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第13讲 光的直线传播
1．能识别光源，知道光源的分类。
2．了解光的直线传播，能列举出光的直线传播在生活中的现象及应用。
3．知道光在真空中的传播速度。
4．通过观察光在空气中和水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法。
日晷的时光密码 —— 光与影的计时艺术
日晷是利用太阳影子的位置变化来计时的工具，其原理基于光的直线传播。晷针投射的影子随太阳移动而转动，对应晷面上的刻度即为时间。
文化差异：中国日晷的晷面多为平面（如赤道式日晷），而古印度日晷曾设计成半球形，通过影子长度变化计时；阿拉伯学者还发明了可随身携带的 “便携式日晷”。
局限性：日晷依赖阳光，阴天或夜晚失效，因此古人同时使用 “漏刻”（水钟）等计时工具互补。
知识点1、光源和光线
（1）光源：正在发光的物体叫光源，光源可分为自然光源和人造光源。
①自然光源：如天上的恒星、闪电、夏夜在草丛中闪烁的萤火虫、深海中游戈的烛光鱼等。
②人造光源：如室内照明用的白炽灯、建筑物上的霓虹灯、发光的二极管等。
（3）根据形态可分为点光源、线光源、面光源。
（4）不能发光的物体是靠反射其他物体照到其表面的光而被我们看到的。
（2）光线：光线是表示光的传播方向的直线，光线是一种几何的抽象，在实际当中不可能得到一条光线；口语中光线亦可指光源辐射的光。
知识点2、光速和光年
（1）光速：光在真空中的传播速度是，而在空气中传播速度接近于在真空中的传播速度，也认为是，光在水中的传播速度约为，在玻璃中的传播速度约为。
（2）光年：光年是指光在1年中的传播距离，1光年9.46×1015m。
知识点3、光在均匀介质中沿直线传播
（1）光在同一种均匀介质中沿直线传播。
（2）光能在固体、液体、气体中传播。
（3）光沿直线传播的前提是在同种均匀介质中。光的直线传播不仅是在均匀介质，而且必须是同种介质。可以简称为光的直线传播，而不能为光沿直线传播。
（4）光在两种均匀介质的接触面上是要发生折射的，此时光就不是直线传播了。
知识点4、光直线传播的应用
（1）小孔成像。
（2）射击瞄准。
（3）激光准直。
（4）排直队要向前看齐等。
（5）影子的形成。
（6）日月食的形成。
题型1、光源与光线
（2024秋 双流区期末）下列物体，不是光源的是（　　）
A．燃烧的火炬 B．绚丽的霓虹灯
C．璀璨的钻石 D．绽放的烟花
【解答】解：光源是指能自行发光且正在发光的物体。
燃烧的火炬通过燃料燃烧产生光能，是光源；
绚丽的霓虹灯通过电能转化为光能，是光源；
绽放的烟花通过化学反应产生光能，也是光源。
而璀璨的钻石本身不能发光，我们看到钻石闪闪发光，是因为它反射了外界的光线，其光芒是光线在其表面和内部经过复杂反射和折射后形成的效果，所以钻石不是光源。故C符合题意，ABD不符合题意。
故选：C。
（2024春 龙华区校级期中）下列诗句中蕴含一定的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，人们是通过音调辨别出钟声的
B．“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，阴晴圆缺的月亮是自然光源
C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，“轻舟”的运动是以船上乘客为参照物的
D．“孤帆一片日边来”，“孤帆”的运动，是以江岸为参照物的
【解答】解：A．“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，不同物体发出声音的音色不同，人们是通过音色辨别出钟声的，故A错误；
B．“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，月亮自身不会发光，是反射的太阳光，不是自然光源，故B错误；
C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，“轻舟”的位置相对于船上乘客没有发生变化，是静止的；“轻舟”的位置相对于岸边的山发生了变化，以岸边的山为参照物“轻舟”是运动的，故C错误；
D．“孤帆一片日边来”，“孤帆”的位置相对于江岸发生了变化，以江岸为参照物“孤帆”是运动的，故D正确。
故选：D。
（2024秋 山西月考）如图所示，张继的《枫桥夜泊》描绘了“枫桥”附近的夜景。下列说法正确的是（　　）
A．以“寺”为参照物，“桥”是静止的
B．“月”和“渔火”都属于光源
C．“霜”是空气中的小水滴凝固形成的
D．钟响时，客船上的人用手捂住耳朵是在声源处减弱噪声
【解答】解：A．以“寺”为参照物，“桥”的位置没有改变，因此是静止的，故A正确；
B．“月”自身不能发光，不是光源，“渔火”自身能发光且正在发光，属于光源，故B错误；
C．“霜”是空气中的水蒸气凝华形成的小冰晶，故C错误；
D．钟响时，客船上的人用手捂住耳朵是防止噪声进入人耳，在人耳处减弱噪声，故D错误。
故选：A。
（2024秋 凉州区期末）下列关于光线的说法正确的是（　　）
A．光源能射出无数条光线
B．光线就是很细的光束，是真实存在的
C．光线是用来表示光的传播径迹和方向的直线，用实线表示
D．光线是用来表示光的传播方向的直线，常用虚线表示
【解答】解：A．光源能发光，但不是射出无数条光线，故A错误；
BCD．为了描述光的传播，人们通常用一条带有箭头的直线来表示光传播的路径和方向，即光线，光线实际不存在，是为了形象描述光的传播特点而假想出来的，不是很细的光束，用实线表示光线，故BD错误，C正确。
故选：C。
（2024秋 武宣县期中）下列关于光线的说法正确的是（　　）
A．光源能射出无数条光线
B．光线是真实存在的
C．光线就是很细的光束
D．光线是用来表示光传播路径和方向的理想模型
【解答】解：A、光源是自身能发光的物体，所以能发光，但不是射出光线，故A错误；
BD、光线实际不存在，人们用一条看得见的实线来表示光线，表示光的传播路径和方向，用到理想模型法，故B错误，D正确；
C、光线只是表示光传播方向的一条直线，并不是很细的光束，故C错误。
故选：D。
题型2、光速与光年
（2025 清原县一模）“司机一滴酒，亲人两行泪”，为行车安全，大家要提醒身边的朋友家人，切勿酒驾。如图为交警夜查酒驾的情景，以下说法正确的是（　　）
A．交警手中的荧光棒不是光源
B．交警身上穿的反光背心是光源
C．车灯光在夜空中是沿曲线传播的
D．车灯的光比车鸣笛的声音传播得快
【解答】解：A、交警手中的荧光棒能自行发光，是光源，故A错误；
B、交警身上穿的反光背心不能自行发光，不是光源，故B错误；
C、车灯光在夜空中是沿直线传播的，故C错误；
D、车灯的光比车鸣笛的声音传播得快，故D正确。
故选：D。
（2024秋 巢湖市期末）一篇科普文章中写道，即使太阳突然消失，人类也不能“第一时间”发现，因为尽管阳光信使一路狂奔，当它来到我们面前时已经过去8.333333分钟！据此估算太阳与地球之间的距离最接近下列选项中的（光在真空中传播速度约为3×108m/s）（　　）
A．1.5×1011km B．2.499×109m
C．15×108m D．1.5×1011m
【解答】解：太阳与地球之间的距离s＝vt＝3×108m/s×8.333333×60s＝1.5×1011m，故D正确。
故选：D。
（2024秋 宁明县期末）比较光现象和声现象，下列说法正确的是（　　）
A．光和声音在固体中传播速度最快
B．光和声音都具有能量
C．光和声音在真空中的传播速度都是340m/s
D．光和声音传播都需要介质
【解答】解：A、光在固体中传播速度没有其在气体和液体中快，通常声音在固体中的传播速度要大于空气和液体中的速度，故A错误；
B、光和声音都具有能量，故B正确；
C、光在真空中的传播速度约为3×108m/s，真空不能传声，故C错误；
D、光的传播不需要介质，声音的传播需要介质，故D错误。
故选：B。
（2024秋 桥西区期中）下列说法正确的是（　　）
A．光在任何介质中都是沿直线传播的
B．一束光垂直入射到平面镜上，反射角大小为0度
C．光的传播速度是3×108m/s
D．光在真空中传播速度最小
【解答】解；A．光只有在同种均匀介质中沿直线传播，故A错误；
B．由光的反射定律可知，一束光垂直入射到平面镜上，反射光线与法线重合，所以反射角大小为0°，故B正确；
CD．光的传播不需要介质，光在真空中的传播速度是3×108m/s，在其它介质中的传播速度都比真空中的要小，故CD错误。
故选：B。
（2024秋 邯郸期中）一般情况下，光在固体、液体、气体中传播速度的大小关系，正确的是（　　）
A．v气＞v液＞v固 B．v固＞v液＞v气
C．v气＞v固＞v液 D．v固＞v气＞v液
【解答】解：光在空气中的速度非常接近c，光在水中的传播速度大约是，在玻璃中的速度大约是。光在固体、液体、气体中传播速度的大小关系为：v气＞v液＞v固，故BCD错误，A正确。
故选：A。
题型3、光的直线传播与应用
（2025 宝应县校级模拟）如图将易拉罐的一端剪去，蒙上半透明纸，在罐底部开一个小孔，用它做小孔成像实验，观察物体，如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．小孔必须做成圆形，否则成像会不清晰
B．物体做顺时针转动时，像也做顺时针转动
C．保持物体和小孔之间的距离不变，则半透明纸与小孔距离越大，像也越大
D．小孔成像实验说明，光在同种均匀质中沿直线传播
【解答】解：A、小孔成像时，成像情况与小孔的形状无关，故A错误；
B、物体做顺时针转动时，像也做顺时针转动，故B正确；
C、在物体距小孔不变的情况下，半透明纸是像的位置，因为成像的大小取决于像到小孔的距离，则半透明纸与小孔距离越大，像也越大，故C正确；
D、小孔成像是由光的直线传播形成的，故D正确。
故选：A。
（2025 扬州二模）中华文明，源远流长，战国时期的《墨经》中就曾记载了影子的形成等光学现象。如图所示，墙上手影形成的原因是（　　）
A．光的直线传播 B．光的反射
C．平面镜成像 D．光的折射
【解答】解：墙上手影形成的原因是光的直线传播，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选：A。
（2025 盐城校级模拟）为了探究树荫下光斑的成因，小明设计了开有菱形状孔（边长约为5厘米）的卡片甲正对太阳光，并用另一张卡片乙紧贴在甲上沿箭头方向水平移动，观察距卡片50cm且与甲平行放置的光屏上光斑的变化情况，下列实验现象记录错误的是（　　）
A．光斑未变成圆形前，光斑的形状与孔的形状相同
B．光斑未变成圆形前，光斑的亮度逐渐变暗
C．光斑变成圆形后，其大小不变
D．光斑变成圆形后，光斑的亮度逐渐变暗
【解答】解：
图中卡片乙向左移动前，孔的形状是菱形的，孔比较大，由于光沿直线传播，后面光斑的形状是菱形的，随着卡片向左移动，孔的形状发生变化变成三角形，但由于孔比较大，还是变成三角形后并且逐渐变小，虽然通过的光线变少，但同时光斑的面积也变小了，从而光强度不变，所以亮度不变；
当孔小到一定程度时，地面上的光斑是太阳经孔成的像（小孔成像），光斑的形状与太阳的形状相同，是圆形的，其大小不变，光斑的亮度逐渐变暗，故B错误，ACD正确。
故选：B。
（2024秋 梁山县期末）我国2000多年前的《墨经》就记载有小孔成像实验。如图所示，是同学们制作的小孔成像仪，下列说法正确的是（　　）
A．小孔成像像的形状与小孔的形状有关
B．小孔成像成的一定是倒立、缩小的虚像
C．影子的形成原理与小孔成像的原理相同
D．小孔成像仪离光源距离越近，像就越小
【解答】解：A．小孔成像与小孔的形状无关，故A错误；
B．小孔成像的原理是光的直线传播。小孔成像成的一定是倒立的实像，故B错误；
C．影子和小孔成像都是光的直线传播形成的，故C正确；
D．其他条件相同时，小孔成像仪离光源距离越近，成像就越大，故D错误。
故选：C。
（2024秋 番禺区期末）《考工记》著于春秋战国时期，是我国流传至今年代最早的关于手工业技术的文献。其中记载了一种通过太阳的影子辨别东西方位的方法，如图所示，在水平地面上的O点竖立一根木杆，从早晨到傍晚，木杆的影子从图中的OA处运动到OC处，则C点在O点的（　　）
A．南方 B．北方 C．东方 D．西方
【解答】解：OB是最短的影子，说明此时阳光与地面夹角最大，这是正午，又由于正午时太阳在正南方，所以影子在正北方，即OB是南北方向的；
从早晨到傍晚，木杆的影子从图中的OA处运动到OC处，这说明A在西方、C在东方，所以C点在O点的东方。
故选：C。
（2025春 商水县校级月考）自古以来，我国就有着关于月球的种种传说，随着中国月球探测工程的逐步实施，将一步步揭开她神秘的面纱。已知地球与月球之间的距离约为3.8×108m。下列说法正确的是（　　）
A．在月明星稀的晚上，月球是光源
B．月光从月球表面到达地面的时间约为7.9s
C．超声波从地面到达月球表面的时间约为1.1×106s
D．月食是由于光沿直线传播，地球挡住了太阳射向月球的光引起的
【解答】解：A、月球本身不能发光，不是光源，故A错误；
B、月光从月球表面到达地面的时间约为：，故B错误；
C、超声波不能在月球上和外太空传播，真空不能传声，故C错误；
D、月食是由于光沿直线传播，地球挡住了太阳射向月球的光引起的，故D正确。
故选：D。
（2025 高新区校级模拟）沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中，其影随莺而移”，而在纸窗上开一个小孔使莺的影子呈现在室内纸屏上，却观察到“莺东则影西，莺西则影东”，则下列说法错误的是（　　）
A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的现象是小孔成像
B．图甲和图乙都可以用光的直线传播来解释
C．图甲所成的“影”一定比图乙所成的“影”大
D．小孔成像时，物左右移动时，其像的移动方向与其相反
【解答】解：A、“莺东则影西，莺西则影东”描述的现象是小孔成像，故A正确；
B、图甲和图乙都可以用光的直线传播来解释，故B正确；
C、小孔成像成的像的大小与物体和像到孔的距离有关，是倒立的实像，图甲所成的“影”不一定比图乙所成的“影”大，故C错误；
D、利用光的直线传播可知，小孔成像时，物左右移动时，其像的移动方向与其相反，故D正确。
故选：C。
（2025 顺德区校级模拟）2021年9月30日是国家设立的烈士纪念日。如图，18名礼兵抬起花篮迈着铿锵有力的步伐，缓步走向人民英雄纪念碑。下列关于礼兵在行进时说法正确的是（　　）
A．铿锵有力的脚步声不是由振动产生的
B．礼兵方队匀速前进、动作标准，他们做的不是机械运动
C．以礼兵为参照物，花篮时运动的
D．整个队列整齐划一，现场观众是通过光沿直线传播来判断的
【解答】解：A.铿锵有力的脚步声是由振动产生的，故A错误；
B.礼兵方队匀速前进、动作标准，他们做的是机械运动，故B错误；
C.以礼兵为参照物，花篮相对于礼兵的位置没有发生变化，花篮是静止的，故C错误；
D.整个队列整齐划一，现场观众是通过光沿直线传播来判断的，故D正确；
故选：D。
（2024秋 孝南区期末）《墨经》中记载了小孔成像现象及其解释，今人据其论述作复原图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此实验在大晴天做效果更好
B．打开窗户，能看到更清晰的像
C．像的形状与墙上小孔的形状有关
D．人向左移动，像会变大
【解答】解：A、在大晴天进行小孔成像实验效果更好，主要是因为大晴天光照强度较好，有利于实验的进行，故A正确；
B、根据小孔成像的特点可知，小孔成像的前提是孔要足够小，开窗户导致小孔变大，故B错误；
C、像的形状与墙上小孔的形状无关，故C错误；
D、小根据小孔成像的特点可知，像的大小与光源到小孔的距离有关，离孔越远，像越小，故D错误。
故选：A。
（2024秋 惠来县期末）劳动人民对自然现象进行观察和研究，留下了许多耳熟能详的语句。对下列语句相应物理原理的解释正确的是（　　）
A．“长啸一声，山鸣谷应”——山谷振动产生声音
B．“真金不怕火炼”——金的熔点低于一般炉火火焰温度
C．“绿树阴浓夏日长”——“阴浓”是光的直线传播形成的
D．“下雪不冷化雪冷”——下雪是凝固放热，化雪是熔化吸热
【解答】解：A、“长啸一声，山鸣谷应”是声音在山谷间反射形成回声的现象，故A错误；
B、“真金不怕火炼”是因为金的熔点高于一般炉火火焰温度，所以金在一般炉火中不会熔化，故B错误；
C、“绿树阴浓夏日长”——“阴浓”是光的直线传播形成的，故C正确；
D、雪是水蒸气凝华形成的，此过程放热，化雪是熔化吸热，故D错误。
故选：C。
（2024秋 恩施市期末）如图是我国发射的地球同步气象卫星“风云四号”，在距地表高度为36000km利用红外遥感技术拍摄后，合成的微信启动页。寓意从“人类起源”到“华夏文明”的历史发展。下列说法中正确的是（　　）
A．光在真空中的传播速度为3×108m/s
B．图中人的影子是由于光的反射形成的
C．卫星能够拍摄到地球，是因为地球是光源
D．以地面为参照物，“风云四号”卫星是运动的
【解答】解：A、光在真空中的传播速度为3×108m/s，故A正确；
B、图中人的影子是由于光的直线传播形成的，故B错误；
C、因为地球可以反射太阳光，所以我们在太空中人们能看到地球，而地球本身不发光，所以不是光源，故C错误；
D、以地球为参照物，“风云四号”卫星与地球的相对位置不变，风云四号”卫星是静止的，故D错误；
故选：A。
（2024秋 建邺区期末）如图所示，小华制作了一个针孔照相机，并用此装置观察一个明亮且不太大的物体，半透明蜡纸上可以呈现物体的像。关于针孔照相机，下列说法正确的是（　　）
A．若改变小孔的形状，蜡纸上像的形状也改变
B．为了清晰观察蜡纸上呈现的像，眼睛应贴近小孔观察
C．小纸筒便于降低蜡纸上像周围亮度，使像更清晰
D．仅将小纸筒向右移动，蜡纸上的像变大
【解答】解：A、小孔成像时，像的形状与孔的形状无关，改变小孔的形状，蜡纸上像的形状不改变，故A错误；
B、眼睛贴近小纸筒上的观察口，可清晰观察光屏上的像，而不是贴近小孔观察，故B错误；
C、小纸筒可调节像距大小，降低蜡纸上像周围亮度，使光屏上的像更清晰，故C正确；
D、仅将小纸筒向右移动，像距变小，蜡纸上的像变小，故D错误。
故选：C。
（2024秋 兴庆区校级期末）如图，在一个空罐底部打一个三角形的小孔，用一片透明的塑料膜蒙在空罐开口处，将小孔对着烛焰，前后调节适当位置，就可以看到烛焰在薄膜上呈现出一个 （选填“正立”或“倒立”）的实像。薄膜上映射的像的形状与小孔的形状 （选填“有关”或“无关”），保持装置位置不动，让蜡烛逐渐靠近小孔，发现像的大小将逐渐 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
【解答】解：小孔成像的原理是光沿直线传播，所以小孔成像时的像为倒立的像，小孔成像时，所成的像的形状与物体的形状有关，与小孔的形状无关。小孔成像所成像的大小与蜡烛（物体）到小孔的距离u和像到小孔的距离v的大小有关，保持装置位置不动（v不变），让蜡烛逐渐靠近小孔（u减小），由于光的直线传播，像的大小将逐渐变大。
故答案为：倒立；无关；变大。
（2025 青羊区校级模拟）小向同学在金沙遗址公园做了一个实验：阳光下让杆直立于O点，如图甲所示，每间隔几分钟记下影子端点的位置，画出其轨迹如图乙。图中B点离O点最近，则O→B连线指向 方，这利用了光 的原理。
【解答】解：OB是最短的影子，说明此时阳光与地面夹角最大，这是正午，又由于正午时太阳在正南方，所以影子在正北方，即O→B指向北方向。
杆的影子是由于光的直线传播，杆挡住射向杆的光线形成的。
故答案为：北；沿直线传播。
（2025 崂山区一模）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。两侧之所以看不清屏幕内容，是由于光的 （填写光现象）；此防窥膜贴在手机屏幕上， （选填“能”或“不能”）防止上方的窥视；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。
【解答】解：由图丙可知，两侧之所以看不清屏幕内容，是由于光的直线传播；此防窥膜贴在手机屏幕上，由于屏幕正上方在可视范围内，所以不能防止上方的窥视；为了让防境效果更好（可视范围减小），可以适当地减小超细百叶窗的间距。
故答案为：直线传播；不能；减小。
（2024秋 扬州期末）如图，O是小孔，请画出AB在MN上所成的像。
【解答】解：连接A点与小孔的下边缘，并延长与光屏MN相交于A'点；连接B点与小孔的上边缘，并延长与光屏MN相交于B'点，最后连接A'B'，就是AB在光屏MN上所成的像A'B'，如下图所示：
。
（2024秋 启东市期末）如图所示是小明用易拉罐制成的简易针孔照相机研究小孔成像规律：
（1）使用针孔照相机时，小孔对着 （选填“明亮”或“较暗”）的物体进行观察更容易看到物体的像。小明用发光二极管制成的“F”字样光源，如图甲所示，将“F”字样光源、简易针孔照相机按图乙所示位置放好，所成的像是图丙 （填序号）。这个像是 （选填“实像”或“虚像”）；
（2）小明保持“F”字样光源的位置不变，将易拉罐靠近发光的“F”，小明观察到塑料膜上所成的像会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；如果在易拉罐的底部扎了上下两个形状依次为“△、〇”的小孔，则在半透明膜上可以观察到 。
A.上下两个“”
B.上下依次为“〇、▽”
C.上下依次为“▽、〇”
【解答】解：（1）小孔成像实验中，是物体反射的光经小孔所成的像，对着明亮的物体像也更亮一些，更容易观察；
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，所以所成的像是图丙②；
（2）小孔成像的像的大小与物距、像距有关，当易拉罐靠近发光的“F”时，物距减小了，像会变大；
若在底部扎了两个形状依次为“△、〇”的小孔，那么每个小孔都会成一个像，小孔成像时，像的形状与小孔的形状无关，因此在半透明膜上可以观察到上下两个“”，故A正确。
故答案为：（1）明亮；②；实像；（2）变大；A。
（2024秋 邻水县期末）随着社会的发展，各行各业对智能化的要求不断提高，激光测距技术的应用领域也越来越广泛。目前在航空、军事、建筑等诸多领域都有着激光测距的身影。在地球表面放置的激光测距仪发出一束激光射向月球，大约经过2.54s激光测距仪会接收到反射回来的激光。光在真空中和空气中的传播速度取c＝3×108m/s，声音在空气中的传播速度为v声＝340m/s。
（1）地球到月球的距离大约是多少千米？
（2）太阳与地球表面的距离大约是1.5×108km，则太阳发出的光要经过多少秒才能到达地球表面？
（3）当激光测距仪接收到反射回来的激光时，会立刻发出“哔”的声音。如果站在距离激光测距仪68m处的科研人员可以听到这个声音，则从激光测距仪发出声音到科研人员听到声音相隔多长时间？
【解答】解：（1）激光测距仪从发出激光到接收反射回来的激光所用的时间为t＝2.54s，则激光传播的总路径为：s＝ct＝3×108m/s×2.54s＝7.62×108m；
地球到月球的距离大约为：；
（2）太阳发出的光到达地球表面的时间大约为：；
（3）从激光测距仪发出声音到科研人员听到声音需要的时间为：。
答：（1）地球到月球的距离大约是3.81×105km；
（2）太阳发出的光要经过500秒才能到达地球表面；
（3）从激光测距仪发出声音到科研人员听到声音相隔的时间为0.2s。
（2024秋 灵宝市期末）人类自远古时代，就对浩瀚的宇宙有着无限的想象，对探索宇宙、了解宇宙有着不懈的追求。宇宙的浩瀚不能以千里计，因此，在探索宇宙的过程中，我们常用到天文单位。天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，用符号AU表示，其数值取地球和太阳之间的平均距离。已知：海王星距离太阳约30个天文单位，1AU＝1.5×1011m。问：
（1）光在真空中的传播速度是 m/s；光从空气进入水中，传播速度 （选填“不变”“变大”或“变小”）
（2）光从太阳传到海王星需要多少小时？（结果保留1位小数）
【解答】解：（1）光在真空中的传播速度是3×108m/s；光从空气进入水中，传播速度变小。
（2）海王星距离太阳约30AU＝30×1.5×1011m＝4.5×1012m。
光从太阳传到海王星需要的时间为t1.5×104s≈4.2h。
答：（1）3×108；变小；（2）光从太阳传到海王星需要的时间为4.2小时。
（2024秋 亭湖区期末）阅读材料，回答问题。
圭表与二十四节
如图甲中的圭袅是我国古代的重大发明，表是垂直立于地面的标杆，圭是正南正北方向水平放置的尺，用它测量正午时表影的长度，从而确定一年的时间和季节。
战国时已经采用水面来校正盘使其水平，用铅垂线来校正表使其与圭垂直。由于光的散射和漫反射等的影响，早期圭表的象影边缘模糊不清，影响测量表影长度的精度。元代天文学家郭守敬对圭表进行改进与创新，他将表的高度增加到原来的五倍，且在表顶加一根架空的横梁，他还发明了景将，用小孔成像原理可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像，把确定表端影的位置变为确定果影中心的位置，较大提高了测量的精度，如图乙所示。
通过测量正午时表影长短的变化，推算出一回归年为365.25天，按照季节变化将一年划分为二十四节气（如图丙），用以指导生活和农业生产。2016年11月30日，联合国教科文组织批准“二十四节气”列入人类非物质文化遗产代表作名录。以圭表为代表的我国古代的科技成果，闪耀着智慧的光芒，激励着我们翠昼新的科技高峰。
（1）圭表能确定一年的时间和季节，它应用的光现象原理是 （光的直线传播/光的反射/光的折射）。
（2）一年中，表影最短的是二十四节气中的 ；
（3）“二十四节气”是中华民族智慧的结晶，其中涉及的物态变化说法正确的是（ ）
A.雨水时节雨的形成——汽化
B.白露时节露的形成——液化
C.霜降时节霜的形成——凝固
D.大雪时节雪的形成——熔化
（4）同一时刻，表的高度增加到原来的5倍，表在圭面上的影长变为原来的 倍；
（5）2025年1月5日是二十四节气中小寒，此时若表的顶端向北偏了5°，水平放置的圭上显示的节气可能是 （大寒/冬至）。
【解答】解：（1）由材料内容可知，圭表是利用光的直线传播原理进行工作的；
（2）一年中，表影最短的是二十四节气中的夏至；
（3）A、雨是空气中的水蒸气遇冷形成的小水珠，属于液化现象，故A错误；
B、露是空气中的水蒸气遇冷形成的小水珠，属于液化现象，故B正确；
C、霜是空气中的水蒸气遇冷形成的小冰晶，属于凝华现象，故C错误；
D、雪是空气中的水蒸气遇冷形成的小冰晶，属于凝华现象，故D错误；
故选：B；
（4）表的高度增加到原来的5倍，太阳高度角不变，根据三角函数关系可知，表在圭面上的影长变为原来的5倍；
（5）2025年1月5日是二十四节气中小寒，此时若表的顶端向北偏了5°，说明太阳的高度角降低，即太阳更偏向南方，由于小寒在冬至之后，因此圭上显示的节气可能是冬至。
故答案为：（1）光的直线传播；（2）夏至；（3）B；（4）5；（5）冬至。
宇宙中的 “光直线困境”—— 引力对光的 “扭曲”
根据爱因斯坦广义相对论，光线经过大质量天体（如恒星、黑洞）附近时会因时空弯曲而偏折，这看似与 “光直线传播” 矛盾，实则是更高维度的修正。
经典实验：1919 年，爱丁顿通过观测日全食时恒星光线的偏折，验证了广义相对论，证明光在强引力场中路径会弯曲。
趣味悖论：若在黑洞附近，光的 “直线” 会被扭曲成螺旋状，最终落入黑洞，形成 “光线永远跑不出的陷阱”。中小学教育资源及组卷应用平台
第13讲 光的直线传播
1．能识别光源，知道光源的分类。
2．了解光的直线传播，能列举出光的直线传播在生活中的现象及应用。
3．知道光在真空中的传播速度。
4．通过观察光在空气中和水中传播的实验现象，了解实验是研究物理问题的重要方法。
日晷的时光密码 —— 光与影的计时艺术
日晷是利用太阳影子的位置变化来计时的工具，其原理基于光的直线传播。晷针投射的影子随太阳移动而转动，对应晷面上的刻度即为时间。
文化差异：中国日晷的晷面多为平面（如赤道式日晷），而古印度日晷曾设计成半球形，通过影子长度变化计时；阿拉伯学者还发明了可随身携带的 “便携式日晷”。
局限性：日晷依赖阳光，阴天或夜晚失效，因此古人同时使用 “漏刻”（水钟）等计时工具互补。
知识点1、光源和光线
（1）光源：正在发光的物体叫光源，光源可分为自然光源和人造光源。
①自然光源：如天上的恒星、闪电、夏夜在草丛中闪烁的萤火虫、深海中游戈的烛光鱼等。
②人造光源：如室内照明用的白炽灯、建筑物上的霓虹灯、发光的二极管等。
（3）根据形态可分为点光源、线光源、面光源。
（4）不能发光的物体是靠反射其他物体照到其表面的光而被我们看到的。
（2）光线：光线是表示光的传播方向的直线，光线是一种几何的抽象，在实际当中不可能得到一条光线；口语中光线亦可指光源辐射的光。
知识点2、光速和光年
（1）光速：光在真空中的传播速度是，而在空气中传播速度接近于在真空中的传播速度，也认为是，光在水中的传播速度约为，在玻璃中的传播速度约为。
（2）光年：光年是指光在1年中的传播距离，1光年9.46×1015m。
知识点3、光在均匀介质中沿直线传播
（1）光在同一种均匀介质中沿直线传播。
（2）光能在固体、液体、气体中传播。
（3）光沿直线传播的前提是在同种均匀介质中。光的直线传播不仅是在均匀介质，而且必须是同种介质。可以简称为光的直线传播，而不能为光沿直线传播。
（4）光在两种均匀介质的接触面上是要发生折射的，此时光就不是直线传播了。
知识点4、光直线传播的应用
（1）小孔成像。
（2）射击瞄准。
（3）激光准直。
（4）排直队要向前看齐等。
（5）影子的形成。
（6）日月食的形成。
题型1、光源与光线
（2024秋 双流区期末）下列物体，不是光源的是（　　）
A．燃烧的火炬 B．绚丽的霓虹灯
C．璀璨的钻石 D．绽放的烟花
（2024春 龙华区校级期中）下列诗句中蕴含一定的物理知识，其中说法正确的是（　　）
A．“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”，人们是通过音调辨别出钟声的
B．“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺”，阴晴圆缺的月亮是自然光源
C．“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”，“轻舟”的运动是以船上乘客为参照物的
D．“孤帆一片日边来”，“孤帆”的运动，是以江岸为参照物的
（2024秋 山西月考）如图所示，张继的《枫桥夜泊》描绘了“枫桥”附近的夜景。下列说法正确的是（　　）
A．以“寺”为参照物，“桥”是静止的
B．“月”和“渔火”都属于光源
C．“霜”是空气中的小水滴凝固形成的
D．钟响时，客船上的人用手捂住耳朵是在声源处减弱噪声
（2024秋 凉州区期末）下列关于光线的说法正确的是（　　）
A．光源能射出无数条光线
B．光线就是很细的光束，是真实存在的
C．光线是用来表示光的传播径迹和方向的直线，用实线表示
D．光线是用来表示光的传播方向的直线，常用虚线表示
（2024秋 武宣县期中）下列关于光线的说法正确的是（　　）
A．光源能射出无数条光线
B．光线是真实存在的
C．光线就是很细的光束
D．光线是用来表示光传播路径和方向的理想模型
题型2、光速与光年
（2025 清原县一模）“司机一滴酒，亲人两行泪”，为行车安全，大家要提醒身边的朋友家人，切勿酒驾。如图为交警夜查酒驾的情景，以下说法正确的是（　　）
A．交警手中的荧光棒不是光源
B．交警身上穿的反光背心是光源
C．车灯光在夜空中是沿曲线传播的
D．车灯的光比车鸣笛的声音传播得快
（2024秋 巢湖市期末）一篇科普文章中写道，即使太阳突然消失，人类也不能“第一时间”发现，因为尽管阳光信使一路狂奔，当它来到我们面前时已经过去8.333333分钟！据此估算太阳与地球之间的距离最接近下列选项中的（光在真空中传播速度约为3×108m/s）（　　）
A．1.5×1011km B．2.499×109m
C．15×108m D．1.5×1011m
（2024秋 宁明县期末）比较光现象和声现象，下列说法正确的是（　　）
A．光和声音在固体中传播速度最快
B．光和声音都具有能量
C．光和声音在真空中的传播速度都是340m/s
D．光和声音传播都需要介质
（2024秋 桥西区期中）下列说法正确的是（　　）
A．光在任何介质中都是沿直线传播的
B．一束光垂直入射到平面镜上，反射角大小为0度
C．光的传播速度是3×108m/s
D．光在真空中传播速度最小
（2024秋 邯郸期中）一般情况下，光在固体、液体、气体中传播速度的大小关系，正确的是（　　）
A．v气＞v液＞v固 B．v固＞v液＞v气
C．v气＞v固＞v液 D．v固＞v气＞v液
题型3、光的直线传播与应用
（2025 宝应县校级模拟）如图将易拉罐的一端剪去，蒙上半透明纸，在罐底部开一个小孔，用它做小孔成像实验，观察物体，如图所示，下列说法不正确的是（　　）
A．小孔必须做成圆形，否则成像会不清晰
B．物体做顺时针转动时，像也做顺时针转动
C．保持物体和小孔之间的距离不变，则半透明纸与小孔距离越大，像也越大
D．小孔成像实验说明，光在同种均匀质中沿直线传播
（2025 扬州二模）中华文明，源远流长，战国时期的《墨经》中就曾记载了影子的形成等光学现象。如图所示，墙上手影形成的原因是（　　）
A．光的直线传播 B．光的反射
C．平面镜成像 D．光的折射
（2025 盐城校级模拟）为了探究树荫下光斑的成因，小明设计了开有菱形状孔（边长约为5厘米）的卡片甲正对太阳光，并用另一张卡片乙紧贴在甲上沿箭头方向水平移动，观察距卡片50cm且与甲平行放置的光屏上光斑的变化情况，下列实验现象记录错误的是（　　）
A．光斑未变成圆形前，光斑的形状与孔的形状相同
B．光斑未变成圆形前，光斑的亮度逐渐变暗
C．光斑变成圆形后，其大小不变
D．光斑变成圆形后，光斑的亮度逐渐变暗
（2024秋 梁山县期末）我国2000多年前的《墨经》就记载有小孔成像实验。如图所示，是同学们制作的小孔成像仪，下列说法正确的是（　　）
A．小孔成像像的形状与小孔的形状有关
B．小孔成像成的一定是倒立、缩小的虚像
C．影子的形成原理与小孔成像的原理相同
D．小孔成像仪离光源距离越近，像就越小
（2024秋 番禺区期末）《考工记》著于春秋战国时期，是我国流传至今年代最早的关于手工业技术的文献。其中记载了一种通过太阳的影子辨别东西方位的方法，如图所示，在水平地面上的O点竖立一根木杆，从早晨到傍晚，木杆的影子从图中的OA处运动到OC处，则C点在O点的（　　）
A．南方 B．北方 C．东方 D．西方
（2025春 商水县校级月考）自古以来，我国就有着关于月球的种种传说，随着中国月球探测工程的逐步实施，将一步步揭开她神秘的面纱。已知地球与月球之间的距离约为3.8×108m。下列说法正确的是（　　）
A．在月明星稀的晚上，月球是光源
B．月光从月球表面到达地面的时间约为7.9s
C．超声波从地面到达月球表面的时间约为1.1×106s
D．月食是由于光沿直线传播，地球挡住了太阳射向月球的光引起的
（2025 高新区校级模拟）沈括在《梦溪笔谈》中记述到“若莺飞空中，其影随莺而移”，而在纸窗上开一个小孔使莺的影子呈现在室内纸屏上，却观察到“莺东则影西，莺西则影东”，则下列说法错误的是（　　）
A．“莺东则影西，莺西则影东”描述的现象是小孔成像
B．图甲和图乙都可以用光的直线传播来解释
C．图甲所成的“影”一定比图乙所成的“影”大
D．小孔成像时，物左右移动时，其像的移动方向与其相反
（2025 顺德区校级模拟）2021年9月30日是国家设立的烈士纪念日。如图，18名礼兵抬起花篮迈着铿锵有力的步伐，缓步走向人民英雄纪念碑。下列关于礼兵在行进时说法正确的是（　　）
A．铿锵有力的脚步声不是由振动产生的
B．礼兵方队匀速前进、动作标准，他们做的不是机械运动
C．以礼兵为参照物，花篮时运动的
D．整个队列整齐划一，现场观众是通过光沿直线传播来判断的
（2024秋 孝南区期末）《墨经》中记载了小孔成像现象及其解释，今人据其论述作复原图如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此实验在大晴天做效果更好
B．打开窗户，能看到更清晰的像
C．像的形状与墙上小孔的形状有关
D．人向左移动，像会变大
（2024秋 惠来县期末）劳动人民对自然现象进行观察和研究，留下了许多耳熟能详的语句。对下列语句相应物理原理的解释正确的是（　　）
A．“长啸一声，山鸣谷应”——山谷振动产生声音
B．“真金不怕火炼”——金的熔点低于一般炉火火焰温度
C．“绿树阴浓夏日长”——“阴浓”是光的直线传播形成的
D．“下雪不冷化雪冷”——下雪是凝固放热，化雪是熔化吸热
（2024秋 恩施市期末）如图是我国发射的地球同步气象卫星“风云四号”，在距地表高度为36000km利用红外遥感技术拍摄后，合成的微信启动页。寓意从“人类起源”到“华夏文明”的历史发展。下列说法中正确的是（　　）
A．光在真空中的传播速度为3×108m/s
B．图中人的影子是由于光的反射形成的
C．卫星能够拍摄到地球，是因为地球是光源
D．以地面为参照物，“风云四号”卫星是运动的
（2024秋 建邺区期末）如图所示，小华制作了一个针孔照相机，并用此装置观察一个明亮且不太大的物体，半透明蜡纸上可以呈现物体的像。关于针孔照相机，下列说法正确的是（　　）
A．若改变小孔的形状，蜡纸上像的形状也改变
B．为了清晰观察蜡纸上呈现的像，眼睛应贴近小孔观察
C．小纸筒便于降低蜡纸上像周围亮度，使像更清晰
D．仅将小纸筒向右移动，蜡纸上的像变大
（2024秋 兴庆区校级期末）如图，在一个空罐底部打一个三角形的小孔，用一片透明的塑料膜蒙在空罐开口处，将小孔对着烛焰，前后调节适当位置，就可以看到烛焰在薄膜上呈现出一个 （选填“正立”或“倒立”）的实像。薄膜上映射的像的形状与小孔的形状 （选填“有关”或“无关”），保持装置位置不动，让蜡烛逐渐靠近小孔，发现像的大小将逐渐 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
（2025 青羊区校级模拟）小向同学在金沙遗址公园做了一个实验：阳光下让杆直立于O点，如图甲所示，每间隔几分钟记下影子端点的位置，画出其轨迹如图乙。图中B点离O点最近，则O→B连线指向 方，这利用了光 的原理。
（2025 崂山区一模）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。两侧之所以看不清屏幕内容，是由于光的 （填写光现象）；此防窥膜贴在手机屏幕上， （选填“能”或“不能”）防止上方的窥视；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。
（2024秋 扬州期末）如图，O是小孔，请画出AB在MN上所成的像。
（2024秋 启东市期末）如图所示是小明用易拉罐制成的简易针孔照相机研究小孔成像规律：
（1）使用针孔照相机时，小孔对着 （选填“明亮”或“较暗”）的物体进行观察更容易看到物体的像。小明用发光二极管制成的“F”字样光源，如图甲所示，将“F”字样光源、简易针孔照相机按图乙所示位置放好，所成的像是图丙 （填序号）。这个像是 （选填“实像”或“虚像”）；
（2）小明保持“F”字样光源的位置不变，将易拉罐靠近发光的“F”，小明观察到塑料膜上所成的像会 （选填“变大”、“变小”或“不变”）；如果在易拉罐的底部扎了上下两个形状依次为“△、〇”的小孔，则在半透明膜上可以观察到 。
A.上下两个“”
B.上下依次为“〇、▽”
C.上下依次为“▽、〇”
（2024秋 邻水县期末）随着社会的发展，各行各业对智能化的要求不断提高，激光测距技术的应用领域也越来越广泛。目前在航空、军事、建筑等诸多领域都有着激光测距的身影。在地球表面放置的激光测距仪发出一束激光射向月球，大约经过2.54s激光测距仪会接收到反射回来的激光。光在真空中和空气中的传播速度取c＝3×108m/s，声音在空气中的传播速度为v声＝340m/s。
（1）地球到月球的距离大约是多少千米？
（2）太阳与地球表面的距离大约是1.5×108km，则太阳发出的光要经过多少秒才能到达地球表面？
（3）当激光测距仪接收到反射回来的激光时，会立刻发出“哔”的声音。如果站在距离激光测距仪68m处的科研人员可以听到这个声音，则从激光测距仪发出声音到科研人员听到声音相隔多长时间？
（2024秋 灵宝市期末）人类自远古时代，就对浩瀚的宇宙有着无限的想象，对探索宇宙、了解宇宙有着不懈的追求。宇宙的浩瀚不能以千里计，因此，在探索宇宙的过程中，我们常用到天文单位。天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位，用符号AU表示，其数值取地球和太阳之间的平均距离。已知：海王星距离太阳约30个天文单位，1AU＝1.5×1011m。问：
（1）光在真空中的传播速度是 m/s；光从空气进入水中，传播速度 （选填“不变”“变大”或“变小”）
（2）光从太阳传到海王星需要多少小时？（结果保留1位小数）
（2024秋 亭湖区期末）阅读材料，回答问题。
圭表与二十四节
如图甲中的圭袅是我国古代的重大发明，表是垂直立于地面的标杆，圭是正南正北方向水平放置的尺，用它测量正午时表影的长度，从而确定一年的时间和季节。
战国时已经采用水面来校正盘使其水平，用铅垂线来校正表使其与圭垂直。由于光的散射和漫反射等的影响，早期圭表的象影边缘模糊不清，影响测量表影长度的精度。元代天文学家郭守敬对圭表进行改进与创新，他将表的高度增加到原来的五倍，且在表顶加一根架空的横梁，他还发明了景将，用小孔成像原理可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像，把确定表端影的位置变为确定果影中心的位置，较大提高了测量的精度，如图乙所示。
通过测量正午时表影长短的变化，推算出一回归年为365.25天，按照季节变化将一年划分为二十四节气（如图丙），用以指导生活和农业生产。2016年11月30日，联合国教科文组织批准“二十四节气”列入人类非物质文化遗产代表作名录。以圭表为代表的我国古代的科技成果，闪耀着智慧的光芒，激励着我们翠昼新的科技高峰。
（1）圭表能确定一年的时间和季节，它应用的光现象原理是 （光的直线传播/光的反射/光的折射）。
（2）一年中，表影最短的是二十四节气中的 ；
（3）“二十四节气”是中华民族智慧的结晶，其中涉及的物态变化说法正确的是（ ）
A.雨水时节雨的形成——汽化
B.白露时节露的形成——液化
C.霜降时节霜的形成——凝固
D.大雪时节雪的形成——熔化
（4）同一时刻，表的高度增加到原来的5倍，表在圭面上的影长变为原来的 倍；
（5）2025年1月5日是二十四节气中小寒，此时若表的顶端向北偏了5°，水平放置的圭上显示的节气可能是 （大寒/冬至）。
宇宙中的 “光直线困境”—— 引力对光的 “扭曲”
根据爱因斯坦广义相对论，光线经过大质量天体（如恒星、黑洞）附近时会因时空弯曲而偏折，这看似与 “光直线传播” 矛盾，实则是更高维度的修正。
经典实验：1919 年，爱丁顿通过观测日全食时恒星光线的偏折，验证了广义相对论，证明光在强引力场中路径会弯曲。
趣味悖论：若在黑洞附近，光的 “直线” 会被扭曲成螺旋状，最终落入黑洞，形成 “光线永远跑不出的陷阱”。

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