3.1 光的传播与色散（重难点专练）物理新教材沪粤版八年级上册

**基本信息** 以题型为纲，系统整合光的传播与色散核心知识，通过原理辨析、现象解释、实验探究构建“概念-方法-应用”三维训练体系，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |光源与光的直线传播辨析|5题|光源判断“自身发光”原则、光沿直线传播条件（同种均匀介质）|从光源概念切入，建立光线模型，推导传播规律| |光的直线传播现象解释|5题|“影、日月食、小孔成像”现象归因法|现象→原理→实例验证，强化科学推理| |光速与光年计算|5题|光速公式应用、光年单位换算技巧|从真空光速到介质差异，衔接天文尺度测量| |光的色散与三原色|5题|色散本质（偏折程度差异）、三原色组合规律|牛顿色散实验为基础，关联色光混合应用| |光现象综合辨析|5题|现象-原理对应法（直线传播/色散）|整合前四模块，培养综合分析能力| |实验探究与易错题|5题|小孔成像/色散实验操作要点、易错点对比（影子vs像）|以实验为载体，深化科学探究与质疑创新|

3.1 光的传播与色散 题型01 光源与光的直线传播辨析 题型02 光的直线传播现象解释 题型03 光速与光年计算 题型04 光的色散现象与三原色 题型05 光现象综合辨析 题型06 实验探究与综合易错题 ▌题型01 光源与光的直线传播辨析 1．光源：自身能够发光的物体叫做光源，如太阳、点燃的蜡烛、开启的电灯；月亮、钻石、银幕自身不发光，靠反射光发亮，不属于光源。 2．光的直线传播规律：光在同一种均匀介质中沿直线传播。 3．光线：用一条带箭头的直线形象描述光的传播路径和方向，是为研究方便建立的物理模型，实际并不存在。 4．光束：有一定关系的光线的集合，如太阳光可视为相互平行的光束。 1．有以下物体：①太阳，②月亮，③闪闪发光的宝石，④正在放映电影的银幕，⑤正在发光的萤火虫，⑥烛焰，⑦霓虹灯，⑧火星，⑨激光器。其中不属于光源的是________，属于天然光源的是________， 【答案】 ②③④⑧ ①⑤ 【解析】光源的定义：本身能够发光的物体叫做光源；天然光源：自然界中本身就能发光的物体；人造光源：人为制造的发光物体； ①太阳：能自行发光，属于天然光源。 ②月亮：本身不发光，只是反射太阳光，不属于光源。 ③闪闪发光的宝石：本身不发光，反射光线，不属于光源。 ④正在放映电影的银幕：本身不发光，反射投影仪的光，不属于光源。 ⑤正在发光的萤火虫：能自行发光，属于天然光源。 ⑥烛焰：能自行发光，属于人造光源。 ⑦霓虹灯：能自行发光，属于人造光源。 ⑧火星：本身不发光，反射太阳光，不属于光源。 ⑨激光器：能自行发光，属于人造光源。 综上所述，不属于光源的是：②③④⑧；属于天然光源的是：①⑤。 2．如图甲为手机防窥膜结构图，采用了超细百叶窗光学技术。贴在手机屏幕上的效果（如图乙），其原理类似百叶窗，只能透过一定角度的光线，两侧之所以看不清屏幕内容，其原理是光的_______________；此防窥膜贴在手机屏幕上，_______________（选填“能”或“不能”）防止正上方的窥视；为了让防窥效果更好（可视范围减小），可以适当地_______________（选填“增大”或“减小”）超细百叶窗的间距。 【答案】 直线传播 不能 减小 【解析】防窥膜的超细百叶窗结构类似普通百叶窗，只有在一定角度范围内的光线才能沿直线从百叶窗的缝隙中穿过，大角度的侧方光线被百叶窗结构遮挡，无法传播到两侧人的眼中，因此两侧看不清屏幕的原理是光的直线传播。 正上方的视线方向和百叶窗缝隙的通透方向一致，屏幕发出的光可以沿直线直接传播到正上方的人眼中，因此防窥膜不能防止正上方的窥视； 因超细百叶窗间距越小，可透过的光线角度范围越小，故减小间距可提升防窥效果。 3．如图所示是研究光的传播规律的小实验。 （1）图甲中，为了显示激光在空气中的传播路径，可以在光的传播路径下点蚊香。图乙中，为了显示激光在水中的传播路径，可以在水中加入少量的______（填字母）。 A．食用油或牛奶 B．牛奶或咖啡 C．咖啡或食用油 （2）要得出“光沿直线传播”这一普遍结论，还需要再做一个光在______（填字母）中传播的实验。 A．酒精 B．木块 C．玻璃砖 【答案】（1）B；（2）C 【解析】（1）需要在水中加入少量物质，使激光在水中的传播路径可见。故加入的物质，需能分散在水中，可显示光路。食用油、牛奶、咖啡三者中，食用油会浮在水面，无法分散于水中。故B符合题意，AC不符合题意。 故选B。 （2）要得出“光沿直线传播”的普遍结论，需要在不同介质中进行实验。目前实验涉及气体（空气）和液体（水），还需要在固体中进行实验。酒精属于液体，木块不透明，玻璃砖是透明固体，可以用来研究光在固体中的传播路径。故C符合题意，AB不符合题意。 故选C。 4．物理研究中常常用到“控制变量法”等科学方法，在本学期物理学习中，下列研究实例对应的研究方法不正确的是（　　） A．将发声的音叉放入水中，看到水花四溅，说明发声的音叉在振动---转换法 B．逐渐将玻璃罩内的空气抽出，声音逐渐减小，推知真空中不可以传声---实验推理法 C．为了描述光的传播路径和方向引入了“光线”---类比法 D．探究琴弦音调影响因素时，只改变弦的粗细，保持长短、松紧不变---控制变量法 【答案】C 【解析】A．通过水花来显示发声体的振动，这是转换法。故A正确，不符合题意； B．通过空气越来越少导致听到的声音的响度越来越小，推理出真空不能传声，这是科学推理法。故B正确，不符合题意； C．用带箭头的线段来表示光，我们把带箭头的线段叫光线，这是模型法。故C错误，符合题意； D．研究多个因素对同一结果的影响时，一般都是控制其他因素不变，每次只改变一个因素进行研究；探究琴弦音调影响因素时，只改变弦的粗细，保持长短、松紧不变，这是控制变量法。故D正确，不符合题意。 故选C。 5．按要求作图：如图甲所示，室内一盏电灯通过木板隔墙上的两个小洞，透过两条光线。请在图中根据这两条光线，完善光路图，确定并标出电灯的位置S； 【答案】 【解析】如图所示，根据光沿直线传播的原理，每条光线通过小洞都是沿直线传播的，两条光线的交点就是电灯的位置S。 ▌题型02 光的直线传播现象解释 1．核心原理：光的直线传播。 2．典型现象与解释 （1）影子、手影：光遇到不透明物体，无法绕过，在物体后方形成暗区； （2）日食：月球运行到太阳与地球之间，挡住太阳光，地球进入月球的影子； （3）月食：地球运行到太阳与月球之间，挡住太阳光，月球进入地球的影子； （4）小孔成像：树荫下的圆形光斑是太阳的实像，原理也是光的直线传播。 3．判断技巧：凡是 “影”“日月食”“小孔成像” 类现象，本质都是光的直线传播规律的应用。 6．按要求作图。如图所示，在晴朗的白天，竖直竹竿AB立于水平地面上，太阳光从侧上方S点照射。请在图中画出太阳光经过竿顶A的光路图，并标出竿在地面上形成影子的长度。 【答案】 【解析】因为光沿直线传播，太阳光可视为平行光，所以连接光源S和竿顶A，得到入射光线SA。将SA延长，使其与水平地面相交于点C，那么线段BC就是竹竿AB在地面上的影子长度。 7．我国古代殷商时期的甲骨文中，有关于日食和月食现象的记载。如图所示根据光的______________判断，当月球位于______________位置时，地球上的人可能观察到______________（选填“日食”或“月食”）。 【答案】 直线传播 A 日食 【解析】日食和月食的形成原理都是光的直线传播，即光在同种均匀介质中沿直线传播，当天体运行到遮挡光线的位置时，会在后方形成阴影区域。 图中右侧中心天体是地球，虚线是月球绕地球的公转轨道：当月球运行到A位置时，月球处于太阳和地球之间，沿直线传播的太阳光被月球遮挡，月球的阴影落在地球上，处在阴影区的人就会观察到日食。 8．下列有关小孔成像叙述正确的是（     ） A．小孔成像所成的是实像，像的形状与小孔的形状有关 B．薄膜上所成的像是上下颠倒、左右不颠倒的像 C．为了更好看清烛焰的像，应该在较亮的环境中进行实验 D．保持小孔和烛焰的距离不变，减小薄膜和小孔的距离，烛焰的像更小、更明亮 【答案】D 【解析】A．小孔成像成倒立的实像，像的形状由物体决定，与小孔形状无关，故A错误； B．小孔成像成倒立的实像，上下颠倒、左右也颠倒，故B错误； C．在较暗的环境中，环境光的干扰更少，人眼会更清晰地看到烛焰的像，故C错误； D．保持小孔和烛焰的距离不变，减小薄膜到小孔的距离时，成像的像距变小，像会随之变小；同时烛焰发出的所有通过小孔的光，会集中在更小的像区域内，单位面积的光更多，像就会更明亮，故D正确。 故选D。 9．晴天，常常可以在茂密的树下看到一个个圆形的小亮斑，这些小亮斑是由于光的______形成的，一张不透光的纸开一个极小的“△”形孔，太阳光垂直射到这张纸上，那么这个小孔在地面上产生的形状是______。若将这张纸远离地面，则地面上所产生的光斑会_______（填“变小”、“变大”或“不变”）。 【答案】 直线传播 圆形 变大 【解析】[1]茂密树下的圆形小亮斑，是太阳通过树叶缝隙（相当于小孔）形成的太阳的像，本质是小孔成像，原理是光的直线传播。 [2]小孔成像的特点是像的形状只与光源形状有关，与小孔的形状无关。太阳的形状为圆形，因此即使小孔是三角形，地面上的光斑依然是圆形。 [3]小孔成像中，像的大小与像距有关，光源到小孔的距离近似不变时，纸远离地面时，小孔到地面的距离变大，像距变大，因此光斑会变大。 10．阅读短文，回答问题。 手术无影灯需要尽量消除医护人员的头、手和器械等对手术部位造成的阴影。手术无影灯是怎么做到“无影”的呢？晚上在教室内只打开一盏灯，仔细观察你自己的影子，会发现影子中部特别黑，四周稍浅。影子中部是灯光照不到的区域，特别黑，叫本影。四周稍浅的部分叫半影。如图甲在课桌上点两支蜡烛分开放置于A、B两个位置，蜡烛前面立一本书，关掉灯可以看到墙壁上出现书的本影和半影。如果点燃三支甚至四支蜡烛，书的本影部分就会逐渐缩小，半影部分会出现更多明暗不同的层次。手术无影灯是将许多灯排列在灯盘上，合成一个大面积的光源，这样就能从不同角度把光线照射到手术台上，既保证手术视野有足够的亮度，同时又不会产生明显的本影。 （1）光照不到图甲的上侧半影区域中的是蜡烛______（选填“A”或“B”）。其实日全食、日偏食现象与此类似，2024年4月9日的一次日全食，北半球地区的很多人都能目睹这一天文奇观，地球上处在乙图中______（Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）区的观察者会看到日全食，处在______（Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）区的观察者会看到日偏食； （2）产生本影的原理是______。在甲图中再点燃更多的蜡烛（如C），书的本影变得更______（大/小），半影更______（明显/不明显）； （3）烈日炎炎的夏季，晓亮同学发现，地上有电线杆的影子，为什么看不到电线的影子呢？下面说法正确的有______（填写正确答案前的字母）； A．射到电线上的光线太弱，不能形成影子 B．射到电线上的光线太强，不能形成影子 C．太阳光源较大，太阳光照在较细的电线上形成的本影很小，未落到地面 （4）小明同学想用9盏相同的灯（图丙中用表示）排列合成一个大光源作为无影灯，下列设计效果最好的是______。（填字母） 【答案】（1）A Ⅰ Ⅱ和Ⅳ；（2）光的直线传播 小 不明显；（3）C；（4）A 【解析】（1）[1]根据光的直线传播规律，蜡烛A的光照不到图甲的上侧半影区域。 [2][3]由图乙可知，太阳的光线完全无法照射到Ⅰ区，所以Ⅰ区的观察者会看到日全食；太阳的光线只有一部分能够照射到Ⅱ和Ⅳ区，所以Ⅱ和Ⅳ区的观察者会看到日偏食。在Ⅲ区域内看不到太阳的中间部分，但可以观察到太阳的边缘部分，因此在Ⅲ区会看到日环食。 （2）[1]产生本影的原理是光的直线传播，光线完全照射不到的区域形成了本影。 [2][3]如果点燃三支甚至四支蜡烛，书的本影部分就会逐渐缩小，半影部分会出现更多明暗不同的层次。所以在甲图中再点燃更多的蜡烛（如C），完全照射不到的区域减小，书的本影变得更小，原本半影区域接收到的光线更多，半影更不明显。 （3）地上有电线杆的影子，却看不到电线的影子，根据手术无影灯的原理可知，这是因为太阳光源较大，太阳光照在较细的电线上形成的本影很小，未落到地面。故选C。 （4）手术无影灯是将许多灯排列在灯盘上，合成一个大面积的光源，这样就能从不同角度把光线照射到手术台上，既保证手术视野有足够的亮度，同时又不会产生明显的本影。所以用9盏相同的灯排列合成一个大光源作为无影灯，要有中间的照明，同时面积尽量要大，所以设计效果最好的是A。 ▌题型03 光速与光年计算 1．真空中的光速：物理学中用表示，通常取。 2．不同介质中的光速：真空中光速最快，空气中稍慢；光在水中的传播速度约为真空中的，在玻璃中约为真空中的。 3．光年：光在真空中 1 年里传播的距离，是长度单位，不是时间单位；1 光年约为，天文学中常用光年来表示天体间的距离。 4．常见现象：先看到闪电后听到雷声，是因为光速远大于声速。 11．下列关于声和光的说法正确的是（     ） A．声和光的传播都需要介质 B．光在固体中传播速度最快，为3×108m/s C．百米赛终点计时员听见起跑的枪声开始计时，记录的时间偏大0.3s D．打雷时，先看到闪电，后听到雷声，是因为空气中，光速大于声速 【答案】D 【解析】A．声音传播需要介质，光可在真空中传播，光的传播不需要介质，故A错误； B．是光在真空中的传播速度，光在真空中传播速度最快，在固体中传播速度小于该值，故B错误； C．声音从起点传到终点需要时间，计时员听到枪声才计时，记录运动员跑步的时间偏小，故C错误； D．打雷时闪电与雷声同时产生，空气中光速远大于声速，因此先看到闪电后听到雷声，故D正确。 故选D。 12．阅读短文，回答问题： 浩瀚的宇宙 宇宙是十分辽阔浩瀚的星际空间，宇宙里的各个天体的距离看似“亲密”，但实际上它们之间的距离则是非常遥远，所以宇宙中跑得最快最远的星光就成为了解宇宙的最重要的桥梁。太阳是离地球最近的恒星，而太阳光从太阳传播到地球也要大约八分钟的时间，仔细分析太阳光的特点，人们可以了解太阳表面的温度、太阳的组成元素以及太阳大气层里的活动现象。太阳光的传播还形成了一些特有的现象：日食和月食的形成，日食是太阳、月亮和地球在同一直线上，致使地球上的局部地方，即使是白天，也看不到太阳或只看到残缺的太阳。 （1）研究宇宙时常用“光年”这个概念，它是一个________单位。 （2）分析太阳光可以了解太阳的秘密，这说明太阳光可以传递________。 （3）假设太阳突然熄灭不再发光，那么地球上的情况是________（选填序号）。 A．马上变得黑暗 B．一小段时间后才变成黑暗 （4）发生日食时，太阳、月球和地球的位置关系是：________处于中间位置，其它的处于两端。 【答案】（1）长度；（2）信息；（3）B；（4）月球 【解析】（1）光年的定义是光在一年内传播的距离，属于衡量空间距离的物理量，因此是长度单位。 （2）人们通过分析太阳光获取太阳表面温度、组成元素等相关内容，这表明太阳光携带了这些信息，说明光可以传递信息。 （3）已知太阳光从太阳传播到地球需要约8分钟，太阳熄灭后，已经发出的光仍在向地球传播，所以地球上不会马上黑暗，要等这段传播时间过后才会变黑，因此选B。 （4）日食是由于月球挡住了太阳射向地球的光线，导致地球上局部区域看不到太阳，所以此时月球处于太阳和地球的中间位置。 13．百米赛跑起跑时，终点计时员应在____________（选填“听到发令枪响”或“看到发令枪冒烟”）时开始计时。小明作为百米赛跑的终点计时裁判，若听到发令枪声后才按表计时，测得运动员的成绩为15.50s，该运动员的真实成绩是____________s。（结果保留两位小数，空气中的声速为340m/s） 【答案】 看到发令枪冒烟 15.79 【解析】在空气中光速远大于声速，若听到枪声计时，声音传播到终点需要一定时间，会导致计时结果偏短，因此终点计时员应在看到发令枪冒烟时开始计时。 若听到发令枪声后才按表计时，则计时裁判少计的时间为枪声传播的这段时间 所以运动员的真实成绩为测得成绩加上该时间，即真实成绩 14．“遥遥领先”成为2023年度热词，华为Mate60Pro的发布标志着我国在高端制造领域又一次超越，其搭载的麒麟9000s处理器为5nm制程芯片。5nm可换算成 ______m，星际间的距离我们通常用长度单位 ______来表示。 【答案】 光年 【解析】[1]，所以单位换算为 [2]星际间的距离非常大，通常使用光年来表达，光年是光在一年内通过的距离。 15．关于光的直线传播和光速， 下列说法不正确的是（　　） A．光年是长度单位 B．光在同种均匀介质中是直线传播的 C．太阳光由空气斜射入水中光的速度变小 D．在小孔成像中， 像的形状与小孔的形状有关 【答案】D 【解析】A．光年是光在真空中一年内通过的距离，属于长度单位，故A正确，不符合题意； B．光的传播不需要介质，光在同种均匀介质中是沿直线传播的，故B正确，不符合题意； C．光在空气中的传播速度大于在水中的传播速度，光从空气斜射入水中，速度变小，故C正确，不符合题意； D．在小孔成像中，像的形状与物的形状相同，由物的形状决定，与孔的形状无关，故D错误，符合题意。 故选D。 ▌题型04 光的色散现象与三原色 1．光的色散：1666 年牛顿用三棱镜分解太阳光，发现白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光混合而成的。 2．色散本质：不同色光通过三棱镜时偏折程度不同，紫光偏折程度最大，红光偏折程度最小。 3．光的三原色：红、绿、蓝，这三种色光无法用其他色光混合而成，因此称为光的三原色。 4．应用：通过三原色不同比例的组合，可以获得各种不同的色光；彩色电视的画面就是由红、绿、蓝三原色光混合而成的。 16．如图所示，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧的白色光屏上，观察到不同颜色的光。 （1）此现象叫做_________ ，此现象是英国物理学家_______ 发现的。 （2）此实验说明白光_______ （填“是”或“不是”）单色光。 （3）小明将温度计的玻璃泡放在A处，发现温度计的示数上升较快。说明A处有一种看不见光是________ ，具有_____ 效应。 （4）小华也想证明C处也有一种看不见光是________ ，它的最显著性质是_____________ 。 【答案】（1）光的色散 牛顿；（2）不是；（3）红外线 热；（4）紫外线 能使荧光物质发光 【解析】（1）太阳光经三棱镜后分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫多种色光的现象叫做光的色散，该现象最早由英国物理学家牛顿发现。 （2）该实验说明白光可以分解出多种不同的色光，因此白光不是单色光，是复色光。 （3）A的外侧是红外线，红外线具有热效应，它位于红色光的外面，所以温度计放在A处的外侧示数会上升。 （4）在紫光之外有看不见的紫外线，紫外线最显著的性质是可以使荧光物质发光。 17．如图所示，小华利用平面镜、较深的盆和水等器材做实验，在盆中盛水后，在盆边斜放一个平面镜，使太阳光照射在水中的平面镜上，并反射到白色的竖直墙壁上，发现墙壁上有彩色的光带，这是______现象。为了更好地观察彩色光带的色彩，可以适当______（选填“增大”或“减小”）盆与墙壁的距离。 【答案】 光的色散 增大 【解析】该装置等效于三棱镜，太阳光经其分解为彩色光带，是光的色散现象；不同色光的折射偏折程度存在微小差异，适当增大盆与墙壁的距离，可以让不同色光在传播过程中进一步分开，彩色光带的宽度会变大，更便于观察色彩。 18．如图所示，让一束太阳光照射到三棱镜上，在白屏上形成一条彩色的光带。关于此实验现象，以下说法正确的是（     ） A．太阳光是单色光 B．三棱镜对红光的偏折能力最强 C．雨后彩虹与此现象的形成原理相同 D．色散后的各种色光不可以再混合成白光 【答案】C 【解析】A．太阳光可以分解为多种色光，说明太阳光是复色光，故A错误； B．由题图可知，紫光的偏折程度最大，红光的偏折程度最小，三棱镜对紫光的偏折能力最强，故B错误； C．雨后彩虹是太阳光经过空气中的小水珠折射发生色散形成的，和本实验的形成原理相同，故C正确； D．太阳光可以经三棱镜分解成七种单色光，光的折射现象中，光路是可逆的，则七种单色光经过三棱镜可以变成白光，故D错误。 故选C。 19．一束太阳光经三棱镜折射后，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象叫做光的______，说明太阳光是______。从图甲中可以看出红色光线的偏折程度最______（选填“大”或“小”）。图乙为光的三原色的示意图，图乙中区域1应为______色，区域2应为______色。 【答案】 色散 复色光 小 白 蓝 【解析】[1][2]一束太阳光经三棱镜折射后，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象叫做光的色散，雨后彩虹也属于色散现象，这说明太阳光是多种色光混合而成的，属于复色光。 [3]由图甲可知，太阳光经过三棱镜后被分解成七种色光，红光在光屏的最上方，说明其偏折能力最小，紫光在光屏的最下方，说明其偏折能力最大。 [4][5]红、绿、蓝三种色光按照不同的比例混合，就可以看到多种颜色，故红、绿、蓝三种色光被称为光的“三原色”；当红、绿、蓝三种色光按照一定的比例同时重叠时，可以看到白色，故图乙中区域1是白色，区域2是蓝色。 20．小华为解释“晴朗的天空呈现蓝色”的现象，查阅资料得知：（a）光是一种电磁波，各种色光对应的频率范围见表1；（b）频率越高的色光，越容易被空气中的氮气分子和氧气分子散射，向各个方向散开；（c）晴天，太阳光通过大气层时，主要被氮气分子和氧气分子散射；（d）“靛”是指深蓝或蓝紫，白天人眼对紫光不如对蓝光敏感。 表1 光的颜色 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 频率（赫兹） 4.3~4.8 4.8~5.0 5.0~5.2 5.2~6.1 6.1~6.3 6.3~6.6 6.6~7.5 结合上述信息和所学知识： （1）频率为赫兹的色光___________（选填“属于”或“不属于”）三原色光。 （2）解释“晴天的天空呈现蓝色”现象产生的原因。___________ 【答案】（1）属于；（2）太阳光中的蓝光因频率较高，容易被空气分子散射，使天空各处呈现蓝色，虽然紫光的频率更高，散射能力更强，但白天人眼对蓝光更敏感。 【解析】（1）频率为赫兹的色光在红光的频率范围内，属于三原色光。 （2）晴天的天空呈现蓝色的原因是晴天，太阳光中的蓝光因频率较高，容易被空气分子散射，使天空各处呈现蓝色，虽然紫光的频率更高，散射能力更强，但白天人眼对蓝光更敏感。 ▌题型05 光现象综合辨析 1．现象与原理对应 影子、日食、月食、小孔成像 → 光的直线传播； 彩虹、三棱镜分光 → 光的色散（属于光的折射）。 2．易错概念辨析 光源：自身发光，反射光的物体不是光源； 光年：长度单位，不是时间单位； 白光：复色光，不是单色光； 光线：理想物理模型，实际并不存在。 21．小明的书桌放在南窗边，冬日的暖阳斜射在书桌玻璃台板上，在房间竖直雪白的墙壁上留下一块规则的光斑。有一次他将一支铅笔放在玻璃圆镜正上方约10厘米处，墙上光斑中出现了两个黑色的阴影，小明在思考：      （1）光斑的形成是因为 ___________，影子的形成是由于 ___________造成的； （2）为什么墙上有两个黑影呢？小明进行了探究，如图甲和乙所示，当笔放在玻璃圆镜上时，两个黑影变为紧挨着。改变铅笔和玻璃圆镜的距离。发现两个黑影对称着变化移动。于是他认为两个黑影中一个是铅笔的影子，另一个是铅笔通过平面镜所成的像，请帮助分析他的猜想是否有道理？___________（选填“有道理”或“没有道理”），理由：___________； （3）为什么一只笔出现了两个影子呢？小明再次移动铅笔偏离镜面的正上方，结果发现影子只剩下一个，如图丙所示。小明为了搞清楚背后的原理，请教了老师。老师告诉小明：一个影子由镜子反射的光照射到铅笔上被铅笔挡住形成的，一个影子是射向镜子的太阳光被铅笔挡住形成的。请你根据老师的解释尝试在图丁中用光学作图来说明光斑中为什么会出现两黑影的道理。___________ 【答案】 光的反射 光的直线传播 没有道理 平面镜成的是虚像，不可能在光屏上呈现    【解析】（1）[1] [2]冬日的暖阳斜射在书桌玻璃台板上，在房间竖直雪白的墙壁上留下一块规则的光斑，这个光斑是玻璃板反射的光照射在墙壁上形成的，属于光的反射现象；影子是光的直线传播形成的。 （2）[3] [4] 两个黑影都是铅笔的影子，不可能是铅笔通过平面镜所成的像，因为平面镜成的是虚像，虚像是不能在光屏（白墙）上呈现。 （3）[5] 一个影子由镜子反射的光照射到铅笔上被铅笔挡住形成的，一个影子是射向镜子的太阳光被铅笔挡住形成的，如下图：   。 22．你一定听说过《牛郎织女》的神话故事，王母娘娘拆散了牛郎和织女的幸福家庭，他们化作天上的两颗星，只能在每年农历七月初七渡过银河相会一次。科学家测算，牛郎星和织女星相距约16光年，可见他们每年相会一次是不可能的。 （1）光年是长度单位，1光年=_______km。（1年按365天计算） （2）牛郎星和织女星间的距离是________km。 （3）牛郎星和织女星只是银河系中的两颗恒星，银河系中还有许多其他的星体。以上的计算结果对你认识宇宙有何启发？答：____________（写出一点，合理即可）。 【答案】（1）；（2）；（3）宇宙浩瀚无涯 【解析】（1）光年是指光在真空中一年的时间内传播的距离，由速度公式可得； （2）牛郎星和织女星间的距离是； （3）由上述结果可知宇宙的尺寸很大，是浩瀚无涯的。 23．用激光测距仪（如图所示）测量从地球到月球的距离，激光在真空中的传播速度约为。在激光从地球发射到月球后再反射回地球的过程中，所需时间约为。试问： （1）地球到月球的距离是多少米？合多少千米？ （2）我们知道，利用声呐可以测量海底深度，那么能不能用它测量地球到月球的距离？为什么？ （3）请你将声音和光进行比较，分别写出它们的一个相同点和不同点。 相同点：______；不同点：______。 【答案】（1）3.84×108m，3.84×105km （2）声音传播需要介质，真空不能传声，月亮周围是真空，所以声音不能传播，故不能用超声波测量地球到月球的距离。 （3） 都能在空气中传播。 光可以在真空中传播，声音不能在真空中传播。 【解析】（1）光在真空中的传播速度为3×108m/s，激光信号从地球到月球的时间t=0.5×2.56s=1.28s 由速度公式可得，地球到月球的距离s=vt=3×108m/s×1.28s=3.84×108m=3.84×105km （2）略。 （3）略。 24．下列关于三棱镜的现象，请你补充完整： （1）如图甲，将一束太阳光通过三棱镜，可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，这种现象叫作光的_________； （2）如图乙，是一个三棱镜的截面图，左侧有一物体P；人眼在三棱镜的右侧可看到物体的像，则该像大致在_________位置（选填数字序号）； （3）如图丙，把两个三棱镜组合在一起，当平行白光通过它们后，出射光如图所示，若分别用红光和蓝光再次进行图丙的实验，则_________光的出射光偏折程度更小； （4）如图丁，小明用凸透镜正对太阳光，想在光屏上找焦点的位置，但是无论怎么移动光屏，都只能找到一个相对最小最亮的圆斑而不是一个点，这是因为______________。 【答案】（1）色散；（2）3；（3）红；（4）不同色光的偏折程度不同（合理即给分） 【解析】（1）太阳光可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛 、紫等色光，这种现象叫作光的色散现象。 （2）根据光的折射规律，光通过三棱镜后，光线向底边偏折了，看到光线，认为光是从3点发出的，所以3点是物点的像，如图所示： （3）光的色散现象中，蓝色光偏折程度大，红色光偏折程度小，所以红光的出射光偏折程度更小。 （4）不同的色光经过透镜后偏折的程度不同，因此不可能全部都射向一个位置，因此不可能是一个圆点。 25．无锡市（北纬30°），太阳直射点的回归运动如图所示。 某中学课外实践课利用一根垂直插入水平地面的圭杆，进行“观杆测影”活动。2022年10月16日正午时刻圭杆的杆影如图所示。 （1）杆影形成的原因是：__________；       （2）图中杆影从O到A指向______方； （3）预测明年夏天正午时刻，该圭杆的杆影长度将变_____（长/短）。 【答案】 光在同一均匀介质中沿直线传播 北 短 【解析】（1）[1]光在同一均匀介质中沿直线传播，形成了影子。 （2）[2]因为正午时刻太阳在南方，所以，杆影从O到A指向北方。 （3）[3] 2022年10月16日，太阳直射点在南回归线以南，所以北回归线以北的无锡市，明年夏天正午时刻太阳的高度角更大，同一圭杆的杆影变短。 ▌题型06 实验探究与综合易错题 1．光的直线传播重点实验 （1）小孔成像实验 ① 原理：光的直线传播； ② 成像特点：成倒立的实像；像的形状与物体形状相同，与小孔的形状无关； ③ 像的大小规律：物距越小、像距越大，光屏上的像越大； ④ 典型实例：树荫下的圆形光斑，是太阳通过树叶缝隙形成的实像。 （2）影子形成实验（手影）：光沿直线传播，遇到不透明物体时，在物体后方形成光无法到达的暗区，即影子；影子是暗区，不是像。 2．光的色散实验 实验操作：让一束太阳光穿过狭缝射到三棱镜上，在另一侧的白纸屏上观察现象； 实验现象：屏上出现按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序排列的彩色光带； 偏折规律：红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大； 实验结论：白光是由七种色光混合而成的复色光；不同色光通过三棱镜时偏折程度不同。 3．高频易错点汇总 影子≠小孔成像：影子是暗区，不是像；小孔成像是实际光线会聚的实像； 小孔成像的形状与小孔形状无关，只由物体形状决定； 色散的本质是光的折射，三棱镜只是分解色光，不是 “产生” 颜色； 光的三原色是红、绿、蓝，与颜料三原色（红、黄、蓝）不同。 26．如图所示，小明制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置。将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点： （1）烛焰在半透明膜上所成的像是___________选填（选“实像”或“虚像”）； （2）如果小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是___________； A．三角形光斑    B．圆形光斑    C．烛焰的正立像    D．烛焰的倒立像 （3）将半透明膜靠近小孔时，则人眼看到的半透明膜上的像将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）； （4）请根据本实验探究过程分析，晴天树荫下的圆形光斑大小不一的原因是___________。 【答案】 实像 D 变小 孔到地面的距离不同 【解析】（1）[1]小孔成像的原理是光的直线传播，因此烛焰在塑料薄膜上所成的像是倒立的实像。 （2）[2]烛焰经小孔成倒立的实像，像的形状与烛焰形状相同，像与小孔的形状无关，即烛焰在塑料薄膜上成的像是烛焰的倒立像，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 （3）[3]小孔成像的大小取决于物体到小孔的距离、光屏到小孔的距离，将半透明膜靠近小孔时，像距变小，物距不变，由于光沿直线传播，则像变小，即人眼看到的塑料薄膜上的像将变小。 （4）[4]圆形光斑是太阳通过树叶间的小孔所成太阳的像，由于树叶缝隙到地面的高度不同，故使得光斑大小不同。 27．在观察小孔成像特点时，小波发现：光屏到小孔的距离越远，所成的像越大，像的大小与该距离有什么定量关系？于是他在光线较暗的环境中进一步探究： 操作1：用发光二极管按“F”字样拼装在不透明的纸板上，如图1甲所示； 操作2：将“F”字样纸板、带小孔的不透明纸板、半透明塑料板（光屏）依次置于光具座的A、B、C位置，使“F”正立面对小孔，如图1乙所示； 请你回答下列问题： （1）给二极管通电，随即在光屏上呈现出“F”的像，小波观察到光屏上呈现的像是图2中的______（填序号）。这个像是______（选填“实像”或“虚像”）。用到的光学原理是______； （2）保持“F”字样纸板，小孔位置不变，只改变光屏到小孔的距离（像距），用刻度尺逐次测量像高，记录数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 像距v/cm 12.0 16.0 20.0 24.0 像高h/cm 3.0 4.0 5.0 6.0 根据表中的数据，请你用一个数学表达式来表示h与v的关系______； （3）于是小波得出结论：小孔成像时，同一物体像的大小与像距成正比，你认为这一结论需要补充的条件是______。 【答案】 ② 实像 光沿直线传播 h=0.25v 物距一定时 【解析】（1）[1][2][3] 能用光屏承接的为实像，物体发出或反射的光通过小孔后，在小孔后面的光屏上形成倒立的实像，这就是小孔成像；物体在光屏上所成的像是倒立的实像，其成像的原理是光的直线传播，所以小波观察到光屏上呈现的像是图2中的②。 （2）[4] 由表格上的数据可知，像的高度随像到小孔距离的增大而增大，且像的高度与像到小孔距离的比值是一个定值，由此得出像的高度和像到小孔的距离成正比，比值为 则h与v的关系为h=0.25v。 （3）[5] 根据控制变量法和实验数据可得：小孔成像中，在物距一定时，同一物体像的大小与像距成正比。 28．在研究光的传播路径时，小明做了下面几个小实验： （1）图1中，为了显示激光在空气中传播路径，可以采取的方法是__________，图2中为了显示激光在水中的传播路径，可以在水中加入少量的__________； （2）小明在玻璃缸中加入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，不搅拌，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路径是弯折的（图3），当搅拌缸中的水后，观察到光是沿直线传播的，说明光沿直线传播的条件是 __________； （3）我国古代学者对“光沿直线传播”的现象曾做过许多研究，例如战国时期的《墨经》中就有小孔成像的解释，如图4所示： ①小孔成的像是__________（填“正立”或“倒立”）的__________（选填“实”或“虚”）像； ②若将小孔由圆形改为三角形，则所成的像的形状__________（选填“改变”或“不变”）。 【答案】 在空气中喷洒烟雾 牛奶或咖啡 光在同种均匀介质中才沿直线传播 倒立 实 不变 【解析】（1）[1]为了显示激光在空气中传播路径，可用在空气中喷洒烟雾的方法显示光的传播路径。 [2]将激光射入混有少量牛奶或咖啡并搅拌均匀的水中，可利用光的漫反射显示出光的传播路径。 （2）[3]当向盛有清水的玻璃缸沿缸壁轻轻注入浓糖水时，玻璃缸内的液体就变的不均匀了，越深密度越大，光线在里面传播时就会发生折射，看到缸内光的路径是弯折的；当搅拌缸中的水后，玻璃缸内的液体就会变得均匀了，观察到光的路线呈直线，说明光在同种均匀介质中才沿直线传播。 （3）①[4][5]由于小孔所成的像是由实际光线会聚而成的，当物体上部的光线通过小孔后，射到了光屏的下部，而物体下部的光线通过小孔后，射到了光屏的上部，因此小孔成的像是倒立的实像，这是光的直线传播造成的。 ②[6]小孔所成的像是物体本身的像，与小孔的形状无关，所以若将小孔由圆形改为三角形，则所成的像的形状不变。 29．小明让一束太阳光照射到三棱镜的一个侧面上，用光屏接收从三棱镜的另一侧出射的光线。 （1）当发现光屏上的白色光带边缘出现彩色时，微微转一转___________（选填“三棱镜/光屏”）即可看到彩色光带。 （2）通过该实验，你看到的现象是：太阳光通过三棱镜后，分解成的色光都向三棱镜的___________（选填“顶部/底部”）方向偏折，此时彩色光带的最下边是___________光； （3）如图，一个长方形水槽中装有一定量的水，小明将一块平面镜斜插入水槽中，使太阳光照射在平面镜上，并___________到白色墙壁或白纸上，也可以看到彩色光带，此时平面镜上方的水类似于三棱镜，轻轻敲击水槽，使水面迅速地做微小振动，墙面上的彩色条纹将___________（选填“消失”“不变”或“振动”），静置时出现彩色光带的现象___________（选填“是/不是”）光的色散。 【答案】（1）三棱镜；（2）底部 紫；（3）反射 消失 是 【解析】（1）当发现光屏上的白色光带边缘出现彩色时，应微微转一转三棱镜即可看到彩色光带，因为光的色散现象是通过三棱镜实现的； （2）通过实验，看到的现象是：太阳光通过三棱镜后，分解成的色光都向三棱镜的底部方向偏折，彩色光带的颜色从上到下依次是红、橙、 黄、绿、蓝、靛、紫； （3）一个长方形水槽中装有一定量的水，小明将一块平面镜斜插入水槽中，太阳光照射到水中的平面镜上，经平面镜反射后投射到白色墙壁或白纸上；此时平面镜上方的水类似于三棱镜，用该装置来进行太阳光的色散实验，太阳光经过三棱镜折射被分解为七色光，因此在白色的墙上也可以看到红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的彩色光带，轻轻敲击水槽，使水面迅速地做微小振动，水面不再是平面，不同位置水面的倾斜角度不断变化，光经过水面折射的方向不断改变，各色光经不同方向的折射、反射后相互叠加混合为白光，墙面上的彩色条纹将消失。 30．小艾学习色散后，进一步查阅资料了解到，光的颜色不同波长也不同。她想知道三棱镜对不同色光偏折能力强弱与色光波长长短之间有什么关系。她用三棱镜做太阳光色散实验，如图甲所示，从上至下是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光。通过查阅资料知道这七种色光的波长，如表格1中的数据。图乙是小艾画的三棱镜将某种色光在两个分界面两次折射的光路图。 如表1 可见光 波长/nm 可见光 波长/nm 红 660 蓝 460 橙 610 靛 440 黄 570 紫 410 绿 550 如表2 三棱镜材质 色光 偏折角 重火石玻璃 绿光 轻火石玻璃 绿光 硼硅酸盐玻璃 绿光 （1）实验中通过比较 ________ 大小来反映同一个三棱镜对不同色光的偏折能力强弱； （2）由图甲和图乙实验可得出的结论是：___________ ； （3）根据表2中内容可知，这是探究 ___________ 。 【答案】（1）偏折角；（2）红光的偏折能力最弱，紫光的偏折能力最强；（3）不同物质对色光的偏折能力的大小 【解析】（1）实验中通过比较偏折角的大小来反映同一个三棱镜对不同色光的偏折能力强弱。 （2）由图甲和图乙实验可得出的结论是红光的偏折能力最弱，紫光的偏折能力最强。 （3）根据表2中内容可知，控制光的颜色不变，改变透光的物质，可以探究不同物质对色光的偏折能力的大小。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 光的传播与色散 ▌题型01 光源与光的直线传播辨析 1． ②③④⑧ ①⑤ 2．直线传播 不能 减小 3．（1）B；（2）C 4．C 5． ▌题型02 光的直线传播现象解释 6． 7．直线传播 A 日食 8．D 9．直线传播 圆形 变大 10．（1）A Ⅰ Ⅱ和Ⅳ；（2）光的直线传播 小 不明显；（3）C；（4）A ▌题型03 光速与光年计算 11．D 12．（1）长度；（2）信息；（3）B；（4）月球 13．看到发令枪冒烟 15.79 14． 光年 15．D ▌题型04 光的色散现象与三原色 16．（1）光的色散 牛顿；（2）不是；（3）红外线 热；（4）紫外线 能使荧光物质发光 17．光的色散 增大 18．C 19．色散 复色光 小 白 蓝 20．（1）属于；（2）太阳光中的蓝光因频率较高，容易被空气分子散射，使天空各处呈现蓝色，虽然紫光的频率更高，散射能力更强，但白天人眼对蓝光更敏感。 ▌题型05 光现象综合辨析 21．光的反射 光的直线传播 没有道理 平面镜成的是虚像，不可能在光屏上呈现    22．（1）；（2）；（3）宇宙浩瀚无涯 解：（1）光年是指光在真空中一年的时间内传播的距离，由速度公式可得； （2）牛郎星和织女星间的距离是； （3）由上述结果可知宇宙的尺寸很大，是浩瀚无涯的。 23．（1）3.84×108m，3.84×105km；（2）声音传播需要介质，真空不能传声，月亮周围是真空，所以声音不能传播，故不能用超声波测量地球到月球的距离。（3）都能在空气中传播。 光可以在真空中传播，声音不能在真空中传播。 24．（1）色散；（2）3；（3）红；（4）不同色光的偏折程度不同（合理即给分） 25．光在同一均匀介质中沿直线传播 北 短 ▌题型06 实验探究与综合易错题 26．实像 D 变小 孔到地面的距离不同 27． ② 实像 光沿直线传播 h=0.25v 物距一定时 28．在空气中喷洒烟雾 牛奶或咖啡 光在同种均匀介质中才沿直线传播 倒立 实 不变 29．（1）三棱镜；（2）底部 紫；（3）反射 消失 是 30．（1）偏折角；（2）红光的偏折能力最弱，紫光的偏折能力最强；（3）不同物质对色光的偏折能力的大小 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 3.1 光的传播与色散 题型01 光源与光的直线传播辨析 题型02 光的直线传播现象解释 题型03 光速与光年计算 题型04 光的色散现象与三原色 题型05 光现象综合辨析 题型06 实验探究与综合易错题 ▌题型01 光源与光的直线传播辨析 1．光源：自身能够发光的物体叫做光源，如太阳、点燃的蜡烛、开启的电灯；月亮、钻石、银幕自身不发光，靠反射光发亮，不属于光源。 2．光的直线传播规律：光在同一种均匀介质中沿直线传播。 3．光线：用一条带箭头的直线形象描述光的传播路径和方向，是为研究方便建立的物理模型，实际并不存在。 4．光束：有一定关系的光线的集合，如太阳光可视为相互平行的光束。 1．有以下物体：①太阳，②月亮，③闪闪发光的宝石，④正在放映电影的银幕，⑤正在发光的萤火虫，⑥烛焰，⑦霓虹灯，⑧火星，⑨激光器。其中不属于光源的是________，属于天然光源的是________， 2．如图甲为手机防窥膜结构图，采用了超细百叶窗光学技术。贴在手机屏幕上的效果（如图乙），其原理类似百叶窗，只能透过一定角度的光线，两侧之所以看不清屏幕内容，其原理是光的_______________；此防窥膜贴在手机屏幕上，_______________（选填“能”或“不能”）防止正上方的窥视；为了让防窥效果更好（可视范围减小），可以适当地_______________（选填“增大”或“减小”）超细百叶窗的间距。 3．如图所示是研究光的传播规律的小实验。 （1）图甲中，为了显示激光在空气中的传播路径，可以在光的传播路径下点蚊香。图乙中，为了显示激光在水中的传播路径，可以在水中加入少量的______（填字母）。 A．食用油或牛奶 B．牛奶或咖啡 C．咖啡或食用油 （2）要得出“光沿直线传播”这一普遍结论，还需要再做一个光在______（填字母）中传播的实验。 A．酒精 B．木块 C．玻璃砖 4．物理研究中常常用到“控制变量法”等科学方法，在本学期物理学习中，下列研究实例对应的研究方法不正确的是（　　） A．将发声的音叉放入水中，看到水花四溅，说明发声的音叉在振动---转换法 B．逐渐将玻璃罩内的空气抽出，声音逐渐减小，推知真空中不可以传声---实验推理法 C．为了描述光的传播路径和方向引入了“光线”---类比法 D．探究琴弦音调影响因素时，只改变弦的粗细，保持长短、松紧不变---控制变量法 5．按要求作图：如图甲所示，室内一盏电灯通过木板隔墙上的两个小洞，透过两条光线。请在图中根据这两条光线，完善光路图，确定并标出电灯的位置S； ▌题型02 光的直线传播现象解释 1．核心原理：光的直线传播。 2．典型现象与解释 （1）影子、手影：光遇到不透明物体，无法绕过，在物体后方形成暗区； （2）日食：月球运行到太阳与地球之间，挡住太阳光，地球进入月球的影子； （3）月食：地球运行到太阳与月球之间，挡住太阳光，月球进入地球的影子； （4）小孔成像：树荫下的圆形光斑是太阳的实像，原理也是光的直线传播。 3．判断技巧：凡是 “影”“日月食”“小孔成像” 类现象，本质都是光的直线传播规律的应用。 6．按要求作图。如图所示，在晴朗的白天，竖直竹竿AB立于水平地面上，太阳光从侧上方S点照射。请在图中画出太阳光经过竿顶A的光路图，并标出竿在地面上形成影子的长度。 7．我国古代殷商时期的甲骨文中，有关于日食和月食现象的记载。如图所示根据光的______________判断，当月球位于______________位置时，地球上的人可能观察到______________（选填“日食”或“月食”）。 8．下列有关小孔成像叙述正确的是（     ） A．小孔成像所成的是实像，像的形状与小孔的形状有关 B．薄膜上所成的像是上下颠倒、左右不颠倒的像 C．为了更好看清烛焰的像，应该在较亮的环境中进行实验 D．保持小孔和烛焰的距离不变，减小薄膜和小孔的距离，烛焰的像更小、更明亮 9．晴天，常常可以在茂密的树下看到一个个圆形的小亮斑，这些小亮斑是由于光的______形成的，一张不透光的纸开一个极小的“△”形孔，太阳光垂直射到这张纸上，那么这个小孔在地面上产生的形状是______。若将这张纸远离地面，则地面上所产生的光斑会_______（填“变小”、“变大”或“不变”）。 10．阅读短文，回答问题。 手术无影灯需要尽量消除医护人员的头、手和器械等对手术部位造成的阴影。手术无影灯是怎么做到“无影”的呢？晚上在教室内只打开一盏灯，仔细观察你自己的影子，会发现影子中部特别黑，四周稍浅。影子中部是灯光照不到的区域，特别黑，叫本影。四周稍浅的部分叫半影。如图甲在课桌上点两支蜡烛分开放置于A、B两个位置，蜡烛前面立一本书，关掉灯可以看到墙壁上出现书的本影和半影。如果点燃三支甚至四支蜡烛，书的本影部分就会逐渐缩小，半影部分会出现更多明暗不同的层次。手术无影灯是将许多灯排列在灯盘上，合成一个大面积的光源，这样就能从不同角度把光线照射到手术台上，既保证手术视野有足够的亮度，同时又不会产生明显的本影。 （1）光照不到图甲的上侧半影区域中的是蜡烛______（选填“A”或“B”）。其实日全食、日偏食现象与此类似，2024年4月9日的一次日全食，北半球地区的很多人都能目睹这一天文奇观，地球上处在乙图中______（Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）区的观察者会看到日全食，处在______（Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ）区的观察者会看到日偏食； （2）产生本影的原理是______。在甲图中再点燃更多的蜡烛（如C），书的本影变得更______（大/小），半影更______（明显/不明显）； （3）烈日炎炎的夏季，晓亮同学发现，地上有电线杆的影子，为什么看不到电线的影子呢？下面说法正确的有______（填写正确答案前的字母）； A．射到电线上的光线太弱，不能形成影子 B．射到电线上的光线太强，不能形成影子 C．太阳光源较大，太阳光照在较细的电线上形成的本影很小，未落到地面 （4）小明同学想用9盏相同的灯（图丙中用表示）排列合成一个大光源作为无影灯，下列设计效果最好的是______。（填字母） ▌题型03 光速与光年计算 1．真空中的光速：物理学中用表示，通常取。 2．不同介质中的光速：真空中光速最快，空气中稍慢；光在水中的传播速度约为真空中的，在玻璃中约为真空中的。 3．光年：光在真空中 1 年里传播的距离，是长度单位，不是时间单位；1 光年约为，天文学中常用光年来表示天体间的距离。 4．常见现象：先看到闪电后听到雷声，是因为光速远大于声速。 11．下列关于声和光的说法正确的是（     ） A．声和光的传播都需要介质 B．光在固体中传播速度最快，为3×108m/s C．百米赛终点计时员听见起跑的枪声开始计时，记录的时间偏大0.3s D．打雷时，先看到闪电，后听到雷声，是因为空气中，光速大于声速 12．阅读短文，回答问题： 浩瀚的宇宙 宇宙是十分辽阔浩瀚的星际空间，宇宙里的各个天体的距离看似“亲密”，但实际上它们之间的距离则是非常遥远，所以宇宙中跑得最快最远的星光就成为了解宇宙的最重要的桥梁。太阳是离地球最近的恒星，而太阳光从太阳传播到地球也要大约八分钟的时间，仔细分析太阳光的特点，人们可以了解太阳表面的温度、太阳的组成元素以及太阳大气层里的活动现象。太阳光的传播还形成了一些特有的现象：日食和月食的形成，日食是太阳、月亮和地球在同一直线上，致使地球上的局部地方，即使是白天，也看不到太阳或只看到残缺的太阳。 （1）研究宇宙时常用“光年”这个概念，它是一个________单位。 （2）分析太阳光可以了解太阳的秘密，这说明太阳光可以传递________。 （3）假设太阳突然熄灭不再发光，那么地球上的情况是________（选填序号）。 A．马上变得黑暗 B．一小段时间后才变成黑暗 （4）发生日食时，太阳、月球和地球的位置关系是：________处于中间位置，其它的处于两端。 13．百米赛跑起跑时，终点计时员应在____________（选填“听到发令枪响”或“看到发令枪冒烟”）时开始计时。小明作为百米赛跑的终点计时裁判，若听到发令枪声后才按表计时，测得运动员的成绩为15.50s，该运动员的真实成绩是____________s。（结果保留两位小数，空气中的声速为340m/s） 14．“遥遥领先”成为2023年度热词，华为Mate60Pro的发布标志着我国在高端制造领域又一次超越，其搭载的麒麟9000s处理器为5nm制程芯片。5nm可换算成 ______m，星际间的距离我们通常用长度单位 ______来表示。 15．关于光的直线传播和光速， 下列说法不正确的是（　　） A．光年是长度单位 B．光在同种均匀介质中是直线传播的 C．太阳光由空气斜射入水中光的速度变小 D．在小孔成像中， 像的形状与小孔的形状有关 ▌题型04 光的色散现象与三原色 1．光的色散：1666 年牛顿用三棱镜分解太阳光，发现白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光混合而成的。 2．色散本质：不同色光通过三棱镜时偏折程度不同，紫光偏折程度最大，红光偏折程度最小。 3．光的三原色：红、绿、蓝，这三种色光无法用其他色光混合而成，因此称为光的三原色。 4．应用：通过三原色不同比例的组合，可以获得各种不同的色光；彩色电视的画面就是由红、绿、蓝三原色光混合而成的。 16．如图所示，将一束太阳光投射到玻璃三棱镜上，在棱镜后侧的白色光屏上，观察到不同颜色的光。 （1）此现象叫做_________ ，此现象是英国物理学家_______ 发现的。 （2）此实验说明白光_______ （填“是”或“不是”）单色光。 （3）小明将温度计的玻璃泡放在A处，发现温度计的示数上升较快。说明A处有一种看不见光是________ ，具有_____ 效应。 （4）小华也想证明C处也有一种看不见光是________ ，它的最显著性质是_____________ 。 17．如图所示，小华利用平面镜、较深的盆和水等器材做实验，在盆中盛水后，在盆边斜放一个平面镜，使太阳光照射在水中的平面镜上，并反射到白色的竖直墙壁上，发现墙壁上有彩色的光带，这是______现象。为了更好地观察彩色光带的色彩，可以适当______（选填“增大”或“减小”）盆与墙壁的距离。 18．如图所示，让一束太阳光照射到三棱镜上，在白屏上形成一条彩色的光带。关于此实验现象，以下说法正确的是（     ） A．太阳光是单色光 B．三棱镜对红光的偏折能力最强 C．雨后彩虹与此现象的形成原理相同 D．色散后的各种色光不可以再混合成白光 19．一束太阳光经三棱镜折射后，被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光的现象叫做光的______，说明太阳光是______。从图甲中可以看出红色光线的偏折程度最______（选填“大”或“小”）。图乙为光的三原色的示意图，图乙中区域1应为______色，区域2应为______色。 20．小华为解释“晴朗的天空呈现蓝色”的现象，查阅资料得知：（a）光是一种电磁波，各种色光对应的频率范围见表1；（b）频率越高的色光，越容易被空气中的氮气分子和氧气分子散射，向各个方向散开；（c）晴天，太阳光通过大气层时，主要被氮气分子和氧气分子散射；（d）“靛”是指深蓝或蓝紫，白天人眼对紫光不如对蓝光敏感。 表1 光的颜色 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 频率（赫兹） 4.3~4.8 4.8~5.0 5.0~5.2 5.2~6.1 6.1~6.3 6.3~6.6 6.6~7.5 结合上述信息和所学知识： （1）频率为赫兹的色光___________（选填“属于”或“不属于”）三原色光。 （2）解释“晴天的天空呈现蓝色”现象产生的原因。___________ ▌题型05 光现象综合辨析 1．现象与原理对应 影子、日食、月食、小孔成像 → 光的直线传播； 彩虹、三棱镜分光 → 光的色散（属于光的折射）。 2．易错概念辨析 光源：自身发光，反射光的物体不是光源； 光年：长度单位，不是时间单位； 白光：复色光，不是单色光； 光线：理想物理模型，实际并不存在。 21．小明的书桌放在南窗边，冬日的暖阳斜射在书桌玻璃台板上，在房间竖直雪白的墙壁上留下一块规则的光斑。有一次他将一支铅笔放在玻璃圆镜正上方约10厘米处，墙上光斑中出现了两个黑色的阴影，小明在思考：      （1）光斑的形成是因为 ___________，影子的形成是由于 ___________造成的； （2）为什么墙上有两个黑影呢？小明进行了探究，如图甲和乙所示，当笔放在玻璃圆镜上时，两个黑影变为紧挨着。改变铅笔和玻璃圆镜的距离。发现两个黑影对称着变化移动。于是他认为两个黑影中一个是铅笔的影子，另一个是铅笔通过平面镜所成的像，请帮助分析他的猜想是否有道理？___________（选填“有道理”或“没有道理”），理由：___________； （3）为什么一只笔出现了两个影子呢？小明再次移动铅笔偏离镜面的正上方，结果发现影子只剩下一个，如图丙所示。小明为了搞清楚背后的原理，请教了老师。老师告诉小明：一个影子由镜子反射的光照射到铅笔上被铅笔挡住形成的，一个影子是射向镜子的太阳光被铅笔挡住形成的。请你根据老师的解释尝试在图丁中用光学作图来说明光斑中为什么会出现两黑影的道理。___________ 22．你一定听说过《牛郎织女》的神话故事，王母娘娘拆散了牛郎和织女的幸福家庭，他们化作天上的两颗星，只能在每年农历七月初七渡过银河相会一次。科学家测算，牛郎星和织女星相距约16光年，可见他们每年相会一次是不可能的。 （1）光年是长度单位，1光年=_______km。（1年按365天计算） （2）牛郎星和织女星间的距离是________km。 （3）牛郎星和织女星只是银河系中的两颗恒星，银河系中还有许多其他的星体。以上的计算结果对你认识宇宙有何启发？答：____________（写出一点，合理即可）。 23．用激光测距仪（如图所示）测量从地球到月球的距离，激光在真空中的传播速度约为。在激光从地球发射到月球后再反射回地球的过程中，所需时间约为。试问： （1）地球到月球的距离是多少米？合多少千米？ （2）我们知道，利用声呐可以测量海底深度，那么能不能用它测量地球到月球的距离？为什么？ （3）请你将声音和光进行比较，分别写出它们的一个相同点和不同点。 相同点：______；不同点：______。 24．下列关于三棱镜的现象，请你补充完整： （1）如图甲，将一束太阳光通过三棱镜，可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光，这种现象叫作光的_________； （2）如图乙，是一个三棱镜的截面图，左侧有一物体P；人眼在三棱镜的右侧可看到物体的像，则该像大致在_________位置（选填数字序号）； （3）如图丙，把两个三棱镜组合在一起，当平行白光通过它们后，出射光如图所示，若分别用红光和蓝光再次进行图丙的实验，则_________光的出射光偏折程度更小； （4）如图丁，小明用凸透镜正对太阳光，想在光屏上找焦点的位置，但是无论怎么移动光屏，都只能找到一个相对最小最亮的圆斑而不是一个点，这是因为______________。 25．无锡市（北纬30°），太阳直射点的回归运动如图所示。 某中学课外实践课利用一根垂直插入水平地面的圭杆，进行“观杆测影”活动。2022年10月16日正午时刻圭杆的杆影如图所示。 （1）杆影形成的原因是：__________；       （2）图中杆影从O到A指向______方； （3）预测明年夏天正午时刻，该圭杆的杆影长度将变_____（长/短）。 ▌题型06 实验探究与综合易错题 1．光的直线传播重点实验 （1）小孔成像实验 ① 原理：光的直线传播； ② 成像特点：成倒立的实像；像的形状与物体形状相同，与小孔的形状无关； ③ 像的大小规律：物距越小、像距越大，光屏上的像越大； ④ 典型实例：树荫下的圆形光斑，是太阳通过树叶缝隙形成的实像。 （2）影子形成实验（手影）：光沿直线传播，遇到不透明物体时，在物体后方形成光无法到达的暗区，即影子；影子是暗区，不是像。 2．光的色散实验 实验操作：让一束太阳光穿过狭缝射到三棱镜上，在另一侧的白纸屏上观察现象； 实验现象：屏上出现按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺序排列的彩色光带； 偏折规律：红光偏折程度最小，紫光偏折程度最大； 实验结论：白光是由七种色光混合而成的复色光；不同色光通过三棱镜时偏折程度不同。 3．高频易错点汇总 影子≠小孔成像：影子是暗区，不是像；小孔成像是实际光线会聚的实像； 小孔成像的形状与小孔形状无关，只由物体形状决定； 色散的本质是光的折射，三棱镜只是分解色光，不是 “产生” 颜色； 光的三原色是红、绿、蓝，与颜料三原色（红、黄、蓝）不同。 26．如图所示，小明制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置。将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点： （1）烛焰在半透明膜上所成的像是___________选填（选“实像”或“虚像”）； （2）如果小孔是三角形，则他在半透明纸上看到的像是___________； A．三角形光斑    B．圆形光斑    C．烛焰的正立像    D．烛焰的倒立像 （3）将半透明膜靠近小孔时，则人眼看到的半透明膜上的像将___________（选填“变大”“变小”或“不变”）； （4）请根据本实验探究过程分析，晴天树荫下的圆形光斑大小不一的原因是___________。 27．在观察小孔成像特点时，小波发现：光屏到小孔的距离越远，所成的像越大，像的大小与该距离有什么定量关系？于是他在光线较暗的环境中进一步探究： 操作1：用发光二极管按“F”字样拼装在不透明的纸板上，如图1甲所示； 操作2：将“F”字样纸板、带小孔的不透明纸板、半透明塑料板（光屏）依次置于光具座的A、B、C位置，使“F”正立面对小孔，如图1乙所示； 请你回答下列问题： （1）给二极管通电，随即在光屏上呈现出“F”的像，小波观察到光屏上呈现的像是图2中的______（填序号）。这个像是______（选填“实像”或“虚像”）。用到的光学原理是______； （2）保持“F”字样纸板，小孔位置不变，只改变光屏到小孔的距离（像距），用刻度尺逐次测量像高，记录数据如表所示： 实验次数 1 2 3 4 像距v/cm 12.0 16.0 20.0 24.0 像高h/cm 3.0 4.0 5.0 6.0 根据表中的数据，请你用一个数学表达式来表示h与v的关系______； （3）于是小波得出结论：小孔成像时，同一物体像的大小与像距成正比，你认为这一结论需要补充的条件是______。 28．在研究光的传播路径时，小明做了下面几个小实验： （1）图1中，为了显示激光在空气中传播路径，可以采取的方法是__________，图2中为了显示激光在水中的传播路径，可以在水中加入少量的__________； （2）小明在玻璃缸中加入清水，沿缸壁轻轻注入浓糖水，不搅拌，从侧壁水平照射激光，看到缸内光的路径是弯折的（图3），当搅拌缸中的水后，观察到光是沿直线传播的，说明光沿直线传播的条件是 __________； （3）我国古代学者对“光沿直线传播”的现象曾做过许多研究，例如战国时期的《墨经》中就有小孔成像的解释，如图4所示： ①小孔成的像是__________（填“正立”或“倒立”）的__________（选填“实”或“虚”）像； ②若将小孔由圆形改为三角形，则所成的像的形状__________（选填“改变”或“不变”）。 29．小明让一束太阳光照射到三棱镜的一个侧面上，用光屏接收从三棱镜的另一侧出射的光线。 （1）当发现光屏上的白色光带边缘出现彩色时，微微转一转___________（选填“三棱镜/光屏”）即可看到彩色光带。 （2）通过该实验，你看到的现象是：太阳光通过三棱镜后，分解成的色光都向三棱镜的___________（选填“顶部/底部”）方向偏折，此时彩色光带的最下边是___________光； （3）如图，一个长方形水槽中装有一定量的水，小明将一块平面镜斜插入水槽中，使太阳光照射在平面镜上，并___________到白色墙壁或白纸上，也可以看到彩色光带，此时平面镜上方的水类似于三棱镜，轻轻敲击水槽，使水面迅速地做微小振动，墙面上的彩色条纹将___________（选填“消失”“不变”或“振动”），静置时出现彩色光带的现象___________（选填“是/不是”）光的色散。 30．小艾学习色散后，进一步查阅资料了解到，光的颜色不同波长也不同。她想知道三棱镜对不同色光偏折能力强弱与色光波长长短之间有什么关系。她用三棱镜做太阳光色散实验，如图甲所示，从上至下是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光。通过查阅资料知道这七种色光的波长，如表格1中的数据。图乙是小艾画的三棱镜将某种色光在两个分界面两次折射的光路图。 如表1 可见光 波长/nm 可见光 波长/nm 红 660 蓝 460 橙 610 靛 440 黄 570 紫 410 绿 550 如表2 三棱镜材质 色光 偏折角 重火石玻璃 绿光 轻火石玻璃 绿光 硼硅酸盐玻璃 绿光 （1）实验中通过比较 ________ 大小来反映同一个三棱镜对不同色光的偏折能力强弱； （2）由图甲和图乙实验可得出的结论是：___________ ； （3）根据表2中内容可知，这是探究 ___________ 。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $