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科学 第四章考点集训丨日地月相对运动
（宁波期末）学习了光的直线传播知识后，小宁和同学一起利用生活中的废旧物品探究小孔成像特点。
（1）如图所示，小宁用硬纸筒制作“针孔照相机”来探究小孔成像。他发现蜡烛和小孔的位置固定后，移动内筒改变半透明薄膜离小孔的距离，像的大小会发生改变，于是他测出了小孔到半透明薄膜的距离不同时像的高度，填在表格中：
小孔到半透明纸的距离s/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
像的高度h/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
从数据可以看出：当蜡烛和小孔的距离保持不变时，半透明薄膜离小孔越远，像越大。根据数据进一步判断：当半透明薄膜距小孔12cm时，像的高度是　 　cm。
（2）小科用一次性杯子和半透明薄膜也做了一个“针孔照相机”。他在一次性杯子的底部用针戳了一个小孔，在杯口蒙上一层半透明薄膜。小科在实验室用这个“针孔照相机”来观察蜡烛通过小孔所成的像，图中观察方法正确的是　 　（选填“A”或“B”）。
（3）为了进一步探究小孔成像的性质，小科可选择的最佳光源是　 　。
A．“E”形光源
B．“W”形光源
C．“R”形光源
【答案】（1）6.0；（2）A；（3）C。
【解答】解：（1）当蜡烛和小孔的距离保持不变时，半透明纸离小孔越远，像越大，据表格中的数据不难看出，蜡烛和小孔的位置固定后，像的高度h与像到小孔的距离s关系的数学表达式为s＝2h；当半透明纸距小孔12cm时，像的高度是6cm。
（2）如图，用简易针孔照相机观察窗外景物时，孔对着窗外，光线从小孔直射入“相机”，在半透明薄膜上成倒立的实像，故正确的观察像的方法是A，眼睛紧贴在薄膜上看不清图像。
（3）小孔所成的像是倒立的实像，故光源的形状应该是上下不同的，“R”型光源符合题意，故C正确。
故答案为：（1）6.0；（2）A；（3）C。
练1.1
（舟山期末）科学兴趣小组用图甲所示的圆柱形纸筒探究“小孔成像的规律”时，发现像的大小不同，亮度也不一样。关于像的亮度与哪些因素有关，他们提出以下猜想。
猜想1：与小孔到光屏的距离有关。
猜想2：与小孔的形状有关。
（1）小孔成像的原理是　 　。
（2）验证猜想1时，应固定　 　和小孔的位置，让光屏从图示位置沿纸筒慢慢远离小孔，同时观察光屏上像的亮度变化情况。
（3）验证猜想2时，固定“↑”状发光体、纸筒和光屏的位置，更换使用如图乙所示的三个小孔进行实验，分别观察比较所成像的亮度。他们实验中存在的不足是　 　。
【答案】（1）光的直线传播；（2）发光体；（3）没有控制小孔的大小相等。
【解答】解：（1）光在同一种均匀介质中沿直线传播，发光体在光屏上所成的像是实际光线的会聚点是实像；
（2）要探究与小孔到光屏的距离的关系，则需要控制孔的大小不变，形状不变，改变小孔到光屏的距离，应固定蜡烛和小孔的位置，让光屏从图示位置沿纸筒慢慢远离小孔；
（3）要探究像的亮度与小孔的形状的关系，则需要控制孔的大小不变，只改变形状，而图乙中即改变了孔的形状，没有改变孔的大小，所以，此过程中存在的问题是：没有控制小孔的大小相等；
故答案为：（1）光的直线传播；（2）发光体；（3）没有控制小孔的大小相等。
练1.2
（宁波期末）小科在树底下看到地面上除了轮廓分明的树叶影子外，还有若干大小不一的圆形光斑。
（1）树叶影子的形成表明了光　 　传播的特点。
（2）小科对圆形光斑大小不同产生了疑问，并由此产生了四种猜想；
①可能与树叶缝隙的大小有关；
②可能与树叶缝隙的形状有关；
③可能与地面到缝隙的距离有关；
④可能与缝隙到太阳的距离有关。
小科马上就否定了猜想④，原因是　 　。
（3）为了验证猜想①，小科准备了一个简易的小孔成像仪（如图1）和如图2的材料（开着四种不同形状孔的卡片甲，覆盖在上面的卡片乙按照箭头方向移动），小科应该选择卡片　 　组合（填“A”、“B”、“C”或“D”）。在实验过程中，在改变小孔大小的同时，必须保证
____________（填“物距”“像距”或“物距和像距”）相同。
【答案】（1）沿直线；（2）大树和太阳之间的距离较大，缝隙到太阳之间的距离可以近似认为是相等的；（3）A；物距和像距。
【解答】解：（1）树叶影子的形成表明了光沿直线的传播特点；
（2）由于大树和太阳之间的距离较大，缝隙到太阳之间的距离可以近似认为是相等的，所以否定了猜想④；
（3）A图中随着卡片乙向沿着箭头方向移动，孔的形状始终是三角形，并且逐渐变小，故A符合要求；BCD三图中随着卡片乙向左移动，孔的形状发生了变化，故BCD不符合要求；在实验过程中，在改变小孔大小的同时，根据控制变量法可知，必须保证物距和像距都相同。
故答案为：（1）沿直线；（2）大树和太阳之间的距离较大，缝隙到太阳之间的距离可以近似认为是相等的；（3）A；物距和像距。
练1.3
（宁波期末）（1）小科用两个硬纸筒探究小孔成像，如图所示，眼睛在屏的　 　（填“左”或“右”）边观察，他发现蜡烛和小孔的位置固定后，像离小孔越远，像就越大。
（2）小科测出了像到小孔不同距离时像的高度，部分数据如下表，则“★”处的数值是　 　。
像的高度h/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 ★
像到小孔的距离s/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
（3）小科知道树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上成的像，他测出了某一个光斑的直径为1.4cm，光斑到小孔的距离为1.5m，从书上查到太阳到地球的距离为1.5×1011m，根据上述实验结果可以估算太阳的直径为　 　m。
【答案】（1）右；（2）5.0；（3）1.4×109。
【解答】解：（1）小孔成像利用了光在同一均匀介质中沿直线传播的特点，眼睛在屏的右边观察；
（2）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，求出像的高度和像到小孔距离的比值，可以发现比值是一个定值，故“★”处的数值是5.0；
（3）光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值是一个定值。根据光线传播的可逆性可知：太阳直径和太阳与小孔之间的距离的比值是一个定值，且和光斑的直径与光斑到小孔的距离的比值相等。太阳的直径d＝×1.5×1011m＝1.4×109m。
故答案为：（1）右；（2）5.0；（3）1.4×109。
（宁波期末）小东和几位同学做手影游戏时发现，手影的大小经常在改变，那么手影的大小与哪些因素有关？他猜想：影子的大小可能与光源到物体的距离有关，他们借助如图甲所示的实验装置来探究影子高度与光源到物体距离的关系。
实验中，把手电筒正对黑板擦由近及远先后放在距离黑板擦不同的位置，保持其他因素不变，分别测出影子在墙面上的高度，记录数据如下表所示：
手电筒和黑板擦的距离L/cm 20 30 40 50 60 70
黑板擦影子的高度H/cm 20 17 14.5 13.6 13 12.6
（1）分析数据他们发现：若保持其他因素不变，当手电筒由近及远逐渐远离黑板擦时，影子的高度随之　 　。
（2）当手电筒距离黑板擦较远时，观察图像的变化趋势发现，影子高度变小得　 　（填“快”或“慢”）；设想当手电筒距离黑板擦足够远时，影子的大小将　 　。
【答案】（1）减小；（2）慢；基本不变。
【解答】解：（1）由记录的数据表可以看出，当手电筒由近处逐渐远离黑板擦时，影子的高度随之减小；
（2）从图象中曲线的变化趋势可发现，当手电筒距黑板擦较远时影子变化较慢，当手电筒距离黑板擦足够远时，影子大小基本不变。
故答案是：（1）减小；（2）慢；基本不变。
练2.1
（金华期末）皮影戏是一种使用平面的、关节可动的物品，将其置于光源与半透明幕布（比如白纱布）之间，用以叙说故事的传统表演艺术。科学课上同学们开展了“自制皮影戏道具”项目化学习活动，利用灯光照射皮影，使其呈现在幕布上，此次活动包括原理探究、项目评价、制作改进三个环节。
【原理探究】
（1）小组同学利用事先制作好的道具进行了皮影展示，如图甲所示，屏幕“投影”均是黑白，形成黑白“投影”所利用的科学原理是　 　；
【项目评价】
评价量规既是作品制作过程的指引，又是作品等级评定的依据，小组同学制定了如下评价量规：
自制皮影戏道具评价量规
评价指标 作品等级
优秀 合格 待改进
皮影效果 可用两种方法改变“投影”大小 ？ 无法改变大小
装置搭建 内部元件稳定，不会轻易翻转或移动 内部元件较稳定，会翻转或移动 元件会轻易翻转或移动
装置外形 外形简约、美观，材料外形轻便不易破损 外形简约，材料轻便但易破损 没有外包装
（2）评价量规表格中“？”处应该写：　 　；
（3）根据评价量规中评价指标“皮影效果”，该小组的道具的等级被评价为“优秀”；在幕布固定不动的前提下，结合图乙，你认为该小组同学将屏幕中的“投影”变大，所采用的方法有：　 　（写出其中一种）；
【制作改进】
（4）小组同学查阅资料了解到，宋代的皮影戏不仅栩栩如生，而且屏幕中的角色“形象”五颜六色。于是同学们又将彩色的透明皮影放在幕布前面，然后用灯光投射出影像。如图丙，在照射一朵透明带绿叶的红花时，小组同学用了红光，幕布上得到一朵带黑叶的红花。
【答案】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播；（2）可用一种方法改变“投影”大小；（3）将光源靠近物体。
【解答】解：（1）皮影戏所蕴含的科学原理是光在同种均匀物质中沿直线传播；
（2）由表格数据知皮影效果是优秀、合格和待改进，优秀为：可用两种方法改变“投影”大小，待改进是：无法改变大小，所以合格为：可用一种方法改变“投影”大小；
（3）在光源和屏幕固定不变的前提下，把剪纸等道具靠近光源，可使屏幕中的“投影”变大；
故答案为：（1）光在同种均匀介质中沿直线传播；（2）可用一种方法改变“投影”大小；（3）将光源靠近物体。
练2.2
（绍兴期末）图甲是小明测绘得到的我市某学校旗杆影子长度（分别在夏至日和冬至日正午测量）。
（1）B图是在　 　测绘的。（选填“夏至”或“冬至”）
（2）为保证后排房屋的采光，必须考虑前、后楼南北方向上的最小楼间距（图乙）。按这一理论设计，高纬度地区的最小楼间距应　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）中纬度地区的最小楼间距。
（3）下列四幅图中，可能是小明在早上10点到下午2点间测绘得到的旗杆杆顶影子轨迹的是　 　。
A. B. C. D.
【答案】（1）夏至；（2）大于；（3）A。
【解答】解：（1）B图是在夏至测绘的，此时北半球太阳高度较大，杆影较短。
（2）为保证后排房屋的采光，必须考虑前、后楼南北方向上的最小楼间距（图乙）。按这一理论设计，高纬度地区的最小楼间距应大于中纬度地区的最小楼间距。
（3）可能是小明在早上10点到下午2点间测绘得到的旗杆杆顶影子轨迹的是A图，10点左右影子朝西，12点左右影子朝北，12点以后影子向东移动。
故答案为：（1）夏至；（2）大于；（3）A。
练2.3
（温州期中）物体在灯光下会投下影子，小实发现教室里的影子有浓有淡。
（1）请画出物体在点光源S照射下在地面投下的影子。
（2）小实根据影子的成因思考后发现：家里客厅天花板上的灯光布局并不合理。灯光布局如图甲，其示意图如图乙。请分析该灯光布局不合理的原因　 　；并提出合理的设计方案，画在答卷纸的图丙中。
【答案】（1）见解答图；（2）灯光太过集中，造成房间内影子多；见解答图。
【解答】解：（1）S为点光源，连接SA并延长交地面于C，则BC为物体AB投在地面上的影子，如下图示：
（2）该灯光布局不合理的原因：灯光太过集中，造成房间内影子多；合理的设计方案：灯均匀分布，如下图所示：
故答案为：（1）见解答图；（2）灯光太过集中，造成房间内影子多；见解答图。
（宁波期末）小宁晚上站在有地砖的人行道上A处时，在路灯照射下头部投影在地面上E点，远离路灯走过20块地砖到达B点时，发现头部影子向前移动25块地砖到F点，已知小宁的身高是1.6米，则路灯S距地面的高度为　 　米。
【答案】路灯S距地面的高度为8m。
【解答】解：示意图如下，
根据题意连接人体的头部CD并反向延长交SO与G，根据几何关系可知，OE＝CA，即人的身高；
因为△SCD∽△SEF，所以 ，
因为△SED∽△SOF，所以 ，
所以，，
因为CD＝AB＝20块砖长，EF＝25块砖长，CD＝AB，SE＝SO﹣EO，OE＝CA＝1.6m，
所以 ，
解得，SO＝8m，即路灯S距地面的高度为8m。
答：路灯S距地面的高度为8m。
早在公元前305年，著名天文家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到0.1%。他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城（今埃及阿斯旺）正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部，而远在S千米以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子，他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为θ°，由此得出地球的周长为（　　）
A．千米 B．千米
C．千米 D．千米
【答案】B
【解答】解：如图所示角θ°所对应的弧长为S，则每1度所对应的弧长是，则360度所对应的弧长，即地球的周长为360×＝。
故选：B。
（宁波期末）小科设计了一个测定光速的实验，如图所示，在圆形遮光板上开有两个透光孔A、B，A、B要处在同一个以O为圆心的圆弧上，其中B孔后固定一个光线探测装置（如一小片感光的胶片，感光面朝向小孔，背面用不透光的物质覆盖）。设法让圆形板绕O高速转动，C为能发出极细、极亮激光束的激光器，当A转到图甲位置时，激光束正好穿过孔A射向远处的平面镜（平面镜镜面事先需调校得与光束垂直），如果光的传播确实需要时间，则当以光速按原路返回遮光板时，A孔已经转到了图乙位置，如果遮光板转速合适，就有可能恰好使B孔到达这一位置，这样光束就能穿过小孔B，被光线探测装置探测到，这样只要测出A、B小孔间的弧长L，板的转速N，遮光板和平面镜之间的距离s和OA的长度R，就能算出光的速度。
用直接测出的AB小孔间的弧长L，遮光板的转速N（1s内转过的圈数），遮光板和平面镜之间的距离s和OA的长度R这四个量来计算光速c，则光速的表达式是　　 。
【答案】
【解答】解：遮阳板和平面镜之间的距离为s，光束通过的路程为s光＝2s，通过该段路程所用的时间为t＝，则光速为c＝＝＝。
故答案为：。
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学习了光的直线传播知识后，小宁和同学一起利用生活中的废旧物品探究小孔成像特点。
（1）如图所示，小宁用硬纸筒制作“针孔照相机”来探究小孔成像。他发现蜡烛和小孔的位置固定后，移动内筒改变半透明薄膜离小孔的距离，像的大小会发生改变，于是他测出了小孔到半透明薄膜的距离不同时像的高度，填在表格中：
小孔到半透明纸的距离s/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
像的高度h/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
从数据可以看出：当蜡烛和小孔的距离保持不变时，半透明薄膜离小孔越远，像越大。根据数据进一步判断：当半透明薄膜距小孔12cm时，像的高度是　 　cm。
（2）小科用一次性杯子和半透明薄膜也做了一个“针孔照相机”。他在一次性杯子的底部用针戳了一个小孔，在杯口蒙上一层半透明薄膜。小科在实验室用这个“针孔照相机”来观察蜡烛通过小孔所成的像，图中观察方法正确的是　 　（选填“A”或“B”）。
（3）为了进一步探究小孔成像的性质，小科可选择的最佳光源是　 　。
A．“E”形光源 B．“W”形光源 C．“R”形光源
练1.1
科学兴趣小组用图甲所示的圆柱形纸筒探究“小孔成像的规律”时，发现像的大小不同，亮度也不一样。关于像的亮度与哪些因素有关，他们提出以下猜想。
猜想1：与小孔到光屏的距离有关。
猜想2：与小孔的形状有关。
（1）小孔成像的原理是　 　。
（2）验证猜想1时，应固定　 　和小孔的位置，让光屏从图示位置沿纸筒慢慢远离小孔，同时观察光屏上像的亮度变化情况。
（3）验证猜想2时，固定“↑”状发光体、纸筒和光屏的位置，更换使用如图乙所示的三个小孔进行实验，分别观察比较所成像的亮度。他们实验中存在的不足是　 　。
练1.2
小科在树底下看到地面上除了轮廓分明的树叶影子外，还有若干大小不一的圆形光斑。
（1）树叶影子的形成表明了光　 　传播的特点。
（2）小科对圆形光斑大小不同产生了疑问，并由此产生了四种猜想；
①可能与树叶缝隙的大小有关；
②可能与树叶缝隙的形状有关；
③可能与地面到缝隙的距离有关；
④可能与缝隙到太阳的距离有关。
小科马上就否定了猜想④，原因是　 　。
（3）为了验证猜想①，小科准备了一个简易的小孔成像仪（如图1）和如图2的材料（开着四种不同形状孔的卡片甲，覆盖在上面的卡片乙按照箭头方向移动），小科应该选择卡片　 　组合（填“A”、“B”、“C”或“D”）。在实验过程中，在改变小孔大小的同时，必须保证
____________（填“物距”“像距”或“物距和像距”）相同。
练1.3
（1）小科用两个硬纸筒探究小孔成像，如图所示，眼睛在屏的　 　（填“左”或“右”）边观察，他发现蜡烛和小孔的位置固定后，像离小孔越远，像就越大。
（2）小科测出了像到小孔不同距离时像的高度，部分数据如下表，则“★”处的数值是　 　。
像的高度h/cm 1.0 2.0 3.0 4.0 ★
像到小孔的距离s/cm 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0
（3）小科知道树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上成的像，他测出了某一个光斑的直径为1.4cm，光斑到小孔的距离为1.5m，从书上查到太阳到地球的距离为1.5×1011m，根据上述实验结果可以估算太阳的直径为　 　m。
（宁波期末）小东和几位同学做手影游戏时发现，手影的大小经常在改变，那么手影的大小与哪些因素有关？他猜想：影子的大小可能与光源到物体的距离有关，他们借助如图甲所示的实验装置来探究影子高度与光源到物体距离的关系。
实验中，把手电筒正对黑板擦由近及远先后放在距离黑板擦不同的位置，保持其他因素不变，分别测出影子在墙面上的高度，记录数据如下表所示：
手电筒和黑板擦的距离L/cm 20 30 40 50 60 70
黑板擦影子的高度H/cm 20 17 14.5 13.6 13 12.6
（1）分析数据他们发现：若保持其他因素不变，当手电筒由近及远逐渐远离黑板擦时，影子的高度随之　 　。
（2）当手电筒距离黑板擦较远时，观察图像的变化趋势发现，影子高度变小得　 　（填“快”或“慢”）；设想当手电筒距离黑板擦足够远时，影子的大小将　 　。
练2.1
皮影戏是一种使用平面的、关节可动的物品，将其置于光源与半透明幕布（比如白纱布）之间，用以叙说故事的传统表演艺术。科学课上同学们开展了“自制皮影戏道具”项目化学习活动，利用灯光照射皮影，使其呈现在幕布上，此次活动包括原理探究、项目评价、制作改进三个环节。
【原理探究】
（1）小组同学利用事先制作好的道具进行了皮影展示，如图甲所示，屏幕“投影”均是黑白，形成黑白“投影”所利用的科学原理是　 　；
【项目评价】
评价量规既是作品制作过程的指引，又是作品等级评定的依据，小组同学制定了如下评价量规：
自制皮影戏道具评价量规
评价指标 作品等级
优秀 合格 待改进
皮影效果 可用两种方法改变“投影”大小 ？ 无法改变大小
装置搭建 内部元件稳定，不会轻易翻转或移动 内部元件较稳定，会翻转或移动 元件会轻易翻转或移动
装置外形 外形简约、美观，材料外形轻便不易破损 外形简约，材料轻便但易破损 没有外包装
（2）评价量规表格中“？”处应该写：　 　；
（3）根据评价量规中评价指标“皮影效果”，该小组的道具的等级被评价为“优秀”；在幕布固定不动的前提下，结合图乙，你认为该小组同学将屏幕中的“投影”变大，所采用的方法有：　 　（写出其中一种）；
【制作改进】
（4）小组同学查阅资料了解到，宋代的皮影戏不仅栩栩如生，而且屏幕中的角色“形象”五颜六色。于是同学们又将彩色的透明皮影放在幕布前面，然后用灯光投射出影像。如图丙，在照射一朵透明带绿叶的红花时，小组同学用了红光，幕布上得到一朵带黑叶的红花。
练2.2
图甲是小明测绘得到的我市某学校旗杆影子长度（分别在夏至日和冬至日正午测量）。
（1）B图是在　 　测绘的。（选填“夏至”或“冬至”）
（2）为保证后排房屋的采光，必须考虑前、后楼南北方向上的最小楼间距（图乙）。按这一理论设计，高纬度地区的最小楼间距应　 　（选填“大于”、“等于”或“小于”）中纬度地区的最小楼间距。
（3）下列四幅图中，可能是小明在早上10点到下午2点间测绘得到的旗杆杆顶影子轨迹的是　 　。
A. B. C. D.
练2.3
物体在灯光下会投下影子，小实发现教室里的影子有浓有淡。
（1）请画出物体在点光源S照射下在地面投下的影子。
（2）小实根据影子的成因思考后发现：家里客厅天花板上的灯光布局并不合理。灯光布局如图甲，其示意图如图乙。请分析该灯光布局不合理的原因　 　；并提出合理的设计方案，画在答卷纸的图丙中。
小宁晚上站在有地砖的人行道上A处时，在路灯照射下头部投影在地面上E点，远离路灯走过20块地砖到达B点时，发现头部影子向前移动25块地砖到F点，已知小宁的身高是1.6米，则路灯S距地面的高度为　 　米。
早在公元前305年，著名天文家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到0.1%。他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城（今埃及阿斯旺）正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部，而远在S千米以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子，他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为θ°，由此得出地球的周长为（　　）
A．千米 B．千米
C．千米 D．千米
小科设计了一个测定光速的实验，如图所示，在圆形遮光板上开有两个透光孔A、B，A、B要处在同一个以O为圆心的圆弧上，其中B孔后固定一个光线探测装置（如一小片感光的胶片，感光面朝向小孔，背面用不透光的物质覆盖）。设法让圆形板绕O高速转动，C为能发出极细、极亮激光束的激光器，当A转到图甲位置时，激光束正好穿过孔A射向远处的平面镜（平面镜镜面事先需调校得与光束垂直），如果光的传播确实需要时间，则当以光速按原路返回遮光板时，A孔已经转到了图乙位置，如果遮光板转速合适，就有可能恰好使B孔到达这一位置，这样光束就能穿过小孔B，被光线探测装置探测到，这样只要测出A、B小孔间的弧长L，板的转速N，遮光板和平面镜之间的距离s和OA的长度R，就能算出光的速度。
用直接测出的AB小孔间的弧长L，遮光板的转速N（1s内转过的圈数），遮光板和平面镜之间的距离s和OA的长度R这四个量来计算光速c，则光速的表达式是　　 。
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