内容正文:
第三章 光的世界
一、单选题
1.2025年9月7日,本年度的第二轮月全食(血月)出现于夜空。亚洲、俄罗斯、非洲部分地区、大洋洲和欧洲都能看到月亮逐渐变红的样子。下列说法正确的是( )
A.月亮变红,说明月亮是光源
B.发生月全食时,太阳位于地球和月亮之间
C.月全食现象的形成是由于光的直线传播
D.光穿过大气层传播到地球上,说明光的传播是需要介质的
2.以下属于光的折射现象的是( )
A.在平静的湖面上可以看到蓝天白云 B.用三棱镜将太阳光分解为七色光
C.日食和月食的形成 D.光遇到不透明物体后,可以形成影子
3.一个雨后的晚上,天刚放晴,地面虽已干,但仍留有不少积水,为了不致踩在小水坑,下列判断正确的是( )
A.背着月光走时,看到更亮是干的地面 B.背着月光走时,看到更亮的是水坑
C.迎着月光和背着月光行走时,地面上亮处是水坑 D.迎着月光和背着月光行走时,地面上暗处是水坑
4.下列现象中,由光的折射形成的是( )
A.水中荷花的倒影 B.镜中的“风景”
C.“折断”的铅笔 D.日食
5.学习了光源的知识,你认为下面的物体不是光源的是( )
A.红彤彤的太阳 B.用手机看视频的手机屏幕
C.中秋节的满月 D.一闪一闪的星星
6.下列说法正确的是( )
A.光只在空气中沿直线传播
B.光在任何情况下都沿直线传播
C.光在同种均匀介质中沿直线传播
D.光在玻璃中不是沿直线传播的
7.如图甲所示是汽车抬头显示器,它能将行车数据通过前挡风玻璃呈现到正前方。驾驶员不必低头就能看到行车信息,确保驾驶安全。其工作原理如图乙所示,则它利用了下列哪种光学原理( )
A.光的直线传播 B.光的反射
C.光的折射 D.光的色散
8.如图所示,一个盛有适量水的圆柱形敞口容器,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,当水位上升时下列说法正确的是( )
A.激光入射角度不变,光斑向左移动 B.激光入射角度不变,光斑向右移动
C.激光入射角度变大,折射角增大 D.激光入射角度变小,折射角减小
二、填空题
9.如图是一束光线射到空气和玻璃的界面上发生方向改变的光路图。图中两条直线MM'和NN'互相垂直,可以判断:反射角的大小是 °,光的传播方向是从 射到 (选填介质名称)中。
10.如图所示,一只水鸟站在水中觅食,图中的黑影是由于光的 形成的;倒影看起来要“暗一些”,是因为有一部分光在水面处发生了 ,而进入水中,人能从不同角度看见水鸟是由于光照射在鸟身上发生了 .
11.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,请判断:反射角的大小是 度,玻璃在 (选填“AB的左方”、 “AB的右方”、 “CD的上方”或“CD的下方”) , 当入射光线逐渐靠近玻璃表面时,折射光线和反射光线的夹角将 (选填“增大”、 “减小”或“不变” ) 。
12.光在空气和玻璃的分界面处同时发生反射和折射的光路图如图所示,则折射角的大小是 度,分界面的 (选填“上”、“下”、“左”或“右”)方为玻璃。当入射角增大时,反射光线与折射光线的夹角将变 (选填“小”或“大”)。
13.某同学用图中三棱镜做色散实验,色散现象说明了白光是由 混合而成的。实验时人在地面形成的影子,可用光 来解释。
三、实验题
14.如图所示,为了研究光的传播规律,小明在家中做了如下实验:
(1)研究光在气体中的传播规律时,实验现象如图甲所示,为了使实验现象明显,小明在激光灯下方点燃了一盘蚊香,你认为这样做的目的是 ;
(2)小明研究光在液体中的传播规律,实验现象如图乙所示。小明接着沿着水槽侧壁倒入浓糖水,看到实验现象如图丙所示。小明再用木棍搅拌后,实验现象又恢复到图乙。以上现象说明 。
15.如图所示是小依和小钟“探究光的反射规律”的实验装置:
(1)实验时纸板要与平面镜 ,纸板的作用是 ;
(2)小钟通过多次实验得到的结论是:反射角 (选填“大于”“小于”或“等于”)入射角;甲图中将光从BO射入平面镜,光路将沿 射出;
(3)实验过程中,进行下列_______(选填“A”或“B”)操作后,在纸板上仍可以看到反射光;
A.如图乙所示,将纸板的右半部分向后翻折
B.如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转
(4)如图丁是小依设计的液面微变监视器,光束发射器保持不动,若光电转换接收器上的光斑从移向,则表明液面 (选填“上升”“下降”或“不变”),反射角 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
四、计算题
16.如图,小孟驾驶汽车接近山崖A,已知声音在空气中的速度为340m/s。问:
(1)若汽车静止,鸣笛后4s听见第一次回声,则汽车离山崖A 的距离是多少?
(2)若汽车以20m/s的速度面向山崖A 行驶,当他按了一次喇叭后,经过3s后听到回声,则山崖A 和按喇叭时的距离是多少?
(3)夜间行车,驾驶室内禁止开灯,这样做有什么道理?
17.科学家用激光测量地球与月球之间的距离,从地球发射激光到达月球并接收从月球返回的激光信号,测得发射激光到接收到激光所用的时间约为2.56s,假设光在空气和真空中的传播速度均为。
(1)在地球上能用激光测量地球与月球之间的距离利用了光的什么知识?
(2)光从地球到达月球的时间是多少?
(3)地球和月球之间的距离是多少?
试卷第1页,共3页
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参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
C
B
A
C
C
C
B
A
1.C
【详解】A.月亮变红是因为反射太阳光,而非自身发光,月亮不是光源,故A错误;
B.月全食时,月亮位于地球的阴影中,地球位于太阳和月亮之间,故B错误;
C.月全食是地球遮挡太阳光导致月球进入地球本影,由光的直线传播形成,故C正确;
D.光可在真空中传播(如太阳光穿过太空到地球),不需要介质,故D错误。
故选C。
2.B
【详解】A.在平静的湖面上可以看到蓝天白云,类似于平面镜成像,是由光的反射形成的,故A不符合题意;
B.用三棱镜将太阳光分解为七色光为光的色散现象,是由光的折射形成的,故B符合题意;
C.日食和月食都是由光线直线传播形成的,故C不符合题意;
D.光遇到不透明物体,由于光的直线传播,在不透明物体的后面会形成影子,故D不符合题意。
故选B。
3.A
【详解】当迎着月光走时,月光射到水面上时,光在水面发生的是镜面反射,大量反射光射入人的眼睛,而光在地面发生漫反射,只有很少的光进入人的眼睛,所以此时水面亮、干的地面暗,人应走暗处。背着月光走时,光在水面发生镜面反射,反射光线射向人的对面,几乎没光射入人的眼睛;而光在地面发生漫反射,反射光线射向不同的方向,有光线射入人的眼睛,故此时干的地面较亮、水面暗,人应走亮处。故A正确,BCD错误。
故选A。
4.C
【详解】A.水中荷花的“倒影”,是平面镜成像,属于光的反射现象,故A不符合题意;
B.镜中的“风景”属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故B不符合题意;
C.“折断”的铅笔是光的折射现象,故C符合题意;
D.日食是由光的直线传播形成的,故D不符合题意。
故选C。
5.C
【详解】A.太阳自身能够发光,是光源,故A不符合题意;
B.用手机看视频的手机屏幕自身能够发光,是光源, 故B不符合题意;
C.中秋节的满月是反射太阳的光,自身不能发光,不是光源, 故C符合题意;
D.星星分恒星和行星,恒星自身能够发光,是光源;行星不是光源,因此不确定星星是否是光源, 故D不符合题意。
故选 C。
6.C
【详解】光在同一种均匀介质中是沿直线传播,介质不同或同种介质但介质不均匀,光不会沿直线传播。
故选C。
7.B
【详解】挡风玻璃相当于平面镜,将屏幕上的重要行车数据通过前挡风玻璃呈到正前方,利用的是光的反射原理。
故选B。
8.A
【详解】当水位上升时,由于激光笔的位置不变,所以激光的入射角度不变。根据光的折射定律,当光从一种介质斜射入另一种介质时,入射角不变,折射角也不变。分析光斑的移动情况:随着水位上升,入射点会向左移动。因为折射角不变,入射点左移,所以折射光线会向左平移,从而使得光斑向左移动。 综上,激光入射角度不变,光斑向左移动。故A正确,BCD错误。
故选A。
9. 60 空气 玻璃
【详解】[1][2][3]由图可知,∠BOM′=∠AOM=30°,所以∠BON=∠AON=90°-30°=60°
根据光的反射定律可知,反射角等于入射角,都等于60°,且NN′为法线,MM′为界面;而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,则OC一定为折射光线,BO为入射光线,OA为反射光线;折射角为∠CON′,根据折射角小于入射角可知界面MM′的左边是空气,右方是玻璃,即光的传播方向是从空气斜射向玻璃中。
10. 直线传播 折射 漫反射
【详解】[1]图中的黑影是由于光在沿直线传播时,鸟挡住了光线的直线传播,在鸟的另一侧地面形成了黑影。
[2]倒影看起来要“暗”一些,是因为光照射到水面时,同时发生了反射和折射,有一部分光在水面处发生了折射而进入水中,导致反射光线少于入射光线,所以看起来要“暗”一些。
[3]因为光照射在鸟身上反射向四周,发生了漫反射,所以人能从不同角度看见水鸟。
11. 30 AB的左方 减小
【详解】[1][2]由图可知
∠FOC=30∘
∠EOC=90∘−60∘=30∘
∠FOC=∠EOC
故CD为法线,入射光线为EO,反射光线为OF,折射光线为OG,入射角等于30∘, 又因为入射角为∠EOC,折射角为∠GOD,且
∠EOC<∠GOD
以及当光从玻璃中斜射入空气中时,折射角大于入射角, 所以玻璃在AB面的左方。
[3]当入射光线逐渐靠近玻璃表面时,入射角会增大。由于反射角始终等于入射角,所以反射光线也会逐渐靠近法线。同时,根据折射规律,折射角也会随着入射角的增大而增大,但折射角始终小于入射角。因此,折射光线和反射光线的夹角(即它们之间的最小夹角)将会减小。这是因为随着入射角的增大,反射光线和折射光线都越来越靠近法线,所以它们之间的夹角也就越来越小。
12. 35 右 小
【详解】[1][2]结合光的反射定律和光的折射规律,由图知道,∠BOM′=30°,同理∠AON=60°,所以MM′的左侧发生了光的反射,NN′为法线,则OC一定为折射光线,OA为反射光线,BO为入射光线。由图可知,入射角∠BON=60°
法线与折射光线的夹角为折射角,即∠CON′为35°,此时的折射角小于入射角,由光的折射规律知道,光是从空气中斜射入玻璃中,法线左侧为空气,右侧为玻璃。
[3]当入射角增大时,反射角增大,折射角也增大,反射光线与界面的夹角减小,折射光线与界面的夹角减小,所以反射光线与折射光线的夹角将变小。
13. 各种色光 光沿直线传播
【详解】[1]如图所示某同学用图中三棱镜做色散实验,白光经三棱镜折射后,白光被分解成彩色的光带,色散现象说明了白光是由各种色光混合而成的。
[2]实验时人在地面形成的影子是光的直线传播现象,可用光沿直线传播来解释。
14.(1)显示光路
(2)光在同种均匀介质中沿直线传播
【详解】(1)烟是固体颗粒,光遇到空气中小的固体颗粒发生漫反射,反射的光进入人的眼睛,人能看到光的传播路线,所以点燃一盘蚊香是为了显示光的传播路径。
(2)由于糖水是不均匀的,所以沿着水槽侧壁倒入浓糖水,看到光线不再沿直线传播,而是发生弯曲,再用木棍搅拌后,糖水变得均匀,又看到光线沿直线传播了,这些实验现象说明光在同种均匀介质中沿直线传播。
15.(1) 垂直 显示光路
(2) 等于 OA
(3)B
(4) 上升 不变
【详解】(1)[1][2]实验时,为了使入射光线、反射光线的径迹同时显示在纸板上,应把纸板与平面镜垂直放置;纸板的作用是能显示出光路,便于观察到光线。
(2)[3][4]通过多次实验得到的结论是:反射角等于入射角;甲图中,光沿AO入射,反射光线沿OB射出,在光的反射现象中,光路具有可逆性,所以当光从BO射入平面镜,光将沿着OA射出。
(3)[5]A.如图乙,将纸板的右半部分向后翻折,纸板的两个部分不在同一平面内,发现纸板的右侧看不到反射光线,故A不符合题意;
B.如图丙所示,将纸板与入射光线一起以ON为轴旋转,反射光线、入射光线、法线和纸板仍在同一平面内,在纸板上仍能看到反射光,故B符合题意。
故选B。
(4)[6][7]由于入射光线的角度是固定的(即入射角的大小不变),当水面水平变化时,根据数学知识可知,反射光线与原来的反射光线是平行的,即反射角的大小不变;通过作图(见解图)可知,反射到光电转换器接收平面上的光斑从S1移向S2,表明液面是上升的。
16.(1)680m
(2)540m
(3)见详解
【详解】(1)汽车离山崖A 的距离是
(2)山崖A 和按喇叭时的距离是
(3)夜间行车,驾驶室内如果开灯,车内物体反射的光会在前挡风玻璃上成像,干扰司机对外面景物的观察。故夜间行车,驾驶室内禁止开灯。
17.(1)光的直线传播及光的反射
(2)1.28s
(3)
【详解】(1)光在同种均匀介质中沿直线传播,且激光从地球发射到月球经月球反射后返回地球,故在地球上能用激光测量地球与月球之间的距离利用了光的直线传播及光的反射知识。
(2)已知激光从发射到接收的总时间,光从地球到月球的时间是总时间的一半,故光从地球到达月球的时间
(3)根据公式,可计算地球和月球之间的距离
答案第1页,共2页
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