝时,有很多文人会聚于此。周末,小刚同学和父母一起去爬大东山,爬到半山腰,小刚对着对面的高山大喊一声,4s后听到回声,声音在空气中的传播速度为340m/s,求:
(1)小刚对着对面的高山大喊一声时,离对面的高山多远?
(2)小刚到达目的地玩了一段时间后,突然变天,乌云密布,闪电划破天空,雷声很大,小刚看到闪电后3s听到雷声,打雷处离小刚大约多远?
(3)为什么我们总是先看到闪电,后听到雷声?
【答案】(1)680m
(2)1020m
(3)在空气中,光速大于声速
【解析】(1)由题意可知,小刚对着对面的高山大喊一声传到高山的时间为
离对面的高山距离
(2)小刚看到闪电后3s听到雷声,打雷处离小刚距离
(3)在空气中,光速大于声速。
26.(22-23八年级上·江西南昌·期中)如图所示的光路图中,MM'是镜面,AO为入射光线,已知∠AOM=30°,
(1)反射角等于多少?
(2)若光线AO绕O点顺时针旋转15°后,则反射光线与入射光线的夹角等于多少?
【答案】(1)60°;(2)90°
【解析】解:(1)已知∠AOM=30°,则入射角
∠AON=90°-30°=60°
由于反射角等于入射角,所以反射角也是60°。
(2)若光线AO绕O点顺时针旋转15°,此时的入射角为
60°-15°=45°
因反射角等于入射角,则反射角为45°;反射光线与入射光线的夹角为反射角与入射角之和,则此时反射光线与入射光线的夹角为
45°+45°=90°
答:(1)反射角等于60°;
(2)若光线AO绕O点顺时针旋转15°后,则反射光线与入射光线的夹角等于90°。
27.(24-25八年级上·江苏常州·期中)根据视力检测标准,受测人需要与“E”型视力检测表相隔一定的距离才能进行检测,因受场地限制,医生用如图所示的方法为王红同学检查视力,“E”型视力表与平面镜相距3m,王红与视力表相距1m并且观看的是平面镜中“E”型视力表的像。则:
(1)王红距离视力表的像有多远?
(2)如果王红站起来以0.6m/s的速度朝平面镜的方向走了3秒后,她现在距离“E”型视力表的像是多远?
【答案】(1)5m
(2)3.2m
【解析】(1)已知“E”型视力表与平面镜相距3m,由平面镜成像特点知,视力表的像距平面镜的距离也是3m,由图可知王红到平面镜的距离是
3m-1m=2m
所以王红距离视力表的像的距离
s=3m+2m=5m
(2)王红向平面镜移动的距离
s'=vt=0.6m/s×3s=1.8m
则此时王红距离“E”型视力表像的距离是
s''=s-s'=5m-1.8m=3.2m
一、单选题
1.下列关于白居易的《暮江吟》中描述的光现象解释正确的是( )
A.一道残阳铺水中——水中的“夕阳”是由于光的折射形成的
B.半江瑟瑟半江红——江面呈现出红色是江面反射红光的原因
C.可怜九月初三夜——九月初三夜空的弯月是自然界中的光源
D.露似珍珠月似弓——露珠特别明亮是白光发生了色散的原因
【答案】B
【解析】A.水中的“夕阳”是由于光的反射所形成的虚像,故A错误;
B.人眼看到不透明物体的颜色是物体所反射的光的颜色,人看江面时,江面相当于不透明物体,其呈现出红色是江面反射红光所导致的,故B正确;
C.月亮的光是反射太阳发出的光,月亮本身不会发光,因此月亮不是自然界中的光源,故C错误;
D.露珠特别明亮是因为露珠表面光滑,发生了镜面反射,将大部分光线反射进入眼中,故D错误。
故选B。
2.一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )
A.BO是入射光,OA是反射光
B.AO是入射光,OC是折射光
C.∠AOM是入射角,∠BON是反射角
D.光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
【答案】B
【解析】ABC.如图:过点O作法线PQ,由于反射时反射光线和入射光线位于法线两侧;折射时折射光线和入射光线也位于法线两侧,所以图中AO是入射光线、OB是反射光线、OC是折射光线。∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,故B正确,AC错误;
D.折射时光路是可逆的,所以光若沿CO入射,将沿OA射出,故D错误。
故选B。
3.有一束光从空气中斜射入平静的水面时,若入射角为60°,则折射角为( )
A.0° B.40° C.60° D.90°
【答案】B
【解析】A.当光垂直入射时,光沿直线传播进入水中,折射角等于0°,故A不符合题意;
BCD.一束光从空气中斜射向平静的水面,入射角为60°,光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,即折射角小于60°,故B符合题意;CD不符合题意。
故选B。
4.如图所示,为了探究光反射时的规律,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板ENF是用两块纸板连接起来的,纸板NOF可以向前或向后折。下列说法正确的是( )
A.纸板NOF向前或向后折,是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
B.入射光线靠近ON时,反射光线远离ON
C.使一束光贴着纸板沿NO方向射到O点,这时没有反射光射出
D.使用此实验装置不能探究光在反射时光路是否可逆
【答案】A
【解析】A.纸板NOF向前或向后折,是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内,故A正确;
B.入射光线靠近ON时,由光的反射定律可知,反射光线会靠近ON,故B错误;
C.使一束光贴着纸板沿NO方向射到O点,这时反射光线与入射光线重合,故C错误;
D.使用此实验装置能探究光在反射时光路是否可逆,只要将一束光沿着反射光线方向射向O点,故D错误。
故选A。
5.在天宫课堂中,航天员王亚平将空气注入水球,形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示,其中球心O与入射点的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】A
【解析】
如图所示,连接O2与O,即为第二次折射的法线;
B.从水中斜射入空气,会发生偏折,而②是传播方向不变,故B不符合题意;
C.从水中斜射入空气,折射角大于入射角,故C不符合题意;
D.根据折射光线与入射光线分居法线两侧,故D不符合题意;
A.综上所述,只有①满足折射光线与入射光线分居法线两侧,且折射角大于入射角,故A符合题意。
故选A。
6.一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.白鹤的影子是由于光的直线传播形成的
B.白鹤的倒影是由于光的折射形成的
C.白鹤飞离水面时,它的倒影会变小
D.白鹤在水中的倒影是实像
【答案】A
【解析】A.影子的形成是光的直线传播现象,故A正确;
BD.白鹤在水中的倒影是由光的反射形成的虚像,故BD错误;
C.白鹤在水中的倒影属于平面镜成像,像和物体大小相等,白鹤的大小不变,像的大小不变,即它的倒影不变,故C错误。
故选A。
二、多选题
7.在探究平面镜成像特点的实验中,下列说法与事实相符的是( )
A.如图甲,当蜡烛远离玻璃板时,像的大小不变
B.如图乙,在玻璃板后竖直放置一纸板,人在任何位置都看不到像
C.如图丙,若玻璃板的高度为蜡烛高度的一半,像的高度也为蜡烛高度的一半
D.如图丁,若玻璃板与水平桌面不垂直,像仍与蜡烛关于玻璃板对称
【答案】AD
【解析】A.根据平面镜成像规律可知,物和像的大小相等,当蜡烛远离玻璃板时,像的大小不变,故A符合题意;
B.平面镜成像是从物体发出的光线被平面镜反射进入人眼中所成的虚像,在玻璃板后竖直放置一纸板,不影响虚像的形成,在蜡烛一侧仍然可以看到像,故B不符合题意;
C.根据平面镜成像规律可知,物和像的大小相等,若玻璃板的高度为蜡烛高度的一半,像的高度仍然等于蜡烛的高度,故C不符合题意;
D.根据平面镜成像规律可知,像与物关于平面镜对称,即使玻璃板与水平桌面不垂直,像仍与蜡烛关于玻璃板对称,故D符合题意。
故选AD。
8.如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面保持成55°角射向平静的液面,下列说法正确的是( )
A.入射角为55°
B.当液面上升时,光点P的位置不变
C.当液面下降时,光点P将向右移动
D.光源S不动,增大激光与水平液面夹角,光点P将向左移动
【答案】CD
【解析】A.入射角是入射光线与法线的夹角,依题意得
故A错误;
B.当液面上升时,反射光线与原来的入射光线平行,光点P'将向左移动,如图所示:
故B错误;
C.当液面下降时,反射光线与原来的入射光线平行,光点P'将向右移动,如图所示:
故C正确;
D.光源S不动,增大激光与水平液面夹角,入射角减小,由下图得,光点P将向左移动,故D正确。
故选CD。
三、填空题
9.如图,光线a(图中未画出)射到平面镜上,其反射光线b平行凸透镜的主光轴,b经凸透镜折射后,射到屏上的A点。
(1)画出光线a;
(2)画出光线b经凸透镜折射后的光路,并标出凸透镜右侧的焦点F;
(3)保持光线a不变,若平面镜转动角度小于,则 (选填“顺时针”“逆时针”)转动平面镜,可使a的反射光线通过凸透镜光心O。
【答案】 顺时针
【解析】(1)[1]先画出平面镜的法线,可知反射角等于45°,根据光的反射定律可知,入射角也等于45°,由此可画出入射光线,即光线a,如图所示:
(2)[2]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点,据此作出光线b经凸透镜折射后的光路图,并标出凸透镜右侧的焦点F,如图所示:
(3)[3]保持光线a不变,若平面镜转动角度小于,若逆时针转动平面镜,则入射角增大,反射角增大,则反射光线向上远离凸透镜,反射光线不会通过凸透镜光心O;若顺时针转动平面镜,则入射角减小,反射角减小,则反射光线向下靠近凸透镜的光心,转过一定角度时,反射光线会通过凸透镜光心O。
10.如图甲所示,AB之间是太阳光经三棱镜色散后在屏上得到的彩色光带。将电子温度传感器分别放在A、B两点外侧,测得温度T随时间t变化的图像如图乙所示。则曲线①对应光线的特点是 ,曲线②对应的是 线。
【答案】 使荧光物质发光/消毒杀菌 红外
【解析】[1][2]白光散开后,紫光因为折光能力最强,在单色光的最下面,故①是紫色光,它能使使荧光物质发光,还能消毒杀菌;红外线的折光能力最弱,故它在单色光的最上面,所以②是红外线。
11.夜幕降临,横跨成都锦江两岸的安顺廊桥灯火璀璨,桨声灯影里,夜色让人陶然而醉,正所谓“锦江灯月遥相近,烟火市井三千年”。如图,水中“灯影”是由于光的 形成的;若锦江水面上涨,水中“灯影”到水面的距离变 。
【答案】 反射 小
【解析】[1]水中“灯影”是平面镜成像现象,是因为光照射到水面上发生光的反射形成的。
[2]若锦江水面上涨,则灯距离水面的距离减小,即物距减小,由平面镜成像规律可知,像距等于物距,所以像距变小,故水中“灯影”到水面的距离变小。
12.“西塞山前白鹭飞,桃花流水鳜鱼肥”([唐]张志和《渔歌子》)。图是白鹭在如镜的水面上飞行的情形。水中的“白鹭”是由光的 形成的 (选填“实”或“虚”)像。若水深3m,当白鹭距离水面5m时,它的像距离水面 m。
【答案】 反射 虚 5
【解析】[1][2]平静的水面相当于平面镜,所以水中的“白鹭”相当于平面镜成像,平面镜成像成的是虚像,其原理是光的反射。
[3]根据平面镜成像的特点,像到镜面的距离等于物体到镜面的距离,故白鹭距离水面5m时,它的像距离水面5m。
13.“追梦”学习小组的同学用激光笔发出一束红光从空气斜射入水中的情景如图,图中AO为入射光线, 为折射光线;保持入射点O不动,在竖直平面内,顺时针缓慢旋转入射光线AO至图中虚线DO位置,反射角将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 OC 变小
【解析】[1]光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播路径会发生偏折,则图中AO为入射光线,OC为折射光线。
[2]保持入射点O不动,在竖直平面内,顺时针缓慢旋转入射光线AO至图中虚线DO位置,入射角变小,则反射角也变小。
14.中华优秀传统文化蕴含着丰富的物理知识。《墨经》中记载了世界上最早的“小孔成像”实验(如图所示),小孔成像是由于光的 形成的;唐代诗句“潭清疑水浅”描绘了潭水清澈,让人感觉水变浅了,这是由于光的 造成的。
【答案】 直线传播 折射
【解析】[1]由于光沿直线传播,光穿过小孔时,能在光屏上成倒立的实像,小孔成像是由于光的直线传播形成的。
[2]由于水底反射的光从水中斜射入空气中,发生了折射现象,折射角大于入射角,人逆着折射光线看去会感觉水变浅了。
四、作图题
15.如图甲,小孟利用一面小镜子隔墙看到院里的小猫要偷吃鱼。如图乙所示,AO表示来自小猫的入射光线,O点为入射点,B点为小孟眼睛所在位置。请在图乙中完成作图:①画出反射光线OB;②根据光的反射定律画出镜面。(镜面用表示,保留作图痕迹)
【答案】
【解析】由于人眼看到的光是从入射点反射过来的,所以连接OB为反射光线,由光的反射规律可知,反射角等于入射角,所以做∠AOB的角平分线,即为法线,由于法线垂直于镜面,所以过O点做法线的垂线,即为镜面,如下图所示:
16.如图所示,水槽内装满水,槽底有一点光源S,紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射,又经平面镜反射后过P点。
(1)画出P点在平面镜中所成的像;
(2)将S点到P点的光路图补充完整。
【答案】(1)
(2)
【解析】(1)平面镜所成的像与物关于平面镜对称,因此P点在平面镜中的像和P点关于水面对称,过P做P点关于平面镜的对称点。如图所示:
(2)平面镜所成的像与物关于平面镜对称,因此P点在平面镜中的像和P点关于水面对称,过P做P点关于平面镜的对称点,与平面镜交于A,在光的反射中,光路是可逆的,若光由P点发出,则经过平面镜反射后,其反射光线的反向延长线经过,故将和A点连接并延长,与水面的交点O即为光由水中射出时的出射点,连接SO,即为光在水中的光线,如图所示:
五、实验题
17.如图甲所示,用易拉罐制作的简易针孔照相机,做小孔成像实验。
(1)利用针孔照相机观察蜡烛的成像时,孔对着 (选填“蜡烛”或“眼睛”),可观察所成的像,像的性质为 (选填“倒立的实像”或“正立的虚像”);
(2)将蜡烛靠近针孔照相机少许,蜡烛的像将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)正午时,小华在地面上铺一张白纸,将刻有边长为1cm的小孔的纸板正对着太阳,保持纸板与白纸的距离为30cm,观察白纸上的光斑。为了研究小孔大小对成像的影响,小明又设计了四种有不同形状孔的卡片甲,并用另一张卡片乙覆盖在甲上。如乙图所示。接着,从图示位置沿箭头方向水平移动乙,改变孔的大小,观察光斑形状的变化情况,能满足实验要求的 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)理由是: ;
(4)①将纸板正对着太阳,保持纸板与地面距离不变,刚开始时,白纸上光斑大小将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),光斑亮度 (选填“增强”、“不变”或“减弱”);
②当小孔足够小时,此时光斑形状是圆形,继续移动覆盖的卡片,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),光斑亮度 (选填“增强”、“不变”或“减弱”);
③同学制作了一个挖空的硬纸板如图孔1孔2所示,两个正方形小孔的边长分别是1mm和5mm,他将纸板正对着太阳,调节纸板离地面的距离观察地面上的光斑,如图丙所示三个选项中光斑的大小和形状一定不会出现的是 (填字母)。
【答案】(1) 蜡烛 倒立的实像
(2)变大
(3) A 见解析
(4) 变小 不变 不变 减弱 B
【解析】(1)[1]孔应该对着蜡烛,让火焰的光线通过小孔进入筒内,可观察到塑料薄膜上形成的像。
[2]利用针孔照相机观察蜡烛的成像,利用的原理是光的直线传播,像的性质是倒立的实像。
(2)将蜡烛靠近针孔照相机少许,光线散发程度更大,像距不变,所以蜡烛的像将变大。
(3)[1][2]研究小孔大小对成像的影响,则孔的形状不应该改变,A图中从图示位置沿箭头方向水平移动乙时,孔的大小改变,形状没有改变;而BCD图中从图示位置沿箭头方向水平移动乙时,孔的大小和形状都改变。故应该选择A图。
(4)①[1][2]因为太阳光是平行光,开始时孔较大,所以形成的是和孔面积大小相等的光斑,而且亮度与孔大小无关,光斑亮度不变;则减小孔的大小时,白纸上光斑大小将变小,光斑亮度不变。
②[3][4]当小孔到地面的距离一定时小孔越来越小地面上就越容易得到太阳的像(小孔成像),此时光斑形状是圆形;继续移动覆盖的卡片,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将不变,光斑亮度减弱。
③[5]开始时地面上是两个空的影子此时可能是C,随着空与地面的距离变大,孔1先变成圆形此时可能是A,当两个光斑都成像时,根据光在同一种均匀介质中沿直线传播及相似性知识可知,此时孔1形成的像大于孔2形成的像,故B一定不会出现。
18.探究光的反射规律,器材有:激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板;
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向 (选填“上”或“下”)移动;
(2)利用图乙所示的装置进行探究;
①平面镜水平放置,标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板A,射向镜面上的O点,将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,当纸板B和纸板A在 时,纸板B上能呈现反射光束;
②改变入射光的方向,读出入射角和反射角的大小,将测得的数据记录在表格中,由此可知:反射角与入射角大小 ;
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,这表明: ;
(3)利用如图丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是: ,实验表明: ;
(4)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置,角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时,司机看到尾灯特别亮,原因是: 。
【答案】 下 同一平面 相等 反射光路是可逆的 垂直 光的反射定律中,入射光线、反射光线、法线三线在同一个平面内 见解析
【解析】(1)[1]保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,入射光线偏离法线,反射光线也偏离法线,故光斑向下移动。
(2)①[2]将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,发现当纸板B和纸板A在同一平面内时,B板上才能够呈现出反射光线,说明光的反射定律中,入射光线和反射光线、法线三条光线在同一平面内。
②[3]分析表格中的数据发现,反射角等于入射角。
③[4]用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,沿着原来的路径返回,故说明光路是可逆的。
(3)[5][6]白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是垂直;若白板与平面镜不垂直,则法线不在该白板上,入射光线、反射光线、法线也不会在这个平面镜内,故看不到反射光线、入射光线,说明光的反射定律中,入射光线、反射光线、法线三线在同一个平面内。
(4)[7]由于角反射器是由互相垂直的反光面组成的,当汽车的灯光照在尾灯上时,经过两次反射后,光线将平行于入射光线,反射进入司机眼中,司机看到尾灯特别亮。
19.某同学的爷爷跟着电视节目学习太极拳时,因教练面向观众授课,爷爷总是把左右动作做反。在该同学的建议下,爷爷向后转身,面对墙上镜中的电视画面学习,有效地矫正了动作。为了帮助爷爷明白其中的道理,他利用如图所示的装置分享“探究平面镜成像特点”的实验过程。
【证据】
(1)将方格纸平铺在水平桌面上,用镀膜玻璃板作为平面镜 放置在方格纸上。
(2)将一枚棋子作为物放在镜前两格处,取另一枚棋子在镜后移动,直到它与物的像完全重合,从而确定像的位置,记录此时像与物到镜面的格数。
(3)改变物到镜面的格数,进行多次实验;根据像与物到镜面的格数关系,判断像与物到镜面的 关系。
(4)请你在虚线框内设计记录上述实验数据的表格(表一):
(5)下图为两枚叠放的棋子,将其放在镜前,取数量适当的棋子叠放在镜后并移动位置,直到与镜前棋子的像完全重合,记录此时镜前与镜后棋子的数量。
(6)改变叠放的棋子数量,进行多次实验,记录结果如表二:
表二
实验次数
平面镜前棋子的数量/枚
平面镜后棋子的数量/枚
1
2
2
2
3
3
3
4
4
【解释】
(1)根据表二,每次实验镜后棋子与镜前棋子的数量 ,且与镜前棋子的像完全重合,可得结论:像与物的大小相等。
(2)借助方格纸可发现,像和物的连线与镜面 。
【交流】分享完上述实验过程后,根据“像与物关于镜面对称”的特点,该同学与爷爷面对面玩起了“照镜子”的游戏。该同学扮演物举起左手,爷爷扮演镜中的像应举起 手。通过实验和游戏,爷爷明白了用镜子矫正动作的原因。
【答案】 竖直 距离 见解析 相等 垂直 右
【解析】(1)[1]“探究平面镜成像特点”的实验过程中,为了便于测量物距和像距,用镀膜玻璃板作为平面镜竖直放置在方格纸上。
(3)[2]实验中改变物到镜面的格数,进行多次实验,像与物到镜面的格数关系,判断像与物到镜面的距离关系。
(4)[3]根据实验要求和过程,设计实验数据的表格(表一)如下表所示
实验次数
平面镜前棋子的格数/格
平面镜后棋子的格数/格
1
2
3
【解释】(1)[4]根据表二中的数据可知,每次实验镜后棋子与镜前棋子的数量相等。
(2)[5]根据方格纸可发现,平面镜成像的特点是像和物的连线与镜面垂直。
【交流】[6]根据“像与物关于镜面对称”的特点,该同学扮演物举起左手,爷爷扮演镜中的像应举起右手。
20.小华偶然间垂直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(1)他想光斜射时才发生偏折,才会出现“池底变浅”的现象,那么光在垂直入射时,光线不再偏折,还会有“池底变浅”的现象吗?上述过程在科学探究中做 (选填“设计实验”“提出问题”或“分析论证”)。
(2)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法,于是他按如图所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上,标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样就找到了放置一块玻璃砖时 的位置。
②随后,他将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离 影响成像位置(选填“会”或“不会”)。
(3)为了观察不同厚度玻璃的成像情况,他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面,如图丙所示,观察并记录像的位置;他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面,如图丁所示,观察并记录像的位置。记录数据如下图所示:
①分析图的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是 cm;
②三次实验都说明了光在垂直入射时,像的位置会 观察者(选填“靠近”或“远离”)。
(4)从图的实验数据还可以得出:玻璃的厚度越厚,像与物的距离越 。
(5)从以上探究可知,从竖直方向看到的池底比它的实际位置 (选填“浅”或“深”)。
【答案】 提出问题 像 不会 2.13 靠近 大 浅
【解析】(1)[1]光在垂直入射时,光线不再偏折,还会有“池底变浅”的现象吗?这是在提出问题,所以该过程在科学探究中属于提出问题。
(2)①[2]当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样用小卡片的位置代替了像的位置,所以找到了放置一块玻璃砖时像的位置。
②[3]移动玻璃砖,像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离不会影响成像位置。
(3)①[4]由图中的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是2.13cm。
②由三次实验数据可知,光在垂直入射时,像距越来越大,与观察者的距离变小,说明像的位置会靠近观察者。
(4)从图示的实验数据还可以得出:随着玻璃砖厚度的增加,像距增加的更多,说明玻璃的厚度越厚,像与物体之间的距离越大。
(5)从以上探究可知,从竖直方向看,由于光不会发生折射,所以看到的池底比它的实际位置浅。
六、简答题
21.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,地上发亮的是水;背着月光走,地上发暗的是水。请你依据所学光的反射知识进行解释。
【答案】见解析
【解析】雨后晴朗的夜晚,地上有积水,有水的地方由于镜面反射,光线会向一个方向反射,有泥的位置则容易发生漫反射,反射光线向四面八方,所以迎着月光走,有较多光线进入人眼,发亮的是水,漫反射的位置进入人眼的光线较少,即暗处是泥;背着月光走,由于镜面反射,反射光线不能进入人眼,地上发暗的是水,漫反射的位置有一部分光线进入人眼,相对于水的位置较亮。
七、计算题
22.打雷和闪电是同时发生的。小明测出自观察到闪电起至听到雷声的时间为15s,已知声音在空气中的传播速度为340m/s,光在空气中的传播速度为3×108m/s,求:
(1)发生闪电处距小明的直线距离约多远?(不计光传播所需时间)
(2)光从闪电处到小明处需要多少时间?
【答案】(1)5100m
(2)
【解析】(1)发生闪电处距小明的直线距离为
(2)光从闪电处到小明处需要的时间为
23.南北向摆放着一面足够高的平面镜A,宽度为1m。甲同学戴着头灯面对A镜站立,乙同学站在甲同学南方4m处,向着甲同学以1m/s的速度匀速靠近,对以下问题进行探究:
(1)乙同学从A镜中看到甲同学所戴头灯的时间;
(2)若房间内还有个东西向摆放的宽度也为1m的B镜,其位置如图所示。则乙同学再重复刚才的匀速直线运动,请画出她从A中看到头灯的观察范围的光路图。
【答案】(1) 2s;(2)见解析
【解析】解:(1)平面镜所成的像与镜面是对称的,据此做出甲同学通过平面镜A所成的像,完成光路图,如下图所示:
根据相似三角形的知识知道,甲同学到的距离为1m,甲同学到的距离为3m,则
即乙同学从镜中看到甲同学时通过的路程为
由知道,乙同学从镜中看到甲同学的时间为
(2)根据平面镜成像的特点做出甲同学通过B所成的像;然后做出经过A所成的像,光路如下图:
答:(1)乙同学从A镜中看到甲同学所戴头灯的时间2s;
(2)图见解析。
八、综合题
24.“若在水边走,安全记心头”。看起来不深的池水,也不要贸然下去。
(1)如图所示,来自池底A点的光,从水中斜射向空气时,在水面处发生 现象,岸上的人,当眼睛位于B处时,逆着射入眼睛的光看去,感觉A升高到A'的位置,即池水看起来比实际的 ;
(2)请在图中画出上述现象的光路图,并标出入射角i。( )
【答案】 折射 浅
【解析】(1)[1][2]根据光从水中斜射入空气中的规律,光在经过界面时会发生偏折,叫做折射现象,此时折射角大于入射角,岸上的人,当眼睛位于B处时,逆着射入眼睛的光看去,视线会来到A'的位置,即池水看起来比实际的浅一些。
(2)[3]根据光从水中斜射入空气中的规律,光在经过界面时会发生偏折,此时折射角大于入射角,而人的眼睛的视线与A'点共线,入射角是入射光线与法线的夹角,如图所示
九、科普阅读题
25.阅读短文,回答问题。
瑞利散射
2022年5月7日傍晚,浙江舟山的天空出现血红色的现象,引发了大家的关注,专家认为此现象的主要是由光的瑞利散射形成的。
光在传播过程中遇到介质时会发生吸收、透射、反射和散射现象(如图所示)。光的散射是指光在传播过程中与介质发生作用,部分光偏离原来的入射方向而分散传播的现象。散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的,而在与入射光线垂直的方向上程度最低。
物理学家瑞利发现当光在传播过程中遇到微粒,当微粒的直径远小于入射波的波长时,散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比,即波长愈短,散射愈强,将微粒的直径远小于入射波的波长时的散射称为瑞利散射。
当太阳光在大气中传播时,蓝紫光比红光散射更明显,人的视觉系统对蓝光比紫光更敏感,当雨过天晴或秋高气爽时,蓝色光被散射至弥漫天空,天空即呈现蔚蓝色;当日落时太阳几乎在我们视线的正前方,直射光中的蓝光大量被散射了,剩下的主要是红橙色光,所以日落时太阳附近呈现红色,而云也因为反射太阳光而呈现红色,但天空仍然是蓝色的。许多科技领域也应用到散射和散射理论,如超声检查、芯片检验、聚合过程监视、电脑成像等。
(1)下列现象中不考虑光的传播方向发生改变的是 。
A.平面镜成像
B.小孔成像
C.放大镜看物体
D.蓝色天空
(2)当光发生散射时,光的传播速度将是 。
A.变大
B.不变
C.变小
D.无法确定
(3)当光照到海水中时,少量水呈现无色,大量海水呈现蓝色的解释合理的是 。
A.海水本身就呈淡蓝色,大量海水现象较明显
B.少量海水不符合散射规律,大量海水才符合散射规律
C.无论海水多少,光在海水中都发生散射,大量海水现象更明显
D.海水本身是无色的,在海洋深处有大量蓝色物质
(4)光在传播过程中遇到微粒发生瑞利散射时,散射光强度分布最合理的是 (图中“。”表示微粒,线段长短表示光的强弱)。
(5)若可见光中各种色光的强度相等,在空气中波长为750nm红光散射强度与波长为450nm紫光散射强度之比约为 。
【答案】 B B C C
【解析】(1)[1] A.平面镜成像是光的反射现象,光的传播方向发生改变,故A不符合题意;
B.小孔成像是光的直线传播,光的传播方向没有发生改变,故B符合题意;
C.放大镜看物体是光的折射现象,光的传播方向发生改变,故C不符合题意;
D.蓝色天空是光的散射现象,光的传播方向发生改变,故D不符合题意。
故选B。
(2)[2] 当光发生散射时,只是光的传播方向发生了改变,光的传播速度将保持不变,故ACD不符合题意, B故符合题意。
故选B。
(3)[3] 当光照到海水中时,少量水呈现无色,大量海水呈现蓝色的解释合理的是无论海水多少,光在海水中都发生散射,大量海水现象更明显,故ABD不符合题意,C故符合题意。
故选C。
(4)[4] ABCD.光在传播过程中遇到微粒发生瑞利散射时,散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的,而在与入射光线垂直的方向上程度最低,散射光强度分布最合理的是图C,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(5)[5]若可见光中各种色光的强度相等,在空气中波长为750nm红光散射强度与波长为450nm紫光散射强度之比约为
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专题03 光和眼睛(光现象)
一、单选题
1.(24-25八年级上·山东潍坊·期中)如图所示,雨后天空中出现美丽的彩虹,塔在水面形成清晰的倒影,鱼儿在“云”中欢快游玩。下列分析正确的是( )
A.天空中彩虹是由于光的色散形成的 B.塔在水面的倒影是光的反射形成的实像
C.水中的“云”是由于光的直线传播形成的 D.看到的水中“鱼”是光的折射形成的实像
2.(24-25八年级上·湖北武汉·期中)“司机一滴酒,亲人两行泪”,为行车安全,大家要提醒身边的朋友家人,切勿酒驾。如图为交警夜查酒驾的情景,以下说法不正确的是( )
A.交警手中的荧光棒是光源
B.交警身上穿的反光背心不是光源
C.车灯的光在夜空中是沿曲线传播的
D.车灯的光比车鸣笛的声音传播得快
3.(24-25八年级上·福建福州·期中)晷是利用晷针在太阳底下影子的变化情况来测定时刻的仪器,如图所示,在我国周朝就已有记载。从早晨到正午,影子的长度( )
A.变长 B.先变短后变长 C.变短 D.先变长后变短
4.(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图为探究光的反射定律实验,平面镜水平放置,白色纸板竖直地立在镜面上,入射光线AO紧贴纸板射向镜面,纸板上能看到反射光线OB(图中未画出),O为入射点,ON为法线,则( )
A.为了便于观察,纸板最好用光滑的白色纸板
B.仅将平面镜在水平面内绕O旋转,OB位置不变
C.仅将纸板取走,反射光线OB将不存在
D.如果纸板没有与平面镜垂直放置,当光贴着纸板入射时,在纸板上仍能看到反射光线
5.(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图所示,入射光线与平面镜成30°角,则( )
A.入射角是30°
B.反射光线与镜面的夹角是60°
C.入射角增大5°,反射光线与入射光线的夹角也增大5°
D.入射光线不变,平面镜顺时针转过15°,此时反射角是75°
6.(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图所示,这是河南省黄柏山景区。千树万树的红叶,愈到秋深,远远看去,就像火焰在滚动。枫叶呈现红色是因为它( )
A.发出了红光 B.吸收了红光
C.反射了除红光之外的所有色光 D.反射了红光
7.(24-25八年级上·山东德州·期中)关于如图中所示的光学现象的描述或解释,正确的是( )
A.图甲中,亭台、树木在水中的“倒影”是实像
B.图乙中,手影和小孔成像的原理不同
C.图丙中,急转弯处的“拐弯镜”是利用光的反射规律成像的
D.图丁中,漫反射的光线杂乱无章,不遵循光的反射定律
8.(24-25八年级上·湖南岳阳·期中)在科学实验时,为了减小误差或寻找普遍规律,经常需要进行反复多次实验。
①“测量物体的长度”时,多次测量;
②“研究反射角等于入射角”时,多次改变入射光的角度,分别测量反射角和入射角;
③“探究平面镜成像特点:像距和物距的关系”时,多次改变点燃的蜡烛的位置;
上述多次测量中为了寻找普遍规律的是( )
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
9.(24-25八年级下·福建泉州·期中)在容器底部产生一个光斑,如图,下列操作将使光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角增大
B.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
C.保持激光射入的角度不变,使水面下降
D.保持激光射入的角度不变,使水面上升
二、多选题
10.(24-25八年级上·山东淄博·期中)对于如图所示的光学现象描述或解释正确的是( )
A.图甲:日晷仪通过晷针影子的变化进行计时,应用了光的直线传播的原理
B.图乙:塔式太阳能电站利用平面镜将光会聚到同一个位置,应用了光的反射原理
C.图丙:对着看到的鱼的上方才能叉到鱼是由于光的折射的缘故
D.图丁:阳光照射到建筑物的玻璃幕墙时会造成“光污染”是由于光的漫反射形成
11.(24-25八年级上·河南南阳·期中)如图所示,物体AB高1.6m,平面镜CD高0.6m,物体到平面镜的距离为2m。下列关于物、像、镜的说法中,正确的是( )
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0.6m
C.物体与像的距离为4m
D.像高与物体的高相同,为1.6m
三、填空题
12.(24-25八年级上·陕西西安·期中)在“制作小孔成像观察仪”活动中,小明把制作好的圆筒插入易拉罐中,如图所示,为了观察效果更明显,圆筒的B端是用半透明薄纸制成的光屏。用制成的小孔成像观察仪观察彩色钟面时,所成的像是 (选填“彩色”或“黑白”)的;固定圆筒在易拉罐中位置,逐渐靠近只有刻度没有数字的彩色钟面,则光屏上像将 (选填“变大”或“变小”或“不变”)。
13.(25-26八年级上·上海·期中)光在同一种 介质中是沿直线传播的,我们常用一条带箭头的直线表示光的传播 和方向,这样的直线叫做光线,这里把抽象的光形象地描述出来,采用的物理方法是 法(选填“科学实验”、“控制变量”或“建立物理模型”)。光在 中传播速度最大,约为 m/s。
14.(24-25八年级上·陕西西安·期中)“鹊桥”是嫦娥四号月球探测器的中继卫星,与地球相距45万公里。“鹊桥”上安装了激光角反射器如图甲,首次开展了超地月距离的反射式激光测距试验。如图乙,角反射器由相互垂直的小平面镜组合而成,激光射向它时,能被其“反向射回”。
(1)角反射器的反射面制作得很 (平滑/粗糙);
(2)图乙中,反向射回的光线b与射入的光线a相互 (平行/不平行)光线b所对应的反射角∠r= 。
15.(24-25八年级上·黑龙江大庆·期中)有一种光电控制液面高度的仪器,它是通过光束在液面上的反射光线反射到光电屏上的光斑位置来判断液面高低的,如图所示。当一光束与液面的夹角为,则入射角的大小为 ;如果是保持入射光线不动,当液面降低时,光电屏上的光斑将向 (选填“左”或“右”)移动。
16.(24-25八年级上·福建泉州·期中)夜晚,当运河边上的灯发光时,运河水上实景与河中“倒影”交相辉映,形成一幅绚丽多彩的图案。已知河水深为2m,河边一彩灯距水面12m,则该彩灯的“倒影”距水面 m;若河水再上涨1m,则该彩灯与其对应的“倒影”相距 m,其对应的“倒影”大小 (选填“变大”不变”或“变小”)。
17.(24-25八年级上·河北石家庄·期中)一个同学站在平面镜前处,则镜中的像与他相距 ;若他向平面镜靠近,此时像的大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
18.(24-25八年级上·陕西西安·期中)如图,一束光在空气和玻璃两种介质的界面处发生反射和折射,此时折射角大小为 度。若入射角变为20°,则反射光线和折射光线的夹角将 (选填“大于”、“等于”或“小于”)110°, (选填“BF上方”“BF下方”“AD左方”“AD右方”)为玻璃。
19.(24-25八年级上·重庆·期中)电影幕布的颜色为白色,是利用白色物体可以反射 颜色的光;不同位置的观众都能看清电影画面,则电影幕布是 (选填“光滑”或“粗糙”)的。潜水员在水中看到岸上的物体,是折射形成的虚像,像的位置比真实位置偏 (选填“高”或“低”)。
四、作图题
20.(25-26八年级上·全国·期中)
(1)光线L射到某平面镜上,使其沿水平方向传播,如图所示,请在图中画出平面镜(图中要显示作图痕迹)。
(2)图中,OB为反射光线,请画出它的入射光线和折射光线的大致方向。
(3)如图所示,一个人站在河岸上,眼睛B刚好可以看到对岸上发射塔在水中倒影的塔尖。请画出反射光路图;
五、实验题
21.(24-25八年级上·河南郑州·期中)如图甲是探究光的反射定律的实验装置:平面镜放在水平桌面上,纸板ENF竖直地立在平面镜上;
序号
1
30o
30o
2
45o
45o
3
50o
50o
(1)请把下面的操作按正确顺序排列起来:( )
A.用激光束贴着纸板沿某一个角度射到O点,经平面镜反射,沿另一方向射出
B.取下纸板,用量角器测量和,记录在表格中
C.改变光束入射的角度,重复实验,并用不同颜色的笔在纸板上记录每次光的径迹
D.在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹
(2)分析表格中的测量数据可得:在光的反射现象中反射角 入射角;
(3)实验过程中改变入射的角度重复实验的目的是 ;
(4)以直线ON为轴线,把纸板NOF向前折或向后折,在纸板上 (填“能”或“不能”)看到反射光线,由此可以得出的结论是 。
22.(24-25八年级上·湖南岳阳·期中)如图是探究平面镜成像特点的实验装置图(A、B是两支完全相同的蜡烛)。
(1)实验器材选用玻璃板代替平面镜,目的是为了
(2)移去蜡烛B,在原来B蜡烛的位置放一个光屏,在光屏上不能出现烛焰的像,则可以说明:平面镜成的像是 (选填“实像”或“虚像”)
(3)当蜡烛A向玻璃板靠近,蜡烛A像的大小 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
(4)在玻璃板前点燃蜡烛A,将另一支未点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面,慢慢移动,怎么移也与像重合不了,原因可能是 。
23.(24-25八年级上·江西南昌·期中)如图所示,是光从空气斜射入水中的光路图:
(1)进行实验并总结光的折射规律:
① 光线, 光线和法线在同一平面内;
② 光线, 光线位于法线的两侧;
③光从空气进入其他透明体中时,折射光线 法线(选填“靠近”或“远离”),折射角 入射角(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(2)若光从其他透明体进入空气中时,折射角 入射角(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
六、简答题
24.(24-25八年级上·河南周口·期中)金秋十月,公园坡地和小路旁红枫似火,银杏叶黄。湖中亭台与倒影相映成趣(如图)。树荫下圆形的光斑交错成辉,游人看到水中的锦鲤自由游弋。根据以上情景,请你说出一条涉及的物理知识并对应的应用实例(不能与示例重复)
【示例】物理知识:光的折射
应用实例:渔民叉鱼时,瞄准的位置要比实际看到的鱼的位置低一些
物理知识: 。
应用实例: 。
七、计算题
25.(24-25八年级上·江西吉安·期中)大东山,是吉水的一处著名风景地,山上风景优美,寺庙矗立,明朝时,有很多文人会聚于此。周末,小刚同学和父母一起去爬大东山,爬到半山腰,小刚对着对面的高山大喊一声,4s后听到回声,声音在空气中的传播速度为340m/s,求:
(1)小刚对着对面的高山大喊一声时,离对面的高山多远?
(2)小刚到达目的地玩了一段时间后,突然变天,乌云密布,闪电划破天空,雷声很大,小刚看到闪电后3s听到雷声,打雷处离小刚大约多远?
(3)为什么我们总是先看到闪电,后听到雷声?
26.(22-23八年级上·江西南昌·期中)如图所示的光路图中,MM'是镜面,AO为入射光线,已知∠AOM=30°,
(1)反射角等于多少?
(2)若光线AO绕O点顺时针旋转15°后,则反射光线与入射光线的夹角等于多少?
27.(24-25八年级上·江苏常州·期中)根据视力检测标准,受测人需要与“E”型视力检测表相隔一定的距离才能进行检测,因受场地限制,医生用如图所示的方法为王红同学检查视力,“E”型视力表与平面镜相距3m,王红与视力表相距1m并且观看的是平面镜中“E”型视力表的像。则:
(1)王红距离视力表的像有多远?
(2)如果王红站起来以0.6m/s的速度朝平面镜的方向走了3秒后,她现在距离“E”型视力表的像是多远?
一、单选题
1.下列关于白居易的《暮江吟》中描述的光现象解释正确的是( )
A.一道残阳铺水中——水中的“夕阳”是由于光的折射形成的
B.半江瑟瑟半江红——江面呈现出红色是江面反射红光的原因
C.可怜九月初三夜——九月初三夜空的弯月是自然界中的光源
D.露似珍珠月似弓——露珠特别明亮是白光发生了色散的原因
2.一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是( )
A.BO是入射光,OA是反射光
B.AO是入射光,OC是折射光
C.∠AOM是入射角,∠BON是反射角
D.光若沿CO入射,将沿OA和OB射出
3.有一束光从空气中斜射入平静的水面时,若入射角为60°,则折射角为( )
A.0° B.40° C.60° D.90°
4.如图所示,为了探究光反射时的规律,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板ENF是用两块纸板连接起来的,纸板NOF可以向前或向后折。下列说法正确的是( )
A.纸板NOF向前或向后折,是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
B.入射光线靠近ON时,反射光线远离ON
C.使一束光贴着纸板沿NO方向射到O点,这时没有反射光射出
D.使用此实验装置不能探究光在反射时光路是否可逆
5.在天宫课堂中,航天员王亚平将空气注入水球,形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示,其中球心O与入射点的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为( )
A.① B.② C.③ D.④
6.一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.白鹤的影子是由于光的直线传播形成的
B.白鹤的倒影是由于光的折射形成的
C.白鹤飞离水面时,它的倒影会变小
D.白鹤在水中的倒影是实像
二、多选题
7.在探究平面镜成像特点的实验中,下列说法与事实相符的是( )
A.如图甲,当蜡烛远离玻璃板时,像的大小不变
B.如图乙,在玻璃板后竖直放置一纸板,人在任何位置都看不到像
C.如图丙,若玻璃板的高度为蜡烛高度的一半,像的高度也为蜡烛高度的一半
D.如图丁,若玻璃板与水平桌面不垂直,像仍与蜡烛关于玻璃板对称
8.如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面保持成55°角射向平静的液面,下列说法正确的是( )
A.入射角为55°
B.当液面上升时,光点P的位置不变
C.当液面下降时,光点P将向右移动
D.光源S不动,增大激光与水平液面夹角,光点P将向左移动
三、填空题
9.如图,光线a(图中未画出)射到平面镜上,其反射光线b平行凸透镜的主光轴,b经凸透镜折射后,射到屏上的A点。
(1)画出光线a;
(2)画出光线b经凸透镜折射后的光路,并标出凸透镜右侧的焦点F;
(3)保持光线a不变,若平面镜转动角度小于,则 (选填“顺时针”“逆时针”)转动平面镜,可使a的反射光线通过凸透镜光心O。
10.如图甲所示,AB之间是太阳光经三棱镜色散后在屏上得到的彩色光带。将电子温度传感器分别放在A、B两点外侧,测得温度T随时间t变化的图像如图乙所示。则曲线①对应光线的特点是 ,曲线②对应的是 线。
11.夜幕降临,横跨成都锦江两岸的安顺廊桥灯火璀璨,桨声灯影里,夜色让人陶然而醉,正所谓“锦江灯月遥相近,烟火市井三千年”。如图,水中“灯影”是由于光的 形成的;若锦江水面上涨,水中“灯影”到水面的距离变 。
12.“西塞山前白鹭飞,桃花流水鳜鱼肥”([唐]张志和《渔歌子》)。图是白鹭在如镜的水面上飞行的情形。水中的“白鹭”是由光的 形成的 (选填“实”或“虚”)像。若水深3m,当白鹭距离水面5m时,它的像距离水面 m。
13.“追梦”学习小组的同学用激光笔发出一束红光从空气斜射入水中的情景如图,图中AO为入射光线, 为折射光线;保持入射点O不动,在竖直平面内,顺时针缓慢旋转入射光线AO至图中虚线DO位置,反射角将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
14.中华优秀传统文化蕴含着丰富的物理知识。《墨经》中记载了世界上最早的“小孔成像”实验(如图所示),小孔成像是由于光的 形成的;唐代诗句“潭清疑水浅”描绘了潭水清澈,让人感觉水变浅了,这是由于光的 造成的。
四、作图题
15.如图甲,小孟利用一面小镜子隔墙看到院里的小猫要偷吃鱼。如图乙所示,AO表示来自小猫的入射光线,O点为入射点,B点为小孟眼睛所在位置。请在图乙中完成作图:①画出反射光线OB;②根据光的反射定律画出镜面。(镜面用表示,保留作图痕迹)
16.如图所示,水槽内装满水,槽底有一点光源S,紧贴右侧槽壁竖直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射,又经平面镜反射后过P点。
(1)画出P点在平面镜中所成的像;
(2)将S点到P点的光路图补充完整。
五、实验题
17.如图甲所示,用易拉罐制作的简易针孔照相机,做小孔成像实验。
(1)利用针孔照相机观察蜡烛的成像时,孔对着 (选填“蜡烛”或“眼睛”),可观察所成的像,像的性质为 (选填“倒立的实像”或“正立的虚像”);
(2)将蜡烛靠近针孔照相机少许,蜡烛的像将 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)正午时,小华在地面上铺一张白纸,将刻有边长为1cm的小孔的纸板正对着太阳,保持纸板与白纸的距离为30cm,观察白纸上的光斑。为了研究小孔大小对成像的影响,小明又设计了四种有不同形状孔的卡片甲,并用另一张卡片乙覆盖在甲上。如乙图所示。接着,从图示位置沿箭头方向水平移动乙,改变孔的大小,观察光斑形状的变化情况,能满足实验要求的 (选填“A”、“B”、“C”或“D”)理由是: ;
(4)①将纸板正对着太阳,保持纸板与地面距离不变,刚开始时,白纸上光斑大小将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),光斑亮度 (选填“增强”、“不变”或“减弱”);
②当小孔足够小时,此时光斑形状是圆形,继续移动覆盖的卡片,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将 (选填“变大”、“不变”或“变小”),光斑亮度 (选填“增强”、“不变”或“减弱”);
③同学制作了一个挖空的硬纸板如图孔1孔2所示,两个正方形小孔的边长分别是1mm和5mm,他将纸板正对着太阳,调节纸板离地面的距离观察地面上的光斑,如图丙所示三个选项中光斑的大小和形状一定不会出现的是 (填字母)。
18.探究光的反射规律,器材有:激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板;
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向 (选填“上”或“下”)移动;
(2)利用图乙所示的装置进行探究;
①平面镜水平放置,标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板A,射向镜面上的O点,将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,当纸板B和纸板A在 时,纸板B上能呈现反射光束;
②改变入射光的方向,读出入射角和反射角的大小,将测得的数据记录在表格中,由此可知:反射角与入射角大小 ;
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
③用另一束光逆着反射光的方向射到镜面,观察到反射后的光会逆着原来入射光的方向射出,这表明: ;
(3)利用如图丙所示的装置进行探究。让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成角,说明白板与镜面的位置关系是: ,实验表明: ;
(4)自行车尾灯是由许多角反射器组成的反光装置,角反射器是由互相垂直的反光面组成的。当汽车的灯光照在尾灯上时,司机看到尾灯特别亮,原因是: 。
19.某同学的爷爷跟着电视节目学习太极拳时,因教练面向观众授课,爷爷总是把左右动作做反。在该同学的建议下,爷爷向后转身,面对墙上镜中的电视画面学习,有效地矫正了动作。为了帮助爷爷明白其中的道理,他利用如图所示的装置分享“探究平面镜成像特点”的实验过程。
【证据】
(1)将方格纸平铺在水平桌面上,用镀膜玻璃板作为平面镜 放置在方格纸上。
(2)将一枚棋子作为物放在镜前两格处,取另一枚棋子在镜后移动,直到它与物的像完全重合,从而确定像的位置,记录此时像与物到镜面的格数。
(3)改变物到镜面的格数,进行多次实验;根据像与物到镜面的格数关系,判断像与物到镜面的 关系。
(4)请你在虚线框内设计记录上述实验数据的表格(表一):
(5)下图为两枚叠放的棋子,将其放在镜前,取数量适当的棋子叠放在镜后并移动位置,直到与镜前棋子的像完全重合,记录此时镜前与镜后棋子的数量。
(6)改变叠放的棋子数量,进行多次实验,记录结果如表二:
表二
实验次数
平面镜前棋子的数量/枚
平面镜后棋子的数量/枚
1
2
2
2
3
3
3
4
4
【解释】
(1)根据表二,每次实验镜后棋子与镜前棋子的数量 ,且与镜前棋子的像完全重合,可得结论:像与物的大小相等。
(2)借助方格纸可发现,像和物的连线与镜面 。
【交流】分享完上述实验过程后,根据“像与物关于镜面对称”的特点,该同学与爷爷面对面玩起了“照镜子”的游戏。该同学扮演物举起左手,爷爷扮演镜中的像应举起 手。通过实验和游戏,爷爷明白了用镜子矫正动作的原因。
实验次数
平面镜前棋子的格数/格
平面镜后棋子的格数/格
1
2
3
20.小华偶然间垂直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(1)他想光斜射时才发生偏折,才会出现“池底变浅”的现象,那么光在垂直入射时,光线不再偏折,还会有“池底变浅”的现象吗?上述过程在科学探究中做 (选填“设计实验”“提出问题”或“分析论证”)。
(2)①联想到“平面镜成像”找像位置的方法,于是他按如图所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面上的一张白纸上,标记出物体的位置。按照图乙的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时,前后移动小卡片,使小卡片与像在同一个平面上,将小卡片此时的位置标记在白纸上,这样就找到了放置一块玻璃砖时 的位置。
②随后,他将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察,发现像的位置不变,说明玻璃砖与物体的距离 影响成像位置(选填“会”或“不会”)。
(3)为了观察不同厚度玻璃的成像情况,他将第二块相同玻璃砖紧贴在第一块后面,如图丙所示,观察并记录像的位置;他再将第三块相同玻璃砖紧贴在前两块后面,如图丁所示,观察并记录像的位置。记录数据如下图所示:
①分析图的数据可知,用一块玻璃砖观察时,像与物体的距离是 cm;
②三次实验都说明了光在垂直入射时,像的位置会 观察者(选填“靠近”或“远离”)。
(4)从图的实验数据还可以得出:玻璃的厚度越厚,像与物的距离越 。
(5)从以上探究可知,从竖直方向看到的池底比它的实际位置 (选填“浅”或“深”)。
六、简答题
21.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,地上发亮的是水;背着月光走,地上发暗的是水。请你依据所学光的反射知识进行解释。
七、计算题
22.打雷和闪电是同时发生的。小明测出自观察到闪电起至听到雷声的时间为15s,已知声音在空气中的传播速度为340m/s,光在空气中的传播速度为3×108m/s,求:
(1)发生闪电处距小明的直线距离约多远?(不计光传播所需时间)
(2)光从闪电处到小明处需要多少时间?
23.南北向摆放着一面足够高的平面镜A,宽度为1m。甲同学戴着头灯面对A镜站立,乙同学站在甲同学南方4m处,向着甲同学以1m/s的速度匀速靠近,对以下问题进行探究:
(1)乙同学从A镜中看到甲同学所戴头灯的时间;
(2)若房间内还有个东西向摆放的宽度也为1m的B镜,其位置如图所示。则乙同学再重复刚才的匀速直线运动,请画出她从A中看到头灯的观察范围的光路图。
八、综合题
24.“若在水边走,安全记心头”。看起来不深的池水,也不要贸然下去。
(1)如图所示,来自池底A点的光,从水中斜射向空气时,在水面处发生 现象,岸上的人,当眼睛位于B处时,逆着射入眼睛的光看去,感觉A升高到A'的位置,即池水看起来比实际的 ;
(2)请在图中画出上述现象的光路图,并标出入射角i。( )
九、科普阅读题
25.阅读短文,回答问题。
瑞利散射
2022年5月7日傍晚,浙江舟山的天空出现血红色的现象,引发了大家的关注,专家认为此现象的主要是由光的瑞利散射形成的。
光在传播过程中遇到介质时会发生吸收、透射、反射和散射现象(如图所示)。光的散射是指光在传播过程中与介质发生作用,部分光偏离原来的入射方向而分散传播的现象。散射的光线在光线前进方向和反方向上的程度是相同的,而在与入射光线垂直的方向上程度最低。
物理学家瑞利发现当光在传播过程中遇到微粒,当微粒的直径远小于入射波的波长时,散射光线的强度与入射光线波长的四次方成反比,即波长愈短,散射愈强,将微粒的直径远小于入射波的波长时的散射称为瑞利散射。
当太阳光在大气中传播时,蓝紫光比红光散射更明显,人的视觉系统对蓝光比紫光更敏感,当雨过天晴或秋高气爽时,蓝色光被散射至弥漫天空,天空即呈现蔚蓝色;当日落时太阳几乎在我们视线的正前方,直射光中的蓝光大量被散射了,剩下的主要是红橙色光,所以日落时太阳附近呈现红色,而云也因为反射太阳光而呈现红色,但天空仍然是蓝色的。许多科技领域也应用到散射和散射理论,如超声检查、芯片检验、聚合过程监视、电脑成像等。
(1)下列现象中不考虑光的传播方向发生改变的是 。
A.平面镜成像
B.小孔成像
C.放大镜看物体
D.蓝色天空
(2)当光发生散射时,光的传播速度将是 。
A.变大
B.不变
C.变小
D.无法确定
(3)当光照到海水中时,少量水呈现无色,大量海水呈现蓝色的解释合理的是 。
A.海水本身就呈淡蓝色,大量海水现象较明显
B.少量海水不符合散射规律,大量海水才符合散射规律
C.无论海水多少,光在海水中都发生散射,大量海水现象更明显
D.海水本身是无色的,在海洋深处有大量蓝色物质
(4)光在传播过程中遇到微粒发生瑞利散射时,散射光强度分布最合理的是 (图中“。”表示微粒,线段长短表示光的强弱)。
(5)若可见光中各种色光的强度相等,在空气中波长为750nm红光散射强度与波长为450nm紫光散射强度之比约为 。
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