内容正文:
【第三章光的折射 透镜】
一、光的折射
一、单选题
1.一只白鹭静立在平静的岸边,在岸边可以看到白鹭的两个“影”—影子和倒影,如图所示。下列分析正确的是( )
A.白鹭的倒影是由于光的折射形成的
B.白鹭远离水面时,它的倒影会变小
C.白鹭的影子是由于光的反射形成的
D.白鹭在水中的倒影比白鹭本身要暗,是由于部分光发生了折射
2.宋朝大文学家苏轼创作的《水调歌头·明月几时有》围绕中秋明月展开想象和思考,把人世间的悲欢离合纳入对宇宙人生的哲理性追寻。词中还蕴含着丰富的光学知识,下列说法正确的是( )
A.“明月几时有?把酒问青天”,酒中明月倒影是光的折射
B.“起舞弄清影,何似在人间”,影子的形成是由于光沿直线传播
C.“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺”,阴晴圆缺的月亮是自然光源
D.“但愿人长久,千里共婵娟”,共赏的天上明月是平面镜所成的像
3.下列成语涉及的现象与其科学知识相符的是( )
A.杯弓蛇影——光的反射 B.轻声细语——声音的音色好
C.凿壁偷光——光的折射 D.引吭高歌——声音的音调高
4.2023年出现两次月食,一次是5月5日的半影月食,一次是10月29日月偏食,全国各地都观测到了月缺月圆的奇妙景象。下列现象与月食原理相同的是( )
A.在海面上空观察到的海市蜃楼
B.利用太阳灶可以烧水、煮饭
C.阳光下道路中央护栏的影子
D.通过圆形鱼缸看到水中放大的鱼
5.关于光现象,下列说法错误的是( )
A.太阳光通过三棱镜会分解成多种色光,这种现象叫光的色散
B.光从空气射入水中后,传播速度会变小
C.镜面反射和漫反射都遵循光的反射规律
D.物体在平面镜中成正立、放大的实像
6.如图所示的四种现象中,能用光的直线传播解释的是( )
A.手影 B.水面“倒影”
C.水中筷子“弯折” D.雨后的彩虹
7.如图所示的光现象中,与唐代著名诗人崔护的诗句“人面桃花相映红”所描述的属于同一种光现象的是( )
A.水球成像 B.树荫下的光斑
C.三塔倒影 D.空中彩虹
8.九寨沟的镜海中有着“鱼在天上飞,鸟在水中游”的美景奇观。关于看到水中的鱼和鸟的现象,下列说法正确的是( )
A.鱼是光的反射形成的虚像 B.鸟是光的反射形成的实像
C.鱼是光的折射形成的虚像 D.鸟是光的折射形成的虚像
二、多选题
9.在“探究光折射时的特点”实验中,在玻璃槽中盛水,使一束与水面成20°夹角的单色光从空气射入水中,光束在空气中和水中的径迹如图所示。下列说法中正确的是 ( )
A.为了显示光路,可在空气中喷烟雾,在水里滴牛奶
B.a是反射光,c是折射光
C.这束光被反射时,反射角等于70°
D.此时折射角大于入射角
10.下列诗词与涉及的光学知识正确的是( )
A.“起舞弄清影”——光沿直线传播
B.“明镜可鉴形”——光的折射
C.“潭清疑水浅”——光的反射
D.“瀑水喷成虹”——光的色散
11.如图是小斌和爸爸到江边钓鱼时拍的照片:对岸高楼的倒影、水中的鱼“影”……此时地面上留下了他爸爸的身影。关于“影”的形成原理,下列说法正确的是( )
A.小斌的摄“影”——光的折射
B.高楼的倒“影”——光的折射
C.水中的鱼“影”——光的反射
D.爸爸的身“影”——光的直线传播
12.有一圆柱形微口容器,从其左侧某一高度斜射入一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示。下列操作将使光斑向左移动的是( )
A.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移
B.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角减小
C.保持激光射入的角度不变,使水面上升
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降
13.“影”是我们日常生活中常见的光现象,如“手影”游戏,电影院放映的“电影”;河边树木在水中形成的“倒影”,春游时留下美好记忆的照片(“摄影”)等,以下列出的“影”与物理知识对应关系正确的是( )
A.手影…光的直线传播 B.倒影…光的折射
C.电影…凸透镜成像 D.摄影…光的反射
14.在湖边看平静湖水中的“鱼”和“云”,看到的是( )
A.“鱼”是光的反射形成的虚像,“云”是光的折射形成的虚像。
B.“鱼”是光的折射形成的虚像,“云”是光的反射形成的虚像。
C.“鱼”和“云”都和原对应的物体是等大的。
D.“鱼”和“云”都比实际物体小。
15.有一圆柱形敞口容器装有一定量的水,从其左侧某一高度斜射一束激光,在容器底部产生一个光斑O。如图所示,则下列操作能使光斑向左移动的是( )
A.保持水面高度不变使激光笔向左平移
B.保持激光射入角度不变,往容器中加水
C.保持激光射入角度不变,将容器中的水抽出一部分
D.保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大
16.将铅笔放入盛水的烧杯中,下列现象符合事实的是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
17.小桂做研究光的折射和反射规律实验,根据实验现象绘制了如图所示的光从空气射入水中时的光路图。光从空气射入水中时,传播速度将 (选填“变大”、“不变”或“变小”);在该光路图中折射光线是 。
18.如图是小明和爷爷一起坐船在河中叉鱼的情景,小明站在船上看到河水中的鱼比鱼的实际位置要 (选填“深”或“浅”)些,这是由于光从 中射向 时发生折射的缘故.
19.如图所示,为光在玻璃和空气中发生光的反射和折射的光路图,由图可知,入射光线是 ,折射光线是 ;反射角 ,折射角 。
20.“创文行动,从我做起。”肇庆的空气质量逐年好转,往年难得一见的彩虹重现在雨过天晴的空中,这是光的 现象;中午时小明同学在大树底下看到各种形状的光斑,其中属于太阳的像的是 (圆形/非圆形)的。接着,他捡起一片树叶,挡在眼睛前面,做到了“一叶障目,不见天柱岩”是因为 造成的。
21.物理与生活息息相关。湖中有一把水位标尺,宏星看到鱼恰好在标尺的45cm处,水面在标尺的75cm 处,鱼到水面的实际深度应 30cm(选填“小于”或“等于”或“大于”); 如果想叉鱼,他应瞄准看到的鱼的 (选填“上方”或“下方”)。
22.白光经三棱镜折射后,光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带,如图1所示,即玻璃对不同颜色光的折射程度不同,而凸透镜是利用光的 原理制成的光学元件.受此启发,小秋猜想:不同颜色的平行光,经同一个玻璃凸透镜后的会聚点(焦点)的位置应该不同.于是他选取某一个凸透镜,用红光和蓝光来进行如图2所示的实验,分别测量凸透镜的焦距,实验结果证明他的猜想果然是正确的,即同一个凸透镜, (选填“红光”或“蓝光”)的焦距大一些
23.夏天,小明同学周末去郊外游玩,在一平静的湖面上观察到“鱼儿在云层间游来游去 ”的壮丽奇观,他在湖面中看到云是光的 现象,看到鱼儿在水中是由于光的 现象形成的 像。
24.一束光从空气斜射到某容器中的液面上发生反射和折射,入射光线与液面成30°角,反射光线与折射光线的夹角为80°,则折射角的大小为 ;若保持入射光线不动,将容器右侧下方垫一木块,使容器倾斜30°,则此时反射角 (增大/不变/减小) 。
四、实验探究题
25.小明同学探究光从空气射入不同介质发生折射时的一些规律,他将一束光从空气射入水中发生折射的实验数据记录于下表:
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
入射角i
0°
10°
20°
30°
40°
50°
60°
水中折射角β
0°
7.9°
15.4°
21.5°
26.3°
33.5°
40.8°
(1)分析第1次的实验数据,结论是 ;
(2)分析第2次至第7次的某次实验数据,结论是:光从空气斜射入水中, ;
(3)分析第2次至第7次的实验数据的变化,结论是:光从空气斜射入水中时, 、 。
26.如图是研究光的折射规律的实验原理图;下表中记录了不同的入射角和对应的折射角的实验测量数据.
(1)请你结合图,以光从空气进入到玻璃中的情况为例,分析实验数据(光从空气进入其它透明介质中也可得到具有相同规律的实验数据),对光从空气进入其它透明介质中的折射规律加以总结(补充完整).
a.折射光线跟入射光线和法线在同一平面内,并且分别位于法线两侧;
b.
(2)请定量比较实验数据.把你新的发现写在下面:
五、作图题
27.作图题:
(1)在图中根据平面镜成像特点作出物体AB在平面镜中所成的像。
(2)如图所示,由发光点A发出的光射到水面上,同时发生反射和折射,反射光线经过S点,试在图中画出入射光线、反射光线和大致的折射光线。
28.如图所示,若室内游泳池上方有一盏路灯S,人眼从池边空气中B点看到灯在水中的倒影正好贴在池底上,请画出人眼看到水中路灯和池底的光路。
六、综合题
29.夏天,小明和同学游净月潭,看见一些现象,他们从物理角度讨论起了下列问题。
(1)阳光下的深水波光粼粼有些刺眼,这是由于光在水面上发生了 反射,走近时小明看见湖水中的鱼在蓝天白云间游弋,看见的鱼是光的 形成的 像。
(2)鸟在距离平静水面 高处水平飞行,他们看到鸟在水中的“倒影”紧贴河底,则河底实际深度 (选填“大于”“等于”或“小于”) 。
30.某同学利用半圆形玻璃砖和量角器探究光的反射和折射规律,玻璃砖和量角器按如图所示放置,圆心重合在O点。入射光线AO沿图示位置从玻璃砖内射向玻璃砖和空气的分界面。
(1)请在图中作出入射光线AO的反射光线和折射光线;
(2)若入射光线AO绕O点顺时针转动5°,则反射角的大小为 °。
答案解析部分
1.【答案】D
2.【答案】B
【解析】【解答】A.酒中明月倒影是光的反射现象,A不符合题意;
B.影子的形成是由于光沿直线传播,B符合题意;
C.月亮不能自行发光,不是光源,C不符合题意;
D.天上明月是月亮反射了太阳光,不是平面镜成像,D不符合题意。
故答案为:B.
【分析】月亮不是光源;影子的光沿直线传播形成的;倒影是光的反射现象。
3.【答案】A
【解析】【解答】A.杯弓蛇影是说弓在酒杯中所成的虚像,好像蛇的影子一样,这是光的反射现象,A符合题意;
B.轻声细语,是指声音的响度小,不是声音的音色好,B项不合题意;
C.凿壁偷光,这是光的直线传播现象,不是光的折射,C项不合题意;
D.引吭高歌是指声音的响度大,不是声音的音调高,D项不合题意。
故答案为:A
【分析】根据反射可以看到水中的倒影;声色是声音的特色;声音的大小指响度。
4.【答案】C
5.【答案】D
【解析】【解答】A.白光通过三棱镜可以分解成七色光,是光的色散现象,其实质是光的折射,A正确,不符合题意;
B.光在空气中的传播速度要大于在水中的传播速度,B正确,不符合题意;
C.无论镜面反射还是漫反射,每一条光线都遵循光的反射规律,C正确,不符合题意;
D.平面镜成的是正立、等大的虚像,D错误,符合题意。
故答案为:D。
【分析】白光通过三棱镜可以分解成七色光,是光的色散现象;光在空气中的传播速度要大于在水中的传播速度;无论镜面反射还是漫反射,每一条光线都遵循光的反射规律;平面镜成的是正立、等大的虚像。
6.【答案】A
【解析】【解答】解:A、手影是广沿直线传播形成的,故A正确;
B、水面倒影是广的反射现象,故B错误;
C、水中的筷子折了是光的折射现象,故C错误;
D、雨后的彩虹是光的折射现象,故D错误.
故选:A.
【分析】影子的形成是光沿直线传播的应用,光的折射和光的反射现象的应用.通过这两方面即可解答此题。
7.【答案】C
8.【答案】C
9.【答案】A,C
【解析】【解答】A.在空气中喷烟雾,在水里滴牛奶,利用烟雾和牛奶对光的反射,可观察光线,A符合题意;
B.根据图像,b、c在右侧,a在左侧,根据反射和折射时,反射光线、折射光线都和入射光线在法线两侧,a是入射光,c是折射光,B不符合题意;
C.入射光线和水面夹角20°,光被反射时,反射角等于入射角,为90°-20°=70°,C符合题意;
D.光从空气斜射入水中,折射光线靠近法线,折射角小于入射角,D不符合题意。
故答案为:AC.
【分析】通过烟雾或牛奶的反射,便于观察光线;反射时,反射角等于入射角;折射时,空气中的角度较大。
10.【答案】A,D
11.【答案】A,D
12.【答案】B,C
【解析】【解答】A.保持水面的高度不变,使激光笔向右平移,则入射点向右移动,那么折射光线也向右移动,则光斑向右移动,故A不合题意;
B.保持水面的高度和入射点不变,使激光的入射角减小,则折射角减小,那么光斑向左移动,故B符合题意;
C.保持激光射入的角度不变,使水面上升,则入射点向左移动,因此反射光线向左移动,因此光斑向左移动,故C符合题意;
D.保持激光射入的角度不变,使水面下降,则入射点向右移动,因此反射光线向右移动,因此光斑向右移动,故D不合题意。
故选BC。
【分析】根据光的反射定律分析判断。
13.【答案】A,C
【解析】【解答】解:A、手影是影子,光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体,在物体的后面形成的光照不到的暗区叫影子,故A正确;
B、倒影是平面镜成像,平静的水面相当于平面镜,平面镜成的像与物关于水面对称,光的反射形成的,故B错误;
C、电影是利用凸透镜成倒立、放大、实像的原理工作的,故C正确;
D、摄影是利用凸透镜成倒立、缩小、实像,是光的折射形成的,故D错误.
故选AC.
【分析】各种影的形成都与光的传播有关,本题要把手影、倒影、电影、摄影道理弄清,知道其光学原理.利用光的直线传播、光的反射、光的折射解释这几种“影”形成的原因.
14.【答案】B,C
【解析】【解答】由鱼反射的光从水中进入空气中时,在水面处发生折射进入了人的眼睛,就能看到鱼儿的等大虚像,所以,是由光的折射形成的;水中的“云”,是天上的云在水中的倒影,属于平面镜成的虚像;看到水中的“云”是由光的反射形成的,所以只有BC符合题意,
故答案为:BC。
【分析】(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上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)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质进入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的.
15.【答案】A B,
16.【答案】A,B,C
17.【答案】变小;OC
【解析】【解答】光的传播不需要介质,光从空气射入水中时,传播速度将变小。据反射角等于入射角,水中的折射角小于空气中的入射角得,入射光线为AO,斜射入水中后的折射光线为OC。
【分析】光在反射时,反射角等于入射角;折射时,空气中的角度大。
18.【答案】浅;水;空气
【解析】【解答】在岸上看水中的鱼,看到的鱼的位置比实际位置浅,这是由于光从水中进入空气时,在水面上发生折射光造成的.
【分析】从鱼发出的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了.
19.【答案】OB;OC;60;40
20.【答案】色散/折射;圆形;光的直线传播
【解析】【解答】太阳光射入雨后空气中的小水滴时,太阳光经过折射发生色散,从而形成彩虹,所以彩虹是光的色散/折射现象;太阳光通过树叶的缝隙,在地面上形成的光斑,是太阳通过树叶的缝隙出现的小孔成像现象,光斑就是太阳的像,所以像是圆的;因为光是沿直线传播的,所以“一叶障目,不见天柱岩”。
故答案为:色散/折射;圆形;光的直线传播。
【分析】彩虹是光的折射时发生的色散现象;小孔成像是由光的直线传播形成的,物体是什么形状,成的像就是什么形状。
21.【答案】大于;下方
22.【答案】折射;红光
【解析】【解答】解:凸透镜对光线具有会聚作用,属于光的折射;由图1可知,紫光的偏折能力大一些,所以紫光的焦距最小,红光的焦距最大.
故答案为:折射;红光.
【分析】白光经三棱镜后,光屏上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带,是因为不同颜色的光经玻璃的折射本领不同.
23.【答案】反射;折射;虚
24.【答案】40°;不变
【解析】【解答】 根据光的反射定律和折射的规律作图.
由题意知,入射光线与液面成30°角,则入射角为90°-30°=60°;则反射角∠DOB也为 60°,而反射光线与折射光线的夹角为80°即∠BOC=80°,则折射角∠COE=180°-∠DOB-∠BOC=180°-60°-80°=40°.
将容器右侧下方垫一木块,使容器倾斜30°,但因为水面始终水平,所以入射角不变,则反射角也不变。
故答案为:40°;不变。
【分析】 本题主要考查学生对光的反射和折射定律及其有关的计算的掌握情况.解决此题最关键的是 根据题意画出对应的光路图,根据反射定律的内容和已知条件进行计算.
25.【答案】当光从空气垂直射入水中时,光的传播方向不变;折射角小于入射角;入射角增大,折射角也增大;但折射角总是小于入射角
26.【答案】(1)折射角小于入射角(或入射角增大,折射角也增大)
(2)在入射角比较小时,折射角随入射角增大接近成正比,在入射角较大时折射角随入射角增大不接近正比,且偏差会越大
【解析】【解答】(1)b表格中入射角i从10°逐渐增大到80°,折射角γ随之从6.7°逐渐增大到40.6°,而且对应的折射角总是小于入射角. (2)从表格中数据还可以看出:
入射角为10°.折射角为6.7°;
入射角变为20°,折射角为13.3°=2×6.7°-0.1°;
入射角为30°.折射角为19.6°=3×6.7°-0.5°;
入射角为40°.折射角为25.2°=4×6.7°-1.6°;
入射角为50°.折射角为30.7°=5×6.7°-2.8°;
可见,入射角较小时,入射角增大几倍,折射角近似增大几倍;入射角增大的倍数较大时,这种关系不再成立.
故答案为:(1). 折射角小于入射角(或入射角增大,折射角也增大) (2). 在入射角比较小时,折射角随入射角增大接近成正比,在入射角较大时折射角随入射角增大不接近正比,且偏差会越大
【分析】(2)也可以算出每一组入射角的和折射角的比值,依次为1.49,1.50,1.53,1.58,1.63,1.71,1.81,1.97,可以看出,入射角较小时折射角随入射角增大接近成正比,而当入射角较大时,偏差会越大。
27.【答案】(1)
(2)
28.【答案】
29.【答案】(1)漫;折射;虚
(2)大于
【解析】【解答】(1)阳光下的深水波光粼粼有些刺眼,这是由于光在水面上发生了漫反射。小明看见湖水中的鱼在蓝天白云间游弋,看见的鱼是光从水中射向空气中由于折射形成的虚像。(2)鸟在距离平静水面 高处水平飞行,他们看到鸟在水中的“倒影”紧贴河底,是平面镜成像形成的,鸟的影距离水面的距离为2m;看到的河底是河底由于光的折射形成的虚像,比实际河底的深度浅,故河底的实际深度大于2m。
【分析】(1)当反射面不光滑时,发生的反射是漫反射,各个方向都有反射光线,在各个方向上都能看到物体;水中鱼身体表面反光,经过折射进入人的眼睛;
(2)潭清疑水浅、铅笔折断、海市蜃楼、凸透镜成像对应的光的折射,结合光的折射光路图分析即可。
30.【答案】(1)
(2)40
【解析】【解答】(1)通过入射点O作垂直分界面的法线,然后根据“反射角等于入射角”在法线右侧画出对应的反射光线。当光从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,如下图所示:
(2)原来入射角为45°,若入射光线绕O点顺时针旋动5°,那么入射角为:45°-5°=40°。根据“反射角等于入射角”可知,此时反射角为40°。
【分析】(1)根据光的反射定律和折射规律完成作图;
(2)根据“反射角等于入射角”解答。
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