2027年中考物理(苏科版)一轮复习专题讲义 专题02 光现象
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内容正文:
2027届中考物理(苏科版2024)一轮复习专题讲义
专题 02 光现象
适用版本:苏科版2024
建议用时:90分钟
题量:51题
专题编号:02
■ 板块一 内容概览
本专题围绕“光现象”展开,主要包括光的直线传播、光的反射、平面镜成像、光的折射以及光的色散。通过本专题复习,帮助学生建立“光在同种均匀介质中沿直线传播,遇界面发生反射、折射”的物理观念,提升光路作图、实验探究以及运用光学规律解释生活现象的能力。
模块
核心内容
学习要求
光的直线传播
光源、直线传播条件、影子与小孔成像、光速
能解释直线传播现象,记住真空中的光速
光的反射
反射定律、光路可逆、镜面反射与漫反射
能运用反射定律作图,区分两类反射
平面镜成像
成像特点、虚像、对称法作图、球面镜
能探究成像特点,规范完成光路作图
光的折射
折射规律、折射现象、光路可逆
能辨析折射现象,比较入射角与折射角
光的色散
色散、三原色、物体颜色、红外与紫外线
能解释色散与物体颜色,了解不可见光
■ 板块二 考情分析
考查形式
高频考点
分值占比
难度
选择题
光现象辨析、反射与折射、色散与三原色
约 2~3 分/题
易
填空题
成像特点、角度关系、不可见光应用
约 2~3 分/题
易
作图题
反射光路、平面镜成像、折射光路
约 3~4 分/题
中
实验探究题
反射定律、平面镜成像、折射规律
约 5~8 分/题
中偏难
命题趋势
光现象在中考中题量稳定、覆盖面广,常结合生活情境、传统文化(成语、古诗词、圭表)和前沿科技(激光雷达、定日镜光热电站、红外测温)命题,注重考查光路作图与运用光学规律解释实际现象的能力;平面镜成像实验、反射与折射的综合辨析是高频增长点。备考时应重视概念辨析与作图规范,熟练掌握控制变量法、等效替代法与建模法,牢记“实际光线画实线、虚像与反向延长线画虚线”。
■ 板块三 知识结构思维导图
■ 板块四 知识点分类(表格对比 · 重难诠释)
知识点一 光的直线传播
项目
核心内容
记忆点 / 形象比喻
光源
自身能够发光的物体;分为自然光源(太阳、萤火虫、水母)和人造光源(电灯、点燃的蜡烛、霓虹灯)
关键看“自身能否发光”;月亮、镜子、宝石、电影屏幕只反射光,不是光源
传播条件
光在同种均匀介质中沿直线传播;介质不均匀时光路会发生弯曲
光像“走直线的快递员”,遇到密度变化才会“拐弯”
光线
用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向,是建立的物理模型(并非真实存在)
光线画实线、箭头标方向;平行光、点光源光都用它表示
传播介质
光可以在空气、水、玻璃等透明介质中传播,也能在真空中传播
与声音不同,光的传播不需要介质,真空照样能传光
光在空气(甲)、水(乙)、玻璃(丙)中均沿直线传播
光在不均匀糖水中弯曲(甲),搅拌均匀后沿直线传播(乙)
光线的表示:单条光线(甲)、平行光(乙)、点光源发出的光(丙)
现象
成因
要点 / 记忆点
影子
光遇到不透明物体,后方光不能到达的区域形成暗区
影子是“光到不了的地方”,形状不一定与物体相同
日食、月食
光沿直线传播,被天体遮挡形成
日食:月球挡太阳;月食:地球挡射向月球的光
小孔成像
光沿直线传播,烛焰上下方的光交叉通过小孔
成倒立的实像;像的形状取决于物体,与小孔形状无关
手影(甲)与日食、月食的光路(乙)
小孔成像装置(甲)与几何光路(乙):倒立实像,像距、物距决定像的大小
光的直线传播应用:激光准直、射击瞄准、队列排直
对比项
影子
小孔成像
相同点
都是光沿直线传播形成的
都是光沿直线传播形成的
光的区域
光照射不到的黑暗区域
光实际照射到的明亮区域
形状
不一定与物体形状相同
像与物体形状相同(倒立)
介质
光速
记忆点
真空 / 空气
真空中光速最大,空气近似取 c
水
约为真空光速的四分之三
玻璃
约为真空光速的三分之二
◆ 重难诠释
光线是为研究光建立的物理模型,真实中并不存在一根根独立的“光线”;建模法是重要的物理研究方法。
小孔成像的“小孔”要足够小但不是越小越好:孔太小像会变暗,孔变大像会变模糊;像的形状与小孔形状无关。
光的传播不需要介质,能在真空中传播;这与声音“真空不能传声”正好相反,注意区分。
光在介质中的速度关系:真空(空气)>水>玻璃;介质密度越大,光速越小。
知识点二 光的反射
项目
核心内容
记忆点 / 形象比喻
反射现象
光射到介质表面时,一部分光被反射回原介质的现象
光遇到界面也会“反弹”,水中倒影、照镜子都是反射
看到物体
光源的光或物体反射的光进入眼睛,人就看到了物体
本身不发光的物体,靠反射光被我们看见
一点两角三线
入射点 O;入射角、反射角;入射光线、反射光线、法线
法线过入射点且垂直反射面,是辅助线,画虚线
光的反射实验:纸板 EON、NOF 可绕法线 ON 折转
光的反射定律实验:反射光线、入射光线和法线在同一平面内
反射定律
内容
记忆点
三线共面
反射光线、入射光线和法线在同一平面内
纸板折转后看不到反射光,验证共面
两线分居
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射光与入射光在法线“两边”
两角相等
反射角等于入射角
只能说“反射角等于入射角”,因果不能颠倒
光路可逆:逆着反射光入射,反射光逆着原入射光射出
利用反射定律作图:先画法线,再据反射角等于入射角画反射光线
对比项
镜面反射
漫反射
反射面
光滑平整的表面
粗糙不平的表面
平行光反射
反射光仍平行,朝同一方向
反射光朝四面八方
现象 / 应用
玻璃幕墙、平静水面、黑板“反光”
能从各方向看清物体、电影幕布、纸面
共同点
都遵循光的反射定律
都遵循光的反射定律
镜面反射(上)与漫反射(下):漫反射使我们能从不同方向看清物体
◆ 重难诠释
反射角随入射角变化而变化:入射光靠近法线,入射角减小,反射角也减小;不能把“反射角等于入射角”说反。
光垂直镜面入射时,入射角、反射角都为 0°,反射光与入射光在同一直线上、方向相反,并非没有发生反射。
镜面反射和漫反射每一条光线都遵循反射定律;漫反射不是“乱反射”,只是表面各点法线方向不同。
玻璃幕墙、磨光大理石的镜面反射会造成“光污染”;光路可逆在生活中表现为你能从镜中看到对方眼睛,对方也能看到你。
知识点三 平面镜成像
探究平面镜成像特点:用玻璃板代替平面镜,两支相同的蜡烛
成像特点
内容
记忆点 / 实验对应
等大
像与物体大小相等
用两支完全相同的蜡烛,是为比较像与物大小
等距
像与物到镜面的距离相等
刻度尺测量物距、像距
垂直
像与物的连线与镜面垂直
白纸沿玻璃板位置对折,对应点重合
虚像
平面镜成正立的虚像,不能用光屏承接
玻璃板后放光屏,光屏上没有像
对比项
实像
虚像
成因
实际光线会聚而成
实际光线的反向延长线相交形成
光屏承接
能用光屏承接
不能用光屏承接
实例
小孔成像、照相机成像
平面镜成像、水中倒影
平面镜成像原理:反射光线的反向延长线交于虚像 S′
对称法作图:作 AB 关于镜面的对称点 A′B′,连接即为虚像
作图方法
步骤
注意事项
反射原理法
引两条入射光线→画法线→作反射光线→反向延长线交于像点
实际光线画实线带箭头,反向延长线画虚线
对称法
过物点作镜面垂线→取等距对称点→连接对称点
像与物连线垂直镜面、距离相等;虚像用虚线
球面镜
对光的作用
应用
凸面镜
对光有发散作用,能扩大视野
汽车后视镜、道路转弯处反光镜
凹面镜
对光有会聚作用;光路可逆时可产生平行光
太阳灶、圣火采集器、探照灯、车前灯
凸面镜:平行光经反射后发散(扩大视野)
凹面镜:平行光经反射后会聚到一点
应用类型
示例
成像
照镜子、舞蹈演员纠正舞姿、平静水面倒影
改变光路
潜望镜、太阳能电站定日镜
扩大视觉空间
狭小空间装平面镜显得更宽敞、利用平面镜检查视力
蜻蜓立于荷尖,水中倒影是平面镜成像
◆ 重难诠释
实验用玻璃板代替平面镜,是因为玻璃板既能反射又能透光,便于确定像的位置;应选较薄玻璃板,避免前后两个面成两个像。
玻璃板必须竖直放置,否则未点燃的蜡烛无法与像重合;像的大小只由物体决定,物体远离镜面时像大小不变。
平面镜成的是虚像,进入眼睛的是镜面反射的实际光线,虚像只是反向延长线的交点,不能用光屏承接。
凸面镜发散、凹面镜会聚,注意与凸透镜(会聚)、凹透镜(发散)区分;球面镜靠反射,透镜靠折射。
知识点四 光的折射
项目
核心内容
记忆点 / 形象比喻
折射概念
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折
光“跨界”时会“拐弯”,垂直入射时方向不变
一点一面三线两角
入射点、分界面;入射/折射光线、法线;入射角、折射角
法线垂直分界面,画虚线;两角都是与法线的夹角
光路可逆
光逆着折射光方向入射,会逆着原入射光方向射出
折射现象中光路同样可逆
激光在水面同时发生反射与折射
光从空气斜射入水:折射光线向法线偏折,折射角小于入射角
带角度圆盘的折射实验,便于比较入射角与折射角
折射规律
内容
记忆点
空气→水/玻璃
折射光线向法线偏折,折射角小于入射角
“空气中的角”总是较大
水/玻璃→空气
折射光线远离法线,折射角大于入射角
入射角增大,折射角也增大
垂直入射
传播方向不变,入射角、折射角都为 0°
垂直“不拐弯”
三线共面
折射光线、入射光线、法线在同一平面内,两线分居法线两侧
与反射定律类似
折射现象
解释
示意图
海市蜃楼
空气密度不均匀,光多次弯曲形成蜃景
水中铅笔“错位”
光从水中斜射入空气发生折射,看上去弯折
叉鱼要瞄下方
看到的是鱼变浅的虚像,实际鱼在虚像下方
池水“变浅”
池底的光折射后,逆着看觉得池底升高
对比项
光的反射
光的折射
传播介质
光返回原介质,不进入第二种介质
光进入另一种介质,方向偏折
角度关系
反射角等于入射角
空气中的角大于其他介质中的角
常见现象
倒影、镜中像、黑板反光
海市蜃楼、筷子弯折、池水变浅
◆ 重难诠释
折射角随入射角增大而增大,但二者一般不相等;只有垂直入射时两角都为 0°、方向不变。
无论光从空气射入还是射入空气,空气中光线与法线的夹角总是较大;光速大的介质中角较大。
人看到水中的鱼、变浅的池底都是折射形成的虚像,虚像位置比实际位置偏浅,所以叉鱼要向看到的鱼下方叉。
折射和反射常同时发生:光射到水面时,一部分反射、一部分折射进入水中,二者分别遵循各自规律。
知识点五 光的色散
棱镜色散(甲):白光分解为七色光;色光三原色(乙):红、绿、蓝
项目
核心内容
记忆点
色散现象
白光通过三棱镜分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光
白光是复色光;红光偏折最小,紫光偏折最大
色光三原色
红、绿、蓝按不同比例混合可产生各种色光
彩色电视机、手机屏幕都靠三原色混光
彩虹
空中水珠使太阳光经反射、折射发生色散
雨后彩虹是天然的色散现象
物体颜色
决定因素
示例
透明物体
由它能透过的色光决定
红玻璃只透过红光,吸收其他色光
不透明物体
由它能反射的色光决定
绿纸只反射绿光;白色反射所有光,黑色吸收所有光
不可见光
主要特性
应用 / 危害
红外线
热作用强、穿透云雾能力强
红外烤箱、浴霸、遥控器、红外测温与夜视;红光外侧
紫外线
化学作用、生理作用、能使荧光物质发光
验钞、杀菌消毒、助合成维生素D;过量伤皮肤、诱发皮肤癌,臭氧层吸收大部分紫外线
◆ 重难诠释
色散本质是光的折射:不同色光通过三棱镜偏折程度不同,紫光偏折最大、红光最小,白光因此被分解。
红、绿、蓝是“色光”三原色(混合变白);红、黄、蓝是“颜料”三原色,二者不要混淆。
红外线、紫外线都是光,遵循光的传播规律,人眼看不见;红外线在红光外侧,紫外线在紫光外侧。
黑色物体吸收各种色光、不反射光,白色物体反射所有色光;物体颜色由它透过或反射的色光决定。
■ 板块五 考向分类(例题 · 变式)
考向一 光的直线传播
【例题1】
如图所示,将易拉罐的顶部剪去,蒙上一层半透明纸,再在罐底部开一个小孔,用它做小孔成像实验,观察现象,下列说法中错误的是( )
A.像与物上下颠倒,左右相反
B.透明纸上成的像是实像
C.在罐底部开2个小孔,在半透明纸上看到一个像
D.在物体距小孔不变的情况下,半透明纸与小孔间距离越大,像也越大
【变式1-1】
《墨经》中记载了小孔成像现象。如图中的光学现象与小孔成像原理相同的是( )
A.雨后彩虹 B.看见不发光的物体
C.月食现象 D.海市蜃楼
【变式1-2】
如图,社团课上某小组成员利用星形和圆形两种光源、一块带孔的硬纸板以及光屏做光的直线传播实验,在光屏上得到了一个星形光斑,下列光源和孔的组合不可能是( )
A.星形光源,圆形小孔 B.星形光源,方形小孔
C.圆形光源,星形大孔 D.星形光源,圆形大孔
【例题2】
日食和月食是壮观的天文现象,其形成的主要原因是( )
A.光的反射 B.光的折射
C.光的色散 D.光沿直线传播
【变式2-1】
今年3月3日元宵佳节,是满月邂逅难得的月食。月食形成的原理是( )
A.光沿直线传播 B.光的反射
C.光的折射 D.光的色散
【变式2-2】
中华典籍《周礼•考工记》中有“识日出之景,与日入之景”的记载,这是一种通过日出、日落时细杆的影子进行辨方正位的方法,如图所示。这种方法依据的是( )
A.光的反射 B.光的折射
C.平面镜成像 D.光的直线传播
【例题3】
智能驾驶汽车穿梭在城市街头巷尾,其车载激光雷达通过发射和接收激光来探测周围障碍物的距离和形状,其原理主要利用了光的( )
A.直线传播 B.折射 C.反射 D.色散
【变式3-1】
下列现象中与“立竿见影”中的“影”形成原因一致的是( )
A.皮影戏 B.水中倒影
C.杯弓蛇影 D.筷子“折影”
【变式3-2】
如图甲所示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所示,其原理类似百叶窗,只能透过一定角度的光线,结构简图如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.当用户使用手机时,各个方向都能有效防窥
B.两侧之所以看不清屏幕内容,是由于光的反射
C.为了让防窥效果更好,可以适当地减小超细百叶窗的间距
D.由于透明层厚度很薄,当光线到达屏幕与透明层界面时,将不发生折射
考向二 光的反射
【例题1】
如图所示是探究光的反射定律的实验装置,激光笔始终吸附在磁性白板上,白板与平面镜垂直,ON为法线,以下说法正确的是( )
A.若CO绕点O逆时针旋转,则反射角变小
B.若白板沿AB向右平移,反射光线和入射光线的夹角变小
C.若白板绕AB向后方转动,则白板上仍能呈现入射光线和反射光线
D.若白板绕ON顺时针转动,则白板上仍能呈现入射光线和反射光线
【变式1-1】
如图所示,一束入射光与水面的夹角保持40°不变,经水面反射后在光屏上形成亮点S1,下列说法正确的是( )
A.此时反射角为40°
B.保持入射光与水面的夹角不变,若亮点由S1向S2移动,表示水面正在上升
C.若水面高度保持不变,亮点由S1向S2移动,说明入射光束逆时针转动
D.能从四面八方看到光屏上的亮点,是因为光屏上发生了镜面反射
【变式1-2】
如图所示,探究光的反射定律。
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,看到光屏上的光斑向下移动,是因为入射光在竖直平面内 (选填“顺”或“逆”)时针转动。
(2)①如图乙所示,平面镜水平放置,将一束光紧贴白板斜射到平面镜上,不断调整白板,当白板和平面镜位置 时,白板上同时呈现入射光和反射光。
②使入射光与法线重合,从0°开始增大入射角,并测量对应的反射角,这是为了探究 。
(3)探究完成后,小明对实验进行反思,一开始白板上没有呈现反射光的原因是 。
A.反射光线、入射光线、法线不在同一平面
B.此时反射光不存在
C.此时白板不在入射光线与法线所处的平面
D.此时法线与平面镜不垂直
(4)如图丙所示,为小明通过平面镜看到桌子前方的一个皮球的光路,此时入射角为 °。
【例题2】
晚上,在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射,如图所示,则从侧面看去( )
A.镜子比较亮,它发生了镜面反射
B.镜子比较暗,它发生了镜面反射
C.白纸比较亮,它发生了镜面反射
D.白纸比较暗,它发生了漫反射
【变式2-1】
如图甲,小新用标有“等高线”的球形玻璃罩装置进行“光的反射实验”探究。
(1)实验中,使整个玻璃罩内充满烟雾的目的是: 。
(2)将激光笔固定在玻璃罩上后,缓慢转动圆台,当整个装置旋转到某一位置,可以看到光线 恰好把光线NO和光线AO挡住。这说明光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 。
(3)如图乙,保持入射角度不变,缓慢转动圆台,让激光笔继续沿A点所在的等高线顺时针转动,使入射光始终射向O点,发现反射光线将 时针转动。
(4)如图丙,接下来改变激光笔的位置,使其分别位于B、C两点,其反射光线在玻璃罩上。分别留下D、F两个光点,由此可得出结论:光在反射时,反射角 入射角。
(5)利用上述实验结论,在图丁中画出反射光线OM对应的入射光线,并标出入射角。
【变式2-2】
对于如图所示的光学现象描述和解释正确的是( )
A.甲图中,若增大入射光线与镜面的夹角θ,反射角也随之增大
B.乙图中,若蜡烛向左移动,其像也将向左移动
C.丙图中,“手影”是由于光沿直线传播形成的
D.丁图中,光的漫反射现象不遵循光的反射定律
【例题3】
“探究光的反射定律”实验中,小明将平面镜放置在水平桌面上,如图甲所示。
(1)让一束光斜射到平面镜上,用一块白板寻找到入射光和反射光(如图乙所示),光在纸板上发生 反射;
(2)小明在图乙的基础上使入射光线PO逐渐 (选填“靠近”或“远离”)法线ON,并将实验数据依次记录到表格中。分析数据得出结论 ;
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
(3)图丙中将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转,图丁中将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾。丙丁两图中,法线位置没有发生变化的是图 ,在纸板上仍可以看到反射光的是图 ;
(4)如图戊所示,小明玩“借镜打靶”游戏时,将一束光照射到平面镜上后,它的反射光会射到靶标上。为了能够让反射光击中靶心B点,他应该让激光笔对着 照射;
(5)将平面镜按图己斜放入水中,阳光照射在整个水槽上,调整平面镜倾斜程度,在前方白墙上呈现彩色光带,这是光的 现象,最下面的色光是 色。
【变式3-1】
如图所示,小明做“探究光的反射规律”实验。
(1)如图1所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑。保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向 移动。
(2)如图2所示,平面镜水平放置,将一束光斜射到平面镜上,此时在白板上 (选填“能”或“不能”)显示出反射光线。发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,这一特殊位置是 。
(3)老师对实验进行了如图3的改进,在一个透明玻璃罩内充满烟雾,将一束激光射向平面镜中心处,入射光、反射光的光路就会清楚地显示出来。改变入射光的方向,反射光的方向随之改变。再用一激光笔发出垂直于镜面指向入射点的光束,该光束即可作为 。为证明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,接下来的操作是缓慢转动水平圆台,直至从某一个角度看到 。
【变式3-2】
如图甲所示是我国西部某熔盐塔式光热电站,使用了上万面定日镜,当太阳位置发生变化时,自动控制系统可以调整定日镜的角度,将太阳光准确地反射到吸热塔的顶端,从而达到聚热的效果;如图乙所示是上午某时刻的光路图,该定日镜可绕O点转动,下列说法不正确的是( )
A.光照可以使物体发热,说明光具有能量
B.光在真空中的传播速度为3×108m/s
C.太阳下山前,该定日镜的旋转方向应该是逆时针转动
D.太阳下山前,吸热塔M在定日镜中所成的像到O点距离先变大后变小
考向三 平面镜成像
【例题1】
小明在学习平面镜成像的知识时用手机拍摄小魔术“浇不灭的蜡烛”,拍摄时各装置位置的俯视图正确的是( )
A. B.
C. D.
【变式1-1】
中国象棋历史悠久。如图,在竖直立着的平面镜前水平放置一个九格的棋盘,将一颗棋子“馬”按箭头方向移动,则平面镜中所显示的棋子“馬”,其移动的路径是( )
A.从“4”到“1” B.从“1”到“4”
C.从“2”到“3” D.从“3”到“2”
【变式1-2】
用玻璃板作为平面镜,使蜡烛的像成在装满水的烧杯中,就能观察到“蜡烛在水中燃烧”(如图甲)。若蜡烛的像位置如图乙所示,要使像移到烧杯中,仅移动玻璃板,则移动的方向应是( )
A.① B.② C.③ D.④
【例题2】
小丽同学“探究平面镜成像的特点”的实验情景如图甲所示:
(1)实验时小丽选择玻璃板而没选择平面镜,是为了便于 ;
(2)将玻璃板前的蜡烛A点燃,将另一支形状相同且未点燃的蜡烛B在玻璃板后移动,人眼应在蜡烛 (选填“A”或“B”)一侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这种确定像与物的大小关系的方法是 (选填“控制变量”或“等效替代”)法;
(3)多次改变蜡烛A的位置,确定每次像的位置,连接物体和对应的像点,如图乙所示,由此可得出结论:像与物体到平面镜的距离 ;
(4)取走蜡烛B,把光屏放在原来蜡烛B的位置,不透过玻璃板观察发现光屏上没有像,这说明平面镜所成的像是 像(选填“虚”或“实”);
(5)如图丙所示当小丽靠近自动玻璃门进入商场,她在玻璃门中看到了自己的像,所成像的大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。当自动门打开时如图丙所示,左侧玻璃门中所成的像 (选填“会”或“不会”)随左侧移门一起向左移动。
【变式2-1】
小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同的电子蜡烛等器材,探究平面镜成像的特点。
(1)如图甲所示,将白纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板 放置在纸上;为了方便确定像的位置,应采用 (薄/厚)茶色玻璃板进行实验。
(2)在玻璃板前放上蜡烛A点燃,再将蜡烛B (点燃/不点燃)放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像 ,在纸上分别记录A、B的位置;
(3)多次改变A的位置,重复上述实验。在探究像到镜面距离l2与物到镜面距离l1的关系时,下列测量方法中,正确的是 ;
(4)完成探究后,小明和小华利用左右两侧面开孔的正方体纸盒、茶色玻璃板和发光小灯制作了一个“魔盒”,如图乙所示,两人都可以通过孔看到对方,但只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的 像,若纸盒中玻璃板沿bd方向放置,且发光小灯应贴在纸盒内 (M/N)处。
【变式2-2】
用如图甲所示的装置“探究平面镜成像时,像的位置和物体的位置有什么关系”。M是有一面镀膜的玻璃板,A、B是两支外形相同的蜡烛。
(1)将白纸放在水平桌面上,将玻璃板与纸面 放置。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
(2)将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全 。
(3)如图乙所示,在蜡烛A靠近玻璃板一侧记下物体的位置A1。应该在蜡烛B (选填“靠近”或“远离”)玻璃板一侧记下像的位置B1。
(4)改变蜡烛A的位置重复实验,三次实验在白纸上记录的像与物对应的位置如图丙所示。将白纸沿放置玻璃板的直线对折,发现点B1和A1,B2和A2,B3和A3基本重合。由此可以得出的结论是:① ;② 。
(5)完成上述实验后,小明反思实验过程,提出一个质疑:实验中利用玻璃板镀膜的那一面成像,应该在镀膜那一面下边划线,作为平面镜的位置。
怎样判断玻璃板哪面镀膜呢?
小组同学讨论出一种方法:将铅笔尖分别贴在玻璃板的左右两面,观察到铅笔较清楚的像如图丁所示,由此可以判断镀膜在玻璃板的 (选填“左”或“右”)面。
【例题3】
如图,作出物体AB通过平面镜所成的像A'B'。
【变式3-1】
如图,请根据平面镜成像的特点,画出物体AB在平面镜中的像A'B'。
【变式3-2】
如图是小南同学检查视力的情境,下列说法正确的是( )
A.镜中视力表的像比视力表小
B.镜中视力表的像是光反射形成的实像
C.镜中视力表的像到小南的距离为4.6m
D.若小南靠近平面镜,视力表在镜中的像将变大
考向四 光的折射与色散
【例题1】
因为有了光,自然界才丰富多彩,下列说法正确的是( )
A.甲图,物体通过小孔成的是虚像
B.乙图,小猫小聪能互相看到对方是因为反射时光路可逆
C.丙图,渔民捕鱼时,看到的“鱼”是实像
D.丁图,平面镜中蜡烛的像是利用光的折射形成的
【变式1-1】
如图所示光学现象的描述或解释不正确的是( )
A.图甲中,小孔成像成的是倒立的虚像
B.图乙实验证明了白光是复色光
C.图丙中,木工师傅观察木板是否光滑平整,利用了光沿直线传播
D.图丁中,漫反射的光线杂乱无章,但遵循光的反射定律
【变式1-2】
如图所示,一束太阳光通过三棱镜后,在白色光屏上呈现彩色光带,光屏上A、B是光带边缘的色光。下列说法不正确的是( )
A.这种现象是由于光的直线传播形成的
B.不同色光的偏折角度不同,B为紫光,偏折程度较大
C.光屏上A光外侧是红外线,具有热效应
D.适当增大光屏与三棱镜之间的距离,可以更清晰分辨光带上的色彩
【例题2】
下列关于光的说法,正确的是( )
A.黑板“反光”是因为发生了漫反射,导致部分同学看不清字
B.汽车后视镜用凸面镜,是利用其对光有会聚作用,扩大视野
C.白光是复色光,由多种色光混合而成,其中红、绿、蓝是光的三原色
D.电影院幕布用粗糙布料,是为了让光发生镜面反射,使各个方向观众都能看到画面
【变式2-1】
“未来之瞳”科学公园位于我市高新三期,是一个集科技、文化、生态于一体的综合性城市公共空间。如图是某游客夜晚用手机拍摄的“未来之瞳”,下列说法正确的是( )
A.游客看到水中的“未来之瞳”是实像
B.“未来之瞳”在水中的倒影是由光的反射形成的
C.当水面上升后,“未来之瞳”在水中的倒影会变大
D.手机屏幕上丰富的色彩是由红、黄、蓝三种色光混合而成
【变式2-2】
2025年9月3日,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会在北京天安门广场隆重举行。阅兵盛况如图所示,下列说法中正确的是( )
A.帽子上的军徽熠熠闪光,说明军徽正在发光
B.整个队列整齐划一,观众是通过光沿直线传播来判断的
C.迎风招展的红旗呈现红色,是因为红旗折射红色光
D.彩色电视机所播阅兵画面是由红、黄、蓝三种色光混合而成的
■ 板块六 提优训练
本板块共 18 题,精选综合性强、难度较高的题目,建议限时独立完成,重点突破光路作图、实验探究与综合辨析。
1.物体AB直立于足够大的平面镜前,甲图中物体与平面镜之间插入一块不透光的木板CD;乙图中平面镜后面插入一块不透光的木板MN。则物体在甲、乙两图的平面镜中,能否成完整的像( )
A.都能
B.都不能
C.甲图中不能,乙图中能
D.甲图中能,乙图中不能
2.如图,照镜子时人的位置保持不变,如果不小心镜子裂开成两半并分别向上下两侧平移一段距离,则人通过上、下两半面镜子( )
A.上、下两半面镜子只能各成一半的像,且中间断开
B.上、下两半面镜子都成完整的像,但两个像位置并不重合
C.上、下两半面镜子都成完整的像,且两个像位置重合在原位置
D.上、下两半面镜子都成完整的像,且两个像位置重合,但不在原位置
3.如图所示,一块平面镜直立在水平地面上,小华沿与镜面平行的直线从A走到D,从平面镜底边两端点向AD直线作垂线的交点分别为B、C,则下列说法正确的是( )
A.小华只有行走到BC段才能从平面镜中观察到自己的像
B.小华在AB段或CD段行走时,平面镜中无法形成自己的像
C.小华在镜中所成的像到平面镜的距离先变小后变大
D.小华在镜中所成的像的大小先变大后变小
4.如图所示,一只水鸟M站在浅水中觅食,该情景恰好解释了李白诗中“对影成三人”的由来。以下说法正确的是( )
A.N是光的反射形成的像
B.P是光的折射形成的像
C.P与M的大小一定相同
D.N与M的大小一定相同
5.如图所示,“七桥风月”是济南大明湖扩建后的新八景之一,由鹊华、芙蓉、水西、湖西、北池、百花、秋柳七座景观桥构成。以下能正确反映人看见桥的倒影上M点的光路图是( )
A. B.
C. D.
6.当代中国,技术日新月异,无人机已经走进千家万户。当一架无人机掠过水面时,岸边的人可以在水中看到无人机的倒影,其成像光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
7.如图所示,小猫通过墙壁上竖直放置的平面镜看到一只小鸟在空中飞行,请你画出小猫看见小鸟(A点)的光路图。
8.根据平面镜成像特点,在图中画出物体AB在平面镜MN中所成的像A'B'。
9.小明同学身高1.6m,他站在竖直放置的平面镜前,从平面镜中看到的挂钟如图所示。他在平面镜中的像高 m,当他逐渐远离平面镜时,镜中像的大小将 ,挂钟显示的实际时间是 。
10.小明用木板和支架制作了一个“漫画临摹神器”。如图甲所示,OA为一木板并用一可伸缩的支架支撑,在木板上放置平板电脑,平板电脑的屏幕上打开一幅待临摹的漫画,在OB处放置某光学器材,在桌面OC处平放一张白纸,可在白纸上进行临摹。
(1)OB处所放置的光学器材应该选用 (选填“普通梳妆镜”或“透明茶色玻璃”),为了增强临摹效果,该光学器材应该 (选填“厚”或“薄”)一点。
(2)开始临摹时,小明发现成像太暗看不太清,为了让像看起来更清晰些,小明可以 。
A.在图甲的状态下,将木板绕O点顺时针转动一定角度
B.在图甲的状态下,将OB处所放置的光学器材绕O点逆时针转动一定角度
C.将平板电脑的屏幕亮度调亮一些
D.将装置整体挪至光照条件更好的阳台完成临摹
(3)平板电脑发出的光在该光学器材表面上所发生的是 (选填“漫反射”或“镜面反射”)。
(4)调整木板的角度,当屏幕上漫画的像恰好与白纸重合时停止调节,该像是 (选填“实像”或“虚像”)。
(5)为了看清图案的细节,小明想要让待临摹漫画的像变大一些,以下方法合理可行的是 。
A.将平板电脑靠近该光学器材
B.将平板电脑远离该光学器材
C.将绘画纸适当靠近该光学器材
D.将平板电脑上的漫画适当放大
(6)临摹时,人眼应该在乙图中 (选填“D”“E”或“F”)处按图示方向观察。
11.如图所示,被隔板隔开的两个人偶不能直接“看到”对方,但人偶A可以从平面镜中“看到”人偶B。下列说法中错误的是( )
A.人偶A“看到”的是人偶B的虚像
B.人偶B能“看到”人偶A,是因为光路是可逆的
C.人偶A和人偶B到镜面的距离相等
D.如果人偶B置于漆黑的房间,人偶A不能“看到”B
12.夜晚,小明在明亮房间里,通过一面窗户玻璃看到了自己的像,而在晴朗的白天却看不见。对于此现象,他作出如下分析,正确的是( )
A.人通过这面玻璃成实像
B.夜晚,关灯后,成像将更清晰
C.白天,这面玻璃发生镜面反射
D.晚上,这面玻璃发生漫反射
13.在平面镜成像特点教学中,老师做了“浇不灭的蜡烛”实验,为了使实验呈现良好的效果,老师采取的措施正确的是( )
A.该实验应在明亮的环境中进行
B.点燃的蜡烛和玻璃杯应放在“镜子”的同侧
C.该现象与“小孔成像”的光学原理相同
D.点燃的蜡烛靠近“镜子”,盛水的玻璃杯也应靠近“镜子”
14.圭表通过直立于地面的杆,记录正午时影子长短变化来确定季节的变化,在图中画出表在圭上形成影子的光路(黑点代表太阳)。
15.如图所示,在晴朗的白天,竖直竹竿AB立于水平地面上,太阳光从侧上方照射。请在图中画出太阳光经过竿顶A的光路图,并标出杆在地面上形成影子的长度。
16.请画出从平面镜MN前的一个发光点S点发出经过平面镜反射后通过平面镜前某一点A点的光线。
17.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 ;
(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 °,此时白板大约在图丙中 (填序号)位置上;保持入射点不变,改变入射光方向,重复上述步骤,得到了更多这样的平面;这些平面相交于同一条直线,由此得出:光反射时, 在同一平面内;
(3)实验过程中若将纸板倾斜,如图所示,让光仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,通过平面镜观察镜中硬纸板的像,则看到的像与图丙中相符的是 (选填序号)。
18.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 ;入射光绕O点顺时针转过10°,那么反射光将 时针转过 °。
(2)让光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,反射光线沿OB方向射出,如图乙所示,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? 。
(3)若将一束光贴着纸板沿BO射到O点,光将沿图中的 方向射出,因为在光的反射现象中光路是 的;
(4)在实验过程中,若将纸板倾斜,如图丙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时ON (是/不是)法线。
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2027届中考物理(苏科版2024)一轮复习专题讲义
专题 02 光现象
适用版本:苏科版2024
建议用时:90分钟
题量:51题
专题编号:02
■ 板块一 内容概览
本专题围绕“光现象”展开,主要包括光的直线传播、光的反射、平面镜成像、光的折射以及光的色散。通过本专题复习,帮助学生建立“光在同种均匀介质中沿直线传播,遇界面发生反射、折射”的物理观念,提升光路作图、实验探究以及运用光学规律解释生活现象的能力。
模块
核心内容
学习要求
光的直线传播
光源、直线传播条件、影子与小孔成像、光速
能解释直线传播现象,记住真空中的光速
光的反射
反射定律、光路可逆、镜面反射与漫反射
能运用反射定律作图,区分两类反射
平面镜成像
成像特点、虚像、对称法作图、球面镜
能探究成像特点,规范完成光路作图
光的折射
折射规律、折射现象、光路可逆
能辨析折射现象,比较入射角与折射角
光的色散
色散、三原色、物体颜色、红外与紫外线
能解释色散与物体颜色,了解不可见光
■ 板块二 考情分析
考查形式
高频考点
分值占比
难度
选择题
光现象辨析、反射与折射、色散与三原色
约 2~3 分/题
易
填空题
成像特点、角度关系、不可见光应用
约 2~3 分/题
易
作图题
反射光路、平面镜成像、折射光路
约 3~4 分/题
中
实验探究题
反射定律、平面镜成像、折射规律
约 5~8 分/题
中偏难
命题趋势
光现象在中考中题量稳定、覆盖面广,常结合生活情境、传统文化(成语、古诗词、圭表)和前沿科技(激光雷达、定日镜光热电站、红外测温)命题,注重考查光路作图与运用光学规律解释实际现象的能力;平面镜成像实验、反射与折射的综合辨析是高频增长点。备考时应重视概念辨析与作图规范,熟练掌握控制变量法、等效替代法与建模法,牢记“实际光线画实线、虚像与反向延长线画虚线”。
■ 板块三 知识结构思维导图
■ 板块四 知识点分类(表格对比 · 重难诠释)
知识点一 光的直线传播
项目
核心内容
记忆点 / 形象比喻
光源
自身能够发光的物体;分为自然光源(太阳、萤火虫、水母)和人造光源(电灯、点燃的蜡烛、霓虹灯)
关键看“自身能否发光”;月亮、镜子、宝石、电影屏幕只反射光,不是光源
传播条件
光在同种均匀介质中沿直线传播;介质不均匀时光路会发生弯曲
光像“走直线的快递员”,遇到密度变化才会“拐弯”
光线
用一条带箭头的直线表示光的传播径迹和方向,是建立的物理模型(并非真实存在)
光线画实线、箭头标方向;平行光、点光源光都用它表示
传播介质
光可以在空气、水、玻璃等透明介质中传播,也能在真空中传播
与声音不同,光的传播不需要介质,真空照样能传光
光在空气(甲)、水(乙)、玻璃(丙)中均沿直线传播
光在不均匀糖水中弯曲(甲),搅拌均匀后沿直线传播(乙)
光线的表示:单条光线(甲)、平行光(乙)、点光源发出的光(丙)
现象
成因
要点 / 记忆点
影子
光遇到不透明物体,后方光不能到达的区域形成暗区
影子是“光到不了的地方”,形状不一定与物体相同
日食、月食
光沿直线传播,被天体遮挡形成
日食:月球挡太阳;月食:地球挡射向月球的光
小孔成像
光沿直线传播,烛焰上下方的光交叉通过小孔
成倒立的实像;像的形状取决于物体,与小孔形状无关
手影(甲)与日食、月食的光路(乙)
小孔成像装置(甲)与几何光路(乙):倒立实像,像距、物距决定像的大小
光的直线传播应用:激光准直、射击瞄准、队列排直
对比项
影子
小孔成像
相同点
都是光沿直线传播形成的
都是光沿直线传播形成的
光的区域
光照射不到的黑暗区域
光实际照射到的明亮区域
形状
不一定与物体形状相同
像与物体形状相同(倒立)
介质
光速
记忆点
真空 / 空气
真空中光速最大,空气近似取 c
水
约为真空光速的四分之三
玻璃
约为真空光速的三分之二
◆ 重难诠释
光线是为研究光建立的物理模型,真实中并不存在一根根独立的“光线”;建模法是重要的物理研究方法。
小孔成像的“小孔”要足够小但不是越小越好:孔太小像会变暗,孔变大像会变模糊;像的形状与小孔形状无关。
光的传播不需要介质,能在真空中传播;这与声音“真空不能传声”正好相反,注意区分。
光在介质中的速度关系:真空(空气)>水>玻璃;介质密度越大,光速越小。
知识点二 光的反射
项目
核心内容
记忆点 / 形象比喻
反射现象
光射到介质表面时,一部分光被反射回原介质的现象
光遇到界面也会“反弹”,水中倒影、照镜子都是反射
看到物体
光源的光或物体反射的光进入眼睛,人就看到了物体
本身不发光的物体,靠反射光被我们看见
一点两角三线
入射点 O;入射角、反射角;入射光线、反射光线、法线
法线过入射点且垂直反射面,是辅助线,画虚线
光的反射实验:纸板 EON、NOF 可绕法线 ON 折转
光的反射定律实验:反射光线、入射光线和法线在同一平面内
反射定律
内容
记忆点
三线共面
反射光线、入射光线和法线在同一平面内
纸板折转后看不到反射光,验证共面
两线分居
反射光线、入射光线分居法线两侧
反射光与入射光在法线“两边”
两角相等
反射角等于入射角
只能说“反射角等于入射角”,因果不能颠倒
光路可逆:逆着反射光入射,反射光逆着原入射光射出
利用反射定律作图:先画法线,再据反射角等于入射角画反射光线
对比项
镜面反射
漫反射
反射面
光滑平整的表面
粗糙不平的表面
平行光反射
反射光仍平行,朝同一方向
反射光朝四面八方
现象 / 应用
玻璃幕墙、平静水面、黑板“反光”
能从各方向看清物体、电影幕布、纸面
共同点
都遵循光的反射定律
都遵循光的反射定律
镜面反射(上)与漫反射(下):漫反射使我们能从不同方向看清物体
◆ 重难诠释
反射角随入射角变化而变化:入射光靠近法线,入射角减小,反射角也减小;不能把“反射角等于入射角”说反。
光垂直镜面入射时,入射角、反射角都为 0°,反射光与入射光在同一直线上、方向相反,并非没有发生反射。
镜面反射和漫反射每一条光线都遵循反射定律;漫反射不是“乱反射”,只是表面各点法线方向不同。
玻璃幕墙、磨光大理石的镜面反射会造成“光污染”;光路可逆在生活中表现为你能从镜中看到对方眼睛,对方也能看到你。
知识点三 平面镜成像
探究平面镜成像特点:用玻璃板代替平面镜,两支相同的蜡烛
成像特点
内容
记忆点 / 实验对应
等大
像与物体大小相等
用两支完全相同的蜡烛,是为比较像与物大小
等距
像与物到镜面的距离相等
刻度尺测量物距、像距
垂直
像与物的连线与镜面垂直
白纸沿玻璃板位置对折,对应点重合
虚像
平面镜成正立的虚像,不能用光屏承接
玻璃板后放光屏,光屏上没有像
对比项
实像
虚像
成因
实际光线会聚而成
实际光线的反向延长线相交形成
光屏承接
能用光屏承接
不能用光屏承接
实例
小孔成像、照相机成像
平面镜成像、水中倒影
平面镜成像原理:反射光线的反向延长线交于虚像 S′
对称法作图:作 AB 关于镜面的对称点 A′B′,连接即为虚像
作图方法
步骤
注意事项
反射原理法
引两条入射光线→画法线→作反射光线→反向延长线交于像点
实际光线画实线带箭头,反向延长线画虚线
对称法
过物点作镜面垂线→取等距对称点→连接对称点
像与物连线垂直镜面、距离相等;虚像用虚线
球面镜
对光的作用
应用
凸面镜
对光有发散作用,能扩大视野
汽车后视镜、道路转弯处反光镜
凹面镜
对光有会聚作用;光路可逆时可产生平行光
太阳灶、圣火采集器、探照灯、车前灯
凸面镜:平行光经反射后发散(扩大视野)
凹面镜:平行光经反射后会聚到一点
应用类型
示例
成像
照镜子、舞蹈演员纠正舞姿、平静水面倒影
改变光路
潜望镜、太阳能电站定日镜
扩大视觉空间
狭小空间装平面镜显得更宽敞、利用平面镜检查视力
蜻蜓立于荷尖,水中倒影是平面镜成像
◆ 重难诠释
实验用玻璃板代替平面镜,是因为玻璃板既能反射又能透光,便于确定像的位置;应选较薄玻璃板,避免前后两个面成两个像。
玻璃板必须竖直放置,否则未点燃的蜡烛无法与像重合;像的大小只由物体决定,物体远离镜面时像大小不变。
平面镜成的是虚像,进入眼睛的是镜面反射的实际光线,虚像只是反向延长线的交点,不能用光屏承接。
凸面镜发散、凹面镜会聚,注意与凸透镜(会聚)、凹透镜(发散)区分;球面镜靠反射,透镜靠折射。
知识点四 光的折射
项目
核心内容
记忆点 / 形象比喻
折射概念
光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折
光“跨界”时会“拐弯”,垂直入射时方向不变
一点一面三线两角
入射点、分界面;入射/折射光线、法线;入射角、折射角
法线垂直分界面,画虚线;两角都是与法线的夹角
光路可逆
光逆着折射光方向入射,会逆着原入射光方向射出
折射现象中光路同样可逆
激光在水面同时发生反射与折射
光从空气斜射入水:折射光线向法线偏折,折射角小于入射角
带角度圆盘的折射实验,便于比较入射角与折射角
折射规律
内容
记忆点
空气→水/玻璃
折射光线向法线偏折,折射角小于入射角
“空气中的角”总是较大
水/玻璃→空气
折射光线远离法线,折射角大于入射角
入射角增大,折射角也增大
垂直入射
传播方向不变,入射角、折射角都为 0°
垂直“不拐弯”
三线共面
折射光线、入射光线、法线在同一平面内,两线分居法线两侧
与反射定律类似
折射现象
解释
示意图
海市蜃楼
空气密度不均匀,光多次弯曲形成蜃景
水中铅笔“错位”
光从水中斜射入空气发生折射,看上去弯折
叉鱼要瞄下方
看到的是鱼变浅的虚像,实际鱼在虚像下方
池水“变浅”
池底的光折射后,逆着看觉得池底升高
对比项
光的反射
光的折射
传播介质
光返回原介质,不进入第二种介质
光进入另一种介质,方向偏折
角度关系
反射角等于入射角
空气中的角大于其他介质中的角
常见现象
倒影、镜中像、黑板反光
海市蜃楼、筷子弯折、池水变浅
◆ 重难诠释
折射角随入射角增大而增大,但二者一般不相等;只有垂直入射时两角都为 0°、方向不变。
无论光从空气射入还是射入空气,空气中光线与法线的夹角总是较大;光速大的介质中角较大。
人看到水中的鱼、变浅的池底都是折射形成的虚像,虚像位置比实际位置偏浅,所以叉鱼要向看到的鱼下方叉。
折射和反射常同时发生:光射到水面时,一部分反射、一部分折射进入水中,二者分别遵循各自规律。
知识点五 光的色散
棱镜色散(甲):白光分解为七色光;色光三原色(乙):红、绿、蓝
项目
核心内容
记忆点
色散现象
白光通过三棱镜分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光
白光是复色光;红光偏折最小,紫光偏折最大
色光三原色
红、绿、蓝按不同比例混合可产生各种色光
彩色电视机、手机屏幕都靠三原色混光
彩虹
空中水珠使太阳光经反射、折射发生色散
雨后彩虹是天然的色散现象
物体颜色
决定因素
示例
透明物体
由它能透过的色光决定
红玻璃只透过红光,吸收其他色光
不透明物体
由它能反射的色光决定
绿纸只反射绿光;白色反射所有光,黑色吸收所有光
不可见光
主要特性
应用 / 危害
红外线
热作用强、穿透云雾能力强
红外烤箱、浴霸、遥控器、红外测温与夜视;红光外侧
紫外线
化学作用、生理作用、能使荧光物质发光
验钞、杀菌消毒、助合成维生素D;过量伤皮肤、诱发皮肤癌,臭氧层吸收大部分紫外线
◆ 重难诠释
色散本质是光的折射:不同色光通过三棱镜偏折程度不同,紫光偏折最大、红光最小,白光因此被分解。
红、绿、蓝是“色光”三原色(混合变白);红、黄、蓝是“颜料”三原色,二者不要混淆。
红外线、紫外线都是光,遵循光的传播规律,人眼看不见;红外线在红光外侧,紫外线在紫光外侧。
黑色物体吸收各种色光、不反射光,白色物体反射所有色光;物体颜色由它透过或反射的色光决定。
■ 板块五 考向分类(例题 · 变式)
考向一 光的直线传播
【例题1】
如图所示,将易拉罐的顶部剪去,蒙上一层半透明纸,再在罐底部开一个小孔,用它做小孔成像实验,观察现象,下列说法中错误的是( )
A.像与物上下颠倒,左右相反
B.透明纸上成的像是实像
C.在罐底部开2个小孔,在半透明纸上看到一个像
D.在物体距小孔不变的情况下,半透明纸与小孔间距离越大,像也越大
【答案】C
【解答】解:A.图中的成像原理是小孔成像,成的像与物上下颠倒,左右相反,故A正确;
B.透明纸上成的像是实像,能在光屏上呈现,故B正确;
C.在罐底部开2个小孔,2个小孔均能成像,在半透明纸上看到两个像,故C错误;
D.在物体距小孔不变的情况下,半透明纸与小孔间距离越大,像距越大,像也越大,故D正确。
故选:C。
【变式1-1】
《墨经》中记载了小孔成像现象。如图中的光学现象与小孔成像原理相同的是( )
A.雨后彩虹 B.看见不发光的物体
C.月食现象 D.海市蜃楼
【答案】C
【解答】解:小孔成像的原理是光的直线传播;
A、雨后彩虹是光的折射,故A错误;
B、看见不发光的物体是因为物体能够反射光,属于光的反射,故B错误;
C、月食现象是由光的直线传播形成的,故C正确;
D、海市蜃楼是由光的折射形成的虚像,故D错误。
故选:C。
【变式1-2】
如图,社团课上某小组成员利用星形和圆形两种光源、一块带孔的硬纸板以及光屏做光的直线传播实验,在光屏上得到了一个星形光斑,下列光源和孔的组合不可能是( )
A.星形光源,圆形小孔 B.星形光源,方形小孔
C.圆形光源,星形大孔 D.星形光源,圆形大孔
【答案】D
【解答】解:小孔成像的原理是光沿直线传播,小孔成像的形状和孔的形状无关,与物体的形状有关,在光屏上得到了一个星形光斑,下列光源和孔的组合不可能是星形光源,圆形大孔。
故选:D。
【例题2】
日食和月食是壮观的天文现象,其形成的主要原因是( )
A.光的反射 B.光的折射
C.光的色散 D.光沿直线传播
【答案】D
【解答】解:当月球运动到太阳和地球之间,三者在一条直线上时,月球的影子投在地球上,形成日食;当月球运动到地球的背日侧,太阳、地球、月球在一条直线上时,地球的影子挡住了太阳光,形成月食。日食和月食都是由于光沿直线传播形成的。
故选:D。
【变式2-1】
今年3月3日元宵佳节,是满月邂逅难得的月食。月食形成的原理是( )
A.光沿直线传播 B.光的反射
C.光的折射 D.光的色散
【答案】A
【解答】解:当太阳、地球、月球几乎在同一条直线上,且地球处在太阳和月球中间时,地球挡住太阳射向月球的光线,月球进入地球的阴影区域,就形成了月食,这一现象的成因是光沿直线传播;
A.光沿直线传播,故A正确;
B.光的反射:如平面镜成像;月亮本身不发光,我们看见月光是光的反射,故B错误;
C.光的折射:如筷子在水中“弯折”、透镜成像,故C错误;
D.光的色散:如彩虹的形成,故D错误;
故选:A。
【变式2-2】
中华典籍《周礼•考工记》中有“识日出之景,与日入之景”的记载,这是一种通过日出、日落时细杆的影子进行辨方正位的方法,如图所示。这种方法依据的是( )
A.光的反射 B.光的折射
C.平面镜成像 D.光的直线传播
【答案】D
【解答】解:通过日出、日落时细杆的影子进行辨方正位,其中影子是光在均匀介质中沿直线传播形成的。
故选:D。
【例题3】
智能驾驶汽车穿梭在城市街头巷尾,其车载激光雷达通过发射和接收激光来探测周围障碍物的距离和形状,其原理主要利用了光的( )
A.直线传播 B.折射 C.反射 D.色散
【答案】C
【解答】解:车载激光雷达发射激光,激光遇到障碍物后反射回来,设备接收反射的激光,通过计算激光往返时间确定障碍物距离,这利用了光的反射。
故选:C。
【变式3-1】
下列现象中与“立竿见影”中的“影”形成原因一致的是( )
A.皮影戏 B.水中倒影
C.杯弓蛇影 D.筷子“折影”
【答案】A
【解答】解:立竿见影因为光在同种均匀介质中沿直线传播,杆子挡住光线后,在其后方形成光照不到的区域即“影”,所以该现象的原理是光的直线传播。
A、“皮影戏”中,皮影作为不透明物体挡住光线,在屏幕上形成影子,这是光沿直线传播过程中被物体遮挡导致的,其原理是光的直线传播,与“立竿见影”原理一致,故A符合题意。
B、“水中倒影”是平静的水面相当于平面镜,物体在水面上成的像,属于平面镜成像,其原理是光的反射,与“立竿见影”原理不同,故B不符合题意。
C、“杯弓蛇影”是弓在酒杯(相当于平面镜)中形成的像,属于平面镜成像,其原理是光的反射,与“立竿见影”原理不同,故C不符合题意。
D、筷子“折影”是光的折射,与“立竿见影”原理不同,故D不符合题意。
故选:A。
【变式3-2】
如图甲所示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所示,其原理类似百叶窗,只能透过一定角度的光线,结构简图如图丙所示。下列说法正确的是( )
A.当用户使用手机时,各个方向都能有效防窥
B.两侧之所以看不清屏幕内容,是由于光的反射
C.为了让防窥效果更好,可以适当地减小超细百叶窗的间距
D.由于透明层厚度很薄,当光线到达屏幕与透明层界面时,将不发生折射
【答案】C
【解答】解:A.由图丙可知,防窥膜仅在偏离正前方的大角度方向阻挡光线,用户正对屏幕的正前方是可视区域,无法实现各个方向都防窥,故A不符合题意;
B.两侧看不清屏幕,是因为大角度的光线被超细百叶窗遮挡,属于光的直线传播,故B不符合题意;
C.适当减小超细百叶窗的间距,会让可通过光线的最大偏折角度更小,可视范围进一步收窄,防窥效果更好,故C符合题意;
D.只要光从一种透明介质斜射入另一种透明介质,就会发生折射,和透明层厚度无关,光线到达屏幕与透明层的界面时满足折射条件,依然会发生折射,故D不符合题意。
故选:C。
考向二 光的反射
【例题1】
如图所示是探究光的反射定律的实验装置,激光笔始终吸附在磁性白板上,白板与平面镜垂直,ON为法线,以下说法正确的是( )
A.若CO绕点O逆时针旋转,则反射角变小
B.若白板沿AB向右平移,反射光线和入射光线的夹角变小
C.若白板绕AB向后方转动,则白板上仍能呈现入射光线和反射光线
D.若白板绕ON顺时针转动,则白板上仍能呈现入射光线和反射光线
【答案】D
【解答】解:A.若CO绕点O逆时针旋转,入射光线远离法线,入射角变大,根据光的反射定律,反射角等于入射角,则反射角变大,故A错误;
B.若白板沿AB向右平移,入射光线的方向不变,法线方向不变,入射角不变,反射角不变,反射光线和入射光线的夹角不变,故B错误;
C.若白板绕AB向后方转动,白板不再与平面镜垂直,法线ON始终垂直于平面镜,此时法线不在白板所在的平面内,入射光线和法线所在的平面与白板不重合,因此反射光线不在白板上,白板上不能呈现反射光线,故C错误;
D.若白板绕ON顺时针转动,因为ON为法线且始终在白板平面内,白板始终与平面镜垂直,激光笔随白板一起转动,入射光线、法线和反射光线始终在同一平面内,且该平面与白板重合,因此白板上仍能呈现入射光线和反射光线,故D正确。
故选:D。
【变式1-1】
如图所示,一束入射光与水面的夹角保持40°不变,经水面反射后在光屏上形成亮点S1,下列说法正确的是( )
A.此时反射角为40°
B.保持入射光与水面的夹角不变,若亮点由S1向S2移动,表示水面正在上升
C.若水面高度保持不变,亮点由S1向S2移动,说明入射光束逆时针转动
D.能从四面八方看到光屏上的亮点,是因为光屏上发生了镜面反射
【答案】C
【解答】解:A.由图可知,入射光线与液面之间的夹角为40°,则入射角为90°﹣40°=50°,结合反射定律可知反射角等于入射角,故反射角为50°,故A错误;
B.光在水面上发生的是镜面反射,由于入射光线是固定的,当水面发生变化时,则反射光线的方向与原来的反射光线是平行的,当反射到光屏上时,反射光线右移,说明入射点向右下移动,故液面下降,故B错误;
C.若水面高度保持不变,光点由S1移到S2时,反射角增大,说明此时入射角也增大,说明入射光束逆时针转动,故C正确;
D.能从四面八方看到光屏上的亮点,是因为光屏上发生了漫反射,反射光线射向各个方向,故D错误。
故选:C。
【变式1-2】
如图所示,探究光的反射定律。
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,看到光屏上的光斑向下移动,是因为入射光在竖直平面内 逆 (选填“顺”或“逆”)时针转动。
(2)①如图乙所示,平面镜水平放置,将一束光紧贴白板斜射到平面镜上,不断调整白板,当白板和平面镜位置 垂直 时,白板上同时呈现入射光和反射光。
②使入射光与法线重合,从0°开始增大入射角,并测量对应的反射角,这是为了探究 反射角和入射角大小关系 。
(3)探究完成后,小明对实验进行反思,一开始白板上没有呈现反射光的原因是 C 。
A.反射光线、入射光线、法线不在同一平面
B.此时反射光不存在
C.此时白板不在入射光线与法线所处的平面
D.此时法线与平面镜不垂直
(4)如图丙所示,为小明通过平面镜看到桌子前方的一个皮球的光路,此时入射角为 70 °。
【答案】(1)逆;(2)①垂直;②反射角和入射角大小关系;(3)C;(4)70。
【解答】解:(1)保持光在平面镜上的入射点不变,看到光屏上的光斑向下移动,根据反射角等于入射角,反射光线远离法线,入射角也应增大,入射光在竖直平面内逆时针转动;
(2)当白板能同时呈现入射光线和反射光线时,白板与镜面成90°角,因为法线与镜面垂直,入射光线、反射光线和法线在同一平面内,所以白板要与镜面垂直,即和法线在同一平面,才能同时呈现入射光线和反射光线,实验表明反射光线、入射光线和法线在同一平面内;
多次改变入射角大小并测量对应的反射角,比较两者大小关系,可得在光的反射现象中,反射角等于入射角;
(3)一开始白板与镜面不垂直,此时反射光线和入射光线所在平面与白板不在同一平面内,白板上看不到反射光线,但反射光仍然存在,由此说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,故选C;
(4)反射光线和入射光线的角平分线,即为法线,此时入射角为70°。
故答案为:(1)逆;(2)①垂直;②反射角和入射角大小关系;(3)C;(4)70。
【例题2】
晚上,在桌面上铺一张白纸,把一小块平面镜放在纸上,让手电筒的光正对着平面镜照射,如图所示,则从侧面看去( )
A.镜子比较亮,它发生了镜面反射
B.镜子比较暗,它发生了镜面反射
C.白纸比较亮,它发生了镜面反射
D.白纸比较暗,它发生了漫反射
【答案】B
【解答】解:AB.镜子表面光滑,发生镜面反射,垂直照射的手电筒的光,反射后几乎还是向上的,人眼在侧面看,几乎接收不到镜子的反射光线,所以镜子比较暗,故A错误,B正确;
CD.白纸表面粗糙,发生漫反射,手电筒的光反射后,各个方向都有,人眼在侧面看,可以接收到少量的反射光线。白纸的反射光线进入人眼的较多,人感觉更亮,故CD错误。
故选:B。
【变式2-1】
如图甲,小新用标有“等高线”的球形玻璃罩装置进行“光的反射实验”探究。
(1)实验中,使整个玻璃罩内充满烟雾的目的是: 显示光路,便于观察光线 。
(2)将激光笔固定在玻璃罩上后,缓慢转动圆台,当整个装置旋转到某一位置,可以看到光线 OB 恰好把光线NO和光线AO挡住。这说明光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在 同一平面内 。
(3)如图乙,保持入射角度不变,缓慢转动圆台,让激光笔继续沿A点所在的等高线顺时针转动,使入射光始终射向O点,发现反射光线将 顺 时针转动。
(4)如图丙,接下来改变激光笔的位置,使其分别位于B、C两点,其反射光线在玻璃罩上。分别留下D、F两个光点,由此可得出结论:光在反射时,反射角 等于 入射角。
(5)利用上述实验结论,在图丁中画出反射光线OM对应的入射光线,并标出入射角。
【答案】(1)显示光路,便于观察光线;(2)OB;同一平面内;(3)顺;(4)等于;(5)。
【解答】解:(1)光在烟雾中发生漫反射,可以让我们清晰看到光的传播轨迹,因此充满烟雾的目的是显示光路。
(2)该实验步骤是验证光的反射定律中“三线共面”的结论,当旋转到反射光线OB恰好挡住入射光线AO和法线NO时,说明三条光线在同一平面上,可证明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)入射光线沿等高线顺时针绕法线转动时,反射光线始终与入射光线分居法线两侧,且“三线共面”,入射角大小不变,则反射角大小也不变,因此反射光线也会随入射光线顺时针转动。
(4)由丙图可得:不同入射位置,其对应的反射点的位置到法线的水平距离相等,说明反射角的大小等于入射角。
(5)反射角的大小为90°﹣30°=60°,即可得到入射角也为60°,再在法线另一侧画出入射光线,标注入射角即可,如图所示:
。
故答案为:(1)显示光路,便于观察光线;(2)OB;同一平面内;(3)顺;(4)等于;(5)。
【变式2-2】
对于如图所示的光学现象描述和解释正确的是( )
A.甲图中,若增大入射光线与镜面的夹角θ,反射角也随之增大
B.乙图中,若蜡烛向左移动,其像也将向左移动
C.丙图中,“手影”是由于光沿直线传播形成的
D.丁图中,光的漫反射现象不遵循光的反射定律
【答案】C
【解答】解:A、甲图中,若增大入射光线与镜面的夹角θ,入射角减小,反射角会减小,故A错误;
B、平面镜成的像与物到镜面的距离相等,乙图中,若蜡烛向左远离平面镜,其像将远离平面镜,即其像将向右移动,故B错误;
C、“手影”是影子,是由于光沿直线传播形成的,故C正确;
D、光的漫反射现象遵守光的反射定律,故D错误。
故选:C。
【例题3】
“探究光的反射定律”实验中,小明将平面镜放置在水平桌面上,如图甲所示。
(1)让一束光斜射到平面镜上,用一块白板寻找到入射光和反射光(如图乙所示),光在纸板上发生 漫 反射;
(2)小明在图乙的基础上使入射光线PO逐渐 远离 (选填“靠近”或“远离”)法线ON,并将实验数据依次记录到表格中。分析数据得出结论 光反射时,反射角等于入射角 ;
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
(3)图丙中将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转,图丁中将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾。丙丁两图中,法线位置没有发生变化的是图 丙、丁 ,在纸板上仍可以看到反射光的是图 丙 ;
(4)如图戊所示,小明玩“借镜打靶”游戏时,将一束光照射到平面镜上后,它的反射光会射到靶标上。为了能够让反射光击中靶心B点,他应该让激光笔对着 B的像 照射;
(5)将平面镜按图己斜放入水中,阳光照射在整个水槽上,调整平面镜倾斜程度,在前方白墙上呈现彩色光带,这是光的 色散 现象,最下面的色光是 紫 色。
【答案】(1)漫;(2)远离;光反射时,反射角等于入射角;(3)丙、丁;丙;(4)B的像;(5)色散;紫。
【解答】解:(1)实验中能从不同方向观察到纸板上的光路,是因为纸板表面粗糙,光在纸板上发生漫反射。
(2)表格中入射角从30°到60°逐渐增大,入射角是入射光线与法线的夹角,入射角增大说明入射光线逐渐远离法线。
分析表格数据可知,每组反射角都等于对应入射角,可得结论:光反射时,反射角等于入射角。
(3)丙图以法线ON为轴旋转,ON位置始终不变,因此法线位置不变;丁图中,入射点和平面镜的位置不变,法线方向不变,因此法线位置不变。
根据光的反射定律,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,丙图中纸板和入射光一起旋转后,三者仍共面,因此纸板上仍能看到反射光;丁图纸板后倾后,反射光线不在纸板平面,无法看到反射光。
(4)为了击中靶心B点,根据平面镜成像原理,激光笔应对着靶心B的像照射,这样反射光才能准确射到靶心。
(5)太阳光经过水和斜放的平面镜后分解为彩色光带,这是光的色散现象。
色散过程中紫光偏折程度最大,因此白墙最下方的色光是紫色。
故答案为:(1)漫;(2)远离;光反射时,反射角等于入射角;(3)丙、丁;丙;(4)B的像;(5)色散;紫。
【变式3-1】
如图所示,小明做“探究光的反射规律”实验。
(1)如图1所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑。保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向 下 移动。
(2)如图2所示,平面镜水平放置,将一束光斜射到平面镜上,此时在白板上 不能 (选填“能”或“不能”)显示出反射光线。发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,这一特殊位置是 白板与平面镜垂直 。
(3)老师对实验进行了如图3的改进,在一个透明玻璃罩内充满烟雾,将一束激光射向平面镜中心处,入射光、反射光的光路就会清楚地显示出来。改变入射光的方向,反射光的方向随之改变。再用一激光笔发出垂直于镜面指向入射点的光束,该光束即可作为 法线 。为证明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,接下来的操作是缓慢转动水平圆台,直至从某一个角度看到 三束光线互相遮挡 。
【答案】(1)下;(2)不能;白板与平面镜垂直;(3)法线;三束光线相互遮挡。
【解答】解:(1)如图1,入射光与平面镜的夹角减小,意味着入射角增大(因为入射角是入射光与法线的夹角)。根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射角也会随之增大,因此光斑会向下移动。
(2)当平面镜水平放置,入射光线斜射到镜面上时,法线是垂直于镜面的竖直方向,如图乙,白板是倾斜放置,所以此时在白板上不能显示出反射光线。法线是垂直于镜面的,当白板与入射光线和法线共面时,即白板竖直且与入射光线所在平面重合时,才能同时显示入射光和反射光,也就是为了能同时观察到入射光和反射光,白板必须与平面镜垂直。
(3)在图丙中,垂直于镜面的光束表示法线。为了证明三线共面,可以缓慢转动水平圆台,当从某一角度观察时,只能看到入射光线或反射光线,其他两条光线被挡住。这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,即三束光线互相遮挡。
故答案为:(1)下;(2)不能;白板与平面镜垂直;(3)法线;三束光线相互遮挡。
【变式3-2】
如图甲所示是我国西部某熔盐塔式光热电站,使用了上万面定日镜,当太阳位置发生变化时,自动控制系统可以调整定日镜的角度,将太阳光准确地反射到吸热塔的顶端,从而达到聚热的效果;如图乙所示是上午某时刻的光路图,该定日镜可绕O点转动,下列说法不正确的是( )
A.光照可以使物体发热,说明光具有能量
B.光在真空中的传播速度为3×108m/s
C.太阳下山前,该定日镜的旋转方向应该是逆时针转动
D.太阳下山前,吸热塔M在定日镜中所成的像到O点距离先变大后变小
【答案】D
【解答】解:
A、光照可以使物体发热,说明光具有能量,故A正确。
B、光在真空中的传播速度为3×108m/s,故B正确。
C、太阳下山前,太阳向西移动,入射光线顺时针转动,为保证反射光线射向吸热塔,定日镜应该逆时针转动,故C正确。
D、平面镜成像,像与物体到镜面距离相等;吸热塔M位置不变,定日镜只是绕O转动,M到镜面距离不变,则M的像到镜面距离不变,因此像到O点距离不会先变大后变小,故D错误。
故选:D。
考向三 平面镜成像
【例题1】
小明在学习平面镜成像的知识时用手机拍摄小魔术“浇不灭的蜡烛”,拍摄时各装置位置的俯视图正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解答】解:由平面镜成像的对称性可知,玻璃杯和蜡烛要放在玻璃板的两侧,且玻璃杯应放在蜡烛关于玻璃板的对称位置。平面镜成像是光的反射形成的,只有反射光线进入手机,手机才能拍摄到玻璃板中的像,因此手机应在蜡烛一侧(物侧)对着玻璃板拍摄,才能同时看到蜡烛的像(反射光)和玻璃杯(透射光),使像与杯重合。
故选:A。
【变式1-1】
中国象棋历史悠久。如图,在竖直立着的平面镜前水平放置一个九格的棋盘,将一颗棋子“馬”按箭头方向移动,则平面镜中所显示的棋子“馬”,其移动的路径是( )
A.从“4”到“1” B.从“1”到“4”
C.从“2”到“3” D.从“3”到“2”
【答案】C
【解答】解:平面镜成像中,像与物到平面镜的距离相等且关于平面镜对称,下面的“馬”在镜中的位置2点,上面的“馬”在镜中的位置3点,即2→3。
故选:C。
【变式1-2】
用玻璃板作为平面镜,使蜡烛的像成在装满水的烧杯中,就能观察到“蜡烛在水中燃烧”(如图甲)。若蜡烛的像位置如图乙所示,要使像移到烧杯中,仅移动玻璃板,则移动的方向应是( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】C
【解答】解:平面镜成像中,像与物体到平面镜的距离相等,要使像移到烧杯中,需要增大蜡烛到玻璃板的距离,故③符合题意。
故选:C。
【例题2】
小丽同学“探究平面镜成像的特点”的实验情景如图甲所示:
(1)实验时小丽选择玻璃板而没选择平面镜,是为了便于 确定像的位置 ;
(2)将玻璃板前的蜡烛A点燃,将另一支形状相同且未点燃的蜡烛B在玻璃板后移动,人眼应在蜡烛 A (选填“A”或“B”)一侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这种确定像与物的大小关系的方法是 等效替代 (选填“控制变量”或“等效替代”)法;
(3)多次改变蜡烛A的位置,确定每次像的位置,连接物体和对应的像点,如图乙所示,由此可得出结论:像与物体到平面镜的距离 相等 ;
(4)取走蜡烛B,把光屏放在原来蜡烛B的位置,不透过玻璃板观察发现光屏上没有像,这说明平面镜所成的像是 虚 像(选填“虚”或“实”);
(5)如图丙所示当小丽靠近自动玻璃门进入商场,她在玻璃门中看到了自己的像,所成像的大小将 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。当自动门打开时如图丙所示,左侧玻璃门中所成的像 不会 (选填“会”或“不会”)随左侧移门一起向左移动。
【答案】(1)确定像的位置; (2)A;等效替代;(3)相等; (4)虚; (5)不变;不会。
【解答】解:(1)玻璃板是透明的,既能反射成像,又能透过玻璃板看到后面的蜡烛,这样就可以确定像的位置。
(2)平面镜成像应用了光的反射,人眼应在蜡烛A一侧观察;这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法。
(3)由图乙可得出:像与物体到镜面的距离相等。
(4)光屏上没有像,说明平面镜所成的像为虚像。
(5)当人靠近镜面时,像的大小将不变;左侧镜门向左移动时,所成的像不会随左侧镜门一起向左移动。
故答案为:(1)确定像的位置; (2)A;等效替代;(3)相等; (4)虚; (5)不变;不会。
【变式2-1】
小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同的电子蜡烛等器材,探究平面镜成像的特点。
(1)如图甲所示,将白纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板 竖直 放置在纸上;为了方便确定像的位置,应采用 薄 (薄/厚)茶色玻璃板进行实验。
(2)在玻璃板前放上蜡烛A点燃,再将蜡烛B 不点燃 (点燃/不点燃)放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像 完全重合 ,在纸上分别记录A、B的位置;
(3)多次改变A的位置,重复上述实验。在探究像到镜面距离l2与物到镜面距离l1的关系时,下列测量方法中,正确的是 方法1 ;
(4)完成探究后,小明和小华利用左右两侧面开孔的正方体纸盒、茶色玻璃板和发光小灯制作了一个“魔盒”,如图乙所示,两人都可以通过孔看到对方,但只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的 虚 像,若纸盒中玻璃板沿bd方向放置,且发光小灯应贴在纸盒内 M (M/N)处。
【答案】(1)竖直;薄;(2)不点燃;完全重合;(3)方法1;(4)虚;M。
【解答】解:(1)如果玻璃板不竖直放置,蜡烛B与蜡烛A的像不在同一高度上,怎样操作都不会重合的,因此也就无法比较像与物的大小关系,故应将玻璃板竖直放置在纸上。
为了防止因玻璃的两个面分别成像,影响实验效果,应采用薄茶色玻璃板进行实验。
(2)在该实验中,如果两支蜡烛都点燃,从点燃的一侧观察,会看到对面蜡烛上有烛焰,这样就无法区分烛焰是像的烛焰还是对面点燃蜡烛的烛焰,无法达到实验效果,所以选用不点燃的蜡烛B。
根据等效替代法,为了探究物像的大小和位置关系,在玻璃板前放点燃的蜡烛A,再将蜡烛B放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像完全重合,在纸上分别记录A、B的位置。
(3)为了减小测量误差,应选择玻璃板靠近蜡烛A的一面作为反射面,同时选择蜡烛A和蜡烛B上关于镜面对称的点作为蜡烛A、B的位置,所以在探究像到镜面距离l2与物到镜面距离l1的关系时,测量方法中正确的是方法1。
(4)平面镜成的像是虚像,故小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的虚像。
平面镜成像是由于光的反射成像,且像与物关于平面镜对称,要使只有小明能看到魔盒中发光小灯在他正前方成的像,则当纸盒中玻璃板沿bd方向放置时,发光小灯应贴在纸盒内M处。
故答案为:(1)竖直;薄;(2)不点燃;完全重合;(3)方法1;(4)虚;M。
【变式2-2】
用如图甲所示的装置“探究平面镜成像时,像的位置和物体的位置有什么关系”。M是有一面镀膜的玻璃板,A、B是两支外形相同的蜡烛。
(1)将白纸放在水平桌面上,将玻璃板与纸面 垂直 放置。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
(2)将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全 重合 。
(3)如图乙所示,在蜡烛A靠近玻璃板一侧记下物体的位置A1。应该在蜡烛B 靠近 (选填“靠近”或“远离”)玻璃板一侧记下像的位置B1。
(4)改变蜡烛A的位置重复实验,三次实验在白纸上记录的像与物对应的位置如图丙所示。将白纸沿放置玻璃板的直线对折,发现点B1和A1,B2和A2,B3和A3基本重合。由此可以得出的结论是:① 像与物到镜面的距离相等 ;② 像与物连线与镜面垂直 。
(5)完成上述实验后,小明反思实验过程,提出一个质疑:实验中利用玻璃板镀膜的那一面成像,应该在镀膜那一面下边划线,作为平面镜的位置。
怎样判断玻璃板哪面镀膜呢?
小组同学讨论出一种方法:将铅笔尖分别贴在玻璃板的左右两面,观察到铅笔较清楚的像如图丁所示,由此可以判断镀膜在玻璃板的 左 (选填“左”或“右”)面。
【答案】(1)垂直;(2)重合;(3)靠近;(4)①像与物到镜面的距离相等;②像与物连线与镜面垂直;(5)左。
【解答】解:(1)将白纸放在水平桌面上,将玻璃板与纸面垂直放置。沿着玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。
(2)将蜡烛A放在玻璃板前,用蜡烛B在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合,B即为像的位置;
(3)如图乙所示,在蜡烛A靠近玻璃板一侧记下物体的位置A1。应该在蜡烛B 靠近玻璃板一侧记下像的位置B1;
(4)将白纸沿放置玻璃板的直线对折,发现点B1和A1,B2和A2,B3和A3基本重合,结合数学知识,可以得出的结论是:①像与物到镜面的距离相等;②像与物连线与镜面垂直。
(5)镀膜那一面,反射效果好为反射面,将铅笔尖分别贴在玻璃板的左右两面,观察到铅笔较清楚的像如图丁左所示,可知左侧为反射面,由此可以判断镀膜在玻璃板的左面。
故答案为:(1)垂直;(2)重合;(3)靠近;(4)①像与物到镜面的距离相等;②像与物连线与镜面垂直;(5)左。
【例题3】
如图,作出物体AB通过平面镜所成的像A'B'。
【答案】
【解答】解:分别作出物体两端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,用虚线连接A′、B′即为AB在平面镜中的像,如图所示:
【变式3-1】
如图,请根据平面镜成像的特点,画出物体AB在平面镜中的像A'B'。
【答案】
【解答】解:先作出物体AB的端点A、B在平面镜中的对称点A′、B′,连接A′、B′点即为物体AB在平面镜中的像,注意辅助线和像用虚线,如图所示:
【变式3-2】
如图是小南同学检查视力的情境,下列说法正确的是( )
A.镜中视力表的像比视力表小
B.镜中视力表的像是光反射形成的实像
C.镜中视力表的像到小南的距离为4.6m
D.若小南靠近平面镜,视力表在镜中的像将变大
【答案】C
【解答】解:AD.由平面镜成像特点之一,像与物大小相等可知,镜中视力表的像与视力表一样大,若小南靠近平面镜,视力表像的大小不变,故AD错误;
B.镜中视力表的像属于平面镜成像,平面镜成像是由光的反射形成的正立等大的虚像,故B错误;
C.已知视力表距离平面镜2.5m,根据平面镜成像特点,视力表的像到平面镜的距离是2.5m,视力表和视力表的像之间的距离是5m,由图可知,视力表在人身后0.4m,则该同学眼睛到镜中“视力表”的距离是5m﹣0.4m=4.6m,故C正确。
故选:C。
考向四 光的折射与色散
【例题1】
因为有了光,自然界才丰富多彩,下列说法正确的是( )
A.甲图,物体通过小孔成的是虚像
B.乙图,小猫小聪能互相看到对方是因为反射时光路可逆
C.丙图,渔民捕鱼时,看到的“鱼”是实像
D.丁图,平面镜中蜡烛的像是利用光的折射形成的
【答案】B
【解答】解:A.小孔成的像是由实际光线形成的,可以用光屏接收到,符合实像的特征,不是虚像,故A不符合题意;
B.小聪和小猫能互相看到对方,说明在反射时光路是可逆的,故B符合题意;
C.渔民捕鱼时,看到的“鱼”的像是光的折射形成的虚像,故C不符合题意;
D.平面镜中蜡烛的像是光的反射现象,故D不符合题意。
故选:B。
【变式1-1】
如图所示光学现象的描述或解释不正确的是( )
A.图甲中,小孔成像成的是倒立的虚像
B.图乙实验证明了白光是复色光
C.图丙中,木工师傅观察木板是否光滑平整,利用了光沿直线传播
D.图丁中,漫反射的光线杂乱无章,但遵循光的反射定律
【答案】A
【解答】解:A、小孔成像的原理是光的直线传播,成的是倒立的实像,实像可以用光屏承接,虚像不能用光屏承接,故A错误。
B、图乙是光的色散实验,太阳光通过三棱镜后分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种颜色的光,证明了白光是由多种色光混合而成的复色光,故B正确。
C、木工师傅将木板放在眼前,通过观察木板表面是否有光线的弯曲来判断木板是否光滑平整,利用了光沿直线传播的原理,故C正确。
D、漫反射是指光线投射到粗糙表面上,反射光线向各个方向散射的现象,虽然反射光线杂乱无章,但每一条光线都遵循光的反射定律,即反射角等于入射角,故D正确。
故选:A。
【变式1-2】
如图所示,一束太阳光通过三棱镜后,在白色光屏上呈现彩色光带,光屏上A、B是光带边缘的色光。下列说法不正确的是( )
A.这种现象是由于光的直线传播形成的
B.不同色光的偏折角度不同,B为紫光,偏折程度较大
C.光屏上A光外侧是红外线,具有热效应
D.适当增大光屏与三棱镜之间的距离,可以更清晰分辨光带上的色彩
【答案】A
【解答】解:A.太阳光通过三棱镜后在光屏上呈现彩色光带,这是光的色散现象,是由于光的折射形成的,并非光的直线传播,故A错误;
B.不同色光的偏折角度不同,其中紫光的偏折程度较大,从图中可知B为紫光,故B正确;
C.光屏上A光(红光)外侧是红外线,红外线具有热效应,故C正确;
D.适当增大光屏与三棱镜之间的距离,光带会更宽,这样可以更清晰分辨光带上的色彩,故D正确。
故选:A。
【例题2】
下列关于光的说法,正确的是( )
A.黑板“反光”是因为发生了漫反射,导致部分同学看不清字
B.汽车后视镜用凸面镜,是利用其对光有会聚作用,扩大视野
C.白光是复色光,由多种色光混合而成,其中红、绿、蓝是光的三原色
D.电影院幕布用粗糙布料,是为了让光发生镜面反射,使各个方向观众都能看到画面
【答案】C
【解答】解:A.黑板“反光”是因为发生了镜面反射,镜面反射的光线会向特定方向集中反射,导致部分同学因强光刺眼而看不清字;而漫反射是光线向各个方向反射,能让我们从不同角度看到物体,故A错误;
B.汽车后视镜用凸面镜,是利用其对光的发散作用来扩大视野,而非会聚作用,凸透镜对光有会聚作用,故B错误;
C.白光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫多种色光混合而成的复色光;而红、绿、蓝是光的三原色,这三种色光可以混合出各种颜色的光,故C正确;
D.电影院幕布用粗糙布料,是为了让光发生漫反射,光线向各个方向反射,从而使各个方向的观众都能看到画面,故D错误。
故选:C。
【变式2-1】
“未来之瞳”科学公园位于我市高新三期,是一个集科技、文化、生态于一体的综合性城市公共空间。如图是某游客夜晚用手机拍摄的“未来之瞳”,下列说法正确的是( )
A.游客看到水中的“未来之瞳”是实像
B.“未来之瞳”在水中的倒影是由光的反射形成的
C.当水面上升后,“未来之瞳”在水中的倒影会变大
D.手机屏幕上丰富的色彩是由红、黄、蓝三种色光混合而成
【答案】B
【解答】解:A.游客看到水中的“未来之瞳”是平静水面作为平面镜所成的像。平面镜成的是虚像,虚像不是由实际光线会聚而成,不能用光屏承接,故A错误;
B.平静的水面相当于平面镜,“未来之瞳”在水中的倒影是平面镜成像现象。平面镜成像的原理是光的反射,即物体发出的光照射到水面上,经水面反射后进入人眼,人眼逆着反射光线的方向看到物体的像,故B正确;
C.根据平面镜成像特点,像与物体的大小相等,像的大小仅由物体本身大小决定,与物体到平面镜的距离、平面镜的大小无关,水面上升时,“未来之瞳”到水面的距离变化,但像的大小不变,故C错误;
D.光的三原色是红、绿、蓝,这三种色光按不同比例混合可得到各种颜色的光,手机屏幕属于光的三原色混合显示,而红、黄、蓝是颜料的三原色,用于颜料混合,故D错误。
故选:B。
【变式2-2】
2025年9月3日,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利80周年大会在北京天安门广场隆重举行。阅兵盛况如图所示,下列说法中正确的是( )
A.帽子上的军徽熠熠闪光,说明军徽正在发光
B.整个队列整齐划一,观众是通过光沿直线传播来判断的
C.迎风招展的红旗呈现红色,是因为红旗折射红色光
D.彩色电视机所播阅兵画面是由红、黄、蓝三种色光混合而成的
【答案】B
【解答】解:A、军徽自身不能发光,是反射了太阳光,因此军徽不是光源,故A错误;
B、整个队列整齐划一,观众是通过光的直线传播来判断的,故B正确;
C、迎风招展的红旗呈现红色,是因为红旗反射红色的光,进入人眼,不是光的折射,故C错误;
D、色光的三原色是红、绿、蓝,彩色电视机的色彩是用红、绿、蓝三种色光按不同的比例混合得到的,故D错误。
故选:B。
■ 板块六 提优训练
本板块共 18 题,精选综合性强、难度较高的题目,建议限时独立完成,完成后对照解析,重点突破光路作图、实验探究与综合辨析。
1.物体AB直立于足够大的平面镜前,甲图中物体与平面镜之间插入一块不透光的木板CD;乙图中平面镜后面插入一块不透光的木板MN。则物体在甲、乙两图的平面镜中,能否成完整的像( )
A.都能
B.都不能
C.甲图中不能,乙图中能
D.甲图中能,乙图中不能
【答案】A
【解答】解:(1)先根据“物像关于平面镜对称”画出A、B点在平面镜中成的像A′、B′;
从A点反射的光线沿CD的最下边缘射到平面镜上,根据反射角等于入射角画出反射光线,若这条反射光线的反向延长线能过像点A′,则AB能在平面镜内成完整的虚像A'B'。如图所示:
(2)平面镜成的是虚像,像是反射光线的反向延长线会聚形成的,不是实际光线照到像点,所以乙图中镜子背面放什么物体都不会影响成像;并且根据物像关于平面镜对称,物体AB能在平面镜中成完整的像。故A正确,BCD错误。
故选:A。
2.如图,照镜子时人的位置保持不变,如果不小心镜子裂开成两半并分别向上下两侧平移一段距离,则人通过上、下两半面镜子( )
A.上、下两半面镜子只能各成一半的像,且中间断开
B.上、下两半面镜子都成完整的像,但两个像位置并不重合
C.上、下两半面镜子都成完整的像,且两个像位置重合在原位置
D.上、下两半面镜子都成完整的像,且两个像位置重合,但不在原位置
【答案】C
【解答】解:
平面镜成像的特点是:像与物大小相等、到平面镜的距离相等、连线与镜面垂直、左右互换(即像、物关于平面镜对称);所以,当镜子分开后,人在两个镜子中都能成完整的像,且两个像位置重合在原位置;故ABD错误,C正确。
故选:C。
3.如图所示,一块平面镜直立在水平地面上,小华沿与镜面平行的直线从A走到D,从平面镜底边两端点向AD直线作垂线的交点分别为B、C,则下列说法正确的是( )
A.小华只有行走到BC段才能从平面镜中观察到自己的像
B.小华在AB段或CD段行走时,平面镜中无法形成自己的像
C.小华在镜中所成的像到平面镜的距离先变小后变大
D.小华在镜中所成的像的大小先变大后变小
【答案】A
【解答】解:
AB、平面镜成像的原理是光的反射,要从平面镜中观察到自己像,则他“发出”的光线经平面镜反射后反射光线一定要进入他的眼睛;
由图结合光的反射定律可知,他在AB段或CD段行走时,从身体反射到平面镜边缘的光线其反射光线无法进入人眼,故不能观察到自己的像,则他不能从平面镜中观察到自己像(人在任意位置平面镜都能成像,但能否观察到取决于反射光是否进入人眼);而他在BC段行走时,他“发出”的光线(实际是他反射的光线)经平面镜反射后反射光线会进入他的眼睛,则他能从平面镜中观察到自己像,故A正确;B错误。
C、由平面镜成像特点,物像关于镜面对称可知,小华在镜中所成的像到平面镜的距离是不变的,则小华相对于自己的像位置是不变的,故C错误。
D.根据平面镜成像的特点,像与物的大小相等。小华在行走过程中,他自身的大小没有改变,所以他在镜中所成的像的大小也始终不变,故D错误。
故选:A。
4.如图所示,一只水鸟M站在浅水中觅食,该情景恰好解释了李白诗中“对影成三人”的由来。以下说法正确的是( )
A.N是光的反射形成的像
B.P是光的折射形成的像
C.P与M的大小一定相同
D.N与M的大小一定相同
【答案】C
【解答】解:A.N是光的直线传播形成的鸟的影子,属于光的直线传播现象,故A错误;
B.P是水面反射形成的鸟的虚像,是平面镜成像,属于光的反射现象,故B错误;
C.P是水面反射形成的鸟的虚像,因为反射面相当于平面镜,根据平面镜成像特点可知P与M的大小一定相同,故C正确;
D.N是光的直线传播形成的鸟的影子,光源到物体的距离和物体到水面的距离会影响影子大小,故影子大小可能和物体大小不同,故D错误。
故选:C。
5.如图所示,“七桥风月”是济南大明湖扩建后的新八景之一,由鹊华、芙蓉、水西、湖西、北池、百花、秋柳七座景观桥构成。以下能正确反映人看见桥的倒影上M点的光路图是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解答】解:桥的倒影是桥反射的光线斜射到水面时再次发生反射,反射光线射入人的眼睛,人逆着光线看到的桥上的M点在水中的虚像,故只有A图符合题意。
故选:A。
6.当代中国,技术日新月异,无人机已经走进千家万户。当一架无人机掠过水面时,岸边的人可以在水中看到无人机的倒影,其成像光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解答】解:当一架无人机掠过水面时,岸边的人可以在水中看到无人机的倒影,是无人机反射光经水面反射进入人的眼睛,故其成像光路图正确的是B图。
故选:B。
7.如图所示,小猫通过墙壁上竖直放置的平面镜看到一只小鸟在空中飞行,请你画出小猫看见小鸟(A点)的光路图。
【答案】
【解答】解:做小鸟A点关于镜面的对称点A′,连接像点与小猫眼睛B点与镜面相交于一点O,即为入射点,连接AO、OB,则AO是入射光线,OB为反射光线,如下图所示:
8.根据平面镜成像特点,在图中画出物体AB在平面镜MN中所成的像A'B'。
【答案】见解答图
【解答】解:先作出端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′,用虚线连接A′、B′,即为物AB在平面镜中所成的像,如图所示:
9.小明同学身高1.6m,他站在竖直放置的平面镜前,从平面镜中看到的挂钟如图所示。他在平面镜中的像高 1.6 m,当他逐渐远离平面镜时,镜中像的大小将 不变 ,挂钟显示的实际时间是 7:20 。
【答案】1.6;不变;7:20。
【解答】解:小明同学身高1.6m,他站在竖直放置的平面镜前,从平面镜中看到的挂钟如图所示。根据平面镜成像特点,像与物体的大小完全相等,小明身高1.6m,因此他在镜中的像高也为1.6m。
平面镜成像的像与物大小始终相等,人远离平面镜时,人的实际大小没有改变,所以镜中像的大小也不变。
平面镜成的是左右对称的虚像,有两种简单方法推导实际时间:①把题图沿着钟表竖直中线左右翻转,直接读出实际时间为7:20;②用12点减去镜中看到的“假时间”4点40分,即12:00﹣4:40=7:20。
故答案为:1.6;不变;7:20。
10.小明用木板和支架制作了一个“漫画临摹神器”。如图甲所示,OA为一木板并用一可伸缩的支架支撑,在木板上放置平板电脑,平板电脑的屏幕上打开一幅待临摹的漫画,在OB处放置某光学器材,在桌面OC处平放一张白纸,可在白纸上进行临摹。
(1)OB处所放置的光学器材应该选用 透明茶色玻璃 (选填“普通梳妆镜”或“透明茶色玻璃”),为了增强临摹效果,该光学器材应该 薄 (选填“厚”或“薄”)一点。
(2)开始临摹时,小明发现成像太暗看不太清,为了让像看起来更清晰些,小明可以 C 。
A.在图甲的状态下,将木板绕O点顺时针转动一定角度
B.在图甲的状态下,将OB处所放置的光学器材绕O点逆时针转动一定角度
C.将平板电脑的屏幕亮度调亮一些
D.将装置整体挪至光照条件更好的阳台完成临摹
(3)平板电脑发出的光在该光学器材表面上所发生的是 镜面反射 (选填“漫反射”或“镜面反射”)。
(4)调整木板的角度,当屏幕上漫画的像恰好与白纸重合时停止调节,该像是 虚像 (选填“实像”或“虚像”)。
(5)为了看清图案的细节,小明想要让待临摹漫画的像变大一些,以下方法合理可行的是 D 。
A.将平板电脑靠近该光学器材
B.将平板电脑远离该光学器材
C.将绘画纸适当靠近该光学器材
D.将平板电脑上的漫画适当放大
(6)临摹时,人眼应该在乙图中 E (选填“D”“E”或“F”)处按图示方向观察。
【答案】(1)透明茶色玻璃;薄;(2)C;(3)镜面反射;(4)虚像;(5)D;(6)E。
【解答】解:(1)茶色玻璃具有透光性,透过玻璃板能看到成像位置,便于临摹,普通梳妆镜不能确定像的位置;用厚的玻璃板,玻璃板的两个面所成的像距离远,影响临摹,故选用薄的茶色玻璃效果更好;
(2)像不太清楚,说明物体的反射光线少,可以照亮物体,故选C,
AB.对增多漫画的反射光线没有改善,
D.将装置整体挪至光照条件更好的阳台完成临摹,这种情况环境太亮,看到的像不清晰;
(3)平行光线照到光滑的镜面上发生镜面反射;
(4)无论怎么调整木板角度,平面镜成的像和物都关于镜面对称,所成的像为虚像;
(5)因为平面镜成的像和物关于镜面对称,像和物大小相等,要想让像大些,物要变大,故选D.将平面镜上的漫画适当变大;
(6)人临摹时,要看到漫画通过玻璃板所成的像,它是虚像,只能通过玻璃板才能看到,由此可知,应该在乙图中的E处按图示方向观察。
故答案为:(1)透明茶色玻璃;薄;(2)C;(3)镜面反射;(4)虚像;(5)D;(6)E。
11.如图所示,被隔板隔开的两个人偶不能直接“看到”对方,但人偶A可以从平面镜中“看到”人偶B。下列说法中错误的是( )
A.人偶A“看到”的是人偶B的虚像
B.人偶B能“看到”人偶A,是因为光路是可逆的
C.人偶A和人偶B到镜面的距离相等
D.如果人偶B置于漆黑的房间,人偶A不能“看到”B
【答案】C
【解答】解:A、平面镜成的像是虚像,人偶A“看到”的是人偶B的虚像,故A正确;
B、人偶A可以从平面镜中看到人偶B,根据光的反射中,光路可逆可知,人偶B能看到人偶A,故B正确;
C、人偶A和人偶B到镜面的距离不一定相等,故C错误;
D、如果人偶B置于漆黑的房间,B没有反射的光能进入A的眼睛中,人偶A不能“看到”B,故D正确。
故选:C。
12.夜晚,小明在明亮房间里,通过一面窗户玻璃看到了自己的像,而在晴朗的白天却看不见。对于此现象,他作出如下分析,正确的是( )
A.人通过这面玻璃成实像
B.夜晚,关灯后,成像将更清晰
C.白天,这面玻璃发生镜面反射
D.晚上,这面玻璃发生漫反射
【答案】C
【解答】解:A.窗户玻璃成像属于平面镜成像,平面镜成的是正立、等大的虚像,故A错误;
B.人能在玻璃中看到自己的像,本质是人体反射的室内光线,经玻璃反射后进入眼睛成像,夜晚关灯后,室内光线变暗,人体反射的光线大幅减少,像会变得更模糊,故B错误;
CD.镜面反射发生在光滑的物体表面,漫反射发生在粗糙的物体表面,窗户玻璃表面光滑,无论白天还是夜晚,玻璃都发生镜面反射,不会发生漫反射,故C正确,D错误。
故选:C。
13.在平面镜成像特点教学中,老师做了“浇不灭的蜡烛”实验,为了使实验呈现良好的效果,老师采取的措施正确的是( )
A.该实验应在明亮的环境中进行
B.点燃的蜡烛和玻璃杯应放在“镜子”的同侧
C.该现象与“小孔成像”的光学原理相同
D.点燃的蜡烛靠近“镜子”,盛水的玻璃杯也应靠近“镜子”
【答案】D
【解答】解:A.若实验环境光线明亮,会削弱像与烛焰的对比度,成像不清晰,故为了使实验呈现良好的效果,应该在光线较暗的环境下,便于观察,故A错误;
B.平面镜成的像与物关于镜面对称,像与物体在玻璃板的两侧,故使实验呈现良好的效果,点燃的蜡烛和盛水的玻璃杯应放在“镜子”的两侧,故B错误;
C.平面镜成像的光学原理是光的反射,“小孔成像”的光学原理是光的直线传播,二者不同,故C错误;
D.平面镜成像时,像与物体到镜面的距离相等,所以将蜡烛靠近“镜子”,盛水的玻璃杯也应该靠近“镜子”,故D正确。
故选:D。
14.圭表通过直立于地面的杆,记录正午时影子长短变化来确定季节的变化,在图中画出表在圭上形成影子的光路(黑点代表太阳)。
【答案】
【解答】解:过太阳和表的顶端作一条光线,这条光线和地面的交点就是影子最左端的位置,如图所示:
15.如图所示,在晴朗的白天,竖直竹竿AB立于水平地面上,太阳光从侧上方照射。请在图中画出太阳光经过竿顶A的光路图,并标出杆在地面上形成影子的长度。
【答案】
【解答】解:在同种均匀介质中光沿直线传播,过太阳和竿顶A作一条光线,这条光线和地面的交点为C,后面的光线被竹竿AB挡住,形成影子,BC为杆在地面上形成的影子,如图所示:
16.请画出从平面镜MN前的一个发光点S点发出经过平面镜反射后通过平面镜前某一点A点的光线。
【答案】
【解答】解:作S关于镜面的对称点S′.连接像点与A点与镜面相交于一点O,即为入射点,连接SO、OA,则SO是入射光线,OA为反射光线,如下图所示:
17.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/水雾 ;
(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 漫反射 ;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 90 °,此时白板大约在图丙中 2 (填序号)位置上;保持入射点不变,改变入射光方向,重复上述步骤,得到了更多这样的平面;这些平面相交于同一条直线,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)实验过程中若将纸板倾斜,如图所示,让光仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,通过平面镜观察镜中硬纸板的像,则看到的像与图丙中相符的是 ③ (选填序号)。
【答案】(1)烟雾;(2)漫反射;90;2;反射光线、入射光线和法线;(3)③。
【解答】解:(1)为了清楚地显示入射光和反射光的光路,可以在透明玻璃罩内充入烟雾,烟雾颗粒能够散射光线,使得光路变得可见。
(2)白板表面粗糙,光在白板上发生漫反射,反射光射向各个方向,因此可以从不同角度看到光路。
根据反射定律,入射光线、反射光线和法线在同一平面,法线垂直于平面镜,要同时承接入射光和反射光,白板需要包含法线,因此白板与镜面夹角为90°。平面镜水平放置,法线是竖直方向,因此对应图丙中位置2。
保持入射点不变,改变入射光的方向,并重复上述步骤,可以得到更多这样的平面。这些平面都会相交于同一条直线,即法线。由此可以得出结论:光反射时,反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
(3)根据平面镜成像“物像关于镜面对称”的特点,且纸板倾斜后只有入射光线在纸板上,只有③符合对称规律,因此选③。
故答案为:(1)烟雾;(2)漫反射;90;2;反射光线、入射光线和法线;(3)③。
18.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 逆 时针转过 10 °。
(2)让光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,反射光线沿OB方向射出,如图乙所示,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? 实验次数太少,得出的结论存在偶然性 。
(3)若将一束光贴着纸板沿BO射到O点,光将沿图中的 OA 方向射出,因为在光的反射现象中光路是 可逆 的;
(4)在实验过程中,若将纸板倾斜,如图丙所示,让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时ON 不是 (是/不是)法线。
【答案】(1)烟雾;逆;10;(2)实验次数太少,得出的结论存在偶然性;(3)OA;可逆;(4)不是。
【解答】解:(1)在透明玻璃罩内充入烟雾,烟雾颗粒对光的反射作用能使光的传播路径更清晰地显示出来。
当入射光绕O点顺时针转过10°时,入射角减小10°,根据光的反射定律,反射角也减小10°,所以反射光将逆时针转过10°。
(2)只进行一次实验,仅依据这一组数据就得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论是不妥的。因为实验次数过少,得出的结论具有偶然性,不具有普遍规律,应该进行多次实验来归纳普遍结论。
(3)若将一束光贴着纸板沿BO射到O点,光将沿图中的OA方向射出。这是因为在光的反射现象中,光路是可逆的。
(4)法线是过入射点垂直于反射面的直线,在实验中,法线与平面镜垂直。当纸板倾斜时,ON不与平面镜垂直,所以此时ON不是法线。
故答案为:(1)烟雾;逆;10;(2)实验次数太少,得出的结论存在偶然性;(3)OA;可逆;(4)不是。
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