内容正文:
光学
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.如图所示:学校教学楼走廊的墙壁上挂着一面平面镜,方便同学们整理自己的着装,小明向镜子走近,下列说法正确的是( )
A.镜中的“自己”是光的反射形成的实像
B.镜中的“自己”比小明本人更亮一些
C.小明向镜子走近时,镜中的“自己”越来越高
D.小明向镜子走近时,镜中的“自己”也靠近镜子
2.小华对下列光学成像实例进行了分析,判断正确的是( )
实例:①针孔照相机内所成的像;②潜望镜中看到的景物的像;③放大镜靠近物体时看到的像;④幻灯机屏幕上所成的像;⑤照相机中所成的像。
A.反射成像的有②③⑤ B.折射成像的有①③⑤
C.属于虚像的是②③④ D.属于实像的是①④⑤
3.关于透镜,下列说法中正确的是( )
A.凸透镜和凹透镜都有焦点 B.光线通过凸透镜一定会聚于一点
C.光线通过凹透镜一定不能相交 D.凸透镜只对平行光有会聚作用
4.如图中画出了光线通过甲、乙、丙、丁透镜的示意图透镜在虚线框内未画出,下列说法正确的是( )
A.光线通过甲透镜后越来越偏离主光轴,因此甲透镜是凹透镜
B.光线通过乙透镜后越来越靠近主光轴,因此乙透镜是凸透镜
C.甲透镜和丁透镜对光线的作用是相同的,甲和丁都是凸透镜
D.丙透镜和丁透镜对光线的作用是相同的,丙和丁都是凹透镜
5.下列各选项中,都是光源的是( )
A.月亮和烛焰 B.太阳和月亮 C.水母和烛焰 D.钻石和太阳
6.检查视力时,按照检测规范人眼要与视力表保持一定的距离,但由于空间所限,必须要借助一个光学元件完成检查,如图所示,关于检查过程说法正确的是( )
A.借助的光学元件是一个凹透镜
B.受检者看到镜中成视力表的正立缩小的虚像
C.检查完后,人起身靠近镜面,镜中视力表的像变大
D.图中人眼与视力表的像的距离为5m
7.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
8.日常生活中的下列设备,利用紫外线工作的是( )
A.感应水龙头 B.非接触温度计
C.验钞机 D.医用B超
9.电磁波的频率与波长的大致分布如图所示,下列说法正确的是( )
A.紫外线属于可见光
B.波长最长的是γ射线
C.可见光与红外线在真空中的传播速度相等
D.汽车上安装的倒车雷达是利用无线电波来传递信息的
10.如图是小天同学探究光的反射定律的实验过程。下列说法错误的是( )
A.实验中使用硬纸板是为了显示光的传播路径
B.图甲中是入射角
C.图甲、乙的现象说明反射光线跟入射光线和法线在同一平面内
D.图丙和图甲中的现象说明在反射现象中光路是可逆的
二、填空题
11.小华站在竖立的穿衣镜前1m处,他的像到镜面的距离是 m。当他远离穿衣镜时,他在镜中的像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。小华在镜中看到了妈妈的眼睛,妈妈 (选填“能”或“不能”)通过这面镜子看到小华的眼睛,这是因为在光的反射现象中光路是 。
12.1666年,英国物理学家牛顿使用三棱镜分解了太阳光,太阳光经三棱镜被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等各色单色光,这种现象叫做光的 (选填“反射”或“色散”)。
13.沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中,其影随莺而移”,图甲为这一现象的示意图;若在窗上开一个小孔,则在室内纸屏上也会看到“莺的影子”,还会呈现“莺西则影东”的现象,如图乙所示,“莺西则影东”描述的现象叫 ,图甲和图乙中的现象原理 (相同/不相同),图乙所成的影,室内纸屏远离小孔,则其影的大小会 。
14.如下图所示是一条鱼跃出水面,咬食荷花的情景,鱼在水中看到荷花,是因为此时光从 斜射入 中(前两空均选填“空气”或“水”);鱼要准确地咬到荷花,应该跃向看到的荷花的 (选填“下方”、“上方”或“本身”)位置。
15.一只沙鸥在平静的湖面上飞过,它在湖面的“倒影”是 (选填“实”或“虚”)像,在沙鸥冲向湖面猎食的过程中,所成像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
三、实验题
16.如图1所示,找一个空的易拉罐,用钉子在底部的中央敲一个小孔,将易拉罐的顶部剪去后,蒙上一层塑料薄膜,这样就制成了一个针孔照相机,将小孔对准窗外的景物,观察并研究小孔成像的特点。
(1)塑料薄膜上看到 (选填“景物”、“小孔”)倒立的 (选填“实”、“虚”)像。
(2)为了增大所成的像,可采取的办法是: 。
(3)如图2,太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑与上述原理实际上是相同的,这些圆形光斑大小不一的原因是 ,研究发现,同样大小缝隙形成的圆形光斑越大,亮度 。
四、综合题
17.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。
18.“西塞山前白鹭飞,桃花流水鳜鱼肥。”是唐代张志和的词句。在平静湖面上方,一只白鹭水平滑翔。白鹭的“倒影”是由于光的 而形成的。随着白鹭向高处飞去,它的像 (选填“靠近”或“远离”)水面。如图中A点表示白鹭的位置,请在图中画出光从白鹭经水面反射进入人眼的光路图 。
19.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。
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《光现象》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
D
A
C
C
D
D
C
C
B
1.D
【详解】A.平面镜所成的像是虚像,则镜中的“自己”是由于光的反射形成的虚像,故A错误;
B.由于平面镜成像是光的反射形成的,所以镜中的“自己”比小明本人则更暗一些,故B错误;
C.由于平面镜所成的像与物体大小相等,小明向镜子走近时小明本人大小不变,所以镜中的“自己”大小不变,不会越来越高,故C错误;
D.小明向镜子走近时,像和物体各对应点到平面镜间距离相等,则镜中的“自己”也靠近镜子,故D正确。
故选D。
2.D
【详解】①针孔照相机内所成的像,是小孔成像现象,原理是光的直线传播,成的是实像;②潜望镜中看到的景物的像,是正立的虚像,利用的是光的反射;③放大镜靠近物体时看到的像,是正立的放大的虚像,利用的是光的折射;④幻灯机屏幕上所成的像,是倒立、放大的实像,利用的是光的折射;⑤照相机中所成的像,成的是倒立、缩小实像,利用的是光的折射,故ABC错误;D正确。
故选D。
3.A
【详解】A.凸透镜和凹透镜都有焦点,凸透镜有两个实焦点,凹透镜有两个虚焦点,故A正确;
B.凸透镜对光线有会聚作用,但光线通过凸透镜不一定能会聚于一点,故B错误;
C.凹透镜对光线有发散作用,但对于即将会聚的光线通过凹透镜还会相交于一点的,故C错误;
D.凸透镜对所有光线有会聚作用,只有平行于主光轴的光线才能会聚于焦点,故D错误。
故选A。
4.C
【详解】从四个光线通过透镜的情形可知,甲、丁的入射光线经透镜折射后,折射光线变得会聚了,对光线具有会聚作用,所以是凸透镜;乙、丙的折射光线相对于入射光线是发散的,对光线具有发散作用,所以都是凹透镜,故C正确,ABD错误。
故选C。
5.C
【详解】A.烛焰自身能发光,是光源;月亮自身不能发光,不是光源,故A不符合题意;
B.太阳自身能发光,是光源;月亮自身不能发光,不是光源,故B不符合题意;
C.水母(指发光水母)和烛焰自身能发光,都是光源,故C符合题意;
D.太阳自身能发光,是光源;钻石自身不能发光,不是光源,故D不符合题意。
故选C。
6.D
【详解】A.由于空间所限,必须要借助一个平面镜,利用平面镜成正立、等大的虚像,可以完成检查,故A错误;
B.平面镜所成的像是正立、等大的虚像,故B错误;
C.平面镜所成的像与物体等大,人起身靠近镜面,镜中视力表的像大小不变,故C错误;
D.据图可知,视力表到镜面距离是3m,视力表的像与视力表到镜面距离相等,视力表的像到镜面的距离也是3m,人眼到镜子的距离是2m,所以图中人眼与视力表的像的距离为5m,故D正确。
故选D。
7.D
【详解】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。
8.C
【详解】A.红外线热作用强,一切物质不停地辐射红外线,高温物质辐射红外线强,因此可制成红外线红外感应水龙头,故A不符合题意;
B.非接触温度计是根据不同温度物体辐射红外线的数量不同工作的,故B不符合题意;
C.紫外线有荧光效应,使荧光物质发出荧光,可以做成验钞机,检验钱的真伪,故C符合题意;
D.医用“B超”机是利用超声波来工作的,故D不符合题意。
故选C。
9.C
【详解】A.人看不见红外线和紫外线,所以紫外线属于不可见光,故 A 错误;
B.根据电磁波谱的波长顺序可知,波长最长的是无线电波,故 B 错误;
C.可见光与红外线都是电磁波,所以可见光与红外线在真空中的传播速度相等,都等于电磁波在真空中的传播速度,故C正确;
D.由于超声波传播时,方向性好,穿透力强,所以汽车上安装的倒车雷达是利用超声波来传递信息的,故D错误。
故选C。
10.B
【详解】A.光线在空气中传播时不容易被看见,实验中使用硬纸板是为了显示光的传播路径,故A正确,不符合题意;
B.入射角是入射光线与法线的夹角,图中EO是入射光线,ON是法线,则是入射角,故B错误,符合题意;
C.图甲中,当纸板在同一平面上,光线沿着纸板入射时,纸板上能同时看到入射光线跟反射光线和法线;图乙中纸板左右部分不在同一平面上,入射光线沿着纸板做部分入射时,纸板上不能看见反射光线,说明反射光线跟入射光线和法线在同一平面内,故C正确,不符合题意;
D.图甲中,当光线沿EO入射时,光线沿OF射出;图丙中当光线沿FO入射时,光线沿OE射出,说明在反射现象中光路是可逆的,故D正确,不符合题意。
故选B。
11. 1 不变 能 可逆的
【详解】[1]平面镜成像时,像与物到平面镜的距离相等,小华站在穿衣镜前1m处,所以他的像到镜面的距离是1m。
[2]平面镜成像时,像与物大小相等,当他远离穿衣镜时,由于物体大小不变,所以他在镜中的像的大小不变。
[3][4]在光的反射现象中,光路是可逆的,小华在镜中看到了妈妈的眼睛,妈妈也能通过这面镜子看到小华的眼睛。
12.色散
【详解】光的色散是三棱镜可以把太阳光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫几种不同颜色的光,这种现象是光的色散。
13. 小孔成像 相同 变大
【详解】[1][2][3]如图乙所示,“莺西则影东”描述的现象叫小孔成像,图甲是影子的形成,小孔成像和影子都是由于光的直线传播形成的,原理相同。小孔成像的大小与光屏到小孔的距离,物到小孔的距离等有关,图乙所成的影,室内纸屏远离小孔,像距变大,则其影的大小变大。
14. 空气 水 下方
【详解】[1][2][3]荷花反射的光由空气斜射入水中时,在水面处发生折射,折射角小于入射角,折射光线进入鱼的眼睛,鱼逆着折射光线看去,看到的荷花变高了,所以鱼要准确地咬到荷花,应该跃向看到的荷花的下方位置。
15.
虚
不变
【详解】[1]倒影属于平面镜成像,平面镜成像是光的反射形成的,反射光线的反向延长线相交形成的像,不是由实际光线会聚而成的,所以是虚像。
[2]在沙鸥冲向湖面猎食的过程中,沙鸥的大小不变。根据平面镜成像像与物大小相等的特点,所以沙鸥所成像的大小也不变。
16.(1) 景物 实
(2)让小孔靠近窗外的景物
(3) 树叶缝隙到地面的高度不同 越暗
【解析】【小题1】[1][2]小孔成像的原理是光沿直线传播,物体发出或反射的光通过小孔后,在光屏(这里是塑料薄膜)上形成倒立的像。成像的物体是窗外的景物。由于所成的像是由实际光线会聚而成的,所以是实像。
【小题2】根据小孔成像的特点,像的大小与物体到小孔的距离、光屏到小孔的距离有关。在物体大小一定时,减小物体到小孔的距离,或者增大光屏(塑料薄膜)到小孔的距离,都可以增大所成的像。所以可采取的办法是:让小孔靠近窗外的景物。
【小题3】[1][2]太阳透过树叶缝隙形成的圆形光斑也是小孔成像现象,这些圆形光斑大小不一的原因是树叶缝隙到地面的距离不同,当树叶缝隙到地面距离越远,所成的像越大;同样大小缝隙形成的圆形光斑越大,说明通过该缝隙的光线越分散,所以亮度越暗。
17. 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
18. 反射 远离
【详解】[1]白鹭的倒影属于平面镜成像,是由于光的反射而形成的虚像。
[2]随着白鹭向高处飞去,即白鹭远离水面,由平面镜成像的特点,像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离相等可知,它的像也远离水面。
[3]由题可知,A点表示白鹭的位置,平面镜成像时,像与物体关于镜面对称,据此画出白鹭的像,连接人的眼睛和,则连线与水面的交点为反射点(入射点)O,连接AO为入射光线、连接O和眼睛可得反射光线,如图所示:
19. 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。
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