专题01 光学（竞赛培优精讲）八年级物理上学期全国通用

专题01 光学 目录概览 A考点精研・竞赛考点专项攻坚 1 竞赛培优大纲 1 重点知识讲解 2 核心应用突破 3 考试难度要求 4 竞赛真题剖析 4 B实战进阶・竞赛选拔模拟特训 5 竞赛培优大纲 一、光的直线传播 1.理解光的直线传播原理。 2.掌握光的直线传播现象，如影子的形成、日食和月食等。 3.了解光的传播速度及其在不同介质中的变化。 二、光的反射 1.掌握光的反射定律，包括入射角等于反射角、入射光线、反射光线和法线在同一平面内等。 2.理解镜面反射和漫反射的区别。 3.应用光的反射定律解决实际问题，如镜面成像。 三、光的折射 1.掌握光的折射定律，包括入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。 2.了解光从一种介质进入另一种介质时的折射现象。 3.应用光的折射定律解决实际问题，如水中的物体看起来比实际位置浅。 四、透镜成像 1.了解透镜的种类和特性，如凸透镜和凹透镜。 2.掌握透镜成像的规律，包括凸透镜成像和凹透镜成像。 3.应用透镜成像规律解决实际问题，如照相机、投影仪和放大镜的原理。 五、光学仪器 1.了解常见的光学仪器，如显微镜、望远镜和眼镜等。 2.理解光学仪器的工作原理和成像特点。 3.掌握利用光学仪器进行观测和测量的方法。 六、光的波动性 1.了解光的波动性，包括光的干涉和衍射现象。 2.理解光的波动理论，如惠更斯原理和麦克斯韦电磁理论。 3.了解光的偏振现象及其应用。 七、光的粒子性 1.了解光的粒子性，包括光的量子理论和光子的概念。 2.理解光电效应和康普顿效应。 3.了解光的波粒二象性及其统一。 重点知识讲解 一、光的直线传播 1. 定义 光的直线传播是指光在同种均匀介质中沿直线传播。 2. 现象 光的直线传播现象在日常生活中有很多应用，如影子的形成、小孔成像、日食和月食等。 3. 条件 光的直线传播需要满足两个条件：一是同种介质，二是介质均匀。如果介质不均匀，光在其中传播时会发生折射或散射，不再沿直线传播。 4. 光速 光在真空中的传播速度约为 3×108 m/s，在不同介质中的传播速度不同。光在空气中的传播速度略小于真空中的速度，但相差不大。 5. 应用 光的直线传播在实际生活中有很多应用，如激光准直、瞄准射击、排队等。在现代科技中，光的直线传播也被广泛应用于光学仪器、激光技术、光通信等领域。 二、平面镜成像 1.平面镜成像的特点：平面镜成像的大小相等、左右相反、上下相反、距离相等。 2.平面镜成像的原理：光的反射定律，即入射角等于反射角，入射光线、反射光线和法线在同一平面内。 3.平面镜成像的应用：镜子、潜望镜、显微镜等。 4.解决平面镜成像问题的方法：利用平面镜成像的特点和原理，可以通过作图法或数学方法解决问题。 三、光的反射和折射 1.光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。 2.光的折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。 3.折射率：光从一种介质进入另一种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比称为折射率。 4.全反射：当光从光密介质进入光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射，即全部光线都被反射回光密介质中。 5.解决光的反射和折射问题的方法：利用光的反射定律和折射定律，可以通过作图法或数学方法解决问题。 四、光的颜色 1. 光的颜色是由什么决定的？ 我们所看到的光的颜色实际上是光的波长的表现。不同波长的光呈现出不同的颜色，从红色到紫色，波长逐渐减小。光的颜色还与光的频率有关，频率越高，光的颜色就越偏向紫色；频率越低，光的颜色就越偏向红色。 2. 可见光的颜色范围 可见光的颜色范围在电磁波谱中是很窄的一部分，其波长范围大约在 380nm 到 760nm 之间。这个范围内的光依次呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。 3. 光的颜色混合 当不同颜色的光混合在一起时，我们会看到新的颜色。例如，红色和绿色光混合会产生黄色光，蓝色和黄色光混合会产生白色光。这种颜色混合的现象被称为加法混色。 4. 物体的颜色 我们看到物体的颜色并不是物体本身的颜色，而是物体反射的光的颜色。例如，一个红色的苹果之所以看起来是红色的，是因为它反射了红色光而吸收了其他颜色的光。 核心应用突破 光的波粒二象性 1. 光的波动说和粒子说 在 17 世纪和 18 世纪，人们对光的本性有两种不同的观点。一种观点认为光是一种波动，类似于声波或水波；另一种观点认为光是由一些离散的粒子组成的，类似于子弹或小球。 2. 光的波粒二象性 在 20 世纪初，随着实验技术的发展，人们发现光既具有波动性质，又具有粒子性质。这被称为光的波粒二象性。 3. 光的波动性 光的波动性表现为光可以发生干涉和衍射现象。干涉是指两束光在某些情况下可以相互增强或相互抵消，形成明暗相间的干涉条纹。衍射是指光在通过小孔或障碍物时会发生弯曲和扩散。 4. 光的粒子性 光的粒子性表现为光具有能量和动量，并且可以与物质相互作用。例如，光可以被电子吸收或散射，从而改变电子的运动状态。 5. 波粒二象性的统一 光的波粒二象性并不是相互矛盾的，而是光的两种不同表现形式。在某些情况下，光的波动性表现更为明显，如在干涉和衍射实验中；而在另一些情况下，光的粒子性表现更为明显，如在光电效应中。 6. 波粒二象性的应用 光的波粒二象性在现代物理学中有着广泛的应用。例如，在量子力学中，光被描述为一种量子，其波动性和粒子性在微观尺度下相互作用。此外，光的波粒二象性也被应用于光学、激光技术、光电子学等领域。 考试难度要求 1. 竞赛难度 初中物理竞赛中的光学部分通常涵盖了光的传播、反射、折射、透镜等基本概念和原理。竞赛题目可能会涉及到一些较深入的光学现象和应用，例如光的干涉、衍射、偏振等。相比于普通的初中物理课程，竞赛难度会有所提高，要求学生具备更深入的理解和分析能力。 2. 竞赛要求 参加初中物理竞赛的学生需要掌握光学的基本知识，包括光的传播方式、反射定律、折射定律、透镜成像等。此外，学生还需要具备运用这些知识解决实际问题的能力，能够进行简单的光学实验设计和数据分析。 3. 如何准备 为了在初中物理竞赛中取得好成绩，学生可以通过阅读相关的教材和参考书籍来系统学习光学知识。同时，多做练习题和模拟试题，加强对知识点的理解和应用能力。参加培训课程或请教老师，也可以帮助学生更好地准备竞赛。 竞赛真题剖析 【真题剖析1】（2023九年级下·湖南岳阳·竞赛）有一个点光源S，放在平面镜MN前，若镜MN不动，光源S以速度2m/s沿与镜面成60°角的方向向右匀速直线运动，如图所示，则光源S在镜中的像S1将（　　） A．以速度2m/s斜向左下运动 B．以速度4m/s沿SO直线方向向右平移 C．以速度2m/s沿垂直于SO方向向下平移 D．在S上看到的像沿S1S方向以速度向S靠近 【真题剖析2】（2022九年级下·福建三明·竞赛）我校新建喷水池，在池底的中央安装了一只射灯，池内无水时，在S点形成一光斑，如图所示，水面升至a位置时，站在池旁的人看到光斑的位置在P点，人看到的亮斑的位置在Q点，则P点在S点的 （选填“上方”或“下方”），Q点在S点的 （选填“上方”或“下方”）。 【真题剖析3】（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）小丽利用如图所示的实验装置探究平面镜成像的特点。请按要求回答下列问题： (1)实验采用透明薄玻璃板代替平面镜做实验，目的是 ； (2)在玻璃板前点燃蜡烛A，可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像，取另一支蜡烛B在玻璃板后面移动，从不同角度看上去它跟蜡烛A的像重合，说明平面镜所成的像与物体 。 (3)若将一张白纸放在像所在的位置，则小娴不能在白纸上看到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是 像。 【真题剖析4】（2024九年级上·河南安阳·竞赛）如图所示，一束光从空气斜射入水中，光与水平面的夹角为，画出其反射光线和大致的折射光线，并标出反射角的度数。 【真题剖析5】（2024九年级上·河南安阳·竞赛）教学楼前常放置一面镜子，为师生进入校园时整理衣冠之用。小明走向镜子时，发现自己的像“靠近镜子”且“变大”。为了探究他的像和他自身的大小和位置关系，他用点燃的蜡烛模拟自己，用玻璃板代替平面镜，进行了下面的探究。       （1）如图甲所示，他把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面。 （2）再拿一支与蜡烛外形相同但不点燃的蜡烛在玻璃板后面移动，能够发现与的像完全重合，初步确定像和物的大小关系是 （选填“相等”“像比物体大”或“物体比像大”）。他用铅笔记录下了玻璃板、蜡烛、蜡烛的位置。 （3）蜡烛代替的像，用到的物理方法是 （选填“转换法”或“等效替代法”）。 （4）他多次改变的位置，重复步骤（2），发现每次操作，都可以与的像重合，最终确定（2）的初步结论是正确的。记录的蜡烛、蜡烛、玻璃板的位置如图乙所示，由此可得出的结论是：像与物到平面镜的距离 。 （5）通过上述实验，可以发现：实验中用透明玻璃板代替平面镜的目的是 。 （6）根据实验探究，可以发现：他靠近镜子时， （选填“像变大”或“像靠近镜子”）的猜想是错误的。 1．如图所示，一平面镜放在圆筒的中心处，平面镜正对筒壁上一点光源S，点光源发出一细光束垂直射向平面镜.平面镜从图示位置开始绕圆筒中心轴O匀速转动，在转动30°角时，点光源在镜中所成的像转过的角度θ1，照射到筒壁上的反射光斑转过的角度θ2，则（　　） A．θ1=30°，θ2=30° B．θ1=30°，θ2=60° C．θ1=60°，θ2=60° D．θ1=60°，θ2=30° 2．细心的小明注意到这样的现象：若打开窗户直接观察远处的高架电线，则电线呈规则的下弯弧形；而若隔着窗户玻璃观察，则电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，而且轻微摆动头部让视线移动时，电线上不规则弯曲的部位也在移动。这是因为玻璃上（　　） A．不同部位对视线的阻挡情况不同 B．各部分的透光度不相同 C．各部分的厚度不均匀 D．不同部位对光的反射不一样 3．某学校要在喷水池的池底中央安装一只射灯。经过连续几天观察，小明同学发现：池内无水时，射灯发出的一束光照在池壁上，在S点形成一个亮斑，如图所示；池内水面升至a位置时，在池旁看到亮斑的位置在M点；水面升至b位置时，看到亮斑的位置在N点，则（    ） A．点、点都在点的下方 B．点、点都在点的上方 C．点在点的下方，点在点的上方 D．点在点的下方，点与点重合 4．图甲与图乙分别为利用“超细百叶窗光学技术”的手机防窥膜结构图与原理图，贴上这种防窥膜的手机，正对屏幕的使用者可看得很清楚，而与屏幕呈一定角度的旁观者看到的却是一片漆黑。在与此相关的分析中，错误的是（　　） A．亮屏状态下的手机是光源 B．可视范围外无法看到屏幕亮光，是因为光的直线传播原理 C．为达到更好的防窥效果，可适当增加不透明百叶窗的高度h D．由于透明层厚度很薄，当光线到达屏幕与透明层界面时，将不发生折射 5．小华站在平面镜前m处，下列说法不正确的是（  ） A．小华向前走，然后把手指压在玻璃镜面上，发现手指与像相距6mm，则镜面厚6mm B．小华向着镜面以m/s的速度移动s后，像距她2m C．晚间照镜子时，为了使像更清晰，可以用手电筒对准自己照射 D．如果平面镜打碎成两半，小华在平面镜中仍能成完整的像 6．如图所示，平面镜和细铅笔均竖直放置在水平桌面上，则下列说法错误的是（　　） A．向上移动平面镜，铅笔的像不会动 B．铅笔不动，平面镜旋转至虚线处，铅笔和它的像垂直 C．铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时，铅笔与它的像平行 D．平面镜不动，铅笔旋转至虚线处，铅笔的像有部分将出现在水平桌面的下方 7．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45°射向平静的液面方向不变， 当液面下降时，光点S'将向 （左/右）；当盛液体的容器倾斜时，假设液面高度不变，光点S'的位置 （改变/不改变）； 当液面上升2cm时，光点S'的位置向左移动 cm。 8．夜晚，小华通过可推拉的窗户玻璃观察发光吊灯的像和自己的像如图甲。增大吊灯的亮度，其像更 。小华靠近玻璃窗，她像的大小 ，她与自己的像之间的距离 。向右推动玻璃窗，吊灯像的位置 ；当人从停放在路边的A车前横穿马路时，行驶中的B车内驾驶员由于存在盲区而看不见行人，容易引发交通事故。如图乙，盲区指的位置是 （选填“甲/乙/丙/丁”）。 9．按要求完成下列作图； (1)请在图中作出物体AB在平面镜MN中所成的像A'B'； (2)点光源S在平面镜中所成的像为S'，SA为射向平面镜的一条光线，作出平面镜的位置，及SA的反射光线； (3)如图甲所示，平面镜上方有一竖直挡板P，AB、CD是挡板左侧的发光点S经过平面镜反射后的两条反射光线，请在图中作出发光点S。（要求留下作图痕迹） 10．按要求作图：（保留作图痕迹） (1)图甲中，M点表示青蛙眼睛，请在图中画出青蛙能观察到的井外的范围； (2)图乙中，请画出物体在平面镜中所成的像； (3)图丙中，小明的眼睛在C处刚好看到水中杯底硬币的A端的光路，向杯中缓慢注水，在图丙中画出小明刚看到硬币B端时的光路和水面的位置。 11．如图所示，在“探究平面镜成像特点”的实验中： (1)实验中用茶色玻璃板替代平面镜竖直放置在水平桌面上，是因为茶色玻璃板既能看到蜡烛A的像，又能看到另一侧的物体，便于确定 ； (2)细心的同学透过玻璃观察蜡烛的像时，看到在像的后面还有一个较模糊的像（图甲），出现两个不重合像的原因是 ，此时成两个像的蜡烛的物距分别是蜡烛到玻璃板两个面的距离，若玻璃板厚度为3mm，则两个像的中心距离为 mm。 (3)同学将两块完全相同的平面镜上、下挂在竖直的墙壁上，两平面镜间有一定的距离，一物体放在平面镜前，如图乙所示，则经过两块平面镜成像后，物体的像可能是选项中的 A． B． C． D． (4)如图丙，平面镜竖直放置，为镜前的一个发光点，现将平面镜从MN位置顺时针转到MN′物体S在平面镜中的像S′的移动轨迹为 （直线曲线），S′离的距离 （越来越近/越来越远/保持不变）。 (5)同学制作一只魔术箱如图，正面看起来是一个完整的空纸箱。把纸币从空箱顶端的投币口投入，结果纸币“不翼而飞”，因为魔术箱中平面镜与箱底的夹角为 度； 12．做“探究平面镜成像特点”的实验时，超超在竖立的玻璃板前一段距离处放一支点燃的蜡烛A，可以透过玻璃板观察蜡烛的像，他再取一段与蜡烛A等长但未点燃的蜡烛B放在玻璃板后，发现该蜡烛与蜡烛A的像完全重合，如图所示。 (1)实验中用玻璃板代替平面镜的目的是 ；若在图中水平向右移动玻璃板，A蜡烛的像 （填“会”或“不会”）跟着向右移动； (2)在寻找蜡烛A的像位置时，眼睛应该在蜡烛 （“A”或“B”）这一侧观察。超超无论在桌面上怎样移动后面的蜡烛B，都不能使之与蜡烛A的像完全重合，请你推测可能的原因是 ； (3)若将玻璃板绕底边向蜡烛B一侧翻转90°，则在此过程中，蜡烛A的烛焰（忽略烛焰的大小）与烛焰的像之间的距离变化情况是 （填“变大”、“变小”、“不变”、“先变大后变小”或“先变小后变大”），且烛焰的像的运动轨迹为 （填“直线”或“圆弧”）； (4)雯雯同学在做实验时，为了判断蜡烛A所成的像是实像还是虚像，将蜡烛B取走，放上一块光屏，眼睛应该在 （填“蜡烛A”或“光屏”）一侧进行观察。 13．如图1所示，固定在横坐标C点的激光笔沿图示方向发出一束细光束，小明将宽为d的长方形透明玻璃砖按如图位置放置，观察光的传播现象。 (1)图1中未放玻璃砖时激光束通过纵坐标A点，放玻璃砖后，光束经过E点与纵坐标交于B点，这是光的现象，此时折射角 角θ（选填“大于”、“等于”或“小于”）； (2)图1中其它条件不变，若换上宽度为的玻璃砖，光束与纵坐标的交点为D，则D点在B点的 （选填“上方”或“下方”），且BD （选填“＞”、“=”或“＜”）； (3)如图2，小明用宽度为d的玻璃砖继续实验，激光笔置于纵坐标上AB之间，发出一束光束射向玻璃砖表面E点，则光束将从玻璃砖底部 （选填“①”、“②”、“③”或“④”）区域内射出。 14．材料一：光从空气往介质中入射时，在界面处会发生折射现象，折射规律满足： （n为介质的折射率，为空气中的光线与法线的夹角，为介质中光线与法线的夹角）。 材料二：布儒斯特定律，当自然光以特定角度从空气中射入介质时，反射光线会与折射光线垂直，且反射光线为线偏振光。该角度称为布儒斯特角或起偏角。 (1)试计算自然光从空气射入某折射率为的透明介质中，求该介质的布儒斯特角的正弦值为多少？（你可能会用到的数学公式：sin（90°-θ）=cosθ，sin2 θ+cos2 θ=1） (2)如图所示，半圆玻璃砖的半径为R=10cm，折射率为，直径AB与水平屏幕垂直并接触于A点，激光a以入射角射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑，求两个光斑之间的距离L。 六、科普阅读题 15．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，由于反射镜绕垂直轴OO′旋转，每块反射镜都将轮流被扫描一次，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线，如果要求每块反射镜被扫描的范围θ=30°，且每秒钟在所有镜面上共扫描96次，求：镜鼓的反射镜面数目和每分钟转动的圈数？ 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题01 光学 目录概览 A考点精研・竞赛考点专项攻坚 1 竞赛培优大纲 1 重点知识讲解 2 核心应用突破 3 考试难度要求 4 竞赛真题剖析 4 B实战进阶・竞赛选拔模拟特训 5 竞赛培优大纲 一、光的直线传播 1.理解光的直线传播原理。 2.掌握光的直线传播现象，如影子的形成、日食和月食等。 3.了解光的传播速度及其在不同介质中的变化。 二、光的反射 1.掌握光的反射定律，包括入射角等于反射角、入射光线、反射光线和法线在同一平面内等。 2.理解镜面反射和漫反射的区别。 3.应用光的反射定律解决实际问题，如镜面成像。 三、光的折射 1.掌握光的折射定律，包括入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。 2.了解光从一种介质进入另一种介质时的折射现象。 3.应用光的折射定律解决实际问题，如水中的物体看起来比实际位置浅。 四、透镜成像 1.了解透镜的种类和特性，如凸透镜和凹透镜。 2.掌握透镜成像的规律，包括凸透镜成像和凹透镜成像。 3.应用透镜成像规律解决实际问题，如照相机、投影仪和放大镜的原理。 五、光学仪器 1.了解常见的光学仪器，如显微镜、望远镜和眼镜等。 2.理解光学仪器的工作原理和成像特点。 3.掌握利用光学仪器进行观测和测量的方法。 六、光的波动性 1.了解光的波动性，包括光的干涉和衍射现象。 2.理解光的波动理论，如惠更斯原理和麦克斯韦电磁理论。 3.了解光的偏振现象及其应用。 七、光的粒子性 1.了解光的粒子性，包括光的量子理论和光子的概念。 2.理解光电效应和康普顿效应。 3.了解光的波粒二象性及其统一。 重点知识讲解 一、光的直线传播 1. 定义 光的直线传播是指光在同种均匀介质中沿直线传播。 2. 现象 光的直线传播现象在日常生活中有很多应用，如影子的形成、小孔成像、日食和月食等。 3. 条件 光的直线传播需要满足两个条件：一是同种介质，二是介质均匀。如果介质不均匀，光在其中传播时会发生折射或散射，不再沿直线传播。 4. 光速 光在真空中的传播速度约为 3×108 m/s，在不同介质中的传播速度不同。光在空气中的传播速度略小于真空中的速度，但相差不大。 5. 应用 光的直线传播在实际生活中有很多应用，如激光准直、瞄准射击、排队等。在现代科技中，光的直线传播也被广泛应用于光学仪器、激光技术、光通信等领域。 二、平面镜成像 1.平面镜成像的特点：平面镜成像的大小相等、左右相反、上下相反、距离相等。 2.平面镜成像的原理：光的反射定律，即入射角等于反射角，入射光线、反射光线和法线在同一平面内。 3.平面镜成像的应用：镜子、潜望镜、显微镜等。 4.解决平面镜成像问题的方法：利用平面镜成像的特点和原理，可以通过作图法或数学方法解决问题。 三、光的反射和折射 1.光的反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。 2.光的折射定律：折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分居法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射率之比。 3.折射率：光从一种介质进入另一种介质时，入射角的正弦与折射角的正弦之比称为折射率。 4.全反射：当光从光密介质进入光疏介质时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射，即全部光线都被反射回光密介质中。 5.解决光的反射和折射问题的方法：利用光的反射定律和折射定律，可以通过作图法或数学方法解决问题。 四、光的颜色 1. 光的颜色是由什么决定的？ 我们所看到的光的颜色实际上是光的波长的表现。不同波长的光呈现出不同的颜色，从红色到紫色，波长逐渐减小。光的颜色还与光的频率有关，频率越高，光的颜色就越偏向紫色；频率越低，光的颜色就越偏向红色。 2. 可见光的颜色范围 可见光的颜色范围在电磁波谱中是很窄的一部分，其波长范围大约在 380nm 到 760nm 之间。这个范围内的光依次呈现出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色。 3. 光的颜色混合 当不同颜色的光混合在一起时，我们会看到新的颜色。例如，红色和绿色光混合会产生黄色光，蓝色和黄色光混合会产生白色光。这种颜色混合的现象被称为加法混色。 4. 物体的颜色 我们看到物体的颜色并不是物体本身的颜色，而是物体反射的光的颜色。例如，一个红色的苹果之所以看起来是红色的，是因为它反射了红色光而吸收了其他颜色的光。 核心应用突破 光的波粒二象性 1. 光的波动说和粒子说 在 17 世纪和 18 世纪，人们对光的本性有两种不同的观点。一种观点认为光是一种波动，类似于声波或水波；另一种观点认为光是由一些离散的粒子组成的，类似于子弹或小球。 2. 光的波粒二象性 在 20 世纪初，随着实验技术的发展，人们发现光既具有波动性质，又具有粒子性质。这被称为光的波粒二象性。 3. 光的波动性 光的波动性表现为光可以发生干涉和衍射现象。干涉是指两束光在某些情况下可以相互增强或相互抵消，形成明暗相间的干涉条纹。衍射是指光在通过小孔或障碍物时会发生弯曲和扩散。 4. 光的粒子性 光的粒子性表现为光具有能量和动量，并且可以与物质相互作用。例如，光可以被电子吸收或散射，从而改变电子的运动状态。 5. 波粒二象性的统一 光的波粒二象性并不是相互矛盾的，而是光的两种不同表现形式。在某些情况下，光的波动性表现更为明显，如在干涉和衍射实验中；而在另一些情况下，光的粒子性表现更为明显，如在光电效应中。 6. 波粒二象性的应用 光的波粒二象性在现代物理学中有着广泛的应用。例如，在量子力学中，光被描述为一种量子，其波动性和粒子性在微观尺度下相互作用。此外，光的波粒二象性也被应用于光学、激光技术、光电子学等领域。 考试难度要求 1. 竞赛难度 初中物理竞赛中的光学部分通常涵盖了光的传播、反射、折射、透镜等基本概念和原理。竞赛题目可能会涉及到一些较深入的光学现象和应用，例如光的干涉、衍射、偏振等。相比于普通的初中物理课程，竞赛难度会有所提高，要求学生具备更深入的理解和分析能力。 2. 竞赛要求 参加初中物理竞赛的学生需要掌握光学的基本知识，包括光的传播方式、反射定律、折射定律、透镜成像等。此外，学生还需要具备运用这些知识解决实际问题的能力，能够进行简单的光学实验设计和数据分析。 3. 如何准备 为了在初中物理竞赛中取得好成绩，学生可以通过阅读相关的教材和参考书籍来系统学习光学知识。同时，多做练习题和模拟试题，加强对知识点的理解和应用能力。参加培训课程或请教老师，也可以帮助学生更好地准备竞赛。 竞赛真题剖析 【真题剖析1】（2023九年级下·湖南岳阳·竞赛）有一个点光源S，放在平面镜MN前，若镜MN不动，光源S以速度2m/s沿与镜面成60°角的方向向右匀速直线运动，如图所示，则光源S在镜中的像S1将（　　） A．以速度2m/s斜向左下运动 B．以速度4m/s沿SO直线方向向右平移 C．以速度2m/s沿垂直于SO方向向下平移 D．在S上看到的像沿S1S方向以速度向S靠近 【答案】AD 【知识点】平面镜成像的特点和规律 【详解】ABC．根据平面镜成像规律作图如下： 由图可知，光源S在的像S1与S关于平面镜对称，因此像S1的运动轨迹为DB，且速度与光源S的速度相同，即以速度2m/s斜向左下运动，故A符合题意，BC不符合题意； D．由几何定理知，30度角所对的直角边是斜边的一半，假设S点到平面镜的长AB＝2，利用勾股定理可求出S点到平面镜的垂直距离AC＝。因为光源S以速度2m/s沿与镜面成60°角的方向向右匀速直线运动，所以发光点S接近镜面的速度为，而像点接近镜面的速度也是，所以S与像点接近的速度是，故D符合题意。 故选AD。 【真题剖析2】（2022九年级下·福建三明·竞赛）我校新建喷水池，在池底的中央安装了一只射灯，池内无水时，在S点形成一光斑，如图所示，水面升至a位置时，站在池旁的人看到光斑的位置在P点，人看到的亮斑的位置在Q点，则P点在S点的 （选填“上方”或“下方”），Q点在S点的 （选填“上方”或“下方”）。 【答案】 下方 上方 【知识点】光的反射定律、从水面看向水中 【详解】[1]往池内注水，水面升至a位置时，发生折射，根据折射定律，P点如下图所示： 通过画图可知，P点在S点的下方。 [2]水面上升至b位置时，光线先在水池壁反射，再折射出水面，根据反射定律和折射定律，Q点如下图所示： 通过画图可知：Q点在S点的上方。 【真题剖析3】（2023九年级下·湖南湘西·竞赛）小丽利用如图所示的实验装置探究平面镜成像的特点。请按要求回答下列问题： (1)实验采用透明薄玻璃板代替平面镜做实验，目的是 ； (2)在玻璃板前点燃蜡烛A，可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像，取另一支蜡烛B在玻璃板后面移动，从不同角度看上去它跟蜡烛A的像重合，说明平面镜所成的像与物体 。 (3)若将一张白纸放在像所在的位置，则小娴不能在白纸上看到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是 像。 【答案】(1)便于确定像的位置 (2)大小相等 (3)虚 【知识点】探究平面镜成像特点实验中的装置及作用、探究平面镜成像特点的实验操作过程 【详解】（1）用玻璃板代替平面镜，在玻璃板前面既能看到A的像，又能看到玻璃板后面的蜡烛B，便于确定像的位置。 （2）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧（A侧）观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法；从不同角度看上去它跟蜡烛A的像重合，说明像物到镜面距离相等，像大小跟物体的大小相等。 （3）因为用白纸放在像所在的位置时，在白纸上没承接到有蜡烛的像，说明平面镜成的像是虚像。 【真题剖析4】（2024九年级上·河南安阳·竞赛）如图所示，一束光从空气斜射入水中，光与水平面的夹角为，画出其反射光线和大致的折射光线，并标出反射角的度数。 【答案】 【知识点】作光的反射光路图、作出光在空气和介质中传播的光路图 【详解】入射光线与水面的夹角为30°，则入射角等于 所以反射角也为60°，先过入射点垂直于界面作出法线，然后根据反射角等于入射角，在空气中法线的右侧画出反射光线；再根据折射角小于入射角，在法线的右侧的水中画出折射光线，如图所示： 【真题剖析5】（2024九年级上·河南安阳·竞赛）教学楼前常放置一面镜子，为师生进入校园时整理衣冠之用。小明走向镜子时，发现自己的像“靠近镜子”且“变大”。为了探究他的像和他自身的大小和位置关系，他用点燃的蜡烛模拟自己，用玻璃板代替平面镜，进行了下面的探究。       （1）如图甲所示，他把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面。 （2）再拿一支与蜡烛外形相同但不点燃的蜡烛在玻璃板后面移动，能够发现与的像完全重合，初步确定像和物的大小关系是 （选填“相等”“像比物体大”或“物体比像大”）。他用铅笔记录下了玻璃板、蜡烛、蜡烛的位置。 （3）蜡烛代替的像，用到的物理方法是 （选填“转换法”或“等效替代法”）。 （4）他多次改变的位置，重复步骤（2），发现每次操作，都可以与的像重合，最终确定（2）的初步结论是正确的。记录的蜡烛、蜡烛、玻璃板的位置如图乙所示，由此可得出的结论是：像与物到平面镜的距离 。 （5）通过上述实验，可以发现：实验中用透明玻璃板代替平面镜的目的是 。 （6）根据实验探究，可以发现：他靠近镜子时， （选填“像变大”或“像靠近镜子”）的猜想是错误的。 【答案】 相等 等效替代法 相等 便于确定像的位置 像变大 【知识点】探究平面镜成像特点实验中的装置及作用、探究平面镜成像特点的实验操作过程、探究平面镜成像特点实验的注意事项和常见错误、等效替代法 【详解】（2）[1]由题可知，发现蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，则说明平面镜成的像和物的大小关系是相等。 （3）[2]用蜡烛B来替代蜡烛A，来研究像与物的关系，这种方法是等效替代法。 （4）[3]由题可知，每次蜡烛A到玻璃板的距离与蜡烛A的像到玻璃板的距离是相等的，所以可得出像与物到平面镜的距离相等。 （5）[4]玻璃板既能透光又能反射光使物体成像，能看到前面物体在玻璃板后面成的像，也能看到玻璃板后面的物体，便于确定像的位置。 （6）[5]由实验探究平面镜成像的特点可知，像与物大小相等，人靠近镜子时，人的大小不变，所以像的大小也不变，故“像变大” 的猜想是错误的；而 “像靠近镜子” 是正确的，因为像与物到平面镜的距离始终相等，人靠近镜子，像也会靠近镜子。 1．如图所示，一平面镜放在圆筒的中心处，平面镜正对筒壁上一点光源S，点光源发出一细光束垂直射向平面镜.平面镜从图示位置开始绕圆筒中心轴O匀速转动，在转动30°角时，点光源在镜中所成的像转过的角度θ1，照射到筒壁上的反射光斑转过的角度θ2，则（　　） A．θ1=30°，θ2=30° B．θ1=30°，θ2=60° C．θ1=60°，θ2=60° D．θ1=60°，θ2=30° 【答案】C 【知识点】平面镜成像的特点和规律 【详解】如右图所示，平面镜旋转30°，相当于入射角增大30°，因为原先入射角为0°，(如左图)，则入射角和反射角的夹角为60°，照射到筒壁上的反射光斑转过的角度θ2为60°(如右图)，由左右两图的“虚像”的位置可知，点光源在镜中所成的像转过的角度θ1为60°。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 2．细心的小明注意到这样的现象：若打开窗户直接观察远处的高架电线，则电线呈规则的下弯弧形；而若隔着窗户玻璃观察，则电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，而且轻微摆动头部让视线移动时，电线上不规则弯曲的部位也在移动。这是因为玻璃上（　　） A．不同部位对视线的阻挡情况不同 B．各部分的透光度不相同 C．各部分的厚度不均匀 D．不同部位对光的反射不一样 【答案】C 【知识点】光的折射的概念和现象 【详解】A．若隔着窗户玻璃观察，玻璃上不同部位对光的折射程度可能不同，而不是玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同，故A不符合题意； B．若玻璃各部分的透光度不相同，看到电线的亮度不同，而不会出现弯曲，故B不符合题意； C．若玻璃上各部分厚度不同，则对光的偏折能力也不同，所以如果隔着玻璃看，电线虽然整体上也呈现弧形，但是电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，当轻微摆动头部让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动，故C符合题意； D．因为如果隔着玻璃看，玻璃上不同部位对光的折射情况不同，而不是反射情况不同，故D不符合题意。 故选C。 3．某学校要在喷水池的池底中央安装一只射灯。经过连续几天观察，小明同学发现：池内无水时，射灯发出的一束光照在池壁上，在S点形成一个亮斑，如图所示；池内水面升至a位置时，在池旁看到亮斑的位置在M点；水面升至b位置时，看到亮斑的位置在N点，则（    ） A．点、点都在点的下方 B．点、点都在点的上方 C．点在点的下方，点在点的上方 D．点在点的下方，点与点重合 【答案】C 【知识点】根据光的折射判断物体的位置 【详解】如下图所示，当水面升至a位置时，射灯发出的光线在水面处发生折射，折射光线远离法线偏折，然后照在池壁的S点，会看到M点在S点的下方； 如下图所示，当水面升至b位置时，射灯发出的光线沿直线照射在池壁的S点，经池壁反射到水面处，在水面处发生折射，由于光的折射，在水面上方看到的亮斑的位置会比实际位置偏浅，故看到的N点在S点的上方。 故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 4．图甲与图乙分别为利用“超细百叶窗光学技术”的手机防窥膜结构图与原理图，贴上这种防窥膜的手机，正对屏幕的使用者可看得很清楚，而与屏幕呈一定角度的旁观者看到的却是一片漆黑。在与此相关的分析中，错误的是（　　） A．亮屏状态下的手机是光源 B．可视范围外无法看到屏幕亮光，是因为光的直线传播原理 C．为达到更好的防窥效果，可适当增加不透明百叶窗的高度h D．由于透明层厚度很薄，当光线到达屏幕与透明层界面时，将不发生折射 【答案】D 【知识点】光源的概念及分类、根据光的直线传播确定观察范围、光的折射的概念和现象 【详解】A．亮屏状态下，手机的屏幕自己发光，是光源，故A正确，不符合题意； B．离开可视范围就无法看到屏幕光线，主要是由于光沿直线传播并被“百叶窗”结构挡住，故B正确，不符合题意； C．适当增大百叶窗高度可缩小可视角度，从而更好地防止偷窥，降低高度会增大可视角度，不利于防窥，故C正确，不符合题意； D．即使透明层厚度很薄，光线从一种介质进入另一种介质时仍会发生折射，故D错误，符合题意。 故选 D。 5．小华站在平面镜前m处，下列说法不正确的是（  ） A．小华向前走，然后把手指压在玻璃镜面上，发现手指与像相距6mm，则镜面厚6mm B．小华向着镜面以m/s的速度移动s后，像距她2m C．晚间照镜子时，为了使像更清晰，可以用手电筒对准自己照射 D．如果平面镜打碎成两半，小华在平面镜中仍能成完整的像 【答案】A 【知识点】平面镜成像的特点和规律、根据平面镜成像特点判断像与物的位置关系、平面镜成完整像的条件 【详解】A．当手指压在镜面上时，手指到反射面的距离为镜面厚度，设为d；根据“物距等于像距”，像到反射面的距离也为d。因此手指与像的距离应为2d。根据题，若手指与像相距，则镜面厚度为，故A错误，符合题意； B．小华一开始距镜面，以的速度向镜面移动，移动距离为，此时她距镜面的距离变为。根据“物距等于像距”，则像距镜面也为，因此小华与像的距离为，故B正确，不符合题意； C．晚间环境较暗，小华自身反射的光少，经镜面反射进入人眼的光也少，所以像不清晰；用手电筒对自己照射，使小华身体反射更多光。从而镜面反射后，进入人眼的光增加，像更清晰，故C正确，不符合题意； D．平面镜成像的完整性取决于镜面能否反射物体各部分的光，与镜面是否完整无关，故D正确，不符合题意。 故选A。 6．如图所示，平面镜和细铅笔均竖直放置在水平桌面上，则下列说法错误的是（　　） A．向上移动平面镜，铅笔的像不会动 B．铅笔不动，平面镜旋转至虚线处，铅笔和它的像垂直 C．铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时，铅笔与它的像平行 D．平面镜不动，铅笔旋转至虚线处，铅笔的像有部分将出现在水平桌面的下方 【答案】D 【知识点】根据平面镜成像特点判断像与物的位置关系 【详解】A．根据平面镜成像特点，像与物体关于镜面对称，铅笔不动，向上移动平面镜，铅笔的像与铅笔仍关于平面镜对称，所以铅笔的像的位置不变。故A正确，不符合题意； B．由图，铅笔和平面镜与虚线夹角均为45°，铅笔不动，平面镜旋转至虚线处，则铅笔与平面镜的夹角为45°，根据平面镜成像特点，像与物体关于镜面对称，则铅笔的像与平面镜的夹角也为45°，故铅笔和它的像垂直。故B正确，不符合题意； C．铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时，则铅笔与平面镜平行，根据平面镜成像特点，像与物体关于镜面对称，则铅笔的像也与平面镜平行，故铅笔与它的像平行。故C正确，不符合题意； D．平面镜不动，铅笔旋转至虚线处，根据平面镜成像特点，像与物体关于镜面对称，铅笔的像应在水平桌面上方，不会有部分出现在水平桌面下方。故D错误，符合题意。 故选D。 7．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45°射向平静的液面方向不变， 当液面下降时，光点S'将向 （左/右）；当盛液体的容器倾斜时，假设液面高度不变，光点S'的位置 （改变/不改变）； 当液面上升2cm时，光点S'的位置向左移动 cm。 【答案】 右 不改变 4 【知识点】反射光随入射光的变化、利用光的反射判断水面上升或下降 【详解】[1]由图可知，当液面下降时，入射点右移，入射角不变，反射角不变，反射光线与原反射光线平行，光点S'将向右移动，如图所示： [2]盛液体的容器倾斜时，液面不变，入射点位置不变，入射角不变，根据光的反射定律可知，反射角不变，即光点S'位置不变。 [3]当液面上升2cm时，由于入射角不变，反射光线与原来的入射光线平行，如图所示： 已知激光与水平液面保持成45°角射向液面，当液面上升2cm时，根据几何关系，入射点向左移动2cm。由于入射角为45°，反射角也为45°，所以光点S'向左移动的距离是液面上升高度的2倍，即2×2cm=4cm。 8．夜晚，小华通过可推拉的窗户玻璃观察发光吊灯的像和自己的像如图甲。增大吊灯的亮度，其像更 。小华靠近玻璃窗，她像的大小 ，她与自己的像之间的距离 。向右推动玻璃窗，吊灯像的位置 ；当人从停放在路边的A车前横穿马路时，行驶中的B车内驾驶员由于存在盲区而看不见行人，容易引发交通事故。如图乙，盲区指的位置是 （选填“甲/乙/丙/丁”）。 【答案】 亮 不变 变小 不变 丁 【知识点】小孔成像、平面镜成像的特点和规律、根据平面镜成像特点判断像与物的位置关系 【详解】[1]增大吊灯的亮度，玻璃反射发光增强，其像更亮。 [2][3]平面镜所成的像和物大小相等，小华靠近玻璃窗，她像的大小不变。像和物到平面镜的距离相等，小华靠近玻璃窗，她与平面镜的距离变小，则像与平面镜的距离相等，她与自己的像之间的距离变小。 [4]向右推动玻璃窗，吊灯的位置不变，吊灯像的位置不变。 [5]因为光在同一均匀物质中沿直线传播，所以当人从停放在路边的A车前横穿马路时，由于A车的阻挡，行驶的B车内驾驶员看不见丁位置的行人，容易引发交通事故，即盲区指的位置是丁。 9．按要求完成下列作图； (1)请在图中作出物体AB在平面镜MN中所成的像A'B'； (2)点光源S在平面镜中所成的像为S'，SA为射向平面镜的一条光线，作出平面镜的位置，及SA的反射光线； (3)如图甲所示，平面镜上方有一竖直挡板P，AB、CD是挡板左侧的发光点S经过平面镜反射后的两条反射光线，请在图中作出发光点S。（要求留下作图痕迹） 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】作光的反射光路图、根据平面镜成像特点判断像与物的位置关系、根据平面镜成像原理作图寻找光源的位置、根据平面镜成像特点作光路图 【详解】（1）平面镜成像时，像与物关于镜面对称，且是正立、等大的虚像。从点向作垂线，延长到，使 到镜面的距离等于到镜面的距离。同理得到。连接（用虚线，因为它是虚像），如下图所示： （2）由平面镜成像规律可知，平面镜是与连线的垂直平分线。入射光线遇到平面镜，反射光线的反向延长线经过。连接与，作线段的垂直平分线，这就是平面镜的位置（画短斜线表示镜面，非反射面一侧画阴影）。延长交平面镜于（入射点）。连接与（这是反射光线的反向延长线方向，但实际反射光线是从出发到镜前，所以画到远离镜子的方向，沿方向用箭头表示）。如下图所示： （3）由光的反射规律可知，两条反射光线的反向延长线交于像点，而与关于平面镜对称。挡板在镜子上方，会遮挡一部分反射光，但反射光线仍符合反射定律。将反射光线反向延长（用虚线）。将反射光线反向延长，两条延长线交于一点（这是像点）。作关于平面镜的对称点，即为发光点，作图如下图所示： 10．按要求作图：（保留作图痕迹） (1)图甲中，M点表示青蛙眼睛，请在图中画出青蛙能观察到的井外的范围； (2)图乙中，请画出物体在平面镜中所成的像； (3)图丙中，小明的眼睛在C处刚好看到水中杯底硬币的A端的光路，向杯中缓慢注水，在图丙中画出小明刚看到硬币B端时的光路和水面的位置。 【答案】(1) (2) (3) 【知识点】根据光的直线传播确定观察范围、根据平面镜成像特点判断像与物的位置关系、作出光在空气和介质中传播的光路图 【详解】（1）井外的物体发出或者反射的光沿直线传播，能够射入青蛙的眼中，青蛙就能看到这个物体。甲范围是青蛙能够看到的，如图所示： （2）物体通过平面镜成像时，像与物关于平面镜对称。作出A、B两点关于镜面的对称点，用虚线连接两点，即为物体通过平面镜成的虚像，如图所示： （3）由题意知，小明的眼睛在C处刚好看到水中杯底硬币的A端，光从水中进入空气，加水后看见B端，折射光不变，则入射光与原来的入射光平行，与折射光的交点是入射点，水面过入射点，如图所示： 11．如图所示，在“探究平面镜成像特点”的实验中： (1)实验中用茶色玻璃板替代平面镜竖直放置在水平桌面上，是因为茶色玻璃板既能看到蜡烛A的像，又能看到另一侧的物体，便于确定 ； (2)细心的同学透过玻璃观察蜡烛的像时，看到在像的后面还有一个较模糊的像（图甲），出现两个不重合像的原因是 ，此时成两个像的蜡烛的物距分别是蜡烛到玻璃板两个面的距离，若玻璃板厚度为3mm，则两个像的中心距离为 mm。 (3)同学将两块完全相同的平面镜上、下挂在竖直的墙壁上，两平面镜间有一定的距离，一物体放在平面镜前，如图乙所示，则经过两块平面镜成像后，物体的像可能是选项中的 A． B． C． D． (4)如图丙，平面镜竖直放置，为镜前的一个发光点，现将平面镜从MN位置顺时针转到MN′物体S在平面镜中的像S′的移动轨迹为 （直线曲线），S′离的距离 （越来越近/越来越远/保持不变）。 (5)同学制作一只魔术箱如图，正面看起来是一个完整的空纸箱。把纸币从空箱顶端的投币口投入，结果纸币“不翼而飞”，因为魔术箱中平面镜与箱底的夹角为 度； 【答案】(1)像的位置 (2) 玻璃板太厚 6 (3)D (4) 曲线 保持不变 (5)45 【知识点】探究平面镜成像特点实验中的装置及作用、平面镜成像的特点和规律 【详解】（1）用茶色玻璃板替代平面镜竖直放置在水平桌面上，在玻璃板前面既能看到蜡烛A的像，又能看到另一侧的蜡烛B，移动B使其与A的像重合，就可以确定A的像的位置，故使用玻璃板代替平面镜进行实验便于确定像的位置。 （2）[1]平面镜成像是光的反射形成的，由于玻璃板太厚，两个面都能反射光，成两个像，所以透过玻璃观察蜡烛的像时，看到在像的后面还有一个较模糊的像。 [2]根据像与物到反射面的距离相等，平面镜的前后两面所成的像之间的距离为平面镜厚度的二倍，玻璃板厚度为3mm，则两个像的中心距离为6mm。 （3）平面镜成像时，像与物体的大小相等，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等，像与物体的连线与镜面垂直，即像与物关于平面镜对称，据此分析可知，ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （4）[1]根据平面镜成像特点，分别作出平面镜绕M点转动的3个位置时的像，如图所示： 由图可知，像点的轨迹应是圆弧，即为曲线。 [2]根据平面镜成像特点，像与物的连线被平面镜垂直平分，可知S'离M的距离与S离M的距离相等，而S离M的距离不变，所以S'离M的距离保持不变。 （5）从图可看出，在箱子里面下方边缘处，相邻格子相互垂直，根据平面镜的成像特点可知，物与像关于平面镜对称，所以，箱子里应有一个倾斜平面镜，且镜面与箱底的夹角为45度（这样保证像与物所在平面垂直），把纸币从空箱顶端的投币口投入，实际上纸币落在平面镜后面，人们从正面看不到，所以纸币“不翼而飞”。 12．做“探究平面镜成像特点”的实验时，超超在竖立的玻璃板前一段距离处放一支点燃的蜡烛A，可以透过玻璃板观察蜡烛的像，他再取一段与蜡烛A等长但未点燃的蜡烛B放在玻璃板后，发现该蜡烛与蜡烛A的像完全重合，如图所示。 (1)实验中用玻璃板代替平面镜的目的是 ；若在图中水平向右移动玻璃板，A蜡烛的像 （填“会”或“不会”）跟着向右移动； (2)在寻找蜡烛A的像位置时，眼睛应该在蜡烛 （“A”或“B”）这一侧观察。超超无论在桌面上怎样移动后面的蜡烛B，都不能使之与蜡烛A的像完全重合，请你推测可能的原因是 ； (3)若将玻璃板绕底边向蜡烛B一侧翻转90°，则在此过程中，蜡烛A的烛焰（忽略烛焰的大小）与烛焰的像之间的距离变化情况是 （填“变大”、“变小”、“不变”、“先变大后变小”或“先变小后变大”），且烛焰的像的运动轨迹为 （填“直线”或“圆弧”）； (4)雯雯同学在做实验时，为了判断蜡烛A所成的像是实像还是虚像，将蜡烛B取走，放上一块光屏，眼睛应该在 （填“蜡烛A”或“光屏”）一侧进行观察。 【答案】(1) 便于确定像的位置 不会 (2) A 见解析 (3) 先变大后变小 圆弧 (4)光屏 【知识点】探究平面镜成像特点实验中的装置及作用、探究平面镜成像特点的实验操作过程、探究平面镜成像特点实验的注意事项和常见错误 【详解】（1）[1]玻璃板是透明的，直接透过玻璃板便能观察到成像情况，当未点燃的B蜡烛与A蜡烛的像重合时，B蜡烛的位置即是A的像的位置，所以用玻璃板代替平面镜，便于确定像的位置。 [2]平面镜成的像与物关于镜面对称，若在图中水平向右移动玻璃板，因对称面的位置不变，A蜡烛的位置不变，A蜡烛的像不会跟着向右移动。 （2）[1]在玻璃板后移动B蜡烛时，人眼应在蜡烛A一侧观察，因为平面镜成像是光的反射形成的，人眼在A侧，才能接收A射向平面镜的光线的反射光线。 [2]根据像与物连线与镜面垂直的原理，如果玻璃板不垂直于桌面，像会偏高或偏低，后面的蜡烛就不能与前面蜡烛的像重合。 （3）[1][2]将玻璃板绕底边向蜡烛B一侧翻转90°，则在此过程中，像与物关于镜面是对称的，烛焰与其像之间的距离变化情况是先变大后变小，且烛焰的像的运动轨迹为圆弧。 （4）实像可以呈现在光屏上，能在光屏这一侧用眼睛直接观察到；虚像不能呈现在光屏上，若要判断所成的像是实像还是虚像，在将蜡烛B取走放上光屏后，应在光屏一侧观察，若光屏上能呈现像，则为实像，若光屏上不能呈现像，则为虚像。所以眼睛应该在光屏一侧进行观察。 13．如图1所示，固定在横坐标C点的激光笔沿图示方向发出一束细光束，小明将宽为d的长方形透明玻璃砖按如图位置放置，观察光的传播现象。 (1)图1中未放玻璃砖时激光束通过纵坐标A点，放玻璃砖后，光束经过E点与纵坐标交于B点，这是光的现象，此时折射角 角θ（选填“大于”、“等于”或“小于”）； (2)图1中其它条件不变，若换上宽度为的玻璃砖，光束与纵坐标的交点为D，则D点在B点的 （选填“上方”或“下方”），且BD （选填“＞”、“=”或“＜”）； (3)如图2，小明用宽度为d的玻璃砖继续实验，激光笔置于纵坐标上AB之间，发出一束光束射向玻璃砖表面E点，则光束将从玻璃砖底部 （选填“①”、“②”、“③”或“④”）区域内射出。 【答案】(1)大于 (2) 下方 小于 (3)② 【知识点】光的折射规律的应用、作出光在空气和介质中传播的光路图 【详解】（1）由图可知，折射角为BE与法线的夹角，大于角θ。 （2）[1]其它条件不变，若换上宽度为的玻璃砖，成像效果如图所示，光束与纵坐标的交点为D，则D点在B点的下方。 [2]因为入射角大小不变，所以折射角大小不变，两次的折射光线平行，在平行四边形BDEF中，BD=EF＜。 （3）连接BE、CE作出第二次折射的光路图，由于光路的可逆性，激光笔射出的光线到达E点后将发生折射，入射角小于第二次折射的折射角，故本次的折射角也应小于第二次折射的入射角，则光束将从玻璃砖底部②区域内射出，如图所示： 14．材料一：光从空气往介质中入射时，在界面处会发生折射现象，折射规律满足： （n为介质的折射率，为空气中的光线与法线的夹角，为介质中光线与法线的夹角）。 材料二：布儒斯特定律，当自然光以特定角度从空气中射入介质时，反射光线会与折射光线垂直，且反射光线为线偏振光。该角度称为布儒斯特角或起偏角。 (1)试计算自然光从空气射入某折射率为的透明介质中，求该介质的布儒斯特角的正弦值为多少？（你可能会用到的数学公式：sin（90°-θ）=cosθ，sin2 θ+cos2 θ=1） (2)如图所示，半圆玻璃砖的半径为R=10cm，折射率为，直径AB与水平屏幕垂直并接触于A点，激光a以入射角射向半圆玻璃砖的圆心O，结果在水平屏幕MN上出现两个光斑，求两个光斑之间的距离L。 【答案】(1) (2) cm 【知识点】光的折射规律的应用 【详解】（1）设布儒斯特角的正弦值为，反射光线会与折射光线垂直，则折射光与法线夹角为 由折射规律得 结合 解得 （2）根据光的反射定律，反射角等于入射角 由折射规律得 得出 光线如下图所示： 两个光斑的距离 六、科普阅读题 15．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，由于反射镜绕垂直轴OO′旋转，每块反射镜都将轮流被扫描一次，反射光就可在屏幕上扫出一条水平线，如果要求每块反射镜被扫描的范围θ=30°，且每秒钟在所有镜面上共扫描96次，求：镜鼓的反射镜面数目和每分钟转动的圈数？ 【答案】24个，240圈 【知识点】计算物体运动的速度、入射角、反射角的相关计算 【详解】为满足扫描的范围，入射光线不变，所以反射光线要转过，即法线转过的角度为 也就是每个镜面所对应的圆心角是，这样镜鼓每转就会让激光照射到下一块镜子上，又重新开始扫描，所以镜面的数目 又因为每秒钟扫描96次，所以每秒钟转的圈数 那么每分钟转的圈数为 故镜鼓旋转的转速为。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $