第4章 光现象(单元分层自测·提升通关卷)物理新教材沪科版(五四学制)八年级上册
2026-08-31
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摘要:
**基本信息**
本卷为八年级上册物理第4章光现象单元提升卷,以科技前沿(EUV光刻机)、文化传承(日晷)及生活情境(手机扫码)为载体,全面考查光的传播、反射、折射及透镜成像等核心知识,适配单元复习,培养物理观念与科学思维。
**题型特征**
|题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色|
|----|-----------|----------|----------|
|单选题|14题/28分|光的折射(凸透镜作用)、反射(平面镜成像)|如日晷与小孔成像原理比较,关联古代科技与基础光学|
|多选题|3题/12分|凸透镜成像规律(光刻机缩图)、平面镜应用(视力表)|结合现代科技情境,考查成像条件分析|
|填空题|15空/30分|反射折射光路、倒影成因(子午桥)|联系生活场景,强化物理观念应用|
|实验题|3题/13分|平面镜成像(等效替代法)、凸透镜成像实验|注重科学探究,培养实验操作与推理能力|
|综合题|2题/17分|光路作图、液面监测装置分析|融合模型建构与问题解决,体现创新应用|
内容正文:
………………○………………外………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○………………
………………○………………内………………○………………装………………○………………订………………○………………线………………○………………
此卷只装订不密封
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… 学校:______________姓名:_____________班级:_______________考号:______________________
2026-2027学年八年级上册物理单元自测
第4章 光现象·提升通关
建议用时:90分钟,满分:100分
第Ⅰ卷(选择题)
一、单选题(每小题2分,共28分)
1.一束光在空气中经凸透镜折射后,下列说法中,正确的是( )
A.折射光束比原来的光束会聚一些 B.一定是会聚光束
C.一定是发散光束 D.不可能是平行光束
2.日晷是我国古代利用日影测时刻的计时工具。下列现象的形成与日晷计时原理相同的是( )
A.镜花水月 B.波光粼粼 C.海市蜃楼 D.小孔成像
3.小明站在平面镜前,看不到自己的全身像,为了看到全身像,下列做法可行的是( )
A.小明靠近平面镜 B.小明远离平面镜
C.平面镜靠近小明 D.适当增加平面镜的长度
4.辛弃疾词有云:“溪边照影行,天在清溪底。天上有行云,人在行云里。”下列说法正确的是( )
A.“溪边照影行”中的“影”是实像
B.“天在清溪底”中的“清溪”看起来比实际深
C.“天在清溪底”中的“天”是虚像
D.“人在行云里”中的“人”是光的直线传播形成的
5.下列关于光学成像的说法,正确的是( )
A.针孔照相机成倒立的虚像 B.凸透镜成的实像可以是正立的
C.平面镜成正立等大的实像 D.凸透镜成的虚像一定是正立的
6. 如图甲是古人利用凸透镜点燃艾草的图片,图乙是2016年6月27日,神舟十号航天员王亚平利用“水透镜”进行的第一次太空授课。对比千年之隔对凸透镜的使用,下列说法错误的是( )
A.图甲中利用的太阳光应该和该凸透镜的主光轴平行或重合
B.利用图甲的情况设置还能粗略测出该透镜的焦距
C.图乙中的成像特点和照相机相同
D.图乙中宇航员面部和凸透镜距离很近,应该在一倍焦距之内
7.庆凯桥,位于呼和浩特市回民区的扎达盖河上,始建于清朝康熙年间,曾是归绥城旧八景之一。图中是庆凯桥美丽的夜景。下列说法正确的是( )
A.桥与水中倒影形成的对称图案,利用的是光的折射
B.水中岸上灯光交相辉映,水中霓虹灯的倒影是光源
C.水中的桥影是桥通过水面所成的倒立、等大的虚像
D.若河水上涨,水中的桥看起来会变得“更矮”
8.如图所示,透镜在我们的生活中被广泛应用,下列关于透镜的说法正确的是( )
A.图甲,借助放大镜看书,看到的是正立放大的实像
B.图乙,某同学看不清远处物体,只能看清近处物体,应戴由凸透镜制成的眼镜来矫正
C.图丙,屏幕到投影仪镜头的距离应大于镜头的二倍焦距
D.图丁,要拍一张花的特写镜头,应把照相机远离花
9.如图甲所示,小明在商场用手机扫“二维码”时,想到与“探究凸透镜成像的规律”的实验过程相似,如图乙所示,此时在光屏上成清晰的像(未画出)。下列有关说法正确的是( )
A.用手机扫“二维码”同乙图中的成像过程,在光屏上成倒立缩小的像
B.乙图中的蜡烛相当于“二维码”,若只将蜡烛向右移动光屏上会成清晰等大的像
C.扫码时若手机没装下“二维码”,应将手机靠近“二维码”,像会变小些
D.乙图中更换焦距更小的凸透镜,只将光屏向右移动就可再次成清晰的像
10.如图所示,一只鸟在浅水区觅食,水面上出现它的两个“影”、黑影和倒影,则( )
A.黑影是光的反射形成的 B.倒影是光的折射形成的
C.夕阳西下,黑影大小不变 D.水鸟飞离水面时,倒影大小不变
11.生物课上,小石用显微镜观察番茄果肉细胞时,只要调整物镜就可以使图中视野甲变为视野乙。于是突发奇想,用丙图实验装置来模拟物镜的成像情况。下列说法正确的是( )
A.丙图此时的成像情况,刚好可以模拟显微镜物镜成倒立放大的虚像
B.若要模拟从甲图到乙图的变化过程,可使水透镜变薄或将蜡烛靠近透镜
C.若用手挡住一部分水透镜,光屏上可以呈现不完整的像,像会变得更明亮
D.显微镜目镜的成像原理和照相机的成像原理是相同的
12.以下关于平面镜和凸透镜成像的说法,正确的是( )
A.比平面镜大的物体不能在平面镜中成完整的像
B.物体离平面镜越来越远时,所成像的大小逐渐变小
C.物体离凸透镜焦点越近,经凸透镜所成的像一定越大
D.看到物体成虚像时,没有光射入我们的眼睛;成实像时,才有光射入我们的眼睛
13.如图是用手机拍摄的东湖公园一景,下列说法正确的是( )
A.手机摄像头的镜头对光线有发散作用
B.手机摄像头拍照成的是正立缩小的实像
C.高楼在水中的像是光的反射形成的实像
D.水下的倒影看起来比实景更暗是因为有部分光折射进入水中
14. 小明用水透镜探究凸透镜的成像规律。如图所示,他固定好水透镜,将蜡烛点燃后放在光具座上某一位置,移动光屏并得到清晰的像(像未画出)。下列有关说法正确的是( )
A.此时光屏上的成像情况与投影仪的成像情况相同
B.此时水透镜的焦距在7.5~15cm之间
C.向水透镜中注入适量的水可模拟远视眼的成因
D.若在蜡烛与水透镜之间放置凹透镜,则将蜡烛靠近水透镜,可再次在光屏上得到清晰的像
二、多选题(每题4分,共12分)
15.哈尔滨工业大学于2023年2月宣布突破EUV光刻机关键技术,光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上,从而制造出集成电路的方法,其工作原理如图所示。若图示中掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像,下列说法正确的是( )
A.掩膜位于缩图透镜的一倍焦距以内
B.硅片位于缩图透镜的一倍焦距与二倍焦距之间
C.掩膜上的电路图在硅片上成虚像
D.要增大硅片上的像,需将掩膜向下移动
16.检查视力的时候,视力表放在被测者头部的后上方,被测者识别对面墙上镜子里的像。视力表到平面镜的距离为2.7m,被测者到视力表距离为0.4m,下面说法正确的是( )
A.视力表在镜中的像与被测者相距5.4m
B.这样安排的好处是可以在较小空间检查视力
C.若人靠近平面镜,人在镜中的像大小会变大
D.通过平面镜看到的视力表上符号的像与视力表上的符号相比,左右相反
17.一个圆柱形玻璃瓶中装满水,可以将其看作一个柱形凸透镜。将一支铅笔紧靠玻璃瓶一侧放置,透过瓶子能看到铅笔被放大的像。现将铅笔由紧贴瓶壁处缓慢地沿直线向远处移动(始终保持铅笔在主光轴上,且观察者的眼睛位置不变)在此过程中,透过玻璃瓶所观察到的铅笔像的变化,下列说法正确的是( )
A.铅笔离瓶壁较近时,看到的是正立、放大的虚像
B.铅笔从贴近瓶壁向远处移动过程中,虚像逐渐变小
C.当铅笔移动到某一位置后,看到的像会变成倒立的,且像的大小先变大后变小
D.整个过程中,像的方向始终不变
第II卷(非选择题)
三、填空题(每空2分,共30分)
18.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。
19.如图是长安公园里的子午桥,大桥与在水中略微显暗的倒影浑然一体,更加富有层次。子午桥在水中的倒影是由光的________形成,它在水中的像是________(选填“虚像”或“实像”)。假设桥下水深为2m,桥上一彩灯原来距水面3m,某日因下雨河水上涨了0.3m,则该彩灯的“倒影”距彩灯_______m,若将彩灯再提高一些,水中像的大小将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
20.小华同学站在学校大厅、竖直放置的平面镜前1.5米处,她在镜中的像与小华的距离是_____米;小华发现衣服上有点污渍,便走近平面镜,镜中她的像大小将_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);由于大厅内光线太暗,为了帮助小华看清衣服上的污渍,同学小明应将光源照向_______(选填“小华衣服”或“平面镜”)。小明用相机将学校水池底的鱼拍摄下来,假设将池水排干后,仍想在原位置用此相机拍到鱼清晰的照片,相机的镜头应_______(选填“前伸”、“后缩”或“不动”)。
21.小明在用手机查阅资料时,不小心将一水滴落在手机玻璃屏幕上(如图所示)。
(1)滴在手机屏幕上的水滴相当于一个________(凸/凹)透镜,此“水滴透镜”下方的焦点位于图文层的________(上/下)方;
(2)透过小水滴小明惊奇地发现屏幕上的白色区域能同时看到红、_____、蓝三种颜色的发光小格子;
(3)如果在水滴上方再放一个放大镜,这样就组成了一个_______(显微镜/望远镜),此时小水滴就相当于此光学仪器的_______(物镜/目镜)。
四、实验题(共13分)
22.如图将硬纸板垂直放在平面镜上,使一束光贴着纸板E入射到O点,实验时若入射光线偏离法线,则反射角将______(选填“变大”、“变小”或“不变”):若保持平面镜位置不变,将纸板向后倾斜一个角度,如图乙所示,入射光线仍能呈现在纸板上,此时却不能在纸板上看到反射光线,这是因为此时的反射光线、法线和入射光线所在的平面与平面镜______(填写位置关系),此时反射光实际上是______(选填“存在”或“不存在”)的。
23.如图所示,在“探究平面镜成像的特点”实验中,某同学用茶色玻璃板、两个相同大小的蜡烛A和B、刻度尺、白纸、平面镜支架等器材进行实验。
(1)用茶色玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃板透明的特点,这样便于确定________;用蜡烛做实验时,为了能看到更清晰的像,应选择在________(填“较亮”或“较暗”)的环境中做实验。
(2)在寻找蜡烛A的像时,在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,在玻璃板后移动________(填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B,直到B与A的像完全重合,由此得出的初步结论是像与物大小相等,这种确定像与物大小关系的方法是________(填“控制变量法”或“等效替代法”)。
(3)若实验中蜡烛B无论怎样移动都不能和蜡烛A的像完全重合,原因可能是没有将玻璃板____放置。
(4)移开蜡烛B,把白纸放在蜡烛B所在的位置,直接观察白纸,发现白纸上没有蜡烛A的像,由此说明平面镜所成的是________(填“实”或“虚”)像。
24.小明利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。
(1)为使像成在光屏中央,需调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在_______。
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上呈现烛焰清晰的、_______(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的像(像未画出),生活中利用此成像规律制成的光学仪器是_______(选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”)。
(3)如果小明只将图中的凸透镜换成薄玻璃板,前后移动光屏,他_______(选填“能”或“不能”)直接在光屏上观察到烛焰的像。
五、综合题(共17分)
25.为了记录下日出的美景,小明拿出相机说明书研究相机的使用。他发现如图1所示的镜头内部并非一块单一的凸透镜,而是由图2所示的多片透镜构成的镜片组。
(1)请找出这个镜头中的凸透镜______(用字母“A、B、C、D、E、F”表示);
(2)如图3所示,请画出入射光线或者经过透镜后的折射光线;
(3)透镜在我们的生活中应用广泛,如图4所示,有一款加装了凸透镜的指甲剪,可以方便老年人剪指甲。使用时,指甲通过凸透镜成放大的______(选填“实”或“虚”)像,此时指甲距离透镜的距离u和其焦距f的大小关系为______,此透镜对光有______作用。
26.在研究简单光学现象时,物理学引入了“光线”这个模型。小华发现这不仅可以直观地表示光的传播路径和方向,还可以通过作图解决一些光的传播和成像问题。
(1)下列是观察对岸的树木在水中倒影的光路图,正确的是( )
A. B.
C. D.
(2)如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面成射向平静的液面,则反射角为________°,经过反射,光线的传播方向改变了________°;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的点,当液面下降时,光点将________移动(选填“向左”或“向右”或“不会”)
(3)在图a中,根据入射光线AO,画出反射光线OB,并标出反射角及其大小。
(4)根据平面镜成像的特点,在图b中作出物体AB通过平面镜所成的像。
试题 第7页(共8页) 试题 第8页(共8页)
试题 第9页(共8页) 试题 第10页(共8页)
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2026-2027学年八年级上册物理单元自测
第4章 光现象·提升通关
建议用时:90分钟,满分:100分
第Ⅰ卷(选择题)
一、单选题(每小题2分,共28分)
1.一束光在空气中经凸透镜折射后,下列说法中,正确的是( )
A.折射光束比原来的光束会聚一些 B.一定是会聚光束
C.一定是发散光束 D.不可能是平行光束
2.日晷是我国古代利用日影测时刻的计时工具。下列现象的形成与日晷计时原理相同的是( )
A.镜花水月 B.波光粼粼 C.海市蜃楼 D.小孔成像
3.小明站在平面镜前,看不到自己的全身像,为了看到全身像,下列做法可行的是( )
A.小明靠近平面镜 B.小明远离平面镜
C.平面镜靠近小明 D.适当增加平面镜的长度
4.辛弃疾词有云:“溪边照影行,天在清溪底。天上有行云,人在行云里。”下列说法正确的是( )
A.“溪边照影行”中的“影”是实像
B.“天在清溪底”中的“清溪”看起来比实际深
C.“天在清溪底”中的“天”是虚像
D.“人在行云里”中的“人”是光的直线传播形成的
5.下列关于光学成像的说法,正确的是( )
A.针孔照相机成倒立的虚像 B.凸透镜成的实像可以是正立的
C.平面镜成正立等大的实像 D.凸透镜成的虚像一定是正立的
6. 如图甲是古人利用凸透镜点燃艾草的图片,图乙是2016年6月27日,神舟十号航天员王亚平利用“水透镜”进行的第一次太空授课。对比千年之隔对凸透镜的使用,下列说法错误的是( )
A.图甲中利用的太阳光应该和该凸透镜的主光轴平行或重合
B.利用图甲的情况设置还能粗略测出该透镜的焦距
C.图乙中的成像特点和照相机相同
D.图乙中宇航员面部和凸透镜距离很近,应该在一倍焦距之内
7.庆凯桥,位于呼和浩特市回民区的扎达盖河上,始建于清朝康熙年间,曾是归绥城旧八景之一。图中是庆凯桥美丽的夜景。下列说法正确的是( )
A.桥与水中倒影形成的对称图案,利用的是光的折射
B.水中岸上灯光交相辉映,水中霓虹灯的倒影是光源
C.水中的桥影是桥通过水面所成的倒立、等大的虚像
D.若河水上涨,水中的桥看起来会变得“更矮”
8.如图所示,透镜在我们的生活中被广泛应用,下列关于透镜的说法正确的是( )
A.图甲,借助放大镜看书,看到的是正立放大的实像
B.图乙,某同学看不清远处物体,只能看清近处物体,应戴由凸透镜制成的眼镜来矫正
C.图丙,屏幕到投影仪镜头的距离应大于镜头的二倍焦距
D.图丁,要拍一张花的特写镜头,应把照相机远离花
9.如图甲所示,小明在商场用手机扫“二维码”时,想到与“探究凸透镜成像的规律”的实验过程相似,如图乙所示,此时在光屏上成清晰的像(未画出)。下列有关说法正确的是( )
A.用手机扫“二维码”同乙图中的成像过程,在光屏上成倒立缩小的像
B.乙图中的蜡烛相当于“二维码”,若只将蜡烛向右移动光屏上会成清晰等大的像
C.扫码时若手机没装下“二维码”,应将手机靠近“二维码”,像会变小些
D.乙图中更换焦距更小的凸透镜,只将光屏向右移动就可再次成清晰的像
10.如图所示,一只鸟在浅水区觅食,水面上出现它的两个“影”、黑影和倒影,则( )
A.黑影是光的反射形成的 B.倒影是光的折射形成的
C.夕阳西下,黑影大小不变 D.水鸟飞离水面时,倒影大小不变
11.生物课上,小石用显微镜观察番茄果肉细胞时,只要调整物镜就可以使图中视野甲变为视野乙。于是突发奇想,用丙图实验装置来模拟物镜的成像情况。下列说法正确的是( )
A.丙图此时的成像情况,刚好可以模拟显微镜物镜成倒立放大的虚像
B.若要模拟从甲图到乙图的变化过程,可使水透镜变薄或将蜡烛靠近透镜
C.若用手挡住一部分水透镜,光屏上可以呈现不完整的像,像会变得更明亮
D.显微镜目镜的成像原理和照相机的成像原理是相同的
12.以下关于平面镜和凸透镜成像的说法,正确的是( )
A.比平面镜大的物体不能在平面镜中成完整的像
B.物体离平面镜越来越远时,所成像的大小逐渐变小
C.物体离凸透镜焦点越近,经凸透镜所成的像一定越大
D.看到物体成虚像时,没有光射入我们的眼睛;成实像时,才有光射入我们的眼睛
13.如图是用手机拍摄的东湖公园一景,下列说法正确的是( )
A.手机摄像头的镜头对光线有发散作用
B.手机摄像头拍照成的是正立缩小的实像
C.高楼在水中的像是光的反射形成的实像
D.水下的倒影看起来比实景更暗是因为有部分光折射进入水中
14. 小明用水透镜探究凸透镜的成像规律。如图所示,他固定好水透镜,将蜡烛点燃后放在光具座上某一位置,移动光屏并得到清晰的像(像未画出)。下列有关说法正确的是( )
A.此时光屏上的成像情况与投影仪的成像情况相同
B.此时水透镜的焦距在7.5~15cm之间
C.向水透镜中注入适量的水可模拟远视眼的成因
D.若在蜡烛与水透镜之间放置凹透镜,则将蜡烛靠近水透镜,可再次在光屏上得到清晰的像
二、多选题(每题4分,共12分)
15.哈尔滨工业大学于2023年2月宣布突破EUV光刻机关键技术,光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上,从而制造出集成电路的方法,其工作原理如图所示。若图示中掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像,下列说法正确的是( )
A.掩膜位于缩图透镜的一倍焦距以内
B.硅片位于缩图透镜的一倍焦距与二倍焦距之间
C.掩膜上的电路图在硅片上成虚像
D.要增大硅片上的像,需将掩膜向下移动
16.检查视力的时候,视力表放在被测者头部的后上方,被测者识别对面墙上镜子里的像。视力表到平面镜的距离为2.7m,被测者到视力表距离为0.4m,下面说法正确的是( )
A.视力表在镜中的像与被测者相距5.4m
B.这样安排的好处是可以在较小空间检查视力
C.若人靠近平面镜,人在镜中的像大小会变大
D.通过平面镜看到的视力表上符号的像与视力表上的符号相比,左右相反
17.一个圆柱形玻璃瓶中装满水,可以将其看作一个柱形凸透镜。将一支铅笔紧靠玻璃瓶一侧放置,透过瓶子能看到铅笔被放大的像。现将铅笔由紧贴瓶壁处缓慢地沿直线向远处移动(始终保持铅笔在主光轴上,且观察者的眼睛位置不变)在此过程中,透过玻璃瓶所观察到的铅笔像的变化,下列说法正确的是( )
A.铅笔离瓶壁较近时,看到的是正立、放大的虚像
B.铅笔从贴近瓶壁向远处移动过程中,虚像逐渐变小
C.当铅笔移动到某一位置后,看到的像会变成倒立的,且像的大小先变大后变小
D.整个过程中,像的方向始终不变
第II卷(非选择题)
三、填空题(每空2分,共30分)
18.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。
19.如图是长安公园里的子午桥,大桥与在水中略微显暗的倒影浑然一体,更加富有层次。子午桥在水中的倒影是由光的________形成,它在水中的像是________(选填“虚像”或“实像”)。假设桥下水深为2m,桥上一彩灯原来距水面3m,某日因下雨河水上涨了0.3m,则该彩灯的“倒影”距彩灯_______m,若将彩灯再提高一些,水中像的大小将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
20.小华同学站在学校大厅、竖直放置的平面镜前1.5米处,她在镜中的像与小华的距离是_____米;小华发现衣服上有点污渍,便走近平面镜,镜中她的像大小将_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);由于大厅内光线太暗,为了帮助小华看清衣服上的污渍,同学小明应将光源照向_______(选填“小华衣服”或“平面镜”)。小明用相机将学校水池底的鱼拍摄下来,假设将池水排干后,仍想在原位置用此相机拍到鱼清晰的照片,相机的镜头应_______(选填“前伸”、“后缩”或“不动”)。
21.小明在用手机查阅资料时,不小心将一水滴落在手机玻璃屏幕上(如图所示)。
(1)滴在手机屏幕上的水滴相当于一个________(凸/凹)透镜,此“水滴透镜”下方的焦点位于图文层的________(上/下)方;
(2)透过小水滴小明惊奇地发现屏幕上的白色区域能同时看到红、_____、蓝三种颜色的发光小格子;
(3)如果在水滴上方再放一个放大镜,这样就组成了一个_______(显微镜/望远镜),此时小水滴就相当于此光学仪器的_______(物镜/目镜)。
四、实验题(共13分)
22.如图将硬纸板垂直放在平面镜上,使一束光贴着纸板E入射到O点,实验时若入射光线偏离法线,则反射角将______(选填“变大”、“变小”或“不变”):若保持平面镜位置不变,将纸板向后倾斜一个角度,如图乙所示,入射光线仍能呈现在纸板上,此时却不能在纸板上看到反射光线,这是因为此时的反射光线、法线和入射光线所在的平面与平面镜______(填写位置关系),此时反射光实际上是______(选填“存在”或“不存在”)的。
23.如图所示,在“探究平面镜成像的特点”实验中,某同学用茶色玻璃板、两个相同大小的蜡烛A和B、刻度尺、白纸、平面镜支架等器材进行实验。
(1)用茶色玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃板透明的特点,这样便于确定________;用蜡烛做实验时,为了能看到更清晰的像,应选择在________(填“较亮”或“较暗”)的环境中做实验。
(2)在寻找蜡烛A的像时,在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,在玻璃板后移动________(填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B,直到B与A的像完全重合,由此得出的初步结论是像与物大小相等,这种确定像与物大小关系的方法是________(填“控制变量法”或“等效替代法”)。
(3)若实验中蜡烛B无论怎样移动都不能和蜡烛A的像完全重合,原因可能是没有将玻璃板____放置。
(4)移开蜡烛B,把白纸放在蜡烛B所在的位置,直接观察白纸,发现白纸上没有蜡烛A的像,由此说明平面镜所成的是________(填“实”或“虚”)像。
24.小明利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。
(1)为使像成在光屏中央,需调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在_______。
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上呈现烛焰清晰的、_______(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的像(像未画出),生活中利用此成像规律制成的光学仪器是_______(选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”)。
(3)如果小明只将图中的凸透镜换成薄玻璃板,前后移动光屏,他_______(选填“能”或“不能”)直接在光屏上观察到烛焰的像。
五、综合题(共17分)
25.为了记录下日出的美景,小明拿出相机说明书研究相机的使用。他发现如图1所示的镜头内部并非一块单一的凸透镜,而是由图2所示的多片透镜构成的镜片组。
(1)请找出这个镜头中的凸透镜______(用字母“A、B、C、D、E、F”表示);
(2)如图3所示,请画出入射光线或者经过透镜后的折射光线;
(3)透镜在我们的生活中应用广泛,如图4所示,有一款加装了凸透镜的指甲剪,可以方便老年人剪指甲。使用时,指甲通过凸透镜成放大的______(选填“实”或“虚”)像,此时指甲距离透镜的距离u和其焦距f的大小关系为______,此透镜对光有______作用。
26.在研究简单光学现象时,物理学引入了“光线”这个模型。小华发现这不仅可以直观地表示光的传播路径和方向,还可以通过作图解决一些光的传播和成像问题。
(1)下列是观察对岸的树木在水中倒影的光路图,正确的是( )
A. B.
C. D.
(2)如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面成射向平静的液面,则反射角为________°,经过反射,光线的传播方向改变了________°;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的点,当液面下降时,光点将________移动(选填“向左”或“向右”或“不会”)
(3)在图a中,根据入射光线AO,画出反射光线OB,并标出反射角及其大小。
(4)根据平面镜成像的特点,在图b中作出物体AB通过平面镜所成的像。
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第4章 光现象·提升通关
建议用时:90分钟,满分:100分
第Ⅰ卷(选择题)
一、单选题(每小题2分,共28分)
1.【答案】A
2.【答案】D
3.【答案】D
4.【答案】C
5.【答案】D
6. 【答案】D
7.【答案】D
8.【答案】C
9.【答案】A
10.【答案】D
11.【答案】B
12.【答案】C
13.【答案】D
14. 【答案】B
二、多选题(每题4分,共12分)
15.【答案】BD
16.【答案】BD
17.【答案】AC
第II卷(非选择题)
三、填空题(每空2分,共30分)
18.【答案】 OB 左
19.【答案】 反射 虚像 5.4 不变
20.【答案】 3 不变 小华衣服 后缩
21.【答案】(1) 凸;下;(2)绿;(3)显微镜;物镜;
四、实验题(共13分)
22.【答案】 变大 垂直 存在
23.【答案】(1) 像的位置;较暗;(2)未点燃;等效替代法;(3)垂直;(4)虚
24.【答案】(1)同一高度;(2) 缩小;照相机;(3)不能
五、综合题(共17分)
25.【答案】(1)A、B、E、F; (2) 见解析; (3) 虚;u<f;会聚
26.【答案】(1)A;(2) 50;80;向右;
(3)过入射点O作镜面的法线,入射光线与镜面的夹角为,所以入射角为。在法线另一侧作反射光线OB,使反射角等于,并标出反射角及其大小。
(4)根据平面镜成像时像与物关于镜面对称,分别作A、B关于平面镜MN的对称点A′、B′,用虚线连接A′B′即为所成的像。
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第4章 光现象·提升通关
建议用时:90分钟,满分:100分
第Ⅰ卷(选择题)
一、单选题(每小题2分,共28分)
1.一束光在空气中经凸透镜折射后,下列说法中,正确的是( )
A.折射光束比原来的光束会聚一些 B.一定是会聚光束
C.一定是发散光束 D.不可能是平行光束
【答案】A
【详解】凸透镜对光具有会聚作用,本质是折射光束相对入射光束的会聚程度更大,即比原光束更会聚。
A.折射光束比原来的光束会聚一些,符合凸透镜会聚作用的定义,故A正确;
B.若入射光为凸透镜焦点处发出的发散光,经折射后为平行光束,并非一定是会聚光束,故B错误;
C.平行于主光轴的入射光经凸透镜折射后为会聚光束,并非一定是发散光束,故C错误;
D. 焦点处发出的光经凸透镜折射后为平行光束,故D错误。
故选A。
2.日晷是我国古代利用日影测时刻的计时工具。下列现象的形成与日晷计时原理相同的是( )
A.镜花水月 B.波光粼粼 C.海市蜃楼 D.小孔成像
【答案】D
【详解】日晷计时的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播。
A.镜花水月是平面镜成像,原理是光的反射,故A不符合题意;
B.波光粼粼是光在水面发生反射形成的,原理是光的反射,故B不符合题意;
C.海市蜃楼是光在不均匀大气中发生折射形成的,原理是光的折射,故C不符合题意;
D.小孔成像的原理是光的直线传播,和日晷原理相同,故D符合题意。故选D。
3.小明站在平面镜前,看不到自己的全身像,为了看到全身像,下列做法可行的是( )
A.小明靠近平面镜 B.小明远离平面镜
C.平面镜靠近小明 D.适当增加平面镜的长度
【答案】D
【详解】根据平面镜成像的原理,竖直的平面镜中要想看到自己的全身像,镜子的长度至少是身高的一半,与距离没有关系,故选D。
4.辛弃疾词有云:“溪边照影行,天在清溪底。天上有行云,人在行云里。”下列说法正确的是( )
A.“溪边照影行”中的“影”是实像
B.“天在清溪底”中的“清溪”看起来比实际深
C.“天在清溪底”中的“天”是虚像
D.“人在行云里”中的“人”是光的直线传播形成的
【答案】C
【详解】A.“溪边照影行”中的“影”是人的像在水中的倒影,属于平面镜成像,是光的反射形成的虚像,不是实像,故A错误;
B.“天在清溪底”是光的反射现象,与溪水看起来的深度并无直接关联。而且,由于光的折射,溪水看起来比实际浅,而不是深,故B错误;
C.“天在清溪底”是天空通过水面发生光的反射,成的虚像好像在水底一样,所以“天”是虚像,故C正确;
D.“人在行云里”是人和云通过水面所成的虚像,是光的反射形成的,不是光的直线传播形成的,故D错误。
故选C。
5.下列关于光学成像的说法,正确的是( )
A.针孔照相机成倒立的虚像 B.凸透镜成的实像可以是正立的
C.平面镜成正立等大的实像 D.凸透镜成的虚像一定是正立的
【答案】D
【详解】A.针孔照相机利用小孔成像原理,小孔成像成的是倒立的实像(由实际光线会聚而成),故A错误;
B.根据凸透镜成像规律,凸透镜所成的实像都是倒立的,故B错误;
C.平面镜成像的特点是成正立、等大的虚像,故C错误;
D.根据凸透镜成像规律,当物体位于凸透镜一倍焦距以内时,成正立、放大的虚像,凸透镜成的虚像一定是正立的,故D正确。故选D。
6. 如图甲是古人利用凸透镜点燃艾草的图片,图乙是2016年6月27日,神舟十号航天员王亚平利用“水透镜”进行的第一次太空授课。对比千年之隔对凸透镜的使用,下列说法错误的是( )
A.图甲中利用的太阳光应该和该凸透镜的主光轴平行或重合
B.利用图甲的情况设置还能粗略测出该透镜的焦距
C.图乙中的成像特点和照相机相同
D.图乙中宇航员面部和凸透镜距离很近,应该在一倍焦距之内
【答案】D
【详解】A. 凸透镜取火的原理是平行于主光轴的光线经凸透镜会聚后,在焦点处温度升高,从而点燃艾草,因此太阳光需要和凸透镜主光轴平行或重合,故A正确,不符合题意;
B. 平行于主光轴的太阳光经凸透镜会聚得到焦点后,测量焦点到凸透镜光心的距离,即可得到透镜的焦距,因此该装置可以粗略测出凸透镜的焦距,故B正确,不符合题意;
C. 由图乙可知,水透镜成倒立、缩小的实像,照相机的成像特点就是u>2f时成倒立缩小的实像,二者成像特点相同,故C正确,不符合题意;
D. 若物体在凸透镜一倍焦距之内,凸透镜成正立的虚像,而图乙中成倒立的实像,说明宇航员面部到水透镜的距离大于一倍焦距,故D错误,符合题意。
故选D。
7.庆凯桥,位于呼和浩特市回民区的扎达盖河上,始建于清朝康熙年间,曾是归绥城旧八景之一。图中是庆凯桥美丽的夜景。下列说法正确的是( )
A.桥与水中倒影形成的对称图案,利用的是光的折射
B.水中岸上灯光交相辉映,水中霓虹灯的倒影是光源
C.水中的桥影是桥通过水面所成的倒立、等大的虚像
D.若河水上涨,水中的桥看起来会变得“更矮”
【答案】D
【详解】A.桥与水中倒影形成的对称图案,是平面镜成像,利用的是光的反射,故A错误;
B.水中霓虹灯的倒影是光的反射形成的虚像,不是光源,故B错误;
C.水中的桥影是平面镜成像,所成的是正立、等大的虚像,故C错误;
D.若河水上涨,桥露出水面的部分高度减小,平面镜成像时像与物大小相等,因此水中桥的像高度也相应减小,看起来会变得“更矮”,故D正确。故选D。
8.如图所示,透镜在我们的生活中被广泛应用,下列关于透镜的说法正确的是( )
A.图甲,借助放大镜看书,看到的是正立放大的实像
B.图乙,某同学看不清远处物体,只能看清近处物体,应戴由凸透镜制成的眼镜来矫正
C.图丙,屏幕到投影仪镜头的距离应大于镜头的二倍焦距
D.图丁,要拍一张花的特写镜头,应把照相机远离花
【答案】C
【详解】A.放大镜利用凸透镜物距小于一倍焦距成像,成的是正立放大的虚像,故A错误;
B.看不清远处、只能看清近处是近视眼,近视眼成因是晶状体折光能力过强,像成在视网膜前方,需要戴凹透镜矫正,凸透镜用来矫正远视眼,故B错误;
C.投影仪的成像原理是:物距在一倍焦距和二倍焦距之间时,像距(屏幕到镜头的距离)大于二倍焦距,成倒立放大的实像,故C正确;
D.拍特写需要让像变大,根据凸透镜成像“物近像远像变大”的规律,应该让照相机靠近花(减小物距),故D错误。
故选C。
9.如图甲所示,小明在商场用手机扫“二维码”时,想到与“探究凸透镜成像的规律”的实验过程相似,如图乙所示,此时在光屏上成清晰的像(未画出)。下列有关说法正确的是( )
A.用手机扫“二维码”同乙图中的成像过程,在光屏上成倒立缩小的像
B.乙图中的蜡烛相当于“二维码”,若只将蜡烛向右移动光屏上会成清晰等大的像
C.扫码时若手机没装下“二维码”,应将手机靠近“二维码”,像会变小些
D.乙图中更换焦距更小的凸透镜,只将光屏向右移动就可再次成清晰的像
【答案】A
【详解】A.用手机扫“二维码”同乙图中的成像过程,是照相机成像原理,是物距大于两倍焦距,在光屏上成倒立缩小的像,故A正确;
B.根据凸透镜成实像时,物近像远像变大,乙图中的蜡烛相当于“二维码”,若将蜡烛向右移动,光屏也向右移动,才可能形成清晰等大的像,故B错误;
C.扫码时若手机没装下“二维码”, 应将手机远离“二维码”,增大物距,从而将像缩小,故C错误;
D.乙图中更换焦距更小的凸透镜,折光能力变强,在光屏前成像,只将光屏向左移动就可再次成清晰的像,故D错误。
故选A。
10.如图所示,一只鸟在浅水区觅食,水面上出现它的两个“影”、黑影和倒影,则( )
A.黑影是光的反射形成的 B.倒影是光的折射形成的
C.夕阳西下,黑影大小不变 D.水鸟飞离水面时,倒影大小不变
【答案】D
【详解】AC.黑影是光沿直线传播时,鸟挡住光线,在浅滩水底形成的阴影,属于光的直线传播现象。夕阳西下时太阳高度降低,斜射角度变大,黑影会变长变大,故AC错误;
BD.倒影属于平面镜成像现象,原理是光的反射。平面镜成像的特点是像的大小始终和物体大小相等,水鸟飞离水面时,水鸟本身大小不变,因此倒影大小也不变,故B错误,D正确。
故选D。
11.生物课上,小石用显微镜观察番茄果肉细胞时,只要调整物镜就可以使图中视野甲变为视野乙。于是突发奇想,用丙图实验装置来模拟物镜的成像情况。下列说法正确的是( )
A.丙图此时的成像情况,刚好可以模拟显微镜物镜成倒立放大的虚像
B.若要模拟从甲图到乙图的变化过程,可使水透镜变薄或将蜡烛靠近透镜
C.若用手挡住一部分水透镜,光屏上可以呈现不完整的像,像会变得更明亮
D.显微镜目镜的成像原理和照相机的成像原理是相同的
【答案】B
【详解】A.显微镜的物镜观察物体时位于1倍焦距与2焦距之间,相当于投影仪,成倒立放大的实像,故A错误;
B.从甲图到乙图,像变大了。根据凸透镜成实像规律“物近像远像变大”,蜡烛靠近透镜,物距减小,像变大;水透镜变薄,凸度变小,焦距变大,则物距u不变时,像距v增大,像变大,故B正确;
C.挡住一部分水透镜,仍有光线透过透镜剩余部分会聚成像,光屏上依然成完整的像;但透过的光线减少,像会变暗,故C错误;
D.显微镜目镜相当于放大镜,成正立放大的虚像;照相机成倒立缩小的实像,二者成像原理不同,故D错误。
故选B。
12.以下关于平面镜和凸透镜成像的说法,正确的是( )
A.比平面镜大的物体不能在平面镜中成完整的像
B.物体离平面镜越来越远时,所成像的大小逐渐变小
C.物体离凸透镜焦点越近,经凸透镜所成的像一定越大
D.看到物体成虚像时,没有光射入我们的眼睛;成实像时,才有光射入我们的眼睛
【答案】C
【详解】AB.平面镜成像的大小只与物体本身大小有关,与平面镜大小无关,平面镜成正立、等大的虚像,物体离平面镜距离变远,所成像的大小不变,故AB错误;
C.凸透镜成像的大小跟物距有关。根据凸透镜成像规律可得,无论成实像或成虚像,物体离凸透镜焦点越近,经凸透镜所成的像都变大,故C正确;
D.无论我们看到物体成的实像还是虚像,都有光射入我们的眼睛,否则我们看不到,故D错误。
故选C。
13.如图是用手机拍摄的东湖公园一景,下列说法正确的是( )
A.手机摄像头的镜头对光线有发散作用
B.手机摄像头拍照成的是正立缩小的实像
C.高楼在水中的像是光的反射形成的实像
D.水下的倒影看起来比实景更暗是因为有部分光折射进入水中
【答案】D
【详解】A.手机摄像头的镜头是凸透镜,对光线有会聚作用,故A错误;
B.手机摄像头拍照时物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,故B错误;
C.高楼在水中的像是平面镜成像,由光的反射形成,成的是虚像,故C错误;
D.光射到水面时,一部分光发生反射形成倒影,另一部分光折射进入水中,反射光能量减少,所以倒影看起来比实景更暗,故D正确。
故选D。
14. 小明用水透镜探究凸透镜的成像规律。如图所示,他固定好水透镜,将蜡烛点燃后放在光具座上某一位置,移动光屏并得到清晰的像(像未画出)。下列有关说法正确的是( )
A.此时光屏上的成像情况与投影仪的成像情况相同
B.此时水透镜的焦距在7.5~15cm之间
C.向水透镜中注入适量的水可模拟远视眼的成因
D.若在蜡烛与水透镜之间放置凹透镜,则将蜡烛靠近水透镜,可再次在光屏上得到清晰的像
【答案】B
【详解】A.由图可知,此时物距大于像距,成倒立、缩小的实像,是照相机的成像原理。投影仪成倒立、放大的实像,故A错误;
B.根据凸透镜成像规律,当此时时,。已知u=30cm,v=15cm,则有且 ,解得,故B正确;
C.向水透镜中注入水,透镜变凸,折光能力变强,焦距变小,这模拟的是近视眼的成因(晶状体太厚),远视眼是晶状体太薄,故C错误;
D.凹透镜对光线有发散作用,在蜡烛和水透镜之间放凹透镜,光线会延迟会聚,像会成在光屏后方。此时若将蜡烛靠近水透镜,物距减小,像距应增大,像会更靠后,无法在光屏上成像;故D错误。
故选B。
二、多选题(每题4分,共12分)
15.哈尔滨工业大学于2023年2月宣布突破EUV光刻机关键技术,光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上,从而制造出集成电路的方法,其工作原理如图所示。若图示中掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像,下列说法正确的是( )
A.掩膜位于缩图透镜的一倍焦距以内
B.硅片位于缩图透镜的一倍焦距与二倍焦距之间
C.掩膜上的电路图在硅片上成虚像
D.要增大硅片上的像,需将掩膜向下移动
【答案】BD
【详解】AB.根据题意掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像,由凸透镜成像规律可知,此时掩膜位于二倍焦距以外,硅片承接像,故硅片位于一倍焦距与二倍焦距之间,故A错误,B正确;
C.像能成在硅片上,由实像定义可知成的是实像,故C错误;
D.要增大像,由凸透镜成实像时“物近像远像变大”规律可知需减小物距,即需将掩膜向下移动,故D正确。
故选BD。
16.检查视力的时候,视力表放在被测者头部的后上方,被测者识别对面墙上镜子里的像。视力表到平面镜的距离为2.7m,被测者到视力表距离为0.4m,下面说法正确的是( )
A.视力表在镜中的像与被测者相距5.4m
B.这样安排的好处是可以在较小空间检查视力
C.若人靠近平面镜,人在镜中的像大小会变大
D.通过平面镜看到的视力表上符号的像与视力表上的符号相比,左右相反
【答案】BD
【详解】A.根据平面镜成像特点,像与物到平面镜的距离相等,已知视力表到平面镜距离为2.7m,则视力表的像到平面镜距离也为2.7m;被测者到视力表距离为0.4m,因此被测者到平面镜距离为
可得视力表的像与被测者距离为
故A错误;
B.标准视力检查要求被测者到视力表的距离为5m,利用平面镜成像可以在有限小空间满足检查要求,因此这样安排的好处是可以在较小空间检查视力,故B正确;
C.根据平面镜成像特点,像与物大小始终相等,人靠近平面镜时,人自身的大小不变,因此人在镜中的像大小不变,故C错误;
D.平面镜成的像与物体关于镜面对称,因此通过平面镜看到的视力表符号的像与原视力表上的符号相比,左右相反,故D正确。
故选BD。
17.一个圆柱形玻璃瓶中装满水,可以将其看作一个柱形凸透镜。将一支铅笔紧靠玻璃瓶一侧放置,透过瓶子能看到铅笔被放大的像。现将铅笔由紧贴瓶壁处缓慢地沿直线向远处移动(始终保持铅笔在主光轴上,且观察者的眼睛位置不变)在此过程中,透过玻璃瓶所观察到的铅笔像的变化,下列说法正确的是( )
A.铅笔离瓶壁较近时,看到的是正立、放大的虚像
B.铅笔从贴近瓶壁向远处移动过程中,虚像逐渐变小
C.当铅笔移动到某一位置后,看到的像会变成倒立的,且像的大小先变大后变小
D.整个过程中,像的方向始终不变
【答案】AC
【详解】A.铅笔离瓶壁较近时,物距小于凸透镜的一倍焦距,根据凸透镜成像规律,此时成正立、放大的虚像,故A正确;
BCD.物距小于一倍焦距时成正立的虚像,成虚像时(物距小于一倍焦距),物体远离凸透镜,物距逐渐增大,虚像逐渐变大;物距大于一倍焦距时成倒立的实像,实像的大小随物距增大逐渐减小;因此移动过程中像的方向会发生改变。故BD错误,C正确。
故选AC。
第II卷(非选择题)
三、填空题(每空2分,共30分)
18.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。
19.如图是长安公园里的子午桥,大桥与在水中略微显暗的倒影浑然一体,更加富有层次。子午桥在水中的倒影是由光的________形成,它在水中的像是________(选填“虚像”或“实像”)。假设桥下水深为2m,桥上一彩灯原来距水面3m,某日因下雨河水上涨了0.3m,则该彩灯的“倒影”距彩灯_______m,若将彩灯再提高一些,水中像的大小将________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 反射 虚像 5.4 不变
【详解】[1][2]水中倒影是平面镜成像现象,由光的反射形成,平面镜成虚像。
[3]河水上涨后彩灯到水面的距离为
由平面镜成像特点可知,像到水面的距离
彩灯与“倒影”的距离为
[4]因平面镜成像时像与物大小相等,故彩灯高度变化时,水中像的大小不变。
20.小华同学站在学校大厅、竖直放置的平面镜前1.5米处,她在镜中的像与小华的距离是_____米;小华发现衣服上有点污渍,便走近平面镜,镜中她的像大小将_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);由于大厅内光线太暗,为了帮助小华看清衣服上的污渍,同学小明应将光源照向_______(选填“小华衣服”或“平面镜”)。小明用相机将学校水池底的鱼拍摄下来,假设将池水排干后,仍想在原位置用此相机拍到鱼清晰的照片,相机的镜头应_______(选填“前伸”、“后缩”或“不动”)。
【答案】 3 不变 小华衣服 后缩
【详解】小华站在距离平面镜1.5m前照镜子,根据物像到平面镜距离相等,所以小华的像到平面镜的距离为1.5m,她在镜中的像与小华的距离是
平面镜所成的像和物体大小相等,当小华走近平面镜时,小华的身高不变,根据物像大小相等,所以镜中她的像大小将不变。
光照射在平面镜上会发生镜面反射,要想帮助小华同学看清小华衣服上污渍,只有污渍在明亮处,才会将更多的光反射到平面镜上,最终使进入人眼的光更多,看得更清楚,所以为了帮助小华看清衣服上的污渍,同学小明应将光源照向小华衣服。
我们看到水中的鱼,实际是鱼的虚像,这是因为光从水射向空气时,在水面发生折射,折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看去,看到的鱼的位置比实际位置浅。当池水排干后,鱼的实际位置变深了。根据凸透镜成像规律,物距增大时,像距减小,像变小。鱼的实际位置变深相当于物距增大了,为了在原位置用相机拍到鱼清晰的照片,即要使像仍成在原来的位置(相机底片位置不变),像距需要减小。对于相机来说,镜头前伸时像距增大,镜头后缩时像距减小。所以此时相机的镜头应后缩。
21.小明在用手机查阅资料时,不小心将一水滴落在手机玻璃屏幕上(如图所示)。
(1)滴在手机屏幕上的水滴相当于一个________(凸/凹)透镜,此“水滴透镜”下方的焦点位于图文层的________(上/下)方;
(2)透过小水滴小明惊奇地发现屏幕上的白色区域能同时看到红、_____、蓝三种颜色的发光小格子;
(3)如果在水滴上方再放一个放大镜,这样就组成了一个_______(显微镜/望远镜),此时小水滴就相当于此光学仪器的_______(物镜/目镜)。
【答案】(1) 凸;下;(2)绿;(3)显微镜;物镜;
【详解】(1)水滴上表面凸、下表面近似为平面,中间厚、边缘薄,对光有会聚作用,相当于凸透镜。透过水滴能看到放大的屏幕图文,说明图文层位于一倍焦距以内,即图文层在水滴透镜与其下方焦点之间,所以焦点位于图文层下方。
(2)手机屏幕利用红、绿、蓝三种色光混合显示各种颜色,白色区域由三种色光共同组成,因此放大后可看到红、绿、蓝三种颜色的发光小格子。
(3)显微镜是由两块凸透镜组成的;小水滴靠近物体,相当于物镜,上方放大镜靠近眼睛,相当于目镜。
四、实验题(共13分)
22.如图将硬纸板垂直放在平面镜上,使一束光贴着纸板E入射到O点,实验时若入射光线偏离法线,则反射角将______(选填“变大”、“变小”或“不变”):若保持平面镜位置不变,将纸板向后倾斜一个角度,如图乙所示,入射光线仍能呈现在纸板上,此时却不能在纸板上看到反射光线,这是因为此时的反射光线、法线和入射光线所在的平面与平面镜______(填写位置关系),此时反射光实际上是______(选填“存在”或“不存在”)的。
【答案】 变大 垂直 存在
【详解】根据光的反射定律,反射角等于入射角,入射角是入射光线与法线的夹角,若入射光线偏离法线,入射角变大,因此反射角也会变大。法线始终垂直于平面镜,反射光线、入射光线、法线三者共面,该平面包含垂直平面镜的法线,因此这个平面与平面镜始终保持垂直;纸板向后倾斜后,纸板平面不再和三线所在的平面重合,所以无法在纸板上看到反射光线。反射光线是实际存在的,只是没有落在倾斜后的纸板上,因此反射光实际上是存在的。
23.如图所示,在“探究平面镜成像的特点”实验中,某同学用茶色玻璃板、两个相同大小的蜡烛A和B、刻度尺、白纸、平面镜支架等器材进行实验。
(1)用茶色玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃板透明的特点,这样便于确定________;用蜡烛做实验时,为了能看到更清晰的像,应选择在________(填“较亮”或“较暗”)的环境中做实验。
(2)在寻找蜡烛A的像时,在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,在玻璃板后移动________(填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B,直到B与A的像完全重合,由此得出的初步结论是像与物大小相等,这种确定像与物大小关系的方法是________(填“控制变量法”或“等效替代法”)。
(3)若实验中蜡烛B无论怎样移动都不能和蜡烛A的像完全重合,原因可能是没有将玻璃板____放置。
(4)移开蜡烛B,把白纸放在蜡烛B所在的位置,直接观察白纸,发现白纸上没有蜡烛A的像,由此说明平面镜所成的是________(填“实”或“虚”)像。
【答案】(1) 像的位置;较暗;(2)未点燃;等效替代法;(3)垂直;(4)虚
【详解】(1)玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃板透明的特点,不仅能观察到蜡烛A的像,还能透过玻璃板观察到蜡烛B,可便于确定像的位置;
探究平面镜成像实验时,成像物体和环境的对比度越大,并且物体越亮,物体成像越清晰,因为在较暗的环境下进行,便于观察像。
(2)在寻找蜡烛A的像时,在玻璃板前放置点燃的蜡烛A,为使成像清晰,在玻璃板后移动未点燃的蜡烛B,直到蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,说明像与物大小相等,这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法。
(3)由于平面镜成像时像和物体各对应点的连线与平面镜垂直,所以,当玻璃板与桌面不垂直时,蜡烛透过玻璃板在另一侧成的蜡烛A的像会偏向上方或下方,无论如何移动蜡烛B都无法与蜡烛A的像重合。
(4)移开蜡烛B,用白纸做光屏放在蜡烛B所在的位置,直接观察光屏,观察到的现象是白纸上没有蜡烛A的像,由此说明平面镜所成的是虚像,因为虚像不是实际光线会聚而成,不能呈现在光屏上。
24.小明利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。
(1)为使像成在光屏中央,需调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在_______。
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上呈现烛焰清晰的、_______(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的像(像未画出),生活中利用此成像规律制成的光学仪器是_______(选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”)。
(3)如果小明只将图中的凸透镜换成薄玻璃板,前后移动光屏,他_______(选填“能”或“不能”)直接在光屏上观察到烛焰的像。
【答案】(1)同一高度;(2) 缩小;照相机;(3)不能
【详解】(1)为使像成在光屏中央,需调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度。
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,物距大于像距,且光屏上呈现烛焰清晰的像,根据凸透镜成像规律可知,光屏上呈现烛焰倒立、缩小的实像,生活中利用此成像规律制成的光学仪器是照相机。
(3)光屏上能承接实像,不能承接虚像,若实验中将凸透镜换成薄玻璃板,玻璃板发生镜面反射成虚像,所以不能在光屏上直接观察到烛焰的像。
五、综合题(共17分)
25.为了记录下日出的美景,小明拿出相机说明书研究相机的使用。他发现如图1所示的镜头内部并非一块单一的凸透镜,而是由图2所示的多片透镜构成的镜片组。
(1)请找出这个镜头中的凸透镜______(用字母“A、B、C、D、E、F”表示);
(2)如图3所示,请画出入射光线或者经过透镜后的折射光线;
(3)透镜在我们的生活中应用广泛,如图4所示,有一款加装了凸透镜的指甲剪,可以方便老年人剪指甲。使用时,指甲通过凸透镜成放大的______(选填“实”或“虚”)像,此时指甲距离透镜的距离u和其焦距f的大小关系为______,此透镜对光有______作用。
【答案】(1)A、B、E、F; (2) 见解析; (3) 虚;u<f;会聚
【详解】(1)凸透镜中间厚、边缘薄,所以这个镜头中的凸透镜是A、B、E、F。
(2)过光心的光线穿过凸透镜后传播方向不变,过焦点的光线穿过凸透镜后出射光线平行于主光轴;过光心的光线穿过凹透镜后传播方向不变,平行于主光轴的光线穿过凹透镜后出射光线的反向延长线过另一侧焦点,作图如下:
(3)如图4所示,有一款加装了凸透镜的指甲剪,凸透镜对光线具有会聚作用,该凸透镜此时是个放大镜,利用的原理是物距u小于一倍焦距f时成正立、放大的虚像。
26.在研究简单光学现象时,物理学引入了“光线”这个模型。小华发现这不仅可以直观地表示光的传播路径和方向,还可以通过作图解决一些光的传播和成像问题。
(1)下列是观察对岸的树木在水中倒影的光路图,正确的是( )
A. B.
C. D.
(2)如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面成射向平静的液面,则反射角为________°,经过反射,光线的传播方向改变了________°;光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的点,当液面下降时,光点将________移动(选填“向左”或“向右”或“不会”)
(3)在图a中,根据入射光线AO,画出反射光线OB,并标出反射角及其大小。
(4)根据平面镜成像的特点,在图b中作出物体AB通过平面镜所成的像。
【答案】(1)A;(2) 50;80;向右;(3)见解析;(4)见解析
【详解】(1)平静水面相当于平面镜,树木反射的光经水面反射后进入人眼,人眼逆着反射光线看去,看到树木在水中的虚像。图A中的入射光线、反射光线及其反向延长线关系正确,故选A。
(2)激光与水平液面成,则入射光线与法线的夹角为
根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射角为。
光线的传播方向改变。
液面下降后,反射点下降,反射光线在水平标尺上的光点向右移动。
(3)过入射点O作镜面的法线,入射光线与镜面的夹角为,所以入射角为。在法线另一侧作反射光线OB,使反射角等于,并标出反射角及其大小。
(4)根据平面镜成像时像与物关于镜面对称,分别作A、B关于平面镜MN的对称点A′、B′,用虚线连接A′B′即为所成的像。
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