第四章《光现象》易错点精析 2026-2027学年人教版八年级上册物理
2026-08-11
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普通
摘要:
该初中物理《光现象》易错点精析清单,系统梳理了光源判断、光的传播条件、反射折射规律等核心内容,涵盖概念辨析、规律应用、作图规范、实验操作及生活现象解释五大知识范畴,搭建从基础概念到实验探究再到实际应用的递进式学习支架。
清单以“易错表现-原因分析-正确结论-针对训练”四步结构呈现知识体系,突出科学思维(如反射定律因果关系辨析)和科学探究(如平面镜成像实验玻璃板选择)。例如标注“影与像的混淆”易错点,通过对比影子与小孔成像本质培养科学论证能力,设计“雨后路面反光”等生活情境题,助力学生构建物理观念,教师可据此设计分层教学,提升课堂实效。
内容正文:
第四章《光现象》易错点精析
一、概念易错点
易错点1:光源的判断
易错表现:
①认为月亮、钻石、电影屏幕等是光源
②认为所有发光的物体都是光源(混淆“发光”与“反射光”)
③不知道恒星是光源,行星不是光源。
为什么容易错:对光源“自身能够发光”的核心定义把握不准
将“反射光”误认为“发光”。
正确结论:
①光源是自身能够发光的物体。月亮、钻石、电影屏幕本身不发光,而是反射其他光源的光,不是光源
②光源分为天然光源(如太阳、萤火虫、发光水母)和人造光源(如蜡烛、电灯)
③恒星(如太阳)是光源,行星(如地球、月亮)不是光源。
【针对训练】
1.下列物体中,全部属于光源的是( )
A.太阳、月亮、萤火虫
B.萤火虫、发光的电灯、恒星
C.发光的电灯、钻石、点燃的蜡烛
D.月亮、水母、发光的霓虹灯
【答案】B
【详解】月亮、钻石自身都不能发光,都不属于光源;太阳、萤火虫、发光的电灯和霓虹灯、恒星、点燃的蜡、水母自身都能发光,都属于光源。
故选B。
2.在陇南礼县祁山堡景区的夜晚,游客们在皎洁的月光下欣赏以三国文化为主题的灯光秀与烟花表演。下面说法正确的是( )
A.月亮属于光源
B.西汉水中的灯光倒影是由于光的折射形成的
C.游客在祁山古栈道上的影子是由于光的反射形成的
D.在远处看烟花时,先见绽放光效,后闻爆炸声
【答案】D
【详解】A.光源的定义是自身能够发光的物体,月亮本身不能发光,我们看到的月光是月亮反射的太阳光,因此月亮不属于光源,故A错误;
B.水中的灯光倒影属于平面镜成像现象,是光的反射形成的,故B错误;
C.影子的形成原理是光在同种均匀介质中沿直线传播,遇到不透明的物体时,在物体后方形成暗区,故C错误;
D.在空气中,光的传播速度(约)远大于声的传播速度(约),所以远处烟花绽放时,光会先传到人眼,声音后传到人耳,因此先看到光效后听到爆炸声,故D正确。
故选D。
3.为了提醒车辆司机夜晚注意中小学生道路安全,校服上增加了反光警示条,下列说法正确的是( )
A.校服上的反光条是光源
B.光在透明介质中一定沿直线传播
C.光被反光条反射后传播速度大于
D.能够看到校服是因为光在衣服表面发生了反射
【答案】D
【详解】A. 光源为自身能够发光的物体,反光条仅反射外界光,自身不能发光,不是光源,故A错误;
B. 光只有在同种均匀透明介质中才沿直线传播,仅为透明介质时不一定沿直线传播,故B错误;
C. 光在空气中的传播速度约为,光被反射后仍在空气中传播,传播速度不可能大于该值,故C错误;
D. 人能看到本身不发光的衣物,是因为光在衣服表面发生反射,反射光进入人眼,故D正确。
故选D。
易错点2:光沿直线传播的条件
易错表现:
①认为光在任何情况下都沿直线传播
②认为光在同种介质中一定沿直线传播
③认为光在不均匀介质中仍沿直线传播。
为什么容易错:忽略了“同种均匀介质”这一关键条件
对“介质不均匀”时会发生折射或弯曲缺乏认识。
正确结论:
①光沿直线传播的条件是:光在同种均匀介质中沿直线传播
②如果介质不均匀(如空气密度不均匀),光的传播路径会弯曲(如海市蜃楼)
③如果光从一种介质进入另一种介质,传播方向一般会发生偏折(折射)。
【针对训练】
4.光在_________均匀介质中沿直线传播。光遇到桌面、水面以及其他许多物体的表面都会发生_________。
【答案】 同种 反射
【详解】光的直线传播条件是在同一种均匀介质中;
光传播过程中遇到任何物体的表面时,都会有部分光返回原介质,这种现象就叫做光的反射,桌面、水面这类常见物体的表面都能发生光的反射。
5.如图是同学们在学习光学内容时构建的思维导图,图中对应位置填写的内容是:
①_________ ②_________ ③_________
【答案】 光线 光的直线传播 平面镜成像
【详解】略
6.(多选)关于光和声的传播,下列说法中错误的是( )
A.光在均匀介质中总是沿直线传播的
B.超声波比次声波在空气中传播速度快
C.光在空气中的传播速度小于在水中的传播速度
D.光需要介质才能传播
【答案】ABCD
【详解】A.光沿直线传播的条件是同种均匀介质,光在不同均匀介质界面处会发生折射,故A错误;
B.声速与介质种类和温度有关,与声波频率无关,超声波和次声波在空气中传播速度相同,故B错误;
C.光在空气中的传播速度大于在水中的传播速度,故C错误;
D.光的传播不需要介质,可在真空中传播,故D错误。
本题选择描述错误的,故选ABCD。
易错点3:影与像的混淆
易错表现:
①认为影子是像
②认为小孔成像形成的像是影子
③认为水中倒影是光的折射形成的。
为什么容易错:对“影”和“像”的物理本质区分不清
将生活中“影像”一词与物理概念混淆。
正确结论:
①影子是光沿直线传播遇到不透明物体时,在物体后方形成的黑暗区域,不是像
②小孔成像形成的是物体的像(倒立的实像),不是影子
③水中倒影是光的反射形成的虚像,不是光的折射。
【针对训练】
7.“海市蜃楼”在我国古书《史记》《梦溪笔谈》中都有记载,请从下列光现象中选出与“海市蜃楼”形成原理相同的现象( )
A.《墨经》中记载的小孔成像 B.水下的潜水员观看到岸上的景物
C.路灯下人的影子 D.古人“以铜为镜,可以正衣冠”
【答案】B
【详解】海市蜃楼的形成原理是光的折射,是空气密度分布不均匀时,光在穿过不同密度的空气层时发生偏折,最终形成虚像;
A.小孔成像原理是光的直线传播,故A不符合题意;
B.水下潜水员观看岸上景物,是光从空气斜射入水中发生折射形成的,属于光的折射现象,故B符合题意;
C.路灯下影子形成原理是光的直线传播,故C不符合题意;
D.“以铜为镜正衣冠”是平面镜成像,原理为光的反射,故D不符合题意。
故选B。
8.关于光现象,下列说法正确的是( )
A.在雨后天晴的夜晚背着月光行走,较暗的地方是路面
B.阳光可以透过树叶间的缝隙,在枝叶繁茂的大树底下,我们常常可以看到地面上有许多的圆形光斑,它们是阳光透过树叶发出的光所形成的光斑
C.平行光束经平面镜反射后,不一定是平行光束
D.小孔成像实验中,在物体距小孔不变的情况下,光屏与小孔距离越大,像也越大
【答案】D
【详解】A.背着月光行走时,水面发生镜面反射,反射光无法进入人眼,路面发生漫反射,有部分光进入人眼,较暗处为水面,故A错误;
B.树下圆形光斑是小孔成像形成的太阳的实像,不是树叶发出的光形成的,故B错误;
C.平面镜发生镜面反射,平行光束经平面镜反射后仍为平行光束,故C错误;
D.设物高为,物体到小孔距离为,像到小孔距离为,像高为,由小孔成像的比例关系得,不变时,越大则越大,即像越大,故D正确。
故选D。
易错点4:实像与虚像的区分
易错表现:
①认为平面镜成的是实像
②认为小孔成像成的是虚像
③认为能用眼睛看到的就是实像。
为什么容易错:对实像和虚像的定义理解不深
不知道“光屏能否承接”是判断标准。
正确结论:
①实像:由实际光线会聚形成的像,能在光屏上承接。小孔成像成的是实像
②虚像:由实际光线的反向延长线会聚形成的像,不能在光屏上承接。平面镜成像成的是虚像
③虚像虽然不能在光屏上承接,但能用眼睛看到。
【针对训练】
9.小新在美丽的滨湖河边拍到一张“鱼在云中游”的照片。关于看到水中的“鱼”,下列说法正确的是( )
A.光的直线传播形成的实像 B.光的反射形成的虚像
C.光的折射形成的实像 D.光的折射形成的虚像
【答案】D
【详解】人看到水中的鱼,是鱼反射的光从水斜射入空气时发生折射形成的,逆着折射光线看到的是鱼的虚像。故选D。
10.在《光现象》一章,我们学习了“实像”和“虚像”,下列现象中成的是实像的是( )
A.在茂密树荫中看到的圆形光斑 B.通过潜望镜观察到海面上的物体
C.渔民看到水中的鱼 D.通过汽车观后镜看到路上的车
【答案】A
【详解】A.在茂密树荫中看到的圆形光斑是光的直线传播形成的太阳的实像,是实际光线会聚而成的,故A符合题意;
B.通过潜望镜观察到海面上的物体属于平面镜成像,平面镜成虚像,故B不符合题意;
C.渔民看到水中的鱼是从鱼反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射形成的,折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是鱼的虚像,比实际位置偏高,故C不符合题意;
D.通过汽车观后镜看到路上的车,属于凸面镜成像,凸面镜成正立缩小的虚像,故D不符合题意。
故选A。
11.鹿邑县博物馆收藏有以下具有代表性的唐代铜镜:唐花鸟菱花镜、唐凤鸟衔绶纹镜。古人使用铜镜梳妆打扮,利用了光的_________,铜镜中所成的像是_________(选填“实”或“虚”)像。
【答案】 反射 虚
【详解】[1]铜镜相当于平面镜,其成像的原理是光的反射,因此古人利用铜镜梳妆打扮,利用了光的反射。
[2]根据平面镜成像的特点,平面镜所成的像是虚像,该像由反射光线的反向延长线会聚形成,无法用光屏承接。
12.在太阳、正在发光的电灯、钻石、萤火虫中,不属于光源的是____________。太阳光垂直照射在塑料棚顶的一个很小的“□”形孔上,在地面上形成的光斑是____________(填“□”或“○”)形,光斑是太阳的____________像,形成光斑的原因是____________。
【答案】 钻石 ○ 实 光的直线传播
【详解】由光源定义可知,钻石自身不能发光,不属于光源;
由光的直线传播规律可知,小孔成像时像的形状与小孔形状无关,与发光物体形状一致,成实像,故地面光斑为○形,是太阳的实像,形成原因是光的直线传播。
13.2000多年前,《墨经》中记载了小孔成像的实验(如图所示),小孔成像成的像是__________(“实像”或“虚像”),该现象可以说明__________。
【答案】 实像 光在同种均匀介质中沿直线传播
【详解】因小孔成像由光在同种均匀介质中沿直线传播形成,所成的像由实际光线会聚而成,故为实像;该现象可说明光在同种均匀介质中沿直线传播。
二、规律与公式易错点
易错点5:反射定律中“反射角等于入射角”的表述
易错表现:
①说“入射角等于反射角”(因果关系颠倒)
②认为入射角增大时,反射角减小
③认为垂直入射时,入射角为90°。
为什么容易错:对“入射角是因,反射角是果”的逻辑关系认识不清
对入射角的定义理解有误。
正确结论:
①正确的表述是:反射角等于入射角。不能说“入射角等于反射角”,因为入射角是先发生的,反射角是由入射角决定的
②入射角增大时,反射角也增大,且始终等于入射角
③入射角是入射光线与法线的夹角。光垂直射到镜面上时,入射角为0°,反射角也为0°。
【针对训练】
14.(多选)如图所示,入射光线与平面镜成30°夹角,保持入射光线方向不变,将平面镜绕点O旋转10°,则旋转后的( )
A.入射角可能是70° B.反射角可能是40°
C.反射光线与镜面的夹角一定是40° D.反射光线与入射光线夹角改变了20°
【答案】AD
【详解】A.题目未说明平面镜旋转方向,存在逆时针旋转10°的情况:此时入射光线与平面镜的夹角变为,入射角为,因此入射角可能为70°,故A正确;
B.根据光的反射定律,反射角等于入射角。平面镜旋转10°后,入射角为,只能是50°或70°,因此反射角只能为50°或70°,不可能是40°,故B错误;
C.反射光线与镜面的夹角是反射角的余角,因此反射光线与镜面的夹角为20°(反射角70°时)或40°(反射角50°时),故C错误;
D.原来入射光线与反射光线的夹角为,旋转后夹角为或,夹角的变化量为,因此反射光线与入射光线夹角改变了20°,故D正确。
故选AD。
15.如图所示,固定在水面上方的光源发出一束光线经水面反射后在光屏上有一个光斑A,已知光束与水面的夹角为46°,下列说法中正确的是( )
A.入射角的大小为46°
B.当水面降低时,入射角将增大
C.当水面升高时,光斑A将向右移动
D.当入射点向右移动时,A点向右移动
【答案】D
【详解】A.已知光束与水面的夹角为,入射角为入射光线与法线的夹角,所以入射角为,故A错误;
BC.入射光线方向不变,水面发生变化时,因水面是平行的,入射角不变,反射角不变,反射光线与原反射光线平行,入射点会发生变化。当水面升高时入射点左移,反射光线左移,故光斑A向左移动,故BC错误;
D.光源固定,当入射点向右移动时,入射角增大,根据反射定律可知反射角增大,光斑A向右移动,故D正确。
故选D。
16.光在真空中的传播速度是________ m/s。图甲是“鹊桥”中继卫星上安装的角反射器,它由相互垂直的小平面镜组合而成,激光射向它时能被其“反向射回”如图乙,光线a与镜面OM夹角为40°,光线b所对应的反射角=________°;若入射光线方向不变,将角反射器绕O点顺时针旋转15°,则经两平面镜反射后的光线方向转动了________ °。
【答案】 40 0
【详解】[1]光在真空中的传播速度是m/s。
[2]如图,角反射器由相互垂直的小平面镜组合而成,激光射向它时,能被其“反向射回”,故a//b。
根据光的反射定律,由几何关系可知
入射光线与镜面的夹角为40°,则
所以
根据光的反射定律:反射角等于入射角,光线b所对应的反射角
[3]已知最后的反射光线与最初的入射光线平行,平面镜绕O点顺时针方向转过15°后,由于入射光线不变,则反射光线的方向不变,所以经两平面镜反射后的反射光线的方向转动了0°。
易错点6:漫反射与镜面反射的区分
易错表现:
①认为漫反射不遵守光的反射定律
②认为只有光滑表面才发生反射
③认为漫反射中“反射角不等于入射角”。
为什么容易错:对漫反射的微观机制缺乏理解
将“反射光线杂乱”误认为“不遵守反射定律”。
正确结论:
①漫反射和镜面反射都遵守光的反射定律
②漫反射中,每条反射光线仍然满足“反射角等于入射角”,只是因为反射面凹凸不平,各处的法线方向不同,导致反射光线向各个方向射出
③光射到任何表面上都会发生反射,包括粗糙表面。
【针对训练】
17.现用如图所示装置“探究光的反射规律”。将一个平面镜放在水平桌面上,再把可沿ON折叠的白色硬纸板ENF竖直地立在平面镜上,测量出此时入射光线与平面镜成夹角,下列说法正确的是( )
A.此时入射角为,反射角也为
B.若将纸板NOF沿ON向后折叠,反射光线会消失
C.光在平面镜和硬纸板上都发生了镜面反射
D.多次改变入射角大小,目的是为了寻找普遍规律
【答案】D
【详解】A.由图可知,入射光线与平面镜的夹角为50°,因此入射角是
根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射角也是40°,故A错误;
B.将纸板NOF沿ON向后折时在纸板上看不到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面,反射光线依然存在,故B错误;
C.平面镜表面光滑,光在平面镜上发生了镜面反射;硬纸板表面比较粗糙,光在硬纸板上发生了漫反射,故C错误;
D.实验中为了得到普遍规律,多次改变入射角大小,得到多组实验数据,故D正确。
故选D。
18.如图,雨后晴朗的夜晚,为了不踩到地上的积水,人们根据生活经验判断,乙同学背着月光走,乙同学看到水面比路面________(选填“亮”或“暗”),甲同学迎着月光走,看到水面比路面________(选填“亮”或“暗”),这是因为光在水面上发生________。
【答案】 暗 亮 镜面反射
【详解】乙同学背着月光走,月光从乙同学身后射向水面,水面的镜面反射光线会向前方反射,无法进入乙同学的眼睛,所以乙同学看到水面是暗的;而路面的漫反射会有部分光线反射到乙同学眼中,所以路面相对较亮,因此乙同学看到水面比路面暗。
甲同学迎着月光走,月光从甲同学前方射向水面,水面的镜面反射光线会直接反射到甲同学的眼睛,所以甲同学看到水面是亮的;路面的漫反射光线相对较少,所以甲同学看到水面比路面亮。
产生这种现象的原因是光在水面上发生镜面反射。
19.如图所示,在暗室里,将一块小平面镜平放在较大的白纸上,用手电筒照射镜面,看到镜面是暗的,而白纸显得较亮。下列说法正确的是( )
A.镜面上发生的是漫反射,白纸上发生的是镜面反射
B.镜面上发生的反射遵从光的反射定律,白纸上发生的反射不遵从光的反射定律
C.相同面积的白纸和镜面相比,白纸上反射的光进入人眼多
D.无论从哪个位置看,看到的镜面都是暗的
【答案】C
【详解】AC.在暗室里,当手电筒照射白纸和平面镜,平面镜发生镜面反射,反射光线射向另一侧,几乎没有光线进入人眼,人眼感觉平面镜是暗的;白纸表面是粗糙的,发生漫反射,反射光线射向四面八方,有光线进入人眼,人眼感觉白纸是亮的,故A错误、C正确;
B.镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律,故B错误;
D.如果镜面反射的光射入人的眼睛,人会看到镜面较亮,故D错误。
故选C。
20.如图是镜面反射与漫反射的光路图,下列选项中判断正确的是( )
A.在雨后天晴的夜晚背着月光行走,较暗的地方是路面
B.观众可以从不同角度看到电影是因为光在屏幕上发生了镜面反射
C.光污染的形成是由于发生了如图甲所示的镜面反射
D.只有发生镜面反射时,才遵循光的反射规律
【答案】C
【详解】A.背着月光行走时,月光从身后照射,积水(光滑)发生镜面反射,反射光向前,几乎无法进入人眼;粗糙路面发生漫反射,有部分光进入人眼。因此较暗的地方是积水,较亮的是路面,故A错误;
B.观众能从不同角度看到电影画面,是因为光在粗糙的电影屏幕上发生了漫反射,不是镜面反射,故B错误;
C.光污染(如玻璃幕墙反光)是光滑玻璃表面发生图甲的镜面反射,强光刺眼形成的,故C正确;
D.镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律,故D错误。
故选C。
21.(1)一束光线垂直射向平面镜,反射角是______;
(2)以相等的入射角射到镜面上某点的光线可以有______条,以某一角度入射到镜面上某点的一条光线,有______条反射光线;
(3)我们能从不同方向看到本身不发光的物体,是因为光在物体表面上发生______反射的缘故;在教室里,因“反光”从某个角度看不清黑板上的字,这是光的_____现象。
【答案】 0° 无数 一 漫 镜面反射
【详解】(1)[1]一束光线垂直射向平面镜,则入射光线、反射光线和法线重合,那么入射角等于0度,反射角也等于0度。
(2)[2]以相等的入射角射到镜面的某点的光线有无数条,因为这样的入射光线可以是从各个方向射来,而入射角相等。
[3]以某一角度入射到镜面上某点的一条光线,只有一条反射光线,因为在光的反射现象中,入射光线的方向及角度确定,则其反射光线的方向及角度也确定了。
(3)[4]因为光在物体表面发生漫反射,则反射光线向各个方向传播,所以在不同方向都能看到本身不发光的物体。
[5]黑板上反光而看不清黑板上的字,这是光的镜面反射现象,光发生镜面反射时,反射光线只向某个方向传播,所以黑板会出现反光。
易错点7:平面镜成像的特点
易错表现:
①认为物体远离平面镜时,像会变小
②认为物体靠近平面镜时,像会变大
③认为像的大小与物体到镜面的距离有关。
为什么容易错:受视觉影响——物体远离时看起来变小,误以为像真的变小了。
正确结论:
①平面镜成像的特点:正立、等大、等距、虚像
②像的大小始终等于物体的大小,与物体到镜面的距离无关
③人离平面镜远时感觉像变小,是因为视角变小,是眼睛的错觉,像的大小并没有改变。
【针对训练】
22.某平面镜高1.6m,离镜面1.5m处站着一个身高1.8m的学生,若该学生向平面镜靠近0.5m,此时他与像的距离___________m,移动过程中像的大小___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 2 不变
【详解】根据平面镜成像规律,像和物体到平面镜的距离相等。该学生最初离镜面1.5m,向镜面靠近0.5m后,人和镜面的实际距离变为
那么像到镜面的距离也为1m,因此人和像的总距离是
平面镜成像时,像与物体的大小始终相等,人自身的身高没有发生变化,所以移动过程中像的大小不变。
23.小芳同学正在进行“探究平面镜成像特点”的实验。
(1)实验室提供了厚度相同的“无色透明”和“茶色透明”两块薄玻璃板,小芳应选择________(选填“无色”或“茶色”)透明玻璃板进行实验,理由是:________________________;
(2)将白纸铺在水平桌面上,玻璃板竖直放置在白纸上。如图甲所示,将蜡烛A放在玻璃板前并点燃,然后在玻璃板的后面移动与蜡烛A完全相同且未点燃的蜡烛B,直到它与蜡烛A的像完全重合,在白纸上描出玻璃板、蜡烛A和B的位置。如图乙所示,物距应为A点到玻璃板________(选填“左”或“右”)侧平面的距离、像距应为________(选填“B”“C”或“D”)点到该平面的距离;
(3)将蜡烛A远离玻璃板,看到的像会________(选填“远离”或“靠近”)玻璃板,为了探究此时像的大小是否变化,需要进行的操作是________________。
【答案】(1) 茶色 相较于无色玻璃板,茶色玻璃板对光的反射能力更强
(2) 左 D
(3) 远离 移动蜡烛B,观察B是否能与A的像重合
【详解】(1)茶色玻璃板相比无色透明玻璃板,反射光的比例更高,透过玻璃板的环境杂光更少,所成的像更明亮清晰,能帮助实验者更方便地确定像的位置,因此选茶色玻璃板。
(2)蜡烛A放在玻璃板的左侧,它的反射成像依托玻璃板的左侧反射面,因此物距是A点到玻璃板左侧平面的距离;
在平面镜成像中,物体的像与物体关于平面镜对称,对比可知,右侧的D与A点关于玻璃板的左侧面对称,所以物距应为A点到玻璃板左侧平面的距离,像距应为D点到该平面的距离。
(3)根据平面镜成像“像与物到镜面的距离相等”的特点,蜡烛A远离玻璃板时,它的像也会同步远离玻璃板;
要验证像的大小是否变化,只需移动未点燃的蜡烛B,看它是否还能和A的像完全重合,即可判断像的大小没有随物距改变而变化。
24.小灵探究“平面镜成像的特点”时,在玻璃板后放置木板,人眼在蜡烛A一侧_____(“能”或“不能”)看见A的像。为了让左侧的同学也能够看清蜡烛A的像,小灵只将玻璃板绕底边向蜡烛B一侧翻转90°,在此过程中蜡烛A的像大小变化情况是_____,蜡烛A顶端与其像之间的距离变化情况是_____。
【答案】 能 不变 先变大后变小
【详解】[1]平面镜成像的原理是光的反射,成的是虚像,玻璃板后的木板不会阻挡蜡烛A的反射光线进入人眼,因此人在蜡烛A一侧能看到A的像。
[2]平面镜成像的特点是像与物体大小始终相等,蜡烛A本身大小不变,因此它的像大小不变。
[3]平面镜成像中,物和像关于镜面对称,蜡烛A顶端到镜面的垂直距离的2倍就是A顶端到其像的距离。玻璃板绕底边向B翻转90°的过程中,蜡烛A到镜面的垂直距离先增大后减小,因此蜡烛A顶端与其像之间的距离先变大后变小。
易错点8:折射规律中“折射角与入射角”的关系
易错表现:
①认为光从空气射入水中时,折射角一定大于入射角
②认为光从水中射入空气时,折射角一定小于入射角
③认为光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定改变。
为什么容易错:对折射规律中“光速大→角度大”的核心逻辑理解不清。
正确结论:
①光从空气斜射入水(或玻璃)中时,折射光线靠近法线,折射角小于入射角
②光从水(或玻璃)斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角
③光垂直射入另一种介质时,传播方向不变。只有斜射时方向才改变。
【针对训练】
25.如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播的情形,入射角大小为________°;________为玻璃(选填“左侧”、“右侧”、“上面”或“下面”);若入射角减小到40°,则反射光线与折射光线的夹角________(选填“大于”、“等于”或“小于”)100°。
【答案】 60 右侧 大于
【详解】[1][2]根据光的反射定律知,反射角等于入射角,反射光线和入射光线关于法线对称,对图进行标字母可得
据图可知,,
所以水平方向的直线NN′为法线,竖直方向的直线MM′为界面;根据折射光线和入射光线在法线两侧,则CO是入射光线,OB是折射光线,折射角是
光从空气斜射入玻璃,折射角小于入射角,则MM′的右边是玻璃;由图中入射光线与法线的夹角为60°可知,入射角为60°,则反射角也为60°。
[3]由图可知,反射光线与折射光线的夹角为
若入射角减小到40°,因为反射角等于入射角,所以此时反射角也为40°,则此时反射光线与界面的夹角为
由折射角随入射角的减小而减小,所以折射光线与界面的夹角将大于50°,故反射光线与折射光线的夹角大于100°。
26.如图的光从水中射入空气,反射光线OA与水面之间的夹角为,关于入射角、折射角的说法正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】B
【详解】光从水中射入空气,反射光线OA与水面之间的夹角为,则反射光线与法线的夹角为,所以反射角为,根据光的反射规律,反射角等于入射角,所以入射角;根据光的折射规律,当光从水中射入空气时,折射角大于入射角,所以,故ACD错误,B正确。
故选B。
27.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,其中____________是反射光线(用字母表示),界面的____________(选填“上”“下”“左”“右”)边是空气。
【答案】
OB
左
【详解】由于反射角等于入射角,根据图像可知,BO、CO与XX'的夹角均为30°,二者关于XX'对称,故XX'为法线,YY'为界面。因折射光线与入射光线分居法线两侧、界面两侧,故OA为折射光线,CO为入射光线,OB为反射光线。由光的折射规律可知,折射角∠AOX=60°大于入射角∠COX'=30°,说明光从玻璃斜射入空气,故界面YY'的左侧是空气。
易错点9:光路的可逆性
易错表现:
①认为光路的可逆性只适用于反射现象
②认为光路的可逆性只适用于折射现象
③不会利用光路可逆性解题。
为什么容易错:对“光路可逆”是普遍规律缺乏认识
不会将可逆性应用于实际问题。
正确结论:
①光路可逆性在反射和折射现象中都成立
②如果光沿某一路径从A传播到B,那么光沿相反方向从B传播到A时,将沿原路返回
③应用:利用光路可逆性可以确定像的位置、解释“从平面镜中看到对方眼睛,对方也能看到你”等现象。
【针对训练】
28.关于光现象的说法中,正确的是( )
A.我们看到的光总是沿直线传播的
B.无论光的直线传播还是光的反射现象,其光路一定是可逆的
C.光遇到透明物体可以继续传播,但遇到不透明的物体就停止了
D.农历八月十五夜晚,圆月高悬照亮大地,明亮又美丽。这时的月亮就是光源
【答案】B
【详解】A.光只有在同种均匀介质中才沿直线传播,故A错误;
B.光的直线传播、光的反射、光的折射现象中,光路都是可逆的,这是光路的基本性质,故B正确;
C.光在向前传播的过程中,遇到不透明的物体时,一部分光会被物体反射,发生反射现象,故C错误;
D.月亮本身不能发光,我们看到的月光是月球反射的太阳光,因此月亮不是光源,故D错误。
故选B。
29.如图甲是小楠同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路,经过多次实验并记录了数据:
入射角α
10°
30°
45°
60°
折射角β
7.1°
20.7°
30°
37.8°
(1)分析数据可知,光从空气斜射入玻璃中时,折射角随入射角的增大而____________,且折射角____________入射角。由表格中的数据还可以判断:当光以55°的入射角从空气斜射入玻璃中时,其折射角____________(选填“等于”“小于”或“大于”)30°。
(2)实验时发现,当光以30°的入射角从玻璃斜射入空气中时,其折射角为____________度,说明了在光的折射中,____________。
(3)同班的小新同学利用图乙探究光从空气斜射入水中时的光路。实验时,光贴着光屏从空气斜射入水中,将F板向后折转一定的角度,则在F板上____________(选填“能”或“不能”)看到折射光,此时折射光线和入射光线____________(选填“在”或“不在”)同一平面内。
【答案】(1) 增大/变大 小于 大于
(2) 45 光路可逆
(3) 不能 在
【详解】(1)由表格数据可知,当光从空气斜射入玻璃中时,折射角小于入射角。
由表格数据可知,当光由空气斜射入玻璃中时,随着入射角的增大,折射角也增大,当入射角等于45°时折射角为30°,当入射角等于60°时折射角为37.8°,所以当入射角等于55°时折射角30°<β<37.8°。
(2)根据在光的折射中,光路是可逆的,当光由玻璃射入空气时,入射角小于折射角,且当入射角等于30°时,折射角为45°。
(3)因折射光线和入射光线和法线在同一平面内,所以光贴着光屏从空气射入水中,该小组同学将F板向后折转一定角度,则在F板上不能看到折射光,此时折射光线、入射光线与法线在同一平面内。
三、作图易错点
易错点10:光的反射作图
易错表现:
①法线画成实线(应为虚线)
②入射光线和反射光线的箭头方向标反
③忘记标入射角或反射角
④反射角不等于入射角。
为什么容易错:对作图规范不熟悉
对“法线是辅助线”认识不足。
正确结论:
①法线是过入射点垂直于反射面的虚线
②入射光线和反射光线用实线,箭头表示传播方向
③反射角等于入射角
④入射光线、反射光线分居法线两侧。
【针对训练】
30.反射光线OB与镜面的夹角为60°,请在图中画出入射光线AO并标出入射角的大小。
【答案】
【详解】反射光线与镜面的夹角是60°,所以反射角为30°,根据反射角等于入射角,做出入射光线,入射角也为30°。
31.“鹊桥”是嫦娥四号月球探测器的中继卫星,“鹊桥”上安装了激光角反射器,首次开展了超地月距离的反射式激光测距试验。角反射器由相互垂直的小平面镜组合而成,如图甲所示,请在图乙完成入射光线在角反射器其中的两个小平面镜的反射光路。
【答案】
【详解】如图乙所示,第一次反射时,入射光线与镜面夹角为40°,入射角为
根据反射角等于入射角,反射角为50°。两平面镜相互垂直,第二次反射时,此时反射角等于入射角为40°,两次反射如图所示:
32.如图所示,为了看清山洞内的情况,利用一块平面镜使此时的太阳光水平射向山洞中P点。
求:
(1)画出平面镜的位置;
(2)反射角;
(3)平面镜与水平面的夹角。
【答案】(1)
(2)60°
(3)30°
【详解】(1)连接入射点与P点,得到水平向左的反射光线。根据光的反射定律,反射角等于入射角,作反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置,然后垂直于法线作出平面镜。据此作图。
(2)由图知道,反射光线和入射光线的夹角
反射角等于入射角,等于
(3)由图知道,平面镜与水平面的夹角
易错点11:平面镜成像作图
易错表现:
①像画成实线(应为虚线)
②物、像到镜面的距离不相等
③物、像的连线不与镜面垂直
④忘记标垂直符号。
为什么容易错:对平面镜成像“对称”的特点理解不深
忽略作图的规范性。
正确结论:
①平面镜成的像是虚像,用虚线表示
②物和像关于镜面对称:物像连线与镜面垂直,物到镜面的距离等于像到镜面的距离
③对称点连线应标垂直符号。
【针对训练】
33.图甲是某同学侧身对着镜子整理衣领时的情景。请你在图乙的简化图中,画出此时该同学(用AB表示)在平面镜中所成的像A'B',并保留作图痕迹。
【答案】
【详解】根据平面镜成像的特点可知,像与物关于镜面对称,所成的像是虚像,因此分别作A、B关于镜面的对称点、,连接、即为AB在平面镜中所成的像。
34.如图甲为白鹭及其倒影的美景。请你在图乙中画出白鹭头顶的A点经水面反射后进入人眼的光路图。
【答案】
【详解】作A点关于水面的对称点,即为A的像点;连接人眼位置与,连线与水面交于O点,O为入射点;注意:水面下段为虚线;连接AO(入射光线,箭头指向O点),连接O与人眼(反射光线,箭头指向人眼),完成光路。
35.已知光源点A、镜面及眼睛点B,A、B之间有墙相隔,光线由光源经镜面向眼睛反射。请在图中作出反射光线和入射光线。
【答案】.
【详解】根据平面镜成像“像与物关于镜面对称”的特点,作出光源关于平面镜的对称点;连接虚像和眼睛点,这条线与平面镜的交点就是入射点;平面镜后方的段画虚线,段画实线并标上指向的箭头,就是反射光线。连接和入射点,画实线并标上指向的箭头,就是入射光线,据此作图。
36.如图,光源S发出的一束光经平面镜反射后所成的像,反射光线经过A点,试作出光路图。
【答案】
【详解】先通过平面镜作出发光点S的对称点S1,即为像点,连接S1A交平面镜于点O,O为入射点,则OA为反射光线,连接SO,则SO为入射光线,据此作图。
易错点12:光的折射作图
易错表现:
①折射光线与入射光线在法线的同侧
②光从空气射入水中时,折射光线远离法线(方向画反)
③法线画成实线或不画法线
④忘记标箭头方向。
为什么容易错:对折射规律中“空气角大”的原则记忆不牢
作图规范意识不足。
正确结论:
①折射光线与入射光线分居法线两侧
②光从空气射入水中(或其他介质)时,折射光线靠近法线(折射角 < 入射角)
③光从水中射入空气时,折射光线远离法线(折射角 > 入射角)
④法线用虚线,过入射点垂直于界面。
【针对训练】
37.当光从空气斜射到一块玻璃表面时,图中可以较全面地反映光传播路径的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【分析】当光从空气斜射到一块玻璃表面时,会同时发生光的反射和折射现象。
【详解】A.A图只有折射现象,故A错误;
B.B图只有反射现象,故B错误;
C.C图既有反射又有折射,同时符合光的反射和折射定律的内容,故C正确;
D.D图光从空气斜射入玻璃时,折射角应小于入射角,而D图中折射角大于入射角了,故D错误。
故选C。
38.如图,一束光从空气射向三棱镜,在棱镜表面同时发生了反射和折射,请分别画出反射光和折射光的大致方向。
【答案】
【详解】【小题1】 根据光的反射定律,即反射光线、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。所以首先,在光线与三棱镜表面的交点(入射点)处,作一条垂直于该表面的虚线,即法线,然后在法线的另一侧(空气中),画出反射光线,使得反射光线与法线的夹角(反射角)等于入射角。
再根据光的折射规律。当光从空气斜射入玻璃中时,折射光线会向法线方向偏折,即折射角小于入射角。所以在法线的另一侧(三棱镜内部),画出折射光线。折射光线应偏向法线,使得折射光线与法线的夹角(折射角)小于入射角。
39.如图是一束光从空气斜射向玻璃后的反射光线,请画出入射光线和折射光线。(注:折射光线只需画出大致方向,保留作图痕迹)
【答案】
【详解】反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,以此确定入射光线的位置;当光从空气斜射入玻璃时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角,据此画出折射光线的大致方向即可。
40.新情境“海底隧道”如图甲所示,在郑州海昌海洋馆的“海底隧道”能够看到漂亮的海底世界。在图乙中,A表示人的眼睛,B表示水中鱼的真实位置,C表示观察到的水中鱼的位置。请你在图乙中画出人看到水中鱼的光路图。
【答案】
【详解】【小题1】人之所以能看到水中的鱼,是因为鱼反射的光线从水中穿过水面进入空气,最终射入人的眼睛。光线从水进入空气时会在水面上发生折射。由于人眼逆着折射光线看去,感觉光是从虚像点C 发出的,因此折射光线经过A点,且折射光线的反向延长线必定经过虚像点C 。连接C和A的直线与水面的交点,就是光线射出水面的位置,即入射点,连接C和A,交水面于点O。线段就是光线进入空气后的折射光线,方向从O指向A 。连接鱼的真实位置B和入射点O。线段就是光线在水中的入射光线,方向从B指向O 。
41.如图OB是一束光线自水中斜射入空气中时的反射光线,请画出对应的入射光线和折射光线。
【答案】
【详解】先过反射点O垂直水面作出法线,根据反射角等于入射角,在法线右侧的水中画出入射光线,方向指向反射点,然后再根据折射角大于入射角在空气中画出折射光线。据此作图。
四、实验易错点
易错点13:探究光的反射定律实验
易错表现:
①纸板与镜面不垂直,导致无法显示光路
②只做一次实验就得出结论
③将入射角误认为入射光线与镜面的夹角
④结论表述为“入射角等于反射角”(因果关系颠倒)。
为什么容易错:对实验操作要求理解不深
对“多次实验的目的”认识不足。
正确结论:
①实验时,纸板应与镜面垂直放置,否则无法在纸板上显示反射光线
②应多次改变入射角进行实验,目的是得出普遍规律,排除偶然性
③入射角是入射光线与法线的夹角,不是与镜面的夹角
④结论应表述为:反射角等于入射角。
【针对训练】
42.如图所示为探究光的反射规律的实验装置,小刚同学让光沿着白纸的表面照射,这样做的目的是便于观察___________;将入射光沿着BO方向射入,则反射光会沿OA方向射出,这表明在光的反射中光路是___________的;若将入射光线AO靠近直线ON,则反射光线OB与平面镜的夹角将___________(选填“变大”或“变小”)。
【答案】 光的传播路径 可逆 变大
【详解】白纸表面发生漫反射,让光沿白纸表面照射时,光的传播轨迹会在白纸上显现出来,目的是便于观察光的传播路径;
当入射光逆着原来的反射光BO方向射入时,新的反射光会逆着原来的入射光OA方向射出,该现象直接说明光的反射中光路是可逆的;
图中ON是垂直于平面镜的法线,入射光线AO靠近法线ON时,入射角会减小,根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射角也同步减小;反射光线与法线的夹角变小,那么反射光线OB和平面镜的夹角就会变大。
43.如图甲是戈壁上的银色“向日葵”——中国首个百兆瓦级塔式熔盐储能光热电站。1.2万多面追日镜同时将阳光反射到中心熔盐塔顶端的接收器,年发电量达3.9亿千瓦时,每年可减排二氧化碳35万吨。小明为探究追日镜的工作原理,设计了以下实验。
(1)如图乙,实验最好在较___________(选填“亮”或“暗”)环境下进行;
(2)让光沿AO方向射向镜面上的O点,此时入射角是___________度;
(3)垂直入射时,反射角是___________度;
(4)能从不同方向看到粗糙纸板上的光束,是因为______________________;
(5)将纸板以ON为轴向后折转,观察是否还会看到反射光,这是为了探究_______________________________________________________;
(6)如图丙所示,这是上午某个追日镜的反射情况,那么太阳下山前该追日镜应该逐渐向___________(填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。
【答案】(1)暗
(2)60
(3)0
(4)光在纸板上发生了漫反射
(5)反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
(6)逆时针
【详解】(1)环境越暗,光线对比越清晰,更容易观察纸板上的光线路径。
(2)法线为ON,入射光线AO与镜面夹角30°,入射角是入射光线与法线的夹角,入射角为
(3)光线垂直入射时,入射光线与法线重合,入射角为0°,根据光的反射定律,反射角等于入射角,故反射角为0°。
(4)粗糙纸板表面凹凸不平,平行光在纸板上发生了漫反射,因此不同方位都能看到光束。
(5)纸板沿ON向后折转后,两块纸板不在同一平面,无法观察到反射光,以此验证三线共面规律,即反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
(6)太阳从东向西移动,下午太阳光从西侧斜向下射向追日镜,为保证反射光始终射向北侧熔盐塔接收器,追日镜需要逆时针转动。
44.小明和小华利用透明玻璃罩、激光笔、纸板等器材探究“光的反射定律”。
(1)如图甲,小明将一束绿色激光射向透明玻璃罩底部的平面镜,刚开始看不见入射光和反射光,为了使光路清晰显示出来,可以____________(写出操作方法);
(2)小华尝试用另一种方法显示光路,如图乙,她将一束激光射向平面镜,再将纸板多次改变摆放位置和角度,终于在纸板上同时看到入射光和反射光,这一现象可初步说明反射光线和入射光线______(选填“在”或“不在”)同一平面内。同时,小明用三角尺证明了纸板与平面镜垂直,说明反射光线和入射光线所在平面与平面镜______。他们保持入射点不变,多次改变激光笔的位置并重复以上步骤,发现所得结论相同;
(3)若将三次实验中反射光线和入射光线所在平面都呈现出来(如图丙),发现这些平面共同相交于一条线,将这条“线”定为______线,进而得出结论:反射光线、入射光线和法线在______;
(4)小明接着用如图丁所示装置进行实验,将一束激光沿某一方向入射,移动激光笔,观察到入射光线向法线靠近,反射光线______(选填“靠近”或“远离”)法线。当入射角为时,发现反射角也为,由此就得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论,你认为有何不妥之处?____________。
【答案】(1)向透明玻璃罩内注入烟雾,让光发生漫反射
(2) 在 垂直
(3) 法 同一平面内
(4) 靠近 因为一次实验具有很大的偶然性,所以不能只由一组数据就得出结论,应改变入射角的度数进行多次实验
【详解】(1)要在空气中显示光路,可以在玻璃罩内注入烟雾,利用光的漫反射将光路显现出来。
(2)将一束激光射向平面镜,在纸板上同时看到入射光和反射光,用三角尺证明了纸板与平面镜垂直,此时法线与镜面垂直,说明反射光线和入射光线在同一平面内,反射光线和入射光线所在平面与平面镜垂直。
(3)由图丙可知,反射光线和入射光线所在平面共同相交于一条线,这条直线过入射点且与镜面相垂直,叫做法线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)将入射光线向法线界面靠近时,入射角减小,反射角也减小,所以反射光线靠近法线界面;因为一次实验具有很大的偶然性,所以不能只由一组数据就得出结论,应改变入射角的度数进行多次实验。
45.在“探究光的反射定律”实验中,平面镜水平放置。
(1)如图甲,将一束激光射向平面镜,想将入射光、反射光的光路清楚地显示出来,可以在透明玻璃罩内充入烟雾;入射光绕O点顺时针转过10°,那么反射光将_______时针转过10°。
(2)如图乙,入射光紧贴白板入射到平面镜,在白板前可以从不同的角度看到它上面的光路,是因为光在白板上发生了_______;仅调整白板的位置,当反射光与入射光同时呈现在白板上时,白板与镜面的夹角是_______°;保持入射点不变,改变入射光方向,重复上述步骤,发现反射光始终出现在白板上,由此得出:光反射时,_______在同一平面内。
(3)如图丙,当白板上能同时看到入射光和反射光后,分别进行如下三次操作(入射光始终紧贴白板,从白板上的E点射向O点):
①将白板的右半边绕ON向后折(如图a);
②白板整体以ON为轴旋转(如图b);
③将白板整体绕底边CD向后倾斜(如图c)。
三种操作中(选填序号“a”“b”“c”或“无”):
①反射光能在白板上呈现的是_______;
②法线的位置相对于图丙发生了改变的是_______;
③与图丙相比,反射角的大小没有改变的是_______;
【答案】(1)逆
(2) 漫反射 90 反射光线、入射光线和法线
(3) b 无 a、b
【详解】(1)根据光的反射定律,反射角等于入射角,当入射光绕O点顺时针转过10°时,入射角增大10°,反射角也会增大10°,因此反射光将逆时针转过10°。
(2)[1]能从不同角度看到白板上的光路,是因为光在白板上发生了漫反射。
[2]当反射光与入射光同时呈现在白板上时,白板所在平面是入射光线、反射光线和法线所在的平面,法线与镜面垂直,所以白板与镜面的夹角是90°。
[3]保持入射点不变,改变入射方向,反射光始终出现在白板上,由此得出:光反射时,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)[1]图a中,白板右半边绕ON向后折,此时右半边白板不在入射光线和法线所在平面,反射光无法在白板上呈现;图b中,白板整体以ON为轴旋转,入射光线、法线和反射光线仍在同一平面,反射光仍能在白板上呈现;图c中,白板整体绕底边CD向后倾斜,法线仍垂直于平面镜,但入射光线方向改变,反射光线也不在原来的白板平面上,无法呈现;所以光能在白板上呈现的是b。
[2]三个操作中,平面镜位置没有发生改变,且法线始终过入射点O垂直于平面镜,所以法线的位置相对于图丙都没有发生改变。
[3]操作a中,入射角未变,镜面未动,反射角大小不变;操作b中,入射角不变,反射角也不变;操作c中,白板绕底边CD向后倾斜,入射光线与法线夹角改变,即入射角改变,反射角也改变。所以与图丙相比,反射角的大小没有改变的是a、b。
易错点14:探究平面镜成像特点实验
易错表现:
①用平面镜代替玻璃板(无法确定像的位置)
②选用的玻璃板太厚(出现两个像)
③玻璃板未与桌面垂直放置(像与物无法重合)
④用光屏承接像(误以为能承接到)
⑤认为实验应在明亮环境中进行。
为什么容易错:对实验器材选择和操作要求理解不深。
正确结论:
①用玻璃板代替平面镜,目的是便于确定像的位置
②应选用较薄的玻璃板,避免前后两个反射面成两个像
③玻璃板必须竖直放置,否则像与蜡烛无法完全重合
④平面镜成的是虚像,不能用光屏承接
⑤实验应在较暗的环境中进行,使像更清晰。
【针对训练】
46.为完成“探究平面镜成像特点”实验,小芳选择了如图所示的实验装置。
(1)小芳用玻璃板代替平面镜的目的是___________;
(2)小芳把点燃的蜡烛A放在玻璃板前,还要在玻璃板的后面放一支外形相同但没有点燃的蜡烛B,小芳应在___________(选填“A”或“B”)蜡烛一侧观察玻璃板中的像;
(3)当把蜡烛靠近玻璃板时,蜡烛在玻璃板所成像的大小将___________(选填“变大”“不变”或“变小”);
(4)在实验中,有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间,你认为该同学能在白纸上观察到蜡烛的像吗?说出你的判断及理由___________;
(5)实验中,发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B,都与蜡烛A的像无法完全重合,你认为原因可能是___________;
(6)如图所示,仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时,蜡烛A的成像情况是___________(选填字母代号)
A.蜡烛成像仍在B处 B.蜡烛成像在B处右侧 C.蜡烛无法通过玻璃板成像。
【答案】(1)便于确定像的位置
(2)A
(3)不变
(4)不能 平面镜所成的像是虚像,虚像不能在光屏上承接
(5)玻璃板与桌面没有垂直
(6)A
【详解】(1)玻璃板有透光性,平板玻璃既能成像,又能便于确定像的位置,小芳用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置。
(2)平面镜成的像属于光的反射,小芳把点燃的蜡烛A放在玻璃板前,还要在玻璃板的后面放一支外形相同但没有点燃的蜡烛B,小芳应在A蜡烛一侧观察玻璃板中的像。
(3)平面镜成的像与物大小相等,当把蜡烛靠近玻璃板时,蜡烛大小不变,蜡烛在玻璃板所成像的大小将不变。
(4)虚像不能成在光屏上,在实验中,有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间,该同学不能在白纸上观察到蜡烛的像,因为平面镜所成的像是虚像,虚像不能在光屏上承接。
(5)实验中,发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B,都与蜡烛A的像无法完全重合,你认为原因可能是玻璃板与桌面没有垂直,导致成的像偏高或偏低。
(6)平面镜成的像与物关于镜面对称,如图所示,仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时,因蜡烛A的位置不变,对称面的位置不变,故蜡烛成像仍在B处,综上分析可知,A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
47.小明为探究“平面镜成像的特点”做了以下实验。
(1)如图甲,他用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的是__________。
(2)如图丙所示,接着将点燃的蜡烛A放置在玻璃板的前面,观察到两个像,我们应该选择看_______(选填“较亮的像”或“较暗的像”),然后将蜡烛B放置在玻璃板后面与观察到的像重合,多次改变蜡烛A的位置,认真测量并记录了对应数据:根据实验数据分析得出:像距与物距不相等。这个结论与平面镜成像特点不相符,主要是______(选填“物距”或“像距”)测量不正确;根据上面数据推算玻璃板的厚度为______cm;若在图丙中的两个像之间放置一块不透明薄挡板,则在A这一侧透过玻璃板能看到______(选填“只有”、“只有”或“和”)。
实验序号
1
2
3
4
物距u/cm
4.2
5.0
6.8
10.0
像距v/cm
3.7
4.5
6.3
9.5
(3)为了解决玻璃板成两个像的问题,小颖同学用两块平面镜制成如图丁的实验装置(两平面镜之间是空的)探究平面镜成像规律。平面镜一般为后镀膜,即后镜面为主要反射面。具体操作如下:
①在水平桌面上铺一张白纸,再在白纸上放置该装置,并在白纸上记录镜面的______(选填“前表面”或“后表面”)位置;
②取两支完全相同的蜡烛A、B,将A蜡烛置于平面镜前某一点上,并做上记号;
③再将B蜡烛竖立着在平面镜后面移动,直至看上去与A的像______为止,并做上记号;
④改变A蜡烛的位置,重复第2、3两步;
⑤连接对应的物点和像点,测出物距和像距,得出结论。
【答案】(1)便于确定像的位置
(2) 较亮的像 像距 0.5 和
(3) 后表面 完全重合
【详解】(1)用玻璃板代替平面镜,同时观察到蜡烛A的像和玻璃板后面的蜡烛B,便于确定像的位置,便于比较物像大小关系。
(2)[1]玻璃板的两个反射面中,前表面反射的光线更多,成像更清晰明亮,因此实验选择观察较亮的像。
[2][3]根据表格中的数据可知,像距小于物距,这个结论与平面镜成像特点不相符,主要是选择了蜡烛A所成的像到反射面的距离(物距)不正确;根据上面数据推算玻璃板的厚度为
[4]在图丙中的两个像之间放置一块不透明薄挡板,由于平面镜成像是由光的反射形成的,放置挡板不会影响成像,所以在A这一侧透过玻璃板能看到和。
(3)[1]由题可知,平面镜为后镀膜,即后镜面为主要反射面。在水平桌面上铺一张白纸,再在白纸上放置该装置,并在白纸上记录镜面的后表面位置,因为该平面镜后表面所成的像较清晰,便于观察。
[2]为了比较像和物体的大小关系,将B蜡烛竖立着在平面镜后面移动,直至看上去与A的像完全重合为止,并做上记号。
48.小星和小华用如图甲所示的装置验证平面镜成像特点,图乙是玻璃板的示意图。实验准备了完全相同的棋子A和B、刻度尺等器材。
(1)将一张方格纸放在水平桌面上,再将______(选填“单面镜”、“透明玻璃板”或“茶色玻璃板”)______放置在方格纸上代替平面镜,这样做的好处是______;
(2)图甲中以棋子A作为物体,选用MN这条线段表示平面镜所在的位置,则应将玻璃板的______(选填“前表面”、“后表面”或“中间位置”)与之对齐;
(3)由于玻璃板较厚,透过玻璃板能看到两个像(如图丙),接下来应使棋子B在玻璃板后面移动直到与______(选填A'或A'')重合,说明像与物大小相等。这种确定像与物大小关系的方法称为______,此时棋子B用来替代______(选填“棋子A”、“棋子A的像”);
(4)小星同学调整器材位置观察到棋子A的像,同组的小华站在他的右侧,却没有看到像,如图甲所示,在不改变棋子A位置的前提下:
方法一:将平面镜沿着MN方向,向______(选填“左”或“右”)移动;
方法二:以茶色玻璃左侧边OM为轴,将平面镜适当向______(选填“前”或“后”)表面转动;
上述两个方法小华所看到的像______(选填“在”或“不在”)同一位置;
(5)如图丁所示,两个平面镜L1和L2平行竖直放置,两镜相距s,物体A在两镜之间,A在L1中的一个像是A1,A在L2中的一个像是A2,已知A1、A2相距s1,当物体A在两镜之间移动时,A在两镜里成的像A1、A2的距离s1的变化情况是______(选填“变大”“不变”或“变小”);
(6)如图丙所示,小星采用了较厚的玻璃板进行实验,观察到两个像,并测量两个像到MN的距离分别为L1=1cm、L2=1.4cm,则可知玻璃板的厚度为______cm。
【答案】(1) 茶色玻璃板 竖直 便于确定像的位置
(2)前表面
(3) A' 等效替代法 棋子A
(4) 右 后 不在
(5)不变
(6)0.2
【详解】(1)[1][2][3]茶色玻璃板透光性适中,既能成像,又能透过玻璃板看到后面的棋子B,竖直放置可保证像与物在同一水平高度,方便后续重合操作,便于确定像的位置和大小。
(2)平面镜的成像面应以玻璃板的前表面为反射面,因此应将玻璃板的前表面与MN对齐。
(3)[1]较厚的玻璃板会形成两个像,A′是前表面反射形成的像,更清晰,应让棋子 B 与 A′重合。
[2]用与 A 完全相同的棋子 B 替代 A ,通过 B 与 A′重合来比较像与物的大小,这种方法叫等效替代法。
[3]棋子 B 的作用是替代棋子 A ,从而直观比较像与物的大小。
(4)[1]同组的小华站在他的右侧,却没有看到像,是因为没有反射光进入小华的眼睛,将玻璃板向右移动,使反射光进入小华的眼睛,小华就能在右侧看到像。
[2]将玻璃板向后转动,反射光线将向右移动,反射光线进入小华的眼睛,小华就能看到像了。
[3] 第一种方法像的位置不变,第二种方法改变了玻璃板的位置或角度,像的位置会随之改变,因此两个方法小华看到的像不在同一位置。
(5)两镜间距为s,由平面镜成像特点,物体 A 到 L1 的距离为d ,到 L2的距离为。像A1 到L 1的距离为d ,像A2到L2的距离为 ,A在两镜里成的像A1、A2的距离为s1,故 A1 与A2的距离为
故当物体A在两镜面之间移动时,A在两镜里成的像A1、A2的距离始等于2s不变。
(6)设玻璃板厚度为t,前表面成像到 MN 的距离为L1 =1cm ,后表面成像到 MN 的距离为L2 =1.4cm 。后表面成像比前表面成像多2t 的距离,故,解得
易错点15:探究光的折射特点实验
易错表现:
①光从空气射入水中时,误认为折射角大于入射角
②垂直入射时,误认为折射角为90°
③不会通过实验现象总结折射规律。
为什么容易错:对实验现象观察不细致
对“光速大→角度大”的规律理解不深。
正确结论:
①光从空气斜射入水中时,折射光线靠近法线,折射角小于入射角
②光垂直射入水中时,传播方向不变,折射角为0°
③入射角增大时,折射角也增大,但折射角始终小于入射角(光从空气进入水中时)。
【针对训练】
49.小明利用激光笔、玻璃、水、背景屏等器材“探究光的折射特点”,实验装置如图甲所示。
(1)让介质的上表面恰好通过背景屏的圆心O,激光笔发出的一束光从空气经圆心O射入介质中,调整背景屏,观察到背景屏上显示出的光路,因此折射光线、入射光线、法线______(是/否)在同一平面内。
让光从空气斜射入不同介质中,分别测出入射角和折射角的大小,记录在表中。
实验序号
介质种类
入射角/
折射角/
1
水
60
40.5
2
透明树脂
60
35.3
3
透明树脂
45
28.1
4
透明树脂
30
19.5
5
玻璃
60
31.7
(2)如图甲所示是某次实验情形,此次实验的入射角是______;
(3)分析序号为______的三次实验数据可得初步结论:光从空气斜射入某种透明介质中时,折射角随入射角的增大而______;
(4)分析序号为1、2、5的三次实验数据可知,当入射角相同时,光从空气斜射入玻璃的折射角______(选填“大于”“小于”或“等于”)光从空气斜射入水的折射角,因此,光从空气斜射入其他介质时,折射角大小还与______有关;和水相比玻璃对光的折射本领较______;
(5)图甲、图乙两种组装器材的方式中,小明认为更合理的是图乙,理由是此种组装方式能更方便地测出______。
【答案】(1)是
(2)30°
(3) 2、3、4 增大
(4) 小于 介质种类 强
(5)入射角和折射角
【详解】(1)在实验中,背景屏是一个平面,当激光笔发出的光从空气经圆心O射入介质中时,背景屏上能同时显示出折射光线、入射光线和法线,说明折射光线、入射光线和法线在同一个平面内。
(2)入射角为入射光线与法线的夹角,由图可知,此时的入射角为30°。
(3)要得出“光从空气斜射入某种透明介质中时,折射角随入射角的变化规律”,需要控制介质种类相同,改变入射角大小,所以应选择2、3、4这三次实验。
实验序号2、3、4的介质都是透明树脂,入射角分别为60°、45°、30°,对应的折射角分别为35.3°、28.1°、19.5°,可以得到入射角增大时,折射角也随之增大。
(4)分析1、2、5实验可知,入射角都为60°,介质的种类不同,光从空气斜射入玻璃的折射角为31.7°,光从空气斜射入水的折射角为40.5°,所以光从空气斜射入玻璃的折射角小于光从空气斜射入水的折射角,因此可知折射角大小与介质种类有关。
由以上可知,光从空气斜射入玻璃的折射角更小,说明光在玻璃中偏折程度更大,即玻璃对光的折射本领较强。
(5)入射角和折射角分别为入射光线和折射光线与法线的夹角,图乙中入射光线和折射光线在量角器对应的刻度线能直接表示入射角与折射角的大小。
50.两名同学合作探究光的折射特点,让一束光分别从空气中以不同角度射入水和玻璃中,将入射角与折射角记录在表一和表二中。
表一 光从空气射入水中
入射角/°
0
30
45
60
折射角/°
0
21
35
40
表二 光从空气射入玻璃中
入射角/°
0
30
45
60
折射角/°
0
17
24
30
(1)当光从空气垂直射入其他介质时,折射角的大小是__________。
(2)光从空气斜射入其他介质时,折射角随着入射角的增大而__________(选填“增大”或“减小”);进一步分析表中数据,推理可得初步结论:光从空气射入其他介质时,折射角__________(选填“可能”或“不可能”)达到90°。
(3)当光线以35°入射角从水中射向空气时,折射角的大小是__________。这表明光的折射现象中,光路是__________的。
(4)本实验多次改变入射角的目的是__________。
【答案】(1)0°
(2) 增大 不可能
(3) 45° 可逆
(4)得出普遍结论,避免偶然性
【详解】(1)当空气中的入射角为0°时,水中和玻璃中的折射角都为0°,因此光从一种介质垂直射入另一种介质时,传播方向不变,折射角大小为0°。
(2)[1][2]由表格中的数据可知:当空气中的入射角逐渐增大时,折射角也随之增大;但折射角始终小于入射角,故光从空气射入其它介质时,折射角不可能达到90°。
(3)[1][2]光的折射中光路是可逆的,由表格可知:光从空气以45°入射角射入水中时,折射角为35°;因此当光线以35°入射角从水中射向空气时,折射角是45°,这表明光的折射现象中光路可逆。
(4)实验中多次改变入射角,是为了通过多组不同的入射角与折射角数据,总结出光的折射规律,避免仅用一组数据得出结论的偶然性,从而得到具有普遍性的结论。
51.小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
(1)实验时,光贴着光屏从空气射入水中,此时该光屏的作用为______;小明将F板向后折转一定的角度,该操作是为了探究______。
(2)小明将光屏F恢复原状,保持入射光不动,继续加水,会看到杯底的亮斑B向______(选填“左”或“右”)移动。
(3)小明继续用另一支激光笔让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明______,此时入射角______折射角(选填“大于”或“小于”)
(4)让一束激光从某玻璃斜射向空气(如图乙),保持入射点不动,改变入射角(每次增加0.2°),当入射角增大到41.8°时,折射光消失,只存在入射光与反射光,这种现象叫做光的全反射。如图丙所示,此时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时,只发生反射,不发生折射,根据以上内容可判断:
①当光从空气射向玻璃时______(填“会”或“不会”)发生光的全反射现象;
②一个三棱镜由上述玻璃制成,一束光垂直于三棱镜的一个面射入,如图丁所示,则关于这束光经过三棱镜后的光路描述,下图中正确的是______。
A. B. C. D.
【答案】(1) 显示光路 折射光线、入射光线、法线是否在同一平面内
(2)左
(3) 折射时光路是可逆的 小于
(4) 不会 D
【详解】(1)[1]利用光屏表面的漫反射可以显示光路,便于观察。
[2]实验时,光贴着光屏从空气射入水中,小明将F板向后折转一定的角度,即F板和入射光线所在的E板不处在同一平面,则在F板上不能看到折射光,说明此时折射光线和入射光线在同一平面内,因此该操作是为了探究折射光线、入射光线、法线是否在同一平面内。
(2)保持入射光不动,继续加水,则入射点向左上方平移,入射角不变故折射角不变,则折射光线向左平移,所以会看到杯底的亮斑B向左移动。
(3)[1][2]让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明光的折射现象中,光路是可逆的。从图中可知,此时折射光线远离法线,入射角小于折射角。
(4)[1]当光从空气射向玻璃时折射光线靠近法线处偏折,折射角小于入射角,所以不会发生光的全反射现象。
[2]一束光垂直于三棱镜的一个面射入,则其传播方向不变,接着射到三棱镜的斜边处,作出法线可知入射角为45°,这一角度超过了该玻璃的临界角,所以在斜边处发生全反射现象,反射角等于入射角,由几何关系,反射光线垂直于底边射出,如图所示:
故选D。
五、生活应用与计算易错点
易错点16:光速与声速的混淆
易错表现:
①认为光在空气中的传播速度约为340m/s
②认为声音在真空中的传播速度为3×10⁸m/s
③计算雷雨距离时,误用光速代替声速。
为什么容易错:将光速与声速记混
对“光速远大于声速”缺乏感性认识。
正确结论:
①光在真空中的传播速度:c = 3×10⁸ m/s。光在空气中速度近似等于c
②声音在空气中的传播速度约为340 m/s
③光速远大于声速。雷雨天气中,先看到闪电后听到雷声,就是因为光速比声速快得多
④光能在真空中传播,声音不能在真空中传播。
【针对训练】
52.下列关于声和光的说法中,正确的是( )
A.光在真空中的传播速度是
B.光速和声速一样大
C.声和光传播都需要介质
D.月亮不是光源
【答案】D
【详解】A.光在真空中的传播速度是,故A错误;
B.光和声音在不同介质中传播的速度一般不同,光在空气中传播的速度远大于声音在空气中传播的速度,故B错误;
C.声音的传播需要介质,真空不能传声;但光的传播不需要介质,可以在真空中传播,故C错误;
D.自身能够发光的物体叫光源,月亮自身不能发光,我们看到的月光是它反射的太阳光,因此月亮不是光源,故D正确。
故选D。
53.“雷电”是一种常见的自然现象。某次雷电现象中,小兵测得从看见闪电到听见雷声经历的时间大约为3秒,震耳的雷声使得小兵不自觉地捂住了耳朵,已知光在空气中的传播速度约为3×108m/s,声音在空气中的传播速度为340m/s,则下列说法正确的是( )
A.雷声震耳说明声音具有能量 B.题中发生雷电的地方距离小兵约9×108m
C.光在空气中传播不需要时间 D.小兵捂住耳朵的行为降低了声源噪声
【答案】A
【详解】A.声音可以传递能量,雷声震耳能使小兵产生捂耳的反应,说明声音具有能量,故A正确;
B.由于光速远大于声速,光传播的时间可忽略不计,故雷电发生处到小兵的距离为
故B错误;
C.光在空气中传播需要时间,只是光速极快,传播的时间较短,可忽略不计,故C错误;
D.小兵捂住耳朵是在人耳处减弱噪声,并没有降低声源的噪声,故D错误。
故选A。
54.(多选)2024-9-26,我校运动会上,百米赛跑时,起跑处的发令员站在一个黑色圆屏前举枪发令,终点处的计时员应在看到发令枪的白烟而不是听到枪声后开始计时。下面不是这么做的原因有( )
A.发令时先有烟后有声,运动员是看到烟起跑的
B.光的传播不需要时间,而声的传播却需要时间
C.声速较小,计时员不容易听清枪声
D.光速很大,它通过100米的时间可以忽略不计
【答案】AC
【详解】A.发令时烟和声音同时发生,运动员是听到声音开始起跑的,故A符合题意;
B.因为光速很大,光传播需要时间很短,可以忽略不计,而声的传播却需要较长的时间,不能忽略不计,声音需要一段时间才能传到计时员的耳朵中,如果听到枪声再计时,计时员的记录时间就会比真实时间短,这也是终点处的计时员应在看到发令枪的白烟而不是听到枪声后开始计时的原因,故B不符合题意;
C.发令枪响后,因为声速较小,所以声音需要一段时间才能传到计时员的耳朵中,如果听到枪声再计时,计时员的记录时间就会比真实时间短,所以要看到发令枪的白烟开始计时,而不是因为计时员不容易听清枪声的缘故,故C符合题意;
D.因为光速很大,光传播100m需要时间很短,可以忽略不计。所以看烟计时误差小,这也是终点处的计时员应在看到发令枪的白烟而不是听到枪声后开始计时的原因,故D不符合题意。
故选AC。
易错点17:三种光现象的辨析
易错表现:
①将水中倒影误认为光的折射
②将筷子“折断”误认为光的反射
③将小孔成像误认为光的反射或折射
④将海市蜃楼误认为光的直线传播或反射。
为什么容易错:对三种光现象的本质特征区分不清
受生活经验的干扰。
正确结论:
①光的直线传播:影子、日食、月食、小孔成像、激光准直、树下光斑
②光的反射:水中倒影、平面镜成像、看见不发光的物体、潜望镜
③光的折射:筷子“折断”、池水变浅、海市蜃楼、彩虹
④判断技巧:光返回原介质是反射
光进入另一种介质是折射
光在同种均匀介质中传播是直线传播。
【针对训练】
55.(多选)小明全家到公园游玩,爸爸拍照时,小明正在欣赏美景:树木在水中的倒影、水中的鱼“影”……阳光洒在小明身上,地面留下他的身影。关于“影”的形成原理,下列说法错误的是( )
A.地上树木的树“影”是光的反射 B.水中石桥的倒“影”是光的反射
C.水中的鱼“影”是光的反射 D.小明的身“影”是光的直线传播
【答案】AC
【详解】A.地上树木的树“影”是光沿直线传播遇到不透明的树木,在后方形成的暗区,属于光的直线传播,故A错误;
B.水中石桥的倒“影”是平面镜成像现象,由光的反射形成,故B正确;
C.水中的鱼“影”是鱼反射的光从水斜射入空气时发生折射,人眼逆着折射光线看到的鱼的虚像,故C错误;
D.小明的身“影”是光沿直线传播遇到不透明的人体,在后方地面形成的暗区,故D正确。
本题选择说法错误的,故选AC。
56.(多选)我国有着灿烂的诗词文化,很多诗词中蕴含着光学知识。下列说法正确的是( )
A.“潭清疑水浅”,水变浅是光的折射现象
B.“江清月近人”,看到江中的月亮是虚像
C.“掬水月在手”,手中的月亮是实像
D.“起舞弄清影”,影子的形成是光的反射现象
【答案】AB
【详解】A.“潭清疑水浅”,这是因为光从水中斜射入空气中时,在水面处发生了折射。折射光线远离法线,进入人眼,而人眼总是逆着折射光线的方向看去,就会觉得池底变浅了,故A正确;
B.“江清月近人”,这是平面镜成像的现象。当月光照射到江面时,江面相当于一个平面镜,月亮通过江面这个平面镜成像,我们看到的江中的月亮就是这个虚像,故B正确;
C.“掬水月在手”,这是平面镜成像的现象。当月光照射到手中的水面时,手中的水面相当于一个平面镜,月亮通过手中的水面这个平面镜成像,我们看到的手中的水中的月亮就是这个虚像,故C错误;
D.“起舞弄清影”,这是影子的形成过程。影子的形成是由于光在同种均匀介质中沿直线传播,当光线遇到不透明的物体时,就会在物体后面形成一个光照不到的区域,这个区域就是影子,故D错误。
故选AB。
57.(多选)下列四个现象中,属于光的折射形成的是( )
A.鸟在水中的倒影 B.墙壁上出现手影
C.鱼缸的鱼变大了 D.雨后天空出现的彩虹
【答案】CD
【详解】A.鸟在水中的倒影是光的反射形成的,属于平面镜成像,故A不符合题意;
B.手影是光在同种均匀介质中沿直线传播时,在手的后面形成的照射不到的黑色区域,故B不符合题意;
C.圆形鱼缸相当于放大镜,鱼缸的鱼变大了是光的折射形成的,故C符合题意;
D.雨后天空出现的彩虹,是光的色散现象,由于光发生了折射形成的,故D符合题意。
故选CD。
58.(多选)下列四种现象中,属于光的直线传播的是( )
A.廊桥在水面出现“倒影” B.玻璃砖后的笔杆“错位”
C.射击瞄准要“三点一线” D.日晷上呈现针的影子
【答案】CD
【详解】A.廊桥在水面出现“倒影”是光的反射形成的,故A不符合题意;
B.玻璃砖后的笔杆“错位”是光的折射形成的,故B不符合题意;
C.射击瞄准要“三点一线”是利用光的直线传播,故C符合题意;
D.日晷上呈现针的影子是光的直线传播造成的,故D符合题意。
故选CD。
59.(多选)平静的池面上映出了空中飞翔的小鸟,小明说:“快来看,鸟和鱼在水中比赛呢!”他看到的“鸟”和“鱼”下列说法正确的是( )
A.“鸟”是实像,“鱼”是虚像
B.“鸟”是光的反射形成的,“鱼”是光的折射形成的
C.能看到“鱼”,是因为光线是从水中射向空气进入人眼
D.能看到“鸟”,是因为光线是从水中射向空气进入人眼
【答案】BC
【详解】水中的“鸟”:平静水面相当于平面镜,空中的鸟通过光的反射在水面成虚像;成像过程中,光线是鸟反射的光在空气里传播到水面,经反射后回到空气进入人眼,光线并没有从水中射出。水中的“鱼”:看到的鱼是水中真实鱼的虚像,由光的折射形成;真实鱼在水中,鱼反射的光线从水中斜射入空气,发生折射后进入人眼,人眼逆着折射光线看到虚像。故BC正确,AD错误。
故选BC。
易错点18:小孔成像的特点
易错表现:
①认为小孔成像成的是正立的像
②认为小孔成像成的是虚像
③认为像的形状与小孔的形状有关
④认为小孔越大,像越清晰。
为什么容易错:对小孔成像的原理(光的直线传播)理解不深。
正确结论:
①小孔成像成的是倒立的像
②小孔成像成的是实像(能用光屏承接)
③像的形状与物体的形状相同,与小孔的形状无关
④小孔越小,像越清晰但越暗
小孔越大,像越亮但越模糊。
【针对训练】
60.(多选)沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中,其影随莺而移”,而在纸窗上开一个小孔使鹭的影子呈现在室内纸屏上,却观察到“鹭东则影西,鹭西则影东”,则下列说法正确的是( )
A.“若莺飞空中,其影随莺而移”与日食形成的光学原理相同
B.图甲和图乙中“影”都能成在光屏上,均为实像
C.“鹭东则影西,鹭西则影东”描述的现象是小孔成像
D.图乙中“影”的大小与鹭到小孔的距离及小孔到纸屏的距离有关
【答案】ACD
【详解】A.“若莺飞空中,其影随莺而移”是由于光的直线传播形成的。当月球运行到太阳和地球之间时,月球会挡住太阳射向地球的光,形成日食,日食也是由于光的直线传播,故A正确;
B.图甲中的“影”是影子,不是像,图乙中的描述的现象是小孔成像,成的是实像,故B错误;
C.“莺东则影西,莺西则影东” 描述的是像与物的位置相反,这正是小孔成像的特点(成倒立的像)。 故C正确;
D.“莺东则影西,莺西则影东”是由于小孔成像形成的“影”,其“影”的大小与莺到小孔的距离及小孔到纸屏的距离有关,故D正确。
故选ACD。
61.下列关于小孔成像和影子的说法,正确的是( )
A.小孔成像和影子都是光沿直线传播形成的实像
B.小孔成像的形状与小孔的形状有关,影子的形状与物体形状有关
C.小孔成像是倒立的实像,影子是光被遮挡形成的黑暗区域
D.小孔成像和影子的大小都固定不变,与物体到小孔 / 遮挡物的距离无关
【答案】C
【详解】A.影子不是像,只是光被不透明物体遮挡后,在物体后方形成的黑暗区域,没有实际光线会聚;只有小孔成像是实际光线会聚形成的倒立实像。故A错误;
B.小孔成像的形状只与物体形状有关,与小孔形状无关(例如圆形小孔成蜡烛的像仍是蜡烛形状);影子的形状与物体形状和光源位置有关。故B错误;
C.小孔成像原理是光的直线传播,成倒立实像;影子是光沿直线传播时遇到不透明物体,无法到达物体后方形成的黑暗区域。故C正确;
D.小孔成像的大小随物体到小孔的距离、光屏到小孔的距离改变而改变;影子的大小也随光源、物体、光屏三者的相对位置改变而改变。故D错误。
故选C。
62.2026年元宵节,月全食惊艳夜空。下列现象的成因与其相同的是( )
A.水中的倒影树 B.树荫下的光斑
C.“变瘦”的娃娃 D.“缩小”的兔子
【答案】B
【详解】月全食的成因是光在同种均匀介质中沿直线传播,太阳射向月球的光被地球遮挡,从而形成月全食。
A.水中的倒影属于平面镜成像,成因是光的反射,不是光的直线传播,故A不符合题意;
B.树荫下的光斑是小孔成像现象,由光的直线传播形成,成因与月全食相同,故B符合题意;
C.“变瘦”的娃娃是光的折射现象,不是光的直线传播,故C不符合题意;
D.“缩小”的兔子是凹透镜成正立缩小的虚像,成因是光的折射,不是光的直线传播,故D不符合题意。
故选B。
63.一个同学在金属饮料罐底部钻一个小孔,将饮料罐另一端盖子去掉后,蒙上一块保鲜膜作为光屏,就制作成了一个简易的小孔成像仪。他还制作了一个类似“F”形的光源。当他用此装置对着“F”形光源观察时(如图所示),在光屏上看到的像是放大了的( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播,通过小孔后,上面的光线射到下面,左边的光线射到右边,所以形成倒立的实像。故应选“上下、左右都颠倒的F形图案”。故选C。
64.艺术家在太浩湖边放置了一款计划拍摄一张记录千年变迁的照片的相机(如图甲),为了稳定,其结构非常简单(如图乙),整体是一个圆柱形铜制外壳,前端是一个小孔,后端涂抹了一种会在不同光线下褪色速度不同的颜料来当作“感光元件”。则“感光元件”上呈现出的像是________(选填“实像”或“虚像”),在图丙中画出物体AB在感光元件上所成的像________,该相机的成像是《墨子》中所记载的________现象,可以预见半年后该相机拍摄的“照片”中,太阳的像是________(选填“一个点”或“很多条线”)。
【答案】 实像 小孔成像 很多条线
【详解】[1]小孔成像成的是倒立的实像,“感光元件”上呈现出的像是实像。
[2]物体的A端发出的光线经小孔下边缘,到达光屏下部,B端发出的光线经小孔上边缘,到达光屏的上部,成的像是倒立的实像,如图所示:
[1]该相机的成像属于小孔成像,墨子在《墨经》中论述了小孔成像现象。
[2]在半年的时间里,太阳的位置会不断变化,会通过小孔在“感光元件”上投下不同位置的像,由于颜料会随着光照时间褪色,太阳在不同位置的像会在感光元件上留下连续的褪色痕迹,这些痕迹连起来就形成了很多条线,而不是一个固定的点。
65.家庭实验是物理课堂的延伸,小明用以下材料在家里进行了一组光学小实验:
(1)如图甲小明想通过三张纸片上的小孔看见烛焰,他应将烛焰、两个小孔和人眼调到_________上,此时看见的烛焰_________(选填“是”或“不是”)烛焰通过小孔成的像:
(2)小明用易拉罐完成乙图实验,保持“F”字样光源的位置不变,将易拉罐靠近发光的“F”,小明观察到塑料膜上所成的像会_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);如果在易拉罐的底部扎了上下两个形状依次为“△、O”的小孔,则在半透明膜上可以观察到_________。
A.上下两个
B.上下依次为“O、▽”
C.上下依次为“▽、O”
(3)为了探究生活中常见的树荫下光斑的成因,小明设计如图戊所示开有三角形孔(边长约为5厘米)的卡片A对着太阳光,并用另一张卡片B紧贴在A上沿箭头方向水平移动,观察距卡片50cm且与A平行放置的光屏上光斑的变化情况,刚开始移动时,白纸上光斑大小将__________(选填“变大”、 “不变”或“变小”),光斑未变成圆形前,其亮度_________(选填“增强”、“不变”或“减弱”);光斑变成圆形后,继续移动卡片B,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将__________(选填“变大”、“不变”或“变小”),亮度_________(选填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(4)小明查阅相关日偏食现象的资料,资料中记载在树荫下有许多月牙形的光斑;月牙形光斑形成的原理与日偏食形成的原理_________(选填“相同”或“不相同”),月牙形光斑是_________像(选填“实”或“虚”)
【答案】(1) 同一直线 不是
(2) 变大 A
(3) 变小 不变 不变 减弱
(4) 相同 实
【详解】(1)[1]光沿直线传播,需将烛焰、小孔、人眼调到同一直线上才能看见烛焰。
[2]此时是直接通过小孔看烛焰,并非小孔成像(小孔成像需在光屏上成倒立的像)。
(2)[1]乙图是小孔成像实验,像的大小与物距、像距有关;易拉罐靠近光源(物距减小),像距不变时,像会变大。
[2]小孔成像成倒立的像,上下两个小孔对应的像会上下、左右颠倒,小孔成像的形状与孔的形状无关。故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(3)[1][2]刚开始移动卡片B时,三角形孔逐渐变小,由于孔比较大,还不是小孔成像,光斑大小由孔的大小决定,所以白纸上光斑大小将变小;此时光斑是孔的形状,不是太阳的像,所以亮度不变。
[3]光斑变成圆形后,继续减小通光孔,像的大小由物距、像距决定(与孔的大小无关),故光斑大小不变。
[4]孔减小,透过的光减少,光斑亮度减弱。
(4)[1]树荫下月牙形光斑是小孔成像(光的直线传播),日偏食也是光的直线传播形成的,原理相同。
[2]月牙形光斑是小孔成像形成的像,小孔成像成实像。
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第四章《光现象》易错点精析
一、概念易错点
易错点1:光源的判断
易错表现:
①认为月亮、钻石、电影屏幕等是光源
②认为所有发光的物体都是光源(混淆“发光”与“反射光”)
③不知道恒星是光源,行星不是光源。
为什么容易错:对光源“自身能够发光”的核心定义把握不准
将“反射光”误认为“发光”。
正确结论:
①光源是自身能够发光的物体。月亮、钻石、电影屏幕本身不发光,而是反射其他光源的光,不是光源
②光源分为天然光源(如太阳、萤火虫、发光水母)和人造光源(如蜡烛、电灯)
③恒星(如太阳)是光源,行星(如地球、月亮)不是光源。
【针对训练】
1.下列物体中,全部属于光源的是( )
A.太阳、月亮、萤火虫
B.萤火虫、发光的电灯、恒星
C.发光的电灯、钻石、点燃的蜡烛
D.月亮、水母、发光的霓虹灯
2.在陇南礼县祁山堡景区的夜晚,游客们在皎洁的月光下欣赏以三国文化为主题的灯光秀与烟花表演。下面说法正确的是( )
A.月亮属于光源
B.西汉水中的灯光倒影是由于光的折射形成的
C.游客在祁山古栈道上的影子是由于光的反射形成的
D.在远处看烟花时,先见绽放光效,后闻爆炸声
3.为了提醒车辆司机夜晚注意中小学生道路安全,校服上增加了反光警示条,下列说法正确的是( )
A.校服上的反光条是光源
B.光在透明介质中一定沿直线传播
C.光被反光条反射后传播速度大于
D.能够看到校服是因为光在衣服表面发生了反射
易错点2:光沿直线传播的条件
易错表现:
①认为光在任何情况下都沿直线传播
②认为光在同种介质中一定沿直线传播
③认为光在不均匀介质中仍沿直线传播。
为什么容易错:忽略了“同种均匀介质”这一关键条件
对“介质不均匀”时会发生折射或弯曲缺乏认识。
正确结论:
①光沿直线传播的条件是:光在同种均匀介质中沿直线传播
②如果介质不均匀(如空气密度不均匀),光的传播路径会弯曲(如海市蜃楼)
③如果光从一种介质进入另一种介质,传播方向一般会发生偏折(折射)。
【针对训练】
4.光在_________均匀介质中沿直线传播。光遇到桌面、水面以及其他许多物体的表面都会发生_________。
5.如图是同学们在学习光学内容时构建的思维导图,图中对应位置填写的内容是:
①_________ ②_________ ③_________
6.(多选)关于光和声的传播,下列说法中错误的是( )
A.光在均匀介质中总是沿直线传播的
B.超声波比次声波在空气中传播速度快
C.光在空气中的传播速度小于在水中的传播速度
D.光需要介质才能传播
易错点3:影与像的混淆
易错表现:
①认为影子是像
②认为小孔成像形成的像是影子
③认为水中倒影是光的折射形成的。
为什么容易错:对“影”和“像”的物理本质区分不清
将生活中“影像”一词与物理概念混淆。
正确结论:
①影子是光沿直线传播遇到不透明物体时,在物体后方形成的黑暗区域,不是像
②小孔成像形成的是物体的像(倒立的实像),不是影子
③水中倒影是光的反射形成的虚像,不是光的折射。
【针对训练】
7.“海市蜃楼”在我国古书《史记》《梦溪笔谈》中都有记载,请从下列光现象中选出与“海市蜃楼”形成原理相同的现象( )
A.《墨经》中记载的小孔成像 B.水下的潜水员观看到岸上的景物
C.路灯下人的影子 D.古人“以铜为镜,可以正衣冠”
8.关于光现象,下列说法正确的是( )
A.在雨后天晴的夜晚背着月光行走,较暗的地方是路面
B.阳光可以透过树叶间的缝隙,在枝叶繁茂的大树底下,我们常常可以看到地面上有许多的圆形光斑,它们是阳光透过树叶发出的光所形成的光斑
C.平行光束经平面镜反射后,不一定是平行光束
D.小孔成像实验中,在物体距小孔不变的情况下,光屏与小孔距离越大,像也越大
易错点4:实像与虚像的区分
易错表现:
①认为平面镜成的是实像
②认为小孔成像成的是虚像
③认为能用眼睛看到的就是实像。
为什么容易错:对实像和虚像的定义理解不深
不知道“光屏能否承接”是判断标准。
正确结论:
①实像:由实际光线会聚形成的像,能在光屏上承接。小孔成像成的是实像
②虚像:由实际光线的反向延长线会聚形成的像,不能在光屏上承接。平面镜成像成的是虚像
③虚像虽然不能在光屏上承接,但能用眼睛看到。
【针对训练】
9.小新在美丽的滨湖河边拍到一张“鱼在云中游”的照片。关于看到水中的“鱼”,下列说法正确的是( )
A.光的直线传播形成的实像 B.光的反射形成的虚像
C.光的折射形成的实像 D.光的折射形成的虚像
10.在《光现象》一章,我们学习了“实像”和“虚像”,下列现象中成的是实像的是( )
A.在茂密树荫中看到的圆形光斑 B.通过潜望镜观察到海面上的物体
C.渔民看到水中的鱼 D.通过汽车观后镜看到路上的车
11.鹿邑县博物馆收藏有以下具有代表性的唐代铜镜:唐花鸟菱花镜、唐凤鸟衔绶纹镜。古人使用铜镜梳妆打扮,利用了光的_________,铜镜中所成的像是_________(选填“实”或“虚”)像。
12.在太阳、正在发光的电灯、钻石、萤火虫中,不属于光源的是____________。太阳光垂直照射在塑料棚顶的一个很小的“□”形孔上,在地面上形成的光斑是____________(填“□”或“○”)形,光斑是太阳的____________像,形成光斑的原因是____________。
13.2000多年前,《墨经》中记载了小孔成像的实验(如图所示),小孔成像成的像是__________(“实像”或“虚像”),该现象可以说明__________。
二、规律与公式易错点
易错点5:反射定律中“反射角等于入射角”的表述
易错表现:
①说“入射角等于反射角”(因果关系颠倒)
②认为入射角增大时,反射角减小
③认为垂直入射时,入射角为90°。
为什么容易错:对“入射角是因,反射角是果”的逻辑关系认识不清
对入射角的定义理解有误。
正确结论:
①正确的表述是:反射角等于入射角。不能说“入射角等于反射角”,因为入射角是先发生的,反射角是由入射角决定的
②入射角增大时,反射角也增大,且始终等于入射角
③入射角是入射光线与法线的夹角。光垂直射到镜面上时,入射角为0°,反射角也为0°。
【针对训练】
14.(多选)如图所示,入射光线与平面镜成30°夹角,保持入射光线方向不变,将平面镜绕点O旋转10°,则旋转后的( )
A.入射角可能是70° B.反射角可能是40°
C.反射光线与镜面的夹角一定是40° D.反射光线与入射光线夹角改变了20°
15.如图所示,固定在水面上方的光源发出一束光线经水面反射后在光屏上有一个光斑A,已知光束与水面的夹角为46°,下列说法中正确的是( )
A.入射角的大小为46°
B.当水面降低时,入射角将增大
C.当水面升高时,光斑A将向右移动
D.当入射点向右移动时,A点向右移动
16.光在真空中的传播速度是________ m/s。图甲是“鹊桥”中继卫星上安装的角反射器,它由相互垂直的小平面镜组合而成,激光射向它时能被其“反向射回”如图乙,光线a与镜面OM夹角为40°,光线b所对应的反射角=________°;若入射光线方向不变,将角反射器绕O点顺时针旋转15°,则经两平面镜反射后的光线方向转动了________ °。
易错点6:漫反射与镜面反射的区分
易错表现:
①认为漫反射不遵守光的反射定律
②认为只有光滑表面才发生反射
③认为漫反射中“反射角不等于入射角”。
为什么容易错:对漫反射的微观机制缺乏理解
将“反射光线杂乱”误认为“不遵守反射定律”。
正确结论:
①漫反射和镜面反射都遵守光的反射定律
②漫反射中,每条反射光线仍然满足“反射角等于入射角”,只是因为反射面凹凸不平,各处的法线方向不同,导致反射光线向各个方向射出
③光射到任何表面上都会发生反射,包括粗糙表面。
【针对训练】
17.现用如图所示装置“探究光的反射规律”。将一个平面镜放在水平桌面上,再把可沿ON折叠的白色硬纸板ENF竖直地立在平面镜上,测量出此时入射光线与平面镜成夹角,下列说法正确的是( )
A.此时入射角为,反射角也为
B.若将纸板NOF沿ON向后折叠,反射光线会消失
C.光在平面镜和硬纸板上都发生了镜面反射
D.多次改变入射角大小,目的是为了寻找普遍规律
18.如图,雨后晴朗的夜晚,为了不踩到地上的积水,人们根据生活经验判断,乙同学背着月光走,乙同学看到水面比路面________(选填“亮”或“暗”),甲同学迎着月光走,看到水面比路面________(选填“亮”或“暗”),这是因为光在水面上发生________。
19.如图所示,在暗室里,将一块小平面镜平放在较大的白纸上,用手电筒照射镜面,看到镜面是暗的,而白纸显得较亮。下列说法正确的是( )
A.镜面上发生的是漫反射,白纸上发生的是镜面反射
B.镜面上发生的反射遵从光的反射定律,白纸上发生的反射不遵从光的反射定律
C.相同面积的白纸和镜面相比,白纸上反射的光进入人眼多
D.无论从哪个位置看,看到的镜面都是暗的
20.如图是镜面反射与漫反射的光路图,下列选项中判断正确的是( )
A.在雨后天晴的夜晚背着月光行走,较暗的地方是路面
B.观众可以从不同角度看到电影是因为光在屏幕上发生了镜面反射
C.光污染的形成是由于发生了如图甲所示的镜面反射
D.只有发生镜面反射时,才遵循光的反射规律
21.(1)一束光线垂直射向平面镜,反射角是______;
(2)以相等的入射角射到镜面上某点的光线可以有______条,以某一角度入射到镜面上某点的一条光线,有______条反射光线;
(3)我们能从不同方向看到本身不发光的物体,是因为光在物体表面上发生______反射的缘故;在教室里,因“反光”从某个角度看不清黑板上的字,这是光的_____现象。
易错点7:平面镜成像的特点
易错表现:
①认为物体远离平面镜时,像会变小
②认为物体靠近平面镜时,像会变大
③认为像的大小与物体到镜面的距离有关。
为什么容易错:受视觉影响——物体远离时看起来变小,误以为像真的变小了。
正确结论:
①平面镜成像的特点:正立、等大、等距、虚像
②像的大小始终等于物体的大小,与物体到镜面的距离无关
③人离平面镜远时感觉像变小,是因为视角变小,是眼睛的错觉,像的大小并没有改变。
【针对训练】
22.某平面镜高1.6m,离镜面1.5m处站着一个身高1.8m的学生,若该学生向平面镜靠近0.5m,此时他与像的距离___________m,移动过程中像的大小___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
23.小芳同学正在进行“探究平面镜成像特点”的实验。
(1)实验室提供了厚度相同的“无色透明”和“茶色透明”两块薄玻璃板,小芳应选择________(选填“无色”或“茶色”)透明玻璃板进行实验,理由是:________________________;
(2)将白纸铺在水平桌面上,玻璃板竖直放置在白纸上。如图甲所示,将蜡烛A放在玻璃板前并点燃,然后在玻璃板的后面移动与蜡烛A完全相同且未点燃的蜡烛B,直到它与蜡烛A的像完全重合,在白纸上描出玻璃板、蜡烛A和B的位置。如图乙所示,物距应为A点到玻璃板________(选填“左”或“右”)侧平面的距离、像距应为________(选填“B”“C”或“D”)点到该平面的距离;
(3)将蜡烛A远离玻璃板,看到的像会________(选填“远离”或“靠近”)玻璃板,为了探究此时像的大小是否变化,需要进行的操作是________________。
24.小灵探究“平面镜成像的特点”时,在玻璃板后放置木板,人眼在蜡烛A一侧_____(“能”或“不能”)看见A的像。为了让左侧的同学也能够看清蜡烛A的像,小灵只将玻璃板绕底边向蜡烛B一侧翻转90°,在此过程中蜡烛A的像大小变化情况是_____,蜡烛A顶端与其像之间的距离变化情况是_____。
易错点8:折射规律中“折射角与入射角”的关系
易错表现:
①认为光从空气射入水中时,折射角一定大于入射角
②认为光从水中射入空气时,折射角一定小于入射角
③认为光从一种介质进入另一种介质时,传播方向一定改变。
为什么容易错:对折射规律中“光速大→角度大”的核心逻辑理解不清。
正确结论:
①光从空气斜射入水(或玻璃)中时,折射光线靠近法线,折射角小于入射角
②光从水(或玻璃)斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角
③光垂直射入另一种介质时,传播方向不变。只有斜射时方向才改变。
【针对训练】
25.如图所示是光在空气和玻璃两种介质中传播的情形,入射角大小为________°;________为玻璃(选填“左侧”、“右侧”、“上面”或“下面”);若入射角减小到40°,则反射光线与折射光线的夹角________(选填“大于”、“等于”或“小于”)100°。
26.如图的光从水中射入空气,反射光线OA与水面之间的夹角为,关于入射角、折射角的说法正确的是( )
A., B.,
C., D.,
27.如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射,其中____________是反射光线(用字母表示),界面的____________(选填“上”“下”“左”“右”)边是空气。
易错点9:光路的可逆性
易错表现:
①认为光路的可逆性只适用于反射现象
②认为光路的可逆性只适用于折射现象
③不会利用光路可逆性解题。
为什么容易错:对“光路可逆”是普遍规律缺乏认识
不会将可逆性应用于实际问题。
正确结论:
①光路可逆性在反射和折射现象中都成立
②如果光沿某一路径从A传播到B,那么光沿相反方向从B传播到A时,将沿原路返回
③应用:利用光路可逆性可以确定像的位置、解释“从平面镜中看到对方眼睛,对方也能看到你”等现象。
【针对训练】
28.关于光现象的说法中,正确的是( )
A.我们看到的光总是沿直线传播的
B.无论光的直线传播还是光的反射现象,其光路一定是可逆的
C.光遇到透明物体可以继续传播,但遇到不透明的物体就停止了
D.农历八月十五夜晚,圆月高悬照亮大地,明亮又美丽。这时的月亮就是光源
29.如图甲是小楠同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路,经过多次实验并记录了数据:
入射角α
10°
30°
45°
60°
折射角β
7.1°
20.7°
30°
37.8°
(1)分析数据可知,光从空气斜射入玻璃中时,折射角随入射角的增大而____________,且折射角____________入射角。由表格中的数据还可以判断:当光以55°的入射角从空气斜射入玻璃中时,其折射角____________(选填“等于”“小于”或“大于”)30°。
(2)实验时发现,当光以30°的入射角从玻璃斜射入空气中时,其折射角为____________度,说明了在光的折射中,____________。
(3)同班的小新同学利用图乙探究光从空气斜射入水中时的光路。实验时,光贴着光屏从空气斜射入水中,将F板向后折转一定的角度,则在F板上____________(选填“能”或“不能”)看到折射光,此时折射光线和入射光线____________(选填“在”或“不在”)同一平面内。
三、作图易错点
易错点10:光的反射作图
易错表现:
①法线画成实线(应为虚线)
②入射光线和反射光线的箭头方向标反
③忘记标入射角或反射角
④反射角不等于入射角。
为什么容易错:对作图规范不熟悉
对“法线是辅助线”认识不足。
正确结论:
①法线是过入射点垂直于反射面的虚线
②入射光线和反射光线用实线,箭头表示传播方向
③反射角等于入射角
④入射光线、反射光线分居法线两侧。
【针对训练】
30.反射光线OB与镜面的夹角为60°,请在图中画出入射光线AO并标出入射角的大小。
31.“鹊桥”是嫦娥四号月球探测器的中继卫星,“鹊桥”上安装了激光角反射器,首次开展了超地月距离的反射式激光测距试验。角反射器由相互垂直的小平面镜组合而成,如图甲所示,请在图乙完成入射光线在角反射器其中的两个小平面镜的反射光路。
32.如图所示,为了看清山洞内的情况,利用一块平面镜使此时的太阳光水平射向山洞中P点。
求:
(1)画出平面镜的位置;
(2)反射角;
(3)平面镜与水平面的夹角。
易错点11:平面镜成像作图
易错表现:
①像画成实线(应为虚线)
②物、像到镜面的距离不相等
③物、像的连线不与镜面垂直
④忘记标垂直符号。
为什么容易错:对平面镜成像“对称”的特点理解不深
忽略作图的规范性。
正确结论:
①平面镜成的像是虚像,用虚线表示
②物和像关于镜面对称:物像连线与镜面垂直,物到镜面的距离等于像到镜面的距离
③对称点连线应标垂直符号。
【针对训练】
33.图甲是某同学侧身对着镜子整理衣领时的情景。请你在图乙的简化图中,画出此时该同学(用AB表示)在平面镜中所成的像A'B',并保留作图痕迹。
34.如图甲为白鹭及其倒影的美景。请你在图乙中画出白鹭头顶的A点经水面反射后进入人眼的光路图。
35.已知光源点A、镜面及眼睛点B,A、B之间有墙相隔,光线由光源经镜面向眼睛反射。请在图中作出反射光线和入射光线。
36.如图,光源S发出的一束光经平面镜反射后所成的像,反射光线经过A点,试作出光路图。
易错点12:光的折射作图
易错表现:
①折射光线与入射光线在法线的同侧
②光从空气射入水中时,折射光线远离法线(方向画反)
③法线画成实线或不画法线
④忘记标箭头方向。
为什么容易错:对折射规律中“空气角大”的原则记忆不牢
作图规范意识不足。
正确结论:
①折射光线与入射光线分居法线两侧
②光从空气射入水中(或其他介质)时,折射光线靠近法线(折射角 < 入射角)
③光从水中射入空气时,折射光线远离法线(折射角 > 入射角)
④法线用虚线,过入射点垂直于界面。
【针对训练】
37.当光从空气斜射到一块玻璃表面时,图中可以较全面地反映光传播路径的是( )
A. B.
C. D.
38.如图,一束光从空气射向三棱镜,在棱镜表面同时发生了反射和折射,请分别画出反射光和折射光的大致方向。
39.如图是一束光从空气斜射向玻璃后的反射光线,请画出入射光线和折射光线。(注:折射光线只需画出大致方向,保留作图痕迹)
40.新情境“海底隧道”如图甲所示,在郑州海昌海洋馆的“海底隧道”能够看到漂亮的海底世界。在图乙中,A表示人的眼睛,B表示水中鱼的真实位置,C表示观察到的水中鱼的位置。请你在图乙中画出人看到水中鱼的光路图。
41.如图OB是一束光线自水中斜射入空气中时的反射光线,请画出对应的入射光线和折射光线。
四、实验易错点
易错点13:探究光的反射定律实验
易错表现:
①纸板与镜面不垂直,导致无法显示光路
②只做一次实验就得出结论
③将入射角误认为入射光线与镜面的夹角
④结论表述为“入射角等于反射角”(因果关系颠倒)。
为什么容易错:对实验操作要求理解不深
对“多次实验的目的”认识不足。
正确结论:
①实验时,纸板应与镜面垂直放置,否则无法在纸板上显示反射光线
②应多次改变入射角进行实验,目的是得出普遍规律,排除偶然性
③入射角是入射光线与法线的夹角,不是与镜面的夹角
④结论应表述为:反射角等于入射角。
【针对训练】
42.如图所示为探究光的反射规律的实验装置,小刚同学让光沿着白纸的表面照射,这样做的目的是便于观察___________;将入射光沿着BO方向射入,则反射光会沿OA方向射出,这表明在光的反射中光路是___________的;若将入射光线AO靠近直线ON,则反射光线OB与平面镜的夹角将___________(选填“变大”或“变小”)。
43.如图甲是戈壁上的银色“向日葵”——中国首个百兆瓦级塔式熔盐储能光热电站。1.2万多面追日镜同时将阳光反射到中心熔盐塔顶端的接收器,年发电量达3.9亿千瓦时,每年可减排二氧化碳35万吨。小明为探究追日镜的工作原理,设计了以下实验。
(1)如图乙,实验最好在较___________(选填“亮”或“暗”)环境下进行;
(2)让光沿AO方向射向镜面上的O点,此时入射角是___________度;
(3)垂直入射时,反射角是___________度;
(4)能从不同方向看到粗糙纸板上的光束,是因为______________________;
(5)将纸板以ON为轴向后折转,观察是否还会看到反射光,这是为了探究_______________________________________________________;
(6)如图丙所示,这是上午某个追日镜的反射情况,那么太阳下山前该追日镜应该逐渐向___________(填“顺时针”或“逆时针”)方向转动。
44.小明和小华利用透明玻璃罩、激光笔、纸板等器材探究“光的反射定律”。
(1)如图甲,小明将一束绿色激光射向透明玻璃罩底部的平面镜,刚开始看不见入射光和反射光,为了使光路清晰显示出来,可以____________(写出操作方法);
(2)小华尝试用另一种方法显示光路,如图乙,她将一束激光射向平面镜,再将纸板多次改变摆放位置和角度,终于在纸板上同时看到入射光和反射光,这一现象可初步说明反射光线和入射光线______(选填“在”或“不在”)同一平面内。同时,小明用三角尺证明了纸板与平面镜垂直,说明反射光线和入射光线所在平面与平面镜______。他们保持入射点不变,多次改变激光笔的位置并重复以上步骤,发现所得结论相同;
(3)若将三次实验中反射光线和入射光线所在平面都呈现出来(如图丙),发现这些平面共同相交于一条线,将这条“线”定为______线,进而得出结论:反射光线、入射光线和法线在______;
(4)小明接着用如图丁所示装置进行实验,将一束激光沿某一方向入射,移动激光笔,观察到入射光线向法线靠近,反射光线______(选填“靠近”或“远离”)法线。当入射角为时,发现反射角也为,由此就得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论,你认为有何不妥之处?____________。
45.在“探究光的反射定律”实验中,平面镜水平放置。
(1)如图甲,将一束激光射向平面镜,想将入射光、反射光的光路清楚地显示出来,可以在透明玻璃罩内充入烟雾;入射光绕O点顺时针转过10°,那么反射光将_______时针转过10°。
(2)如图乙,入射光紧贴白板入射到平面镜,在白板前可以从不同的角度看到它上面的光路,是因为光在白板上发生了_______;仅调整白板的位置,当反射光与入射光同时呈现在白板上时,白板与镜面的夹角是_______°;保持入射点不变,改变入射光方向,重复上述步骤,发现反射光始终出现在白板上,由此得出:光反射时,_______在同一平面内。
(3)如图丙,当白板上能同时看到入射光和反射光后,分别进行如下三次操作(入射光始终紧贴白板,从白板上的E点射向O点):
①将白板的右半边绕ON向后折(如图a);
②白板整体以ON为轴旋转(如图b);
③将白板整体绕底边CD向后倾斜(如图c)。
三种操作中(选填序号“a”“b”“c”或“无”):
①反射光能在白板上呈现的是_______;
②法线的位置相对于图丙发生了改变的是_______;
③与图丙相比,反射角的大小没有改变的是_______;
易错点14:探究平面镜成像特点实验
易错表现:
①用平面镜代替玻璃板(无法确定像的位置)
②选用的玻璃板太厚(出现两个像)
③玻璃板未与桌面垂直放置(像与物无法重合)
④用光屏承接像(误以为能承接到)
⑤认为实验应在明亮环境中进行。
为什么容易错:对实验器材选择和操作要求理解不深。
正确结论:
①用玻璃板代替平面镜,目的是便于确定像的位置
②应选用较薄的玻璃板,避免前后两个反射面成两个像
③玻璃板必须竖直放置,否则像与蜡烛无法完全重合
④平面镜成的是虚像,不能用光屏承接
⑤实验应在较暗的环境中进行,使像更清晰。
【针对训练】
46.为完成“探究平面镜成像特点”实验,小芳选择了如图所示的实验装置。
(1)小芳用玻璃板代替平面镜的目的是___________;
(2)小芳把点燃的蜡烛A放在玻璃板前,还要在玻璃板的后面放一支外形相同但没有点燃的蜡烛B,小芳应在___________(选填“A”或“B”)蜡烛一侧观察玻璃板中的像;
(3)当把蜡烛靠近玻璃板时,蜡烛在玻璃板所成像的大小将___________(选填“变大”“不变”或“变小”);
(4)在实验中,有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间,你认为该同学能在白纸上观察到蜡烛的像吗?说出你的判断及理由___________;
(5)实验中,发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B,都与蜡烛A的像无法完全重合,你认为原因可能是___________;
(6)如图所示,仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时,蜡烛A的成像情况是___________(选填字母代号)
A.蜡烛成像仍在B处 B.蜡烛成像在B处右侧 C.蜡烛无法通过玻璃板成像。
47.小明为探究“平面镜成像的特点”做了以下实验。
(1)如图甲,他用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的是__________。
(2)如图丙所示,接着将点燃的蜡烛A放置在玻璃板的前面,观察到两个像,我们应该选择看_______(选填“较亮的像”或“较暗的像”),然后将蜡烛B放置在玻璃板后面与观察到的像重合,多次改变蜡烛A的位置,认真测量并记录了对应数据:根据实验数据分析得出:像距与物距不相等。这个结论与平面镜成像特点不相符,主要是______(选填“物距”或“像距”)测量不正确;根据上面数据推算玻璃板的厚度为______cm;若在图丙中的两个像之间放置一块不透明薄挡板,则在A这一侧透过玻璃板能看到______(选填“只有”、“只有”或“和”)。
实验序号
1
2
3
4
物距u/cm
4.2
5.0
6.8
10.0
像距v/cm
3.7
4.5
6.3
9.5
(3)为了解决玻璃板成两个像的问题,小颖同学用两块平面镜制成如图丁的实验装置(两平面镜之间是空的)探究平面镜成像规律。平面镜一般为后镀膜,即后镜面为主要反射面。具体操作如下:
①在水平桌面上铺一张白纸,再在白纸上放置该装置,并在白纸上记录镜面的______(选填“前表面”或“后表面”)位置;
②取两支完全相同的蜡烛A、B,将A蜡烛置于平面镜前某一点上,并做上记号;
③再将B蜡烛竖立着在平面镜后面移动,直至看上去与A的像______为止,并做上记号;
④改变A蜡烛的位置,重复第2、3两步;
⑤连接对应的物点和像点,测出物距和像距,得出结论。
48.小星和小华用如图甲所示的装置验证平面镜成像特点,图乙是玻璃板的示意图。实验准备了完全相同的棋子A和B、刻度尺等器材。
(1)将一张方格纸放在水平桌面上,再将______(选填“单面镜”、“透明玻璃板”或“茶色玻璃板”)______放置在方格纸上代替平面镜,这样做的好处是______;
(2)图甲中以棋子A作为物体,选用MN这条线段表示平面镜所在的位置,则应将玻璃板的______(选填“前表面”、“后表面”或“中间位置”)与之对齐;
(3)由于玻璃板较厚,透过玻璃板能看到两个像(如图丙),接下来应使棋子B在玻璃板后面移动直到与______(选填A'或A'')重合,说明像与物大小相等。这种确定像与物大小关系的方法称为______,此时棋子B用来替代______(选填“棋子A”、“棋子A的像”);
(4)小星同学调整器材位置观察到棋子A的像,同组的小华站在他的右侧,却没有看到像,如图甲所示,在不改变棋子A位置的前提下:
方法一:将平面镜沿着MN方向,向______(选填“左”或“右”)移动;
方法二:以茶色玻璃左侧边OM为轴,将平面镜适当向______(选填“前”或“后”)表面转动;
上述两个方法小华所看到的像______(选填“在”或“不在”)同一位置;
(5)如图丁所示,两个平面镜L1和L2平行竖直放置,两镜相距s,物体A在两镜之间,A在L1中的一个像是A1,A在L2中的一个像是A2,已知A1、A2相距s1,当物体A在两镜之间移动时,A在两镜里成的像A1、A2的距离s1的变化情况是______(选填“变大”“不变”或“变小”);
(6)如图丙所示,小星采用了较厚的玻璃板进行实验,观察到两个像,并测量两个像到MN的距离分别为L1=1cm、L2=1.4cm,则可知玻璃板的厚度为______cm。
易错点15:探究光的折射特点实验
易错表现:
①光从空气射入水中时,误认为折射角大于入射角
②垂直入射时,误认为折射角为90°
③不会通过实验现象总结折射规律。
为什么容易错:对实验现象观察不细致
对“光速大→角度大”的规律理解不深。
正确结论:
①光从空气斜射入水中时,折射光线靠近法线,折射角小于入射角
②光垂直射入水中时,传播方向不变,折射角为0°
③入射角增大时,折射角也增大,但折射角始终小于入射角(光从空气进入水中时)。
【针对训练】
49.小明利用激光笔、玻璃、水、背景屏等器材“探究光的折射特点”,实验装置如图甲所示。
(1)让介质的上表面恰好通过背景屏的圆心O,激光笔发出的一束光从空气经圆心O射入介质中,调整背景屏,观察到背景屏上显示出的光路,因此折射光线、入射光线、法线______(是/否)在同一平面内。
让光从空气斜射入不同介质中,分别测出入射角和折射角的大小,记录在表中。
实验序号
介质种类
入射角/
折射角/
1
水
60
40.5
2
透明树脂
60
35.3
3
透明树脂
45
28.1
4
透明树脂
30
19.5
5
玻璃
60
31.7
(2)如图甲所示是某次实验情形,此次实验的入射角是______;
(3)分析序号为______的三次实验数据可得初步结论:光从空气斜射入某种透明介质中时,折射角随入射角的增大而______;
(4)分析序号为1、2、5的三次实验数据可知,当入射角相同时,光从空气斜射入玻璃的折射角______(选填“大于”“小于”或“等于”)光从空气斜射入水的折射角,因此,光从空气斜射入其他介质时,折射角大小还与______有关;和水相比玻璃对光的折射本领较______;
(5)图甲、图乙两种组装器材的方式中,小明认为更合理的是图乙,理由是此种组装方式能更方便地测出______。
50.两名同学合作探究光的折射特点,让一束光分别从空气中以不同角度射入水和玻璃中,将入射角与折射角记录在表一和表二中。
表一 光从空气射入水中
入射角/°
0
30
45
60
折射角/°
0
21
35
40
表二 光从空气射入玻璃中
入射角/°
0
30
45
60
折射角/°
0
17
24
30
(1)当光从空气垂直射入其他介质时,折射角的大小是__________。
(2)光从空气斜射入其他介质时,折射角随着入射角的增大而__________(选填“增大”或“减小”);进一步分析表中数据,推理可得初步结论:光从空气射入其他介质时,折射角__________(选填“可能”或“不可能”)达到90°。
(3)当光线以35°入射角从水中射向空气时,折射角的大小是__________。这表明光的折射现象中,光路是__________的。
(4)本实验多次改变入射角的目的是__________。
51.小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
(1)实验时,光贴着光屏从空气射入水中,此时该光屏的作用为______;小明将F板向后折转一定的角度,该操作是为了探究______。
(2)小明将光屏F恢复原状,保持入射光不动,继续加水,会看到杯底的亮斑B向______(选填“左”或“右”)移动。
(3)小明继续用另一支激光笔让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明______,此时入射角______折射角(选填“大于”或“小于”)
(4)让一束激光从某玻璃斜射向空气(如图乙),保持入射点不动,改变入射角(每次增加0.2°),当入射角增大到41.8°时,折射光消失,只存在入射光与反射光,这种现象叫做光的全反射。如图丙所示,此时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时,只发生反射,不发生折射,根据以上内容可判断:
①当光从空气射向玻璃时______(填“会”或“不会”)发生光的全反射现象;
②一个三棱镜由上述玻璃制成,一束光垂直于三棱镜的一个面射入,如图丁所示,则关于这束光经过三棱镜后的光路描述,下图中正确的是______。
A. B. C. D.
五、生活应用与计算易错点
易错点16:光速与声速的混淆
易错表现:
①认为光在空气中的传播速度约为340m/s
②认为声音在真空中的传播速度为3×10⁸m/s
③计算雷雨距离时,误用光速代替声速。
为什么容易错:将光速与声速记混
对“光速远大于声速”缺乏感性认识。
正确结论:
①光在真空中的传播速度:c = 3×10⁸ m/s。光在空气中速度近似等于c
②声音在空气中的传播速度约为340 m/s
③光速远大于声速。雷雨天气中,先看到闪电后听到雷声,就是因为光速比声速快得多
④光能在真空中传播,声音不能在真空中传播。
【针对训练】
52.下列关于声和光的说法中,正确的是( )
A.光在真空中的传播速度是
B.光速和声速一样大
C.声和光传播都需要介质
D.月亮不是光源
53.“雷电”是一种常见的自然现象。某次雷电现象中,小兵测得从看见闪电到听见雷声经历的时间大约为3秒,震耳的雷声使得小兵不自觉地捂住了耳朵,已知光在空气中的传播速度约为3×108m/s,声音在空气中的传播速度为340m/s,则下列说法正确的是( )
A.雷声震耳说明声音具有能量 B.题中发生雷电的地方距离小兵约9×108m
C.光在空气中传播不需要时间 D.小兵捂住耳朵的行为降低了声源噪声
54.(多选)2024-9-26,我校运动会上,百米赛跑时,起跑处的发令员站在一个黑色圆屏前举枪发令,终点处的计时员应在看到发令枪的白烟而不是听到枪声后开始计时。下面不是这么做的原因有( )
A.发令时先有烟后有声,运动员是看到烟起跑的
B.光的传播不需要时间,而声的传播却需要时间
C.声速较小,计时员不容易听清枪声
D.光速很大,它通过100米的时间可以忽略不计
易错点17:三种光现象的辨析
易错表现:
①将水中倒影误认为光的折射
②将筷子“折断”误认为光的反射
③将小孔成像误认为光的反射或折射
④将海市蜃楼误认为光的直线传播或反射。
为什么容易错:对三种光现象的本质特征区分不清
受生活经验的干扰。
正确结论:
①光的直线传播:影子、日食、月食、小孔成像、激光准直、树下光斑
②光的反射:水中倒影、平面镜成像、看见不发光的物体、潜望镜
③光的折射:筷子“折断”、池水变浅、海市蜃楼、彩虹
④判断技巧:光返回原介质是反射
光进入另一种介质是折射
光在同种均匀介质中传播是直线传播。
【针对训练】55.(多选)小明全家到公园游玩,爸爸拍照时,小明正在欣赏美景:树木在水中的倒影、水中的鱼“影”……阳光洒在小明身上,地面留下他的身影。关于“影”的形成原理,下列说法错误的是( )
A.地上树木的树“影”是光的反射 B.水中石桥的倒“影”是光的反射
C.水中的鱼“影”是光的反射 D.小明的身“影”是光的直线传播
56.(多选)我国有着灿烂的诗词文化,很多诗词中蕴含着光学知识。下列说法正确的是( )
A.“潭清疑水浅”,水变浅是光的折射现象
B.“江清月近人”,看到江中的月亮是虚像
C.“掬水月在手”,手中的月亮是实像
D.“起舞弄清影”,影子的形成是光的反射现象
57.(多选)下列四个现象中,属于光的折射形成的是( )
A.鸟在水中的倒影 B.墙壁上出现手影
C.鱼缸的鱼变大了 D.雨后天空出现的彩虹
58.(多选)下列四种现象中,属于光的直线传播的是( )
A.廊桥在水面出现“倒影” B.玻璃砖后的笔杆“错位”
C.射击瞄准要“三点一线” D.日晷上呈现针的影子
59.(多选)平静的池面上映出了空中飞翔的小鸟,小明说:“快来看,鸟和鱼在水中比赛呢!”他看到的“鸟”和“鱼”下列说法正确的是( )
A.“鸟”是实像,“鱼”是虚像
B.“鸟”是光的反射形成的,“鱼”是光的折射形成的
C.能看到“鱼”,是因为光线是从水中射向空气进入人眼
D.能看到“鸟”,是因为光线是从水中射向空气进入人眼
易错点18:小孔成像的特点
易错表现:
①认为小孔成像成的是正立的像
②认为小孔成像成的是虚像
③认为像的形状与小孔的形状有关
④认为小孔越大,像越清晰。
为什么容易错:对小孔成像的原理(光的直线传播)理解不深。
正确结论:
①小孔成像成的是倒立的像
②小孔成像成的是实像(能用光屏承接)
③像的形状与物体的形状相同,与小孔的形状无关
④小孔越小,像越清晰但越暗
小孔越大,像越亮但越模糊。
【针对训练】
60.(多选)沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中,其影随莺而移”,而在纸窗上开一个小孔使鹭的影子呈现在室内纸屏上,却观察到“鹭东则影西,鹭西则影东”,则下列说法正确的是( )
A.“若莺飞空中,其影随莺而移”与日食形成的光学原理相同
B.图甲和图乙中“影”都能成在光屏上,均为实像
C.“鹭东则影西,鹭西则影东”描述的现象是小孔成像
D.图乙中“影”的大小与鹭到小孔的距离及小孔到纸屏的距离有关
61.下列关于小孔成像和影子的说法,正确的是( )
A.小孔成像和影子都是光沿直线传播形成的实像
B.小孔成像的形状与小孔的形状有关,影子的形状与物体形状有关
C.小孔成像是倒立的实像,影子是光被遮挡形成的黑暗区域
D.小孔成像和影子的大小都固定不变,与物体到小孔 / 遮挡物的距离无关
62.2026年元宵节,月全食惊艳夜空。下列现象的成因与其相同的是( )
A.水中的倒影树 B.树荫下的光斑
C.“变瘦”的娃娃 D.“缩小”的兔子
63.一个同学在金属饮料罐底部钻一个小孔,将饮料罐另一端盖子去掉后,蒙上一块保鲜膜作为光屏,就制作成了一个简易的小孔成像仪。他还制作了一个类似“F”形的光源。当他用此装置对着“F”形光源观察时(如图所示),在光屏上看到的像是放大了的( )
A. B.
C. D.
64.艺术家在太浩湖边放置了一款计划拍摄一张记录千年变迁的照片的相机(如图甲),为了稳定,其结构非常简单(如图乙),整体是一个圆柱形铜制外壳,前端是一个小孔,后端涂抹了一种会在不同光线下褪色速度不同的颜料来当作“感光元件”。则“感光元件”上呈现出的像是________(选填“实像”或“虚像”),在图丙中画出物体AB在感光元件上所成的像________,该相机的成像是《墨子》中所记载的________现象,可以预见半年后该相机拍摄的“照片”中,太阳的像是________(选填“一个点”或“很多条线”)。
65.家庭实验是物理课堂的延伸,小明用以下材料在家里进行了一组光学小实验:
(1)如图甲小明想通过三张纸片上的小孔看见烛焰,他应将烛焰、两个小孔和人眼调到_________上,此时看见的烛焰_________(选填“是”或“不是”)烛焰通过小孔成的像:
(2)小明用易拉罐完成乙图实验,保持“F”字样光源的位置不变,将易拉罐靠近发光的“F”,小明观察到塑料膜上所成的像会_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);如果在易拉罐的底部扎了上下两个形状依次为“△、O”的小孔,则在半透明膜上可以观察到_________。
A.上下两个
B.上下依次为“O、▽”
C.上下依次为“▽、O”
(3)为了探究生活中常见的树荫下光斑的成因,小明设计如图戊所示开有三角形孔(边长约为5厘米)的卡片A对着太阳光,并用另一张卡片B紧贴在A上沿箭头方向水平移动,观察距卡片50cm且与A平行放置的光屏上光斑的变化情况,刚开始移动时,白纸上光斑大小将__________(选填“变大”、 “不变”或“变小”),光斑未变成圆形前,其亮度_________(选填“增强”、“不变”或“减弱”);光斑变成圆形后,继续移动卡片B,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将__________(选填“变大”、“不变”或“变小”),亮度_________(选填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(4)小明查阅相关日偏食现象的资料,资料中记载在树荫下有许多月牙形的光斑;月牙形光斑形成的原理与日偏食形成的原理_________(选填“相同”或“不相同”),月牙形光斑是_________像(选填“实”或“虚”)
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