内容正文:
【第四章光现象】
单元测试
一、单选题
1.小芳面向穿衣镜站在镜前1m处,若她远离平面镜后退0.5m,则镜中的像与她相距多少米?( )
A.1m B.1.5m C.2.5m D.3m
2.唐诗宋词璀璨夺目,蕴含丰富的光学知识。如太白名句“举杯谢明月,对影成三人”;描述李白月下独酌,顾观地上己影,俯看杯中自己。从物理学来看,关于“地上己影”和“杯中自己”的成因分别是( )
A.光的直线传播;光的直线传播 B.光的反射;光的折射
C.光的直线传播;光的反射 D.光的直线传播;光的折射
3.下列自然现象中,由于光的反射形成的是( )
A.秀楼的“倒影”
B.树荫下的圆形光斑
C.雨后的“彩虹”
D.海市蜃楼
4.2024年元旦,在四川卫视新年演唱会上著名歌唱家萨顶顶演唱了一首《左手指月》,给观众呈现了一场唯美的听觉视觉盛宴。在下列说法中正确的是( )
A.舞台周围的白雾是台下冒出的水蒸气
B.小明觉得这首歌的音太高唱不上去“高”是指响度大
C.在萨顶顶周围看到了唯美的光景是因为舞台灯光发生了色散
D.小明不看电视也能根据音色听出是萨顶顶的歌声
5.如图所示,日晷是一种古代计时工具,通过观察直杆在太阳下的影子所在的位置来确定时间。下列选项中所描述的现象与日晷原理相同的是( )
A.拱桥倒影 B.镜花水月 C.空中彩虹 D.坐井观天
6.下列说法正确的是( )
A.光在空气中一定是沿直线传播的
B.光从空气射入水中时,入射角一定大于折射角
C.各种色光通过三棱镜时都会进一步分解成其它色的光
D.光从水中射入空气中时,光的传播速度将会变大
7.关于光现象,下列说法正确的是( )
A.水中倒影距水面距离不可能大于水的深度
B.光在真空中传播的速度是340m/s
C.漫反射不遵循光的反射定律
D.影子的形成可以用光的直线传播来解释
8.如图所示,光滑桌面上放有两个光滑固定挡板OM、ON,夹角为60°。角平分线上有两个相同的弹性小球P和Q,某同学给小球P一个速度,经过挡板的一次或多次反弹后恰能击中小球Q,假如不允许让小球P直接击中Q,小球的大小不计,也不考虑P球击中O点时的情况,该同学要想实现上述想法,可选择的小球P运动的路线有( )
A.2条 B.4条 C.6条 D.8条
二、多选题
9.“猴子捞月”的寓言故事中,猴子看见月亮在井中(如图所示),就要去捞,结果什么也没捞到,关于水中月亮,以下说法中正确的是( )
A.水中月亮和天上月亮的大小相等
B.水中月亮是由于光发生反射形成的虚像
C.水中月亮到水面的距离和猴子眼睛到水面的距离相等
D.水中月亮到水面的距离和天上月亮到水面的距离相等
10.一本物理教材掉到了地上,小明和小红从不同的位置都能看到它,对于这一现象,下列说法正确的是( )
A.物理教材是光源,它发出的光射入了人眼
B.小明和小红看到教材都是由于光在教材表面发生了漫反射
C.小明看到教材是由于光在教材表面发生了镜面反射,小红看到教材是由于光在教材表面发生了漫反射
D.光在教材表面发生反射使小明看到时,反射角等于入射角
11.如图所示是探究平面镜成像特点的实验装置图,下列说法中正确的是( )
A.实验中用玻璃板代替平面镜,目的是使蜡烛的像更清晰
B.两支蜡烛都点燃后,分别放在镜子的前后两侧确定像的位置
C.实验中使用两支相同的蜡烛,是为了比较像与物的大小关系
D.多次改变A蜡烛的位置,获得多组数据是为了寻找普遍规律
12.下列物理现象中,能用光的直线传播来解释的是( )
A.日食、月食
B.小孔成像实验中屏幕上出现蜡烛的像
C.射击时,人眼、枪口准星、目标“三点”成一线
D.发生雷电时,先看到闪电后听到雷声
13.如图中所示的现象中,成因与“光的折射”有关的有( )
A.铅笔好像被水面“折断”
B.雨后天空中出现彩虹
C.人在墙上形成影子
D.景物在水中形成倒影
14.下列说法中不正确的是( )
A.光线垂直照射在平面镜上,入射角是90 ℃
B.漫反射不遵守反射定律
C.反射光线跟法线的夹角为 60°,则入射角为 30°
D.光的传播速度是 340m/s
15.下列有关光的现象中,正确说法是( )
A.太阳光通过三棱镜后产生一条彩色的光带,说明白光是由色光组成的
B.人在照镜子时,总是靠近镜子去看,其原因是靠近时,平面镜所成的像会变大
C.站在岸边能看到水里的物体,其实都是物体的虚像
D.在暗室里,为了能从镜子中看清自己的脸部,应把手电筒正对着镜子照射
16.下列说法中正确的是( )
A.发生漫反射时入射角增大反射角也增大
B.光垂直照射在平面镜上,入射角是90°
C.反射光线跟入射光线的夹角为120°,则入射角为60°
D.实像既能呈现在光屏上也能被人眼观察到
17.如图所示,平面镜和长为10cm的细铅笔均竖直放置在水平桌面上,铅笔与平面镜之间的距离为15cm,则下列说法正确得是( )
A.向上移动平面镜,铅笔的像也向上移动
B.为使铅笔在平面镜中成完整的像,平面镜应至少高10cm
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.铅笔和平面镜均水平向右移动10cm,铅笔的像也向右移动10cm
三、填空题
18.小明同学利用易拉罐制作了一个取火凹面镜。利用它能将火柴点燃是因为凹面镜对光有 作用;汽车的后视镜能扩大视野是应用了 (选填“平面镜”或“凸面镜”)。
19.以镜正衣冠。小丽站在竖直的平面镜前,她在镜中所成的像是 (选填“虚”或“实”)像。当她由远及近走向平面镜的过程中,像到镜面的距离变 ,像的大小 。
20.如图所示,平面镜竖直放置在水平面上,一支直立的铅笔从平面镜前50cm处,铅笔以2cm/s速度向平面镜靠近,经过2s,铅笔与它的像之间的距离为 m,若平面镜沿竖直位置向上移动,则镜中的像 (选填“向上”、“向下”或“不”)移动;若平面镜沿顺时针方向转到图中虚线位置,铅笔的像将与铅笔 (选填“垂直”或“不垂直”)。
21.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射和折射,入射角是 °,空气在 (选填“AB的左方”、“AB的右方”、“CD的上方”或“CD的下方”),若,则折射角是 °
22.如图将红、绿、 三种色光照在白纸上,中间相互重叠区域会出现白色;用红色激光笔照射外层无色透明、内层绿色透明的双层气球,观察到绿色气球爆破,说明红光 (选填“可以”或“不可以”)穿过无色透明气球,绿色气球爆破说明光具有 。红光在真空中的传播速度为 m/s。
23.太阳光照在平面镜上,光线与镜面的夹角为,则反射角是 °;若一束太阳光照射在三棱镜上,在三棱镜另一侧的光屏上形成了彩色光带,这是光的 现象;生活中利用红光外侧不可见光的仪器有 (选填“验钞机”、“B超”或“夜视仪”)。
24.太阳光垂直照射到一个很小的孔上,则在地面上产生的光斑形状是 .
25.如图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上,从A点发出的一束与水平面成 45°角方向不变的激光,经水面反射后,在光屏上的B点处形成一个光斑,光斑位置随水位变化而发生变化。
(1)A点与水面相距3m,则A与它在水中的像A'之间的距离为 m;
(2)若光斑B向右移动了2m,说明水位 (填“上升”或“下降”)了 m。
四、实验探究题
26.小明站在博物馆的展厅透过玻璃板欣赏艺术品的同时,也可以看到展台上的壁纸及自己在玻璃板后的像。小明根据该现象设计了在展厅上粗测展室长度d的实验,实验步骤如下,请完成实验报告的相关内容。(提示:如图所示)
(1)实验目的:测量展室长度d;
(2)实验器材:
(3)实验过程和实验数据
①小明相对于玻璃板前后移动直到观察到
②
(4)实验结论:步骤(3)中量得的距离就是展室长度d;
(5)这份实验报告中漏了“实验原理”,请你给他补上。
实验原理:
27.某学习小组在“探究光的反射定律”的实验中,进行了如下操作和分析:
实验次数
入射角∠i
反射角∠r
1
20°
20°
2
40°
40°
3
50°
50°
(1)如图乙所示,把纸板NOF向前折或向后折,在纸板上 (选填“能看到”或“不能看到”)反射光线。该实验现象说明反射光线、入射光线和法线都 (选填“在”或“不在”)同一平面内;
(2)如图甲所示,正确摆放平面镜和纸板后进行实验,根据表中数据可得结论:在反射现象中, ;
(3)如果让光束沿着图甲中FO的方向射向镜面,它被反射后沿着 射出(用图甲中的字母表示)。
五、计算题
28.在某次军事演习中,一门“W86式122毫米”榴弹炮向目标发射了一枚炮弹,炮弹发射后战士通过望远镜看到炮弹击中目标爆炸,过了15s听到爆炸的声音。(声音的速度为340m/s,不计光传播的时间)求:
(1)战士先看到爆炸后听到爆炸的声音,其原因是什么?
(2)战士离目标的距离约是多少千米?
六、作图题
29.在图中,根据入射光线,画出反射光线,标出反射角。
30.如图,一束光从空气射到水面O点,反射光线照到天花板上的点A。
①画出反射光线及对应的入射光线;
②大致画出该入射光线进入水的折射光线。
七、综合题
31.小芳在家中照镜子时,发现镜中的她“远小近大”:于是她猜想:物体在平面镜中所成像的大小是否与物体到平面镜的距离有关?
(1)为了验证猜想,她选用 (填“平面镜”或“薄玻璃板”)和两只 的蜡烛及刻度尺来完成实验.
(2)实验中她把蜡烛分别放在镜前的 位置,发现像与镜后的蜡烛总是 的.
(3)她得出的正确结论是:物体在平面镜中所成像的大小与物体到平面镜的距离 .
32.(1)一固定光源射出一束光照在液面上,光在空气中的传播速度接近其在真空时的速度,光在真空中的速度为 m/s;光通过液面反射后在光屏形成一光点,入射光的方向不变时,当光点右移到时,表示液面 (选填“上升”、“下降”或“不变”),反射角与原来相比 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)图中,在路灯(A点表示)的照射下,竖立在地面上的竹竿BC的影子为BD,请画出竹竿BC;(保留作图痕迹)
(3)甲图是我国的敦煌塔式光热电站。它由12000面“定日镜”围绕吸热塔组成,每面镜子能追踪太阳并把阳光反射到塔顶的吸热器上。乙图是某个时刻太阳光经某定日镜反射后,照射到吸热器的光路图,请画出该定日镜并标出反射角的大小。(保留作图痕迹)
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】解:
小芳距平面镜的距离是1m,若他远离平面镜后退0.5m,此时物距为1.5m,则像距为1.5m×2=3m.
故选D.
【分析】平面镜成的像的像距和物距是相等的.
2.【答案】C
【解析】【解答】地上的影子,是光沿直线传播形成的;杯中自己的倒影,是光的反射现象形成的,C符合题意。
故答案为:C.
【分析】影子是光沿直线传播形成的;倒影是光的反射形成的。
3.【答案】A
4.【答案】D
5.【答案】D
【解析】【解答】日晷是通过观察直杆在太阳下的影子所在的位置来确定时间 ,利用了光的直线传播。
A.拱桥倒影是由光的反射形成的,故A错误;
B.镜花水月是由光的反射形成的,故B错误;
C.雨后彩虹是是由光的折射形成的,故C错误;
D.坐井观天是因为光的直线传播,所以井底的青蛙只能看到较小范围的天空,故D正确。
故选D。
【分析】1.光在同种均匀介质中沿直线传播,如影子的形成,树荫下的光斑,日食、月食等都是由光沿直线传播形成的;
2.光的反射: 光在传播到不同介质表面时,被反射回原来介质中的现象,如水面出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
3.光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向会发生偏折,这种现象叫光的折射,如水池底变浅、水中筷子弯折、海市蜃楼等都是光的折射形成的。
6.【答案】D
7.【答案】D
8.【答案】B
9.【答案】A,B,D
【解析】【解答】AB.水中的月亮是平面镜成像,是光的反射现象,平面镜成像是虚像,像和物体大小相等,水中月和天上月大小相等,故AB正确;
CD.平面镜成像中,物与像到镜的距离相等,水中月亮到水面的距离和天上月亮到水面的距离相等,水中月亮到水面的距离大于猴子眼睛到水面的距离,故C错误,D正确。
故选ABD。
【分析】平面镜成像时,成像原理是反射,是现象,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体大小相等。
10.【答案】B,D
【解析】【解答】A.物理教材不能自行发光,不是光源,它的反射光射入了人眼,A不符合题意;
BC.从不同方向看到教材,是光在教材表面发生了漫反射,射向各个方向,故B符合题意,C不符合题意;
D.光在教材表面发生反射时,反射角等于入射角,D符合题意。
故答案为:BD.
【分析】粗糙物体的表面发生漫反射,反射光线射向各个方向,在反射时,反射角等于入射角。
11.【答案】C,D
【解析】【解答】A、 实验中用玻璃板代替平面镜,目的是确定蜡烛像的位置,A错误;
B、A蜡烛点燃,B不点燃,分别放在镜子的前后两侧确定物像的大小关系,B错误;
C、 实验中使用两支相同的蜡烛,是为了比较像与物的大小关系 ,C正确;
D、 多次改变A蜡烛的位置,获得多组数据是为了寻找普遍规律 ,D正确。
综上选择C、D
【分析】根据平面镜成像特点判识选项
平面镜成像试验:实验仪器有白纸、薄玻璃板(便于确定像的位置),两根大小相同的蜡烛,A蜡烛点燃,B蜡烛熄灭(使用B和蜡烛A的像进行比较,判断像物大小关系)
实验步骤:将玻璃垂直于白纸,点燃蜡烛A, 在玻璃板的另一侧慢慢移动B蜡烛,直到与A蜡烛的像完全重合为止;
试验结论:平面镜成像特点为物像等大、物像等距、物像关于平面镜对称、成虚像
12.【答案】A,B,C
13.【答案】A,B
【解析】【解答】解:A、铅笔好像被水面“折断”是光的折射现象,故A正确;
B、雨过天晴时,常在天空出现彩虹,这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的,白光经水珠折射以后,分成各种彩色光,这种现象叫做光的色散现象.所以说雨后的天空出现彩虹是由光的色散形成的.故B正确.
C、人在墙上形成影子是由于光的直线传播形成的,故C错误;
D、水中的物体的倒影是由光的反射形成的.故D错误.
故选AB.
【分析】①要掌握光的折射现象,知道水底看起来比实际的要浅、斜插入水中的筷子向上折、海市蜃楼、凸透镜成像都是光的折射.②要掌握光的反射现象,知道平面镜、凸面镜成像是由于光的反射形成的.③要掌握光沿直线传播现象,知道影子的形成、日月食的形成、小孔成像都是光沿直线传播形成的.
14.【答案】A,B,C,D
15.【答案】A,C
【解析】【解答】A.白光通过三棱镜后形成彩色光带,属于光的色散,这表明白光是由各种色光混合成的,故A符合题意;
B.根据平面镜成像特点,平面镜所成的像和物体大小相同,所以靠近平面镜时,镜子中的像的大小不变,故B不符合题意;
C.站在岸边能看到水里的物体,看到的都是由于光的折射形成的虚像,故C符合题意;
D.平面镜成像是由于光的反射形成的,人的像是由人反射向镜面的光经镜面反射而形成的。所以要能较清楚地看清自己的面容,应把手电筒正对脸部照射,故D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】太阳光是一种复色光,是由红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的光字合而成的,光的折射成虚像。
16.【答案】A,C,D
【解析】【解答】A.光反射时,入射角增大,反射角也增大;发生漫反射时入射角增大反射角也增大,A符合题意;
B.光垂直照射在平面镜上,入射角是0,B不符合题意;
C.反射光线跟入射光线的夹角为120°,法线为这个夹角的角平分线,入射角为60°,C符合题意;
D.实验能呈现在光屏上,虚像不能呈现在光屏上;实像既能呈现在光屏上也能被人眼观察到,D符合题意。
故答案为:ACD。
【分析】光在反射时,反射角等于入射角。
17.【答案】C,D
18.【答案】会聚;凸面镜
19.【答案】虚;小;不变
【解析】【解答】根据平面镜成像的特点平面镜所成的像是虚像。
像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等,当她由远及近走向平面镜的过程中,像到镜面的距离变小,像与物体的大小相同,像的大小不变。
【分析】平面镜成像是虚像,像和物体到平面镜的距离相等,像和物体大小相等。
20.【答案】92;不;垂直
【解析】【解答】若铅笔以2cm/s速度向平面镜靠近,同时像也以2cm/s速度垂直靠近平面镜, 2s后物距为
,像距也为46cm,2s后铅笔与镜中的像相距,,若平面镜沿竖直位置向上移动,没有改变平面镜所处平面的位置,由于像与物体关于镜面是对称的,所以像的位置不变,即像不移动。铅笔与平面镜的夹角为45°,根据平面镜成像的特点,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。
故答案为:92;不;垂直。
【分析】根据平面镜成像的特点:所成的像是虚像;像和物体大小相同;像和物体各对应点的连线与平面镜垂直;像和物体各对应点到平面镜间距离相等来分析此题。本题主要考查的是平面镜成像特点在生活中的应用。此类题目在近几年的中考中属于热点题目,解答此类题目的关键是牢记平面镜成像的特点。
21.【答案】30;AB的右方;50
22.【答案】蓝;可以;能量;
23.【答案】30;色散;夜视仪
24.【答案】圆形的
【解析】【解答】解:当太阳光通过纸上的小孔时,由于光的直线传播,在地面上就会形成太阳的像,因此光斑的形状与太阳的形状一样,是圆形的,与孔的形状无关.
故答案为:圆形的.
【分析】当光沿直线传播经过很小的孔时,就能形成物体的像,即小孔成像,像的形状与物体有关,与小孔的形状无关.
25.【答案】(1)6
(2)下降;1
26.【答案】刻度尺;自己的像与壁纸重合,并记录小明此时的位置;用刻度尺测出小明此时到玻璃板的距离;光的反射
27.【答案】不能看到;在;反射角等于入射角;OE
28.【答案】(1)光速远大于声速
(2)解:由 可知,战士离目标的距离为
【解析】【解答】解:(1)因为光速远大于声速,而光和声音传播的距离相等,所以,由 可知,战士先看到爆炸后听到爆炸的声音。
【分析】(1)光速远大于声速;
(2)根据公式s=vt,可求出距离。
29.【答案】解:如图所示:
【解析】【解答】根据反射角等于入射角,即可画出反射光线,并且标上箭头,并且标出反射角,如下图所示:
。
【分析】根据反射角等于入射角相等,画出反射光线。
30.【答案】
【解析】【解答】1.画出法线:过 O 点作水面的垂线 ,法线用虚线表示。
2.画出反射光线:根据反射定律,反射光线与入射光线在法线两侧,且反射角等于入射角。因此,以法线 为对称轴,在法线左侧画出反射光线 ,使反射角等于入射角。
3.画出折射光线:根据折射定律,折射光线与入射光线在法线两侧,且入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于光在两种介质中的速度之比。由于光在空气中的速度大于在水中的速度,因此折射角小于入射角。因此,在法线右侧画出折射光线,使折射角小于入射角。
【分析】根据光的反射定律,反射光线与入射光线在同一平面内,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。
根据光的折射定律,折射光线与入射光线在同一平面内,折射光线与入射光线分居法线两侧。
31.【答案】(1)薄玻璃板;相同
(2)不同;重合
(3)无关
【解析】【解答】解:(1)设计实验应根据实验目的选择实验器材,用薄玻璃板既可以看到像有可以找到像的位置,两只完全相同的蜡烛可以比较物像的大小,所以应选用薄玻璃板和两只完全相同的蜡烛.(2)操作时应考虑蜡烛的不同位置,多做几次实验,实验结论才具有代表性.根据实验现象会发现结果物像重合.(3)分析实验结果会发现不管蜡烛在什么位置,像的大小始终不变,所以像的大小与距离无关.
故答案为:(1)薄玻璃板;相同.(2)不同;重合.(3)无关.
【分析】探究平面镜成像时,利用玻璃板代替平面镜,可以确定像的位置,并且要多次实验得到普遍规律,像的大小和物体的大小相等.
32.【答案】(1);下降;不变
(2)
(3)
【解析】【解答】(1) 光在空气中的传播速度接近在真空中的传播速度,约为3×108m/s=3×105km/s;
因光源固定,则入射光线是不变的,且光在液面上发生的是镜面反射,所以,当液面高度发生变化时,此时的反射光线与原来的反射光线是平行的。
(2)由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的,当光照射到竹竿BC上时,光线被遮挡,在竹竿的右边光照射不到的地方形成影子BD;如图所示,连接AD,从B点垂直地面向上画直线交AD于C,可得竹竿BC,如图所示:
(3)由图可知,入射光线与反射光线的夹角为
由光反射定律知,反射角等于入射角,所以反射角为
先作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,即为该定日镜的位置,入射角为入射光线与法线的夹角,反射角为反射光线与法线的夹角,如图所示:
故答案为:(1);下降;不变;
(2);(3)
【分析】(1)光在真空中的传播速度为3×108m/s,而光在空气中的传播速度约等于光在真空中的传播速度;
光源固定,则入射光线不变,且光在液面上发生的是镜面反射,则当液面高度发生变化时,此时的反射光线与原来的反射光线是平行的,据此作图判断当光点右移到S2时液面是上升还是下降;液面高度发生变化时,法线始终竖直,据此可知反射角的大小变化。
(2)由于光是沿直线传播的,当光照射到竹竿BC上时,光线被遮挡,在竹竿的右边光照射不到的地方形成影子BD,据此画图。
(3) 光的反射定律知,反射角等于入射角,故反射光线与入射光线的夹角的平分线是法线的位置,再过入射点作出法线的垂线,就是该定日镜所在的位置,反射光线与法线的夹角为反射角。
(1)[1]光在真空中传播的速度是最快的为。
[2][3]由图可知,当反射到光屏上的光点右移时,由于液面升降后仍是水平的,则法线方向不变,入射角不变,反射角也不变,反射光与原反射光平行,说明向右平移,因而与入射光的交点向右下方移动了,表明液面下降了。
(2)由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的,当光照射到竹竿BC上时,光线被遮挡,在竹竿的右边光照射不到的地方形成影子BD;如图所示,连接AD,从B点垂直地面向上画直线交AD于C,可得竹竿BC,如图所示:
(3)由图可知,入射光线与反射光线的夹角为
由光反射定律知,反射角等于入射角,所以反射角为
先作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,即为该定日镜的位置,入射角为入射光线与法线的夹角,反射角为反射光线与法线的夹角,如图所示:
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