【精品解析】浙教版科学八年级上册 第1章 第4节 光的反射和折射 同步练习

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【精品解析】浙教版科学八年级上册 第1章 第4节 光的反射和折射 同步练习

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浙教版科学八年级上册 第1章 第4节 光的反射和折射 同步练习
一、选择题
1.光纤通信是现代信息传输的核心技术。如图所示,光从内芯的一端传输到另一端,此过程利用了
A.光的折射规律 B.光的直线传播原理
C.光的色散现象 D.光的反射定律
2.小嘉在旅行时观察到的下列现象中是由于光的反射形成的是(  )
A.水中的倒影
B.瀑布水雾处彩虹
C.阳光下的影子
D.透过玻璃球观赏美
3.如图所示的光现象,说法正确的是(  )
A.图甲中,手影是光的反射形成的
B.图乙中,潜望镜利用光的折射观察物体
C.图丙中,海市蜃楼是光的折射形成的
D.图丁中,汽车后视镜利用光的折射扩大观察范围
4.小窗从汽车的中央后视镜(平面镜)中看到有一辆汽车(如图),下列分析合理的是
A.成像原理是光的反射
B.司机看到的是汽车的实像
C.像到镜面的距离大于后方汽车到镜面的距离
D.若两车间距离变远,则后视镜中汽车的像变小
5.图为某同学梳理光现象时绘制的思维导图,导图中有内容缺失。选项中能正确补充“ ”所在位置的实例是
A. B.
C. D.
6.下列是小科在完成平面镜成像实验后画出的成像光路图,其中正确的是(  )
A. B.
C. D.
7.某湿地公园中,一只灰鹭全神贯注盯着水面。平静的水面映出它的身姿(如图 1)。下列选项中能正确表示人看到灰鹭倒影的光路是()
A. B.
C. D.
8.《再别康桥》是徐志摩的诗作,诗句中蕴含有丰富的光学知识。下列说法正确的是( )
A.“河畔的金柳是夕阳中的新娘”,金柳在夕阳下的影子是光的折射形成的
B.“撑一支长篙向青草更青处漫溯”,水底的青草是光折射形成的等大实像
C.“波光里的艳影在我的心头荡漾”,湖面波光粼粼是光的直线传播形成的
D.“我挥一挥衣袖不带走一片云彩”,看到天上的云彩是云彩反射了太阳光
9.小柯将一枚硬币放在碗底,然后后退至眼睛恰好看不到硬币的位置,如图甲所示。请另一位同学向碗中缓缓注水(硬币的位置未移动),当水面上升到一定高度时,小柯就能再次看到碗中的硬币,如图乙所示。图丙中能反映小柯的眼睛所在位置的范围是(  )
A.范围①或范围⑦ B.范围②或范围⑥
C.范围③或范围⑤ D. 范围④
10. 为了便于顾客挑选心仪的服装,许多服装店的衣柜门装有平面镜。如图,某顾客静止站在衣柜门的正前方,当衣柜门沿轨道向右水平移动时,顾客在平面镜中所成的像将(  )
A.向右移动 B.向左移动 C.保持不变 D.逐渐消失
11.在白光照射下,小乐看见不透明色卡中蓝色、红色、绿色、白色部分的面积分别为 如图所示。若小乐用某种光照射该色卡,看见其黑色部分的面积为10cm2,则该种光最可能是(  )
A.蓝光 B.红光 C.绿光 D.白光
12.学习光的传播后,小南做了如下实验:①用激光笔射向水中,观察到光线是一条直线(如图);②在A 点处用漏斗向水中慢慢注入海波溶液,观察到光发生了弯曲;③搅拌后,光又变直了。由上述现象可得( )
A.光在均匀介质中才沿直线传播
B.光的传播需要介质
C.光只有在水中才能沿直线传播
D.光在海波溶液中不能沿直线传播
13.如图所示,把甲、乙两只相同烧瓶的一侧都涂成黑色,另一侧都涂成白色,瓶口都用单孔橡皮塞连接一段相同的有色液柱,两个装置气密性良好。同时将甲涂黑的一侧正对太阳,将乙白色的一侧正对太阳,几分钟后,记录有色液柱移动的距离,甲为L1,乙为L2;则(  )
A. B.
C. D.以上都有可能
14.如图所示,一枚硬币置于陶瓷茶杯底部,当人移动到特定位置时,硬币会消失不见(如图甲);当向茶杯中注入一些水后,硬币又重新可见了(如图乙)。能够正确反映人看见水中硬币的光路是
A. B.
C. D.
15.夜晚走在南浔古镇可以看到地面美丽的光影(如图甲)。这是装在高处的投影灯照在地面上出现的图案,其内部结构简化为乙图所示。下列说法正确的是(  )
A.光照射到地面发生镜面反射
B.该投影灯的成像原理与照相机相同
C.地面上的像是由于光的折射形成的
D.地面上成的是正立的虚像
二、填空题
16.为“探究光的反射定律”,实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器,设计了如图所示的实验。
(1)为了能从各个方向观察到反射光线,应该选择较   (选填“粗糙”或“光滑”)的纸板。
(2)将一束光紧贴纸板射向镜面上的 O 点,在纸板上描出入射光线 EO 和反射光线 OF (图甲),并测出反射角和入射角,改变入射角大小做三次实验,并记录实验数据。该操作探究的问题是____。
A.光能否发生反射 B.光是否沿直线传播
C.光是否只能在镜面上反射 D.反射角与入射角的大小关系
(3)同学们把纸板B沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折转一定的角度(图乙),发现在纸板的上半部分看不到反射光线。此现象说明反射光线、入射光线、法线   (选填“在”或“不在”)同一平面内。
17.如图甲所示,将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上,两者的高度h1>h2,铅笔水平向右移动一段距离后,铅笔像的高度   (填“>”“=”或“<”)h2。若在平面镜前紧贴一块与铅笔等高的木板,如图乙所示,则铅笔在平面镜中   (填“能”或“不能”)成像。
18.(1)如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生光的反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出)其中反射光线是   ,折射角是   度。若使入射光逆着原反射光的方向射到平面镜土,可以发现,得到的反射光恰巧是逆着原入射光方向射出,这种现象叫作光路的   。
(2)如图是商场里的试鞋镜,小琳站在试鞋镜前看见镜中鞋的像是由光的   形成的,当她走近试鞋镜时,鞋所成像的大小   (选填“变大”“变小”或“下变”。
19.声和光与我们的生活密切相关,请根据材料,回答下列问题:
材料一:我国自主创新研发的新一代深远海综合科学考察实习船“东方红3号”配有最先进的声呐探测系统,它在海底进行地质探测时,使用声呐的频率为30kHz-60kHz。
材料二:在菲律宾的贫民窟,即使是白天,室内也是一片黑暗。于是当地人在透明塑料瓶中装满水 (如图甲),在屋顶的瓦片上钻一个孔(如图乙),把装满水的瓶子卡在孔里,阳光通过装满水的透明塑料瓶(如图丙),可以照亮30m2的房间。
(1)该船利用声呐探测系统发出的声音属于   (填“超声波”或“次声波”)。
(2)该科考船行驶在某海域,并对该海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。在经过该海域水平面的A、B、C、D、E五个位置时,向海底定向发射声波,测得回收信号的时间分别为0.40s、0.25s、0.30s、0.25s、0.40s。根据时间,求出海底与海平面的距离,就可以绘出海底的大致形状,则该海域海底的大致形状如图____。
A. B.
C. D.
(3)白天,太阳光透过“塑料瓶灯泡”发生了   (填“反射”或“折射”),为房间提供照明。
20.为避免司机由于低头观察汽车仪表,忽略路况而造成事故,厂商开发出抬头显示器。抬头显示器安装在驾驶台上,显示面水平朝上,司机向前平视,借助挡风玻璃可看到显示的像,如图甲所示。
(1)抬头显示器在前挡风玻璃上所成的像是根据光的   原理形成的。
(2)如果成像位置太高,可将抬头显示器适当   (选填“靠近”或“远离”)前挡风玻璃。
(3)如图乙,司机通过挡风玻璃看到的“像”是图丙中的   。(填字母)
21.类比法是通过已知事物的特点,推测类似事物特点的研究方法。可利用光的反射类型类比光的折射,来分析磨砂玻璃透光不透视的原因。如图表示平行光斜射入磨砂玻璃,光在其界面处会发生“漫”折射,每条光线   (填“遵循”或“不遵循”)光的折射定律,使光线   (填“平行”或“不平行”)射出,无法在视网膜上形成清晰的像,因而隔着磨砂玻璃无法看清物体。
三、实验与探究题
22.小文利用如图甲的装置探究“平面镜的成像规律”。
资料一:茶色镀膜玻璃片的其中一面涂有金属氧化物镀膜,作为主要的反射镜面。
资料二:反光率越高,成像越清晰;透光率高于 10%—15%,才可以看清镜面后的物体。
资料三:不同材料的反光率与透光率表
材料种类 反光率 透光率
茶色镀膜玻璃片 约为50% 约为 45%
普通玻璃片 约为10% 约为90%
(1)小文移去蜡烛 B, 将光屏放在原蜡烛 B的位置上,并观察光屏上是否能承接到蜡烛 A的像,他想探究的问题是   。
(2)小文将蜡烛A向右移动(如图乙),为了重新找到像的位置,接下来的操作是   。
(3)根据资料一,在测量像到平面镜的距离时有以下三种方式,其中最合理的是   。
(4)结合资料一、二、三,说出用茶色镀膜玻璃片替代普通玻璃片的优点是   。
23.小科在学习光时了解到:当光从光密介质(如玻璃、水)斜射入光疏介质(如空气)时,当入射角大于某一临界值时,折射光线会消失,入射光线全部发生反射。光纤通信正是利用这一原理实现信息传输的。为探究此规律,小科利用光具盘开展实验(如图甲),数据记录如下表:
玻璃中的入射角 0 10 20.7 30 40 41.2 41.8 42
空气中的折射角 0 15.2 30 45 74.6 81 90 /
(1)分析表中数据,可以得出哪些结论?   。(请写出一条)
(2)在塑料瓶侧壁开一小孔并插入出水管,瓶内装入适量水。小科发现随着瓶内液面逐渐下降,出水管流出的水越来越靠近瓶身。请解释这一现象发生的原因:   。
(3)用图乙所示装置模拟光纤原理,将激光笔照射到出水管对侧位置,使光恰能穿过出水管,小科预期能观察到的现象有____。
A.弯曲水流内部无明显光路
B.激光透过塑料瓶后沿水平方向直线射出
C.激光在弯曲水流内壁多次反射后沿水流方向传播
D.在水流的落点处可观察到明亮的光斑
(4)图丙为光纤结构示意图,要使光信号在光纤内全部发生反射(无折射光),光密介质应制成光纤的   (填“纤芯”或“包层”)
24. 甲图是“探究平面镜成像特点”和乙图是用蜡烛和烧瓶来“探究凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)实验甲中,使用玻璃板代替平面镜的好处是   ,在确定蜡烛B和蜡烛A的像是否完全重合时,人眼的观察位置应该是   (填字母)。
A.从玻璃板后观察蜡烛
B.在玻璃板前蜡烛A这一侧
C. A与B都需要
(2)实验乙调整蜡烛和烧瓶至如图所示位置,在墙壁上得到清晰的   实像(填“放大”、“缩小”或“等大”)。
25.学习了“光的折射”的相关知识后,小科将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”,小科想进一步探究光的“偏折比”的影响因素。他利用底部贴有白纸的透明水槽、激光笔、记号笔等器材按如图甲所示装置进行实验:
实验一:在水槽顶部固定一激光笔,打开激光笔的红色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为A,接着向水槽中加入一定量的清水,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为B;
实验二:将图甲中的水换成等体积的酒精。打开激光笔的红色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为C;
实验三:将实验二中激光笔的红色光切换成蓝色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为D。
(1)由实验一可知,光从空气斜射入水中,“偏折比”   1(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)由实验二可知,当光从空气分别斜射入水和酒精两种介质时,“偏折比”较大的介质是   ;
(3)由实验三可得出的结论是:   ;
(4)通过实验,小科发现,在介质种类相同时,入射角大小不变,折射角的大小也不变,即“偏折比”不变。请在图丙中画出:水面高度增加h后激光折射的光路图。
26.小虞做了如图三个光学实验,请回答下列问题。
(1)如图甲是“探究光的反射定律”的实验,小虞让光沿BO 方向入射,反射光沿OA方向射出,这表明   ;
(2)如图乙是“探究平面镜成像规律”的实验,小虞在图中“D”位置放上光屏,没有在光屏上看到像,说明平面镜所成的像是   像(填“实”或“虚”);
(3)如图丙是“探究光的折射规律”的实验,小虞发现折射光线OH的亮度比入射光线GO的亮度要暗一些,其主要原因是光从空气斜射入水中时不仅发生了折射现象,还发生了   (填一种光学现象)现象;小虞同学先后沿GO入射红色、紫色光束进行实验,在容器底得到两个光斑(如图丁所示),请你结合光的色散实验(如图戊所示),判断红光的光斑应位于图丁中的   点(填“K”或“J”)。
27.小新在利用光具盘探究光从玻璃(光密介质)斜射入空气(光疏介质)时的光路,发现光具盘上能呈现入射光线、反射光线与折射光线。当光沿某个方向从半圆形玻璃砖射向空气时,折射光线消失而反射光线却变得更亮。老师告诉他这是光的“全反射”现象,即只有当光由光密介质斜射入光疏介质,且入射角大于或等于某一角度时才会发生全反射现象。小新查阅资料并在老师的指导下展开如图的探究实验,实验甲数据记录如表所示。
玻璃中的入射角α/° 0 10 20.7 30 40 41.2 41.8 42
空气中的折射角β/° 0 15.2 30 45 74.6 81 90 /
反射能量占入射能量的百分比/% 5 7 26 43 77 84 100 100
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的增大而   。
(2)用图乙实验来模拟演示光纤原理,小新应选择   (选填“明亮”或“昏暗”)的实验环境。实验时,水流进入脸盆处有一光斑,这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而   (选填“变亮”或“变暗”)。
(3)制成图丙所示的光纤,可以用光密介质做成   (选填“内芯”或“外套”)。
四、综合题
28.为了充分利用太阳能,项目化学习小组设计了太阳能热发电站。发电站安装有许多定日镜(平面镜),将太阳光反射到接收器上。简化原理图如图所示。
(1)为了提高太阳能的反射率,定日镜有表格中的三种材料可选,最适合的是材料   (填字母)。
材料 特性
A 透明、透光性好、表面光滑
B 不透明、光反射率高、表面凹凸不平
C 不透明、光反射率高、表面光滑
(2)下列描述的光现象与定日镜工作原理相同的是____(填字母)。
A.小孔成像 B.日晷计时 C.镜花水月 D.海市蜃楼
(3)针对该项目,同学们制定了相应的评价量表,请你将“可调节性”这一评价要素补充完整。
评价要素 10 分 6 分 1分
可调节性   能根据太阳光线变化手动改变定日镜角度 不能改变定日镜角度
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】光的色散;光的直线传播及应用;光的反射定律;光的折射规律
【解析】【分析】A. 光从一种介质进入另一种介质时的偏折就是光的折射
B. 光在均匀介质中直线传播,例如影子、日食和月食,小孔成像;
C.太阳光经过三棱镜时被分解为七种单色光,这就是光的色散;
D.光在传播过程中遇到不透明的物体时改变传播方向继续传播,这就是光的反射。
【解答】 光纤通信是现代信息传输的核心技术 ,发出的激光在光纤内发生全反射现象,因此遵循光的反射定律,故D正确,而ABC错误。
故选D。
2.【答案】A
【知识点】光的直线传播及应用;光的反射;光的折射现象及应用
【解析】【分析】光照射在物体表面时发生反射,反射光线进入人的眼睛从而观察到物体。
【解答】A、水中的倒影相当于平面镜成像,原理是光的反射,故A正确;
B、彩虹形成的原理是光的折射,故B错误;
C、阳光下的影子的成因是光的直线传播,故C错误;
D、透过玻璃球进行观察,光线经过不同的介质,成像原理是光的折射,故D错误。
故答案为:A。
3.【答案】C
【知识点】光的直线传播及应用;光的反射;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
(3)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。
【解答】A.手影是光沿直线传播,被手挡住形成的黑影,故A错误;
B.潜望镜是利用两次平面镜成像来观察物体,平面镜成像是光的反射现象,故B错误;
C.海市蜃楼景象是由于光在不均匀的空气中传播时发生折射造成的,故C正确;
D.汽车后视镜利用光的反射扩大观察范围,故D错误。
故答案为:C。
4.【答案】A
【知识点】光的反射;平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】根据后视镜是平面镜以及面镜成像原理进行分析--像与物等大,像距等于物距,像与物关于平面镜对称,像与物的连线与平面镜相垂直。
【解答】A、中央后视镜是平面镜,平面镜的成像原理是光的反射,光线照射到镜面后发生反射,反射光线的反向延长线会聚形成像,故A正确;
B、平面镜所成的像是反射光线反向延长线会聚形成的,并不是实际光线会聚而成,因此平面镜成的是虚像,不是实像,故B错误;
C、平面镜成像中物距等于像距,可知像到镜面的距离等于后方汽车到镜面的距离,故C错误;
D、平面镜成像时,像的大小和物体的大小始终相等,和物体到镜面的距离无关。当两车间距离变远时,像的大小始终和汽车本身大小相等,不会改变,故D错误。
故答案为:A。
5.【答案】A
【知识点】光的直线传播及应用;光的反射;光的折射现象及应用
【解析】【分析】根据思维导图进行分析,可知实例的原理是光的反射,倒影形成的原理是光的反射,影子形成的原理是光的直线传播,水中折筷以及彩虹的形成原理是光的折射。
【解答】A、山的“倒影”属于光的反射(平面镜成像),故A正确;
B、“手影”游戏属于光的直线传播(光沿直线传播遇到障碍物形成影子),故B错误;
C、水中“折筷”属于光的折射(光从水斜射入空气时发生折射,使筷子看起来弯折),故C错误;
D、雨后“彩虹”属于光的色散,是折射现象的一种特殊表现,故D错误。
故答案为:A。
6.【答案】D
【知识点】平面镜成像的相关作图
【解析】【分析】平面镜成像是光的反射形成的,成的是正立、等大的虚像,据此分析判断。
【解答】AC.蜡烛成的虚像都是正立的,故AC错误;
BD.蜡烛火焰发出的光在平面镜上发生反射,反射光线的交点就是火焰成的虚像,故B错误,D正确。
故选D。
7.【答案】B
【知识点】平面镜成像的相关作图
【解析】【分析】 水面映出灰鹭的倒影属于平面镜成像,原理是光的反射,据此分析判断即可。
【解答】根据题意可知,灰鹭身上发出的光在水面发生反射,反射光线射入我们的眼睛后,我们沿反方向看回去,会看到它成在水面里的虚像,这就是看到的“倒影”。
AB.综上所述,灰鹭的虚像和眼睛应该在同一直线上,故A错误,B正确;
CD. 灰鹭倒影属于光的反射现象,不是折射现象,故CD错误。
故选B。
8.【答案】D
【知识点】光的直线传播及应用;光的反射;光的折射现象及应用
【解析】【分析】 A.光在同种均匀明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、影子的形成、日食和月食等;
BD.光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如倒影、平面镜成像、玻璃等;
C.光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等。
【解答】A. 影子是由于物体阻挡了光的直线传播,在物体后方形成的暗区,即金柳在夕阳下的影子是光的直线传播形成的,故A错误;
B. 当从水面看水底的青草时,光从水进入空气会发生折射。由于折射,青草的位置看起来比实际位置更浅,此时我们看到的是虚像,故B错误;
C. 湖面波光粼粼是由于水面不平整(有波浪或涟漪),导致光线发生反射时方向不一致,形成闪烁的效果,这是光的反射现象,故C错误;
D. 云是由小水滴或冰晶组成的,它们本身不发光。我们看到的云彩是因为云中的水滴或冰晶反射和散射太阳光,故D正确。
故选D。
9.【答案】B
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】根据光的折射规律确定折射光线可能在的范围即可。
【解答】 根据丙图可知,加水后,水面升高到一定程度时,硬币反射的光在水面处发生折射。当光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角。折射光线偏离法线从而进入人眼,这时观察者就看见碗中的硬币了。只要折射光线射入眼睛,我们就能看到水中的硬币,则眼睛应该在图丙中的范围②或范围⑥。
故选B。
10.【答案】C
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】根据平面镜成像的对称性分析判断。
【解答】 平面镜所成的像是虚像,像与物体关于镜面对称,即像的位置由物体和镜面的相对位置决定。 顾客静止站在衣柜门的正前方,当衣柜门沿轨道向右水平移动时, 物体的位置和平面镜所在平面的位置都不变,因此 顾客在平面镜中所成的像的位置保持不变。
故选C。
11.【答案】B
【知识点】物体的颜色
【解析】【分析】不透明物体的颜色由其反射的光决定,黑色物体吸收所有色光,白色物体反射所有色光,据此分析判断。
【解答】 不透明物体的颜色由其反射的光决定。蓝色部分反射蓝光,红色部分反射红光,绿色部分反射绿光,白色部分反射所有色光(红、绿、蓝)。
黑色的面积为10cm2,则应该是蓝色和绿色部分应该为黑色,那么不能照射蓝光、绿光和白光,只能照射红光。
故B正确,而ACD错误。
故选B。

12.【答案】A
【知识点】光的直线传播及应用;光的折射现象及应用
【解析】【分析】光在同种均匀介质中沿直线传播。若介质不均匀,光的传播方向会发生偏折。光的传播不需要介质,在真空中也能传播。现象①光在纯净水中沿直线传播说明水是均匀介质,光在均匀介质中沿直线传播。现象②注入海波溶液后,光发生弯曲,说明此时水和海波溶液未混合均匀,介质不均匀,光发生偏折。现象③搅拌后光又变直搅拌后介质重新变得均匀,光再次沿直线传播。
【解答】A选项:光在均匀介质中才沿直线传播,故A正确,符合题意。
B选项:光可以在真空中传播,不需要介质,故B错误,不符合题意。
C选项:光在空气、玻璃等其他均匀介质中也沿直线传播,故C错误,不符合题意。
D选项:当海波溶液搅拌后溶液均匀时,光也会沿直线传播,故D错误,不符合题意。
故正确答案为A。
13.【答案】C
【知识点】物体的颜色
【解析】【分析】根据黑色物体吸热能力大于白色物体的吸热能力分析。
【解答】 甲:涂黑的一侧正对太阳 → 黑色面吸收大量热量,导致烧瓶内空气受热膨胀明显。
乙:白色的一侧正对太阳 → 白色面反射大部分阳光,吸热较少,烧瓶内空气受热膨胀较弱。
则有色液柱移动的距离L1>L2。
故选C。
14.【答案】C
【知识点】光的折射规律;光的折射现象及应用;作光的折射光路图
【解析】【分析】(1)光的折射规律
当光从水(光密介质)斜射入空气(光疏介质)时,折射光线会远离法线,折射角大于入射角。人看到水中的硬币,是硬币反射的光经水面折射后进入人眼,人眼逆着折射光线看到虚像。
(2)光路传播方向判断
人能看到物体,是物体反射的光进入人的眼睛,因此光路方向一定是从水中的硬币出发,经水面折射后射向人眼,而不是从空气射入水中。
【解答】硬币反射出的光线被陶瓷茶杯侧壁挡住,人看不见硬币了,这是光在同种均匀介质中沿直线传播的缘故;
倒入一些水后,硬币反射的光线从水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,折射光线远离法线方向,人眼逆着折射光线看去,看到的是变高的硬币的像。
故答案为:C。
15.【答案】C
【知识点】光的反射;光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)光的反射与折射:光的反射分为镜面反射和漫反射,镜面反射的反射面光滑,漫反射的反射面粗糙;光的折射是光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象。
(2)凸透镜成像规律:当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时,凸透镜成倒立、放大的实像,这是投影仪的成像原理;当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,这是照相机的成像原理。
【解答】A、地面是粗糙不平的,光照射到地面时发生的是漫反射,而不是镜面反射,故该选项错误。
B、投影灯的成像原理是物距在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像,与投影仪相同;而照相机的成像原理是物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,两者原理不同,故该选项错误。
C、投影灯的镜头是凸透镜,光线通过凸透镜时发生了光的折射,从而在地面上成像,故该选项正确。
D、投影灯成的是倒立的实像,而不是正立的虚像,故该选项错误。
故答案为:C。
16.【答案】(1)粗糙
(2)D
(3)在
【知识点】光的反射定律
【解析】【分析】(1)光在光滑表面发生镜面反射,反射光线朝同一方向,只能在特定方向看到反射光;光在粗糙表面发生漫反射,反射光线向各个方向,能从各个方向看到物体。实验中要从各个方向观察反射光线,需让纸板发生漫反射,因此选择粗糙纸板。
(2)光的反射定律内容为:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。实验中多次测量入射角和反射角,目的是探究反射角与入射角的大小关系,验证反射角等于入射角的规律。
(3)通过将纸板 B 向后折转,使纸板上半部分与入射光线、法线不在同一平面,观察不到反射光线,从而证明反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内。
【解答】(1) 我们能从各个方向看到反射光线,是因为光在纸板表面发生了漫反射。光滑纸板会发生镜面反射,反射光线仅沿特定方向射出,无法从各个方向观察;而粗糙纸板表面凹凸不平,会将光线向各个方向反射(漫反射),因此应选择粗糙的纸板。
(2) 实验中多次改变入射角大小,测量对应的反射角,目的是探究反射角与入射角的大小关系,验证 “反射角等于入射角” 这一规律。
A 选项:光能否发生反射,只需一次实验观察到反射光线即可验证,无需多次测角,不符合题意;
B 选项:光是否沿直线传播,与本实验测入射角、反射角的操作无关,不符合题意;
C 选项:光是否只能在镜面上反射,与本实验探究内容无关,不符合题意;
D 选项:反射角与入射角的大小关系,与实验操作目的一致,符合题意。
故答案为:D;
(3) 将纸板 B 沿 PQ 剪开,把上半部分向后折转后,纸板上半部分与下半部分(入射光线、法线所在平面)不在同一平面,此时上半部分看不到反射光线,而下半部分仍能看到。这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,只有三者共面时,才能在纸板上观察到反射光线。
故答案为:(1) 粗糙;
(2) D;
(3) 在。
17.【答案】=;能
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)根据平面镜成像“物像等大”的规律分析;
(2)平面镜成像的原理是光的反射,只要有光线射到镜面上发生反射,那么就能成像。
【解答】 (1)无论铅笔如何移动(只要平面镜的尺寸足够大),根据平面镜成像“物像等大”的规律可知,像的高度始终等于铅笔的实际高度。
(2) 平面镜成像的原理是光的反射。木板紧贴平面镜前,如果木板完全遮挡了铅笔的光线(即光线无法到达平面镜),则铅笔无法成像。题目中木板和铅笔等高,木板只是部分遮挡铅笔射向平面镜的光线,平面镜未被挡住的部分仍然可以反射铅笔的光线,因此铅笔可以在平面镜中成像。
18.【答案】(1)OF;60°;可逆性
(2)反射;不变
【知识点】光的反射定律;平面镜成像特点、原理和现象;光的折射规律
【解析】【分析】(1)①根据光的反射定律和折射规律分析解答;
②根据光路的可逆性解答。
(2)①根据平面镜成像的原理解答;
②根据平面镜成像“物像等大”的规律分析。
【解答】(1)①根据图片可知,∠COE=∠COF,则二者应该为反射角和入射角,EO和OF肯定为反射光线和入射光线,那么OG为折射光线,那么折射角∠GOD=60°。
根据“折射光线和入射光线分居法线两侧”可知,入射光线为EO,反射光线为OF。
故填:OF;60°。
② 若使入射光逆着原反射光的方向射到平面镜土,可以发现,得到的反射光恰巧是逆着原入射光方向射出,这种现象叫作光路的可逆性,故填:可逆性。
(2) ①小琳站在试鞋镜前看见镜中鞋的像,是鞋子发出的光在镜面上发生反射形成的虚像。
②当她走近试鞋镜时,物距减小,根据“物像等大”的规律可知,鞋所成像的大小不变。
故填:反射;不变。
19.【答案】(1)超声波
(2)D
(3)折射
【知识点】超声波与次声波;光的折射现象及应用;速度公式及其应用
【解析】【分析】(1)人耳能听到的声音频率范围是20Hz-20kHz,高于20kHz的声波称为超声波,低于20Hz的声波称为次声波。
(2)根据时间等于路程与速度的比值进行分析,可知速度一定时,时间越长,说明经过的路程越远,即深度越深。
(3)光斜射入不同介质时会发生折射,据此进行分析。
【解答】 (1)声呐探测系统使用的频率范围为30kHz-60kHz,频率高于人类的听声范围,可知声呐系统利用的是超声波。
(2)回收信号所需时间越长,说明深度越深,可知最深的位置是AE,最浅的位置是BD。
故答案为:D。
(3) 阳光通过装满水的透明塑料瓶时,光线从空气进入水中,再从水中进入空气,发生了折射现象。折射改变了光线的传播方向,使得光线能够更均匀地照亮房间。
20.【答案】(1)反射
(2)靠近
(3)A
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)根据平面镜成像的原理解答;
(2)根据平面镜成像“物像等距”分析解答;
(3)根据平面镜成像左右对称分析。
【解答】(1) 挡风玻璃相当于一个平面镜,抬头显示器发出的光通过挡风玻璃反射进入司机的眼睛,形成虚像,这是光的反射现象。
(2) 根据平面镜成像规律,像到镜面的距离等于物到镜面的距离。若像的位置太高(即像距过大),说明物距(显示器到玻璃的距离)过大,因此需要减小物距,即让显示器靠近挡风玻璃。
(3) 挡风玻璃相当于平面镜,成像特点是左右对称(水平翻转)。图丙中,A是原图,B是左右对称的像,C是上下颠倒的像,D是旋转后的像。因此正确的像是B。
21.【答案】遵循;不平行
【知识点】光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】光的折射:折射光线与入射光线分居法线两侧,入射光线、折射光线和法线位于同一平面内。
【解答】不论是什么类型的折射,光线都遵循光的折射定律。
磨砂玻璃的表面粗糙,光线在不同位置的入射角不同,因此折射后的方向也各不相同。这种“漫”折射使得原本平行的入射光线变得不平行射出。由于出射光线方向杂乱,无法在视网膜上汇聚成清晰的像,因此隔着磨砂玻璃看不清物体。
22.【答案】(1)探究平面镜成的像是虚像还是实像
(2)蜡烛B向左移动,直到蜡烛B与新成的像重合。(或向右移动平面镜,直至蜡烛B与像重合)
(3)①
(4)1.茶色镀膜玻璃片以金属氧化物镀膜为主要反射镜面,不会成两次像2.反光率高,成像更清晰,更易找到像的位置3.透光率远大于10%-15%,透过玻璃能清晰看到蜡烛B。
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)实像由实际光线会聚而成,可以呈现在光屏上,虚像由光线的反向延长线会聚而成,不能呈现在光屏上。
(2)根据平面镜成像中物距等于像距进行分析。
(3)像距指的是像到反射面之间的距离,据此进行分析。
(4)结合题中信息“ 反光率越高,成像越清晰;透光率高于 10%—15%,才可以看清镜面后的物体 ”以及表中信息进行分析。
【解答】(1)实像能在光屏上承接,虚像不能在光屏上承接。小文将光屏放在像的位置,观察光屏能否承接像,目的是探究平面镜所成的像是不是实像(或平面镜成的是虚像还是实像)。
(2)平面镜成像的特点是:像与物到平面镜的距离相等,像与物大小相等。蜡烛A向右移动后,物的位置改变,像的位置会随之向左移动,因此需要向左移动蜡烛B,直到蜡烛B与蜡烛A的像重合,就能重新确定像的位置。 或向右移动平面镜,是B与A的像重合。
(3)根据资料一可知,茶色玻璃的涂镀膜面才是反射面,测量像距时,应该测量物体和像到反射面的距离,如图①所示。
(4)结合资料分析:反光率越高成像越清晰;同时需要透光率高于10%-15%才能看清玻璃后方物体,方便确定像的位置。对比表格数据:茶色镀膜玻璃反光率约为50%,远高于普通玻璃的10%,因此成像更清晰;同时茶色镀膜玻璃透光率约为45%,高于10%-15%,仍然可以透过玻璃看清后方物体,满足实验需要。 且茶色镀膜玻璃片以金属氧化物镀膜为主要反射镜面,不会成两次像,不会干扰实验探究。
23.【答案】(1)折射角随着入射角的增大而增大。或光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角。或光从玻璃斜射入空气,当入射角大于等于 时,入射光全部发生反射
(2)瓶内液面下降,出水口处的水压减小,水流速度变慢
(3)C;D
(4)纤芯
【知识点】光的反射;光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)(4)结合表中数据进行分析,可知光密介质(如玻璃、水)斜射入光疏介质(如空气)时,光从折射角均小于入射角,且折射角随入射角的增大而增大。当入射角增大到42°后折射光线消失,发生全反射。
(2)根据分析液体压强变化情况进行说明。
(3)根据光在水流中传播模拟的是光在光纤中传播进行说明--光在水流中沿水流方向经多次全反射后向前传播,最终会到达水流的落点。
【解答】(1)由表中数据可知,当光从玻璃斜射入空气时,折射角随入射角的增大而增大;当玻璃中的入射角增大到41.8°时,折射角达到90°,入射角继续增大到42°时,折射光线消失,发生全反射。因此任意写出一条正确结论即可,例如:
折射角随着入射角的增大而增大。或光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角。或光从玻璃斜射入空气,当入射角大于等于 时,入射光全部发生反射。
(2)当瓶内液面下降时,由可知,瓶内小孔处的液体压强随深度减小而减小,导致水从小孔流出的速度减小。
(3)A、水流相当于光纤,光会在水流内部不断反射,因此可以在水流内部观察到明显光路,故A错误;
B、水流是弯曲的,光会沿水流方向不断反射前进,不会沿直线水平射出,故B错误;
C、该实验模拟光纤原理,利用光的全反射,激光会在弯曲水流内壁多次反射,沿水流方向传播,故C正确;
D、激光最终会到达水流的落点,因此可以在落点处观察到明亮的光斑,故D正确。
故答案为:CD。
(4)全反射发生的条件是:光从光密介质射向光疏介质,因此要让光信号在光纤内部不断发生全反射,光需要一直在纤芯内传播,因此纤芯是光密介质,包层为光疏介质,光才能在纤芯和包层的界面不断发生全反射,向前传输。
24.【答案】(1)便于确定像的位置;B
(2)放大
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)利用玻璃板透明的特点,可以观察到玻璃板的另一侧,便于找到像的位置;根据平面镜所成的是像是虚像的特点,应在物体一侧观察;
(2)根据凸透镜成实像时,物距小于像距,成倒立、放大的实像。
【解答】(1)为了确定像的位置,让蜡烛A的像和蜡烛B重合,既能观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,因此实验中要使用透明的玻璃板;因为平面镜所成的像是虚像,所以在玻璃板前蜡烛A这一侧观察才能看到蜡烛的像,故选:B;
(2)由图乙可知,此时物距小于像距,根据凸透镜成实像时,物距小于像距,成倒立、放大的实像。
故答案为:(1)便于确定像的位置;B;(2)放大。
25.【答案】(1)小于
(2)水
(3)当其他条件相同时,光从空气斜射入酒精时,蓝色光的偏折比小于红色光
(4)
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】(1)根据甲图比较折射角和入射角大小;
(2)根据图片可知,当光线从空气斜射入液体中时,容器底部的光点到A点的距离越大,则折射角越大,那么偏折比越小;
(3)根据乙图分析实验中蓝色光和红色光的偏折比大小即可;
(4)根据“在介质种类相同时,入射角大小不变,折射角的大小也不变,即“偏折比”不变”确定折射角的大小,进而完成作图。
【解答】(1)根据图片可知,光从空气斜射入水中时,B点在A点右侧,说明此时折射角小于入射角
故填:小于。
(2)根据乙图可知, 当光从空气分别斜射入水中时光点在B点,光从空气斜射入酒精时光点在C点,则此时前者的折射角更小,那么偏折比更大,故填:水。
(3)根据乙图可知,D点比C点更靠右,则蓝色光的折射角比红色光的折射角大,则偏折比更小,那么得到结论:当其他条件相同时,光从空气斜射入酒精时,蓝色光的偏折比小于红色光。
故填:当其他条件相同时,光从空气斜射入酒精时,蓝色光的偏折比小于红色光。
(4)根据题意可知, 在介质种类相同时,入射角大小不变,折射角的大小也不变。则当水面升高后,入射点上移,但是折射角不变,即与原来的折射光线平行,如下图所示:
26.【答案】(1)光路具有可逆性
(2)虚
(3)反射;J
【知识点】光的反射定律;平面镜成像特点、原理和现象;光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)光路具有可逆性,从原来反方向射入的光线,将沿原来反方向射出。
(2)虚像不是由实际光线会聚而成的,所以不能呈现在光屏上。
(3)根据图像分析红光和紫光的偏折能力,偏折能力越强,光斑越靠近法线。
【解答】(1)光线从原来反射光线的反方向射入,从入射光线的反方向射出,可知光路具有可逆性。
(2)虞在图中“D”位置放上光屏,没有在光屏上看到像,即平面镜所成的像不能呈现在光屏上,说明该像不是由实际光线会聚而成的实像,而是由光线的反向延长线会聚而成的虚像。
(3)光从空气斜射入水中时不仅发生了折射现象,还发生了反射,导致进入水中的光线减少,所以折射光线比入射光线暗。
由图可知,紫光的偏折能力更强,可知折射光线更靠近法线,则折射点偏左,可知左侧的K是紫光的光斑,则右侧的J是红光的光斑。
27.【答案】(1)增大
(2)昏暗;变暗
(3)内芯
【知识点】光的反射定律;光的折射规律
【解析】【分析】(1)根据表格数据确定光从玻璃射向空气时折射角随入射角的变化规律;
(2)①周围环境越暗,其中的光学现象会更明显;
②光斑越大亮度越小,光斑越小亮度越大;
(3)根据题目描述中全反射发生的条件分析。
【解答】(1)根据表格数据可知,光从玻璃斜射入空气时,折射角随入射角的增大而增大。根据光路的可逆性可知,光从空气斜射入玻璃时,折射角还是随入射角的增大而增大;
(2)① 图乙实验来模拟演示光纤原理, 为了避免周围环境的光线对实验的影响,小新应该选择昏暗的实验环境。
② 实验时,水流进入脸盆处有一光斑,这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而变暗,因为此时光斑变大而使光线分散;
(3)根据图片可知,光线在内芯发生全反射现象。根据题意可知,此时必须是光从光密介质射向光疏介质,那么光密介质做成内芯。
28.【答案】(1)C
(2)C
(3)能根据太阳光线变化自动改变定日镜角度
【知识点】光的反射;光的反射定律;工程方案设计
【解析】【分析】(1)光的反射与材料特性:定日镜作为平面镜,需要高效反射太阳光。材料需满足不透明(避免光线穿透)、光反射率高(提高能量利用率)、表面光滑(保证镜面反射效果,使光线定向反射到接收器)。
(2)光现象的原理区分:定日镜的工作原理是光的反射。小孔成像、日晷计时利用的是光的直线传播;镜花水月是平面镜成像,属于光的反射;海市蜃楼利用的是光的折射。
(3)评价量表的逻辑设计:评价量表的评分等级应呈现梯度变化。
【解答】(1)分析三种材料特性:
材料 A:透明、透光性好,会导致光线穿透,无法有效反射,不适合作为反射镜。
材料 B:表面凹凸不平,会发生漫反射,无法将光线定向反射到接收器,不适合。
材料 C:不透明、光反射率高、表面光滑,能高效进行镜面反射,符合定日镜的功能需求。
因此最适合的是材料C。
(2)定日镜的工作原理是光的反射。
A:小孔成像,原理是光的直线传播。
B:日晷计时,原理是光的直线传播。
C:镜花水月,是平面镜成像,原理是光的反射,与定日镜原理相同。
D:海市蜃楼,原理是光的折射。
故答案为:C。
(3)评价量表的 10 分等级应优于 6 分的 “手动改变”,因此 “可调节性” 的 10 分描述为:能根据太阳光线变化自动改变定日镜角度。
1 / 1浙教版科学八年级上册 第1章 第4节 光的反射和折射 同步练习
一、选择题
1.光纤通信是现代信息传输的核心技术。如图所示,光从内芯的一端传输到另一端,此过程利用了
A.光的折射规律 B.光的直线传播原理
C.光的色散现象 D.光的反射定律
【答案】D
【知识点】光的色散;光的直线传播及应用;光的反射定律;光的折射规律
【解析】【分析】A. 光从一种介质进入另一种介质时的偏折就是光的折射
B. 光在均匀介质中直线传播,例如影子、日食和月食,小孔成像;
C.太阳光经过三棱镜时被分解为七种单色光,这就是光的色散;
D.光在传播过程中遇到不透明的物体时改变传播方向继续传播,这就是光的反射。
【解答】 光纤通信是现代信息传输的核心技术 ,发出的激光在光纤内发生全反射现象,因此遵循光的反射定律,故D正确,而ABC错误。
故选D。
2.小嘉在旅行时观察到的下列现象中是由于光的反射形成的是(  )
A.水中的倒影
B.瀑布水雾处彩虹
C.阳光下的影子
D.透过玻璃球观赏美
【答案】A
【知识点】光的直线传播及应用;光的反射;光的折射现象及应用
【解析】【分析】光照射在物体表面时发生反射,反射光线进入人的眼睛从而观察到物体。
【解答】A、水中的倒影相当于平面镜成像,原理是光的反射,故A正确;
B、彩虹形成的原理是光的折射,故B错误;
C、阳光下的影子的成因是光的直线传播,故C错误;
D、透过玻璃球进行观察,光线经过不同的介质,成像原理是光的折射,故D错误。
故答案为:A。
3.如图所示的光现象,说法正确的是(  )
A.图甲中,手影是光的反射形成的
B.图乙中,潜望镜利用光的折射观察物体
C.图丙中,海市蜃楼是光的折射形成的
D.图丁中,汽车后视镜利用光的折射扩大观察范围
【答案】C
【知识点】光的直线传播及应用;光的反射;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、影子的形成、日食和月食等;
(2)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
(3)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。
【解答】A.手影是光沿直线传播,被手挡住形成的黑影,故A错误;
B.潜望镜是利用两次平面镜成像来观察物体,平面镜成像是光的反射现象,故B错误;
C.海市蜃楼景象是由于光在不均匀的空气中传播时发生折射造成的,故C正确;
D.汽车后视镜利用光的反射扩大观察范围,故D错误。
故答案为:C。
4.小窗从汽车的中央后视镜(平面镜)中看到有一辆汽车(如图),下列分析合理的是
A.成像原理是光的反射
B.司机看到的是汽车的实像
C.像到镜面的距离大于后方汽车到镜面的距离
D.若两车间距离变远,则后视镜中汽车的像变小
【答案】A
【知识点】光的反射;平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】根据后视镜是平面镜以及面镜成像原理进行分析--像与物等大,像距等于物距,像与物关于平面镜对称,像与物的连线与平面镜相垂直。
【解答】A、中央后视镜是平面镜,平面镜的成像原理是光的反射,光线照射到镜面后发生反射,反射光线的反向延长线会聚形成像,故A正确;
B、平面镜所成的像是反射光线反向延长线会聚形成的,并不是实际光线会聚而成,因此平面镜成的是虚像,不是实像,故B错误;
C、平面镜成像中物距等于像距,可知像到镜面的距离等于后方汽车到镜面的距离,故C错误;
D、平面镜成像时,像的大小和物体的大小始终相等,和物体到镜面的距离无关。当两车间距离变远时,像的大小始终和汽车本身大小相等,不会改变,故D错误。
故答案为:A。
5.图为某同学梳理光现象时绘制的思维导图,导图中有内容缺失。选项中能正确补充“ ”所在位置的实例是
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】光的直线传播及应用;光的反射;光的折射现象及应用
【解析】【分析】根据思维导图进行分析,可知实例的原理是光的反射,倒影形成的原理是光的反射,影子形成的原理是光的直线传播,水中折筷以及彩虹的形成原理是光的折射。
【解答】A、山的“倒影”属于光的反射(平面镜成像),故A正确;
B、“手影”游戏属于光的直线传播(光沿直线传播遇到障碍物形成影子),故B错误;
C、水中“折筷”属于光的折射(光从水斜射入空气时发生折射,使筷子看起来弯折),故C错误;
D、雨后“彩虹”属于光的色散,是折射现象的一种特殊表现,故D错误。
故答案为:A。
6.下列是小科在完成平面镜成像实验后画出的成像光路图,其中正确的是(  )
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】平面镜成像的相关作图
【解析】【分析】平面镜成像是光的反射形成的,成的是正立、等大的虚像,据此分析判断。
【解答】AC.蜡烛成的虚像都是正立的,故AC错误;
BD.蜡烛火焰发出的光在平面镜上发生反射,反射光线的交点就是火焰成的虚像,故B错误,D正确。
故选D。
7.某湿地公园中,一只灰鹭全神贯注盯着水面。平静的水面映出它的身姿(如图 1)。下列选项中能正确表示人看到灰鹭倒影的光路是()
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】平面镜成像的相关作图
【解析】【分析】 水面映出灰鹭的倒影属于平面镜成像,原理是光的反射,据此分析判断即可。
【解答】根据题意可知,灰鹭身上发出的光在水面发生反射,反射光线射入我们的眼睛后,我们沿反方向看回去,会看到它成在水面里的虚像,这就是看到的“倒影”。
AB.综上所述,灰鹭的虚像和眼睛应该在同一直线上,故A错误,B正确;
CD. 灰鹭倒影属于光的反射现象,不是折射现象,故CD错误。
故选B。
8.《再别康桥》是徐志摩的诗作,诗句中蕴含有丰富的光学知识。下列说法正确的是( )
A.“河畔的金柳是夕阳中的新娘”,金柳在夕阳下的影子是光的折射形成的
B.“撑一支长篙向青草更青处漫溯”,水底的青草是光折射形成的等大实像
C.“波光里的艳影在我的心头荡漾”,湖面波光粼粼是光的直线传播形成的
D.“我挥一挥衣袖不带走一片云彩”,看到天上的云彩是云彩反射了太阳光
【答案】D
【知识点】光的直线传播及应用;光的反射;光的折射现象及应用
【解析】【分析】 A.光在同种均匀明介质中沿直线传播,产生的现象有小孔成像、影子的形成、日食和月食等;
BD.光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如倒影、平面镜成像、玻璃等;
C.光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等。
【解答】A. 影子是由于物体阻挡了光的直线传播,在物体后方形成的暗区,即金柳在夕阳下的影子是光的直线传播形成的,故A错误;
B. 当从水面看水底的青草时,光从水进入空气会发生折射。由于折射,青草的位置看起来比实际位置更浅,此时我们看到的是虚像,故B错误;
C. 湖面波光粼粼是由于水面不平整(有波浪或涟漪),导致光线发生反射时方向不一致,形成闪烁的效果,这是光的反射现象,故C错误;
D. 云是由小水滴或冰晶组成的,它们本身不发光。我们看到的云彩是因为云中的水滴或冰晶反射和散射太阳光,故D正确。
故选D。
9.小柯将一枚硬币放在碗底,然后后退至眼睛恰好看不到硬币的位置,如图甲所示。请另一位同学向碗中缓缓注水(硬币的位置未移动),当水面上升到一定高度时,小柯就能再次看到碗中的硬币,如图乙所示。图丙中能反映小柯的眼睛所在位置的范围是(  )
A.范围①或范围⑦ B.范围②或范围⑥
C.范围③或范围⑤ D. 范围④
【答案】B
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】根据光的折射规律确定折射光线可能在的范围即可。
【解答】 根据丙图可知,加水后,水面升高到一定程度时,硬币反射的光在水面处发生折射。当光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角。折射光线偏离法线从而进入人眼,这时观察者就看见碗中的硬币了。只要折射光线射入眼睛,我们就能看到水中的硬币,则眼睛应该在图丙中的范围②或范围⑥。
故选B。
10. 为了便于顾客挑选心仪的服装,许多服装店的衣柜门装有平面镜。如图,某顾客静止站在衣柜门的正前方,当衣柜门沿轨道向右水平移动时,顾客在平面镜中所成的像将(  )
A.向右移动 B.向左移动 C.保持不变 D.逐渐消失
【答案】C
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】根据平面镜成像的对称性分析判断。
【解答】 平面镜所成的像是虚像,像与物体关于镜面对称,即像的位置由物体和镜面的相对位置决定。 顾客静止站在衣柜门的正前方,当衣柜门沿轨道向右水平移动时, 物体的位置和平面镜所在平面的位置都不变,因此 顾客在平面镜中所成的像的位置保持不变。
故选C。
11.在白光照射下,小乐看见不透明色卡中蓝色、红色、绿色、白色部分的面积分别为 如图所示。若小乐用某种光照射该色卡,看见其黑色部分的面积为10cm2,则该种光最可能是(  )
A.蓝光 B.红光 C.绿光 D.白光
【答案】B
【知识点】物体的颜色
【解析】【分析】不透明物体的颜色由其反射的光决定,黑色物体吸收所有色光,白色物体反射所有色光,据此分析判断。
【解答】 不透明物体的颜色由其反射的光决定。蓝色部分反射蓝光,红色部分反射红光,绿色部分反射绿光,白色部分反射所有色光(红、绿、蓝)。
黑色的面积为10cm2,则应该是蓝色和绿色部分应该为黑色,那么不能照射蓝光、绿光和白光,只能照射红光。
故B正确,而ACD错误。
故选B。

12.学习光的传播后,小南做了如下实验:①用激光笔射向水中,观察到光线是一条直线(如图);②在A 点处用漏斗向水中慢慢注入海波溶液,观察到光发生了弯曲;③搅拌后,光又变直了。由上述现象可得( )
A.光在均匀介质中才沿直线传播
B.光的传播需要介质
C.光只有在水中才能沿直线传播
D.光在海波溶液中不能沿直线传播
【答案】A
【知识点】光的直线传播及应用;光的折射现象及应用
【解析】【分析】光在同种均匀介质中沿直线传播。若介质不均匀,光的传播方向会发生偏折。光的传播不需要介质,在真空中也能传播。现象①光在纯净水中沿直线传播说明水是均匀介质,光在均匀介质中沿直线传播。现象②注入海波溶液后,光发生弯曲,说明此时水和海波溶液未混合均匀,介质不均匀,光发生偏折。现象③搅拌后光又变直搅拌后介质重新变得均匀,光再次沿直线传播。
【解答】A选项:光在均匀介质中才沿直线传播,故A正确,符合题意。
B选项:光可以在真空中传播,不需要介质,故B错误,不符合题意。
C选项:光在空气、玻璃等其他均匀介质中也沿直线传播,故C错误,不符合题意。
D选项:当海波溶液搅拌后溶液均匀时,光也会沿直线传播,故D错误,不符合题意。
故正确答案为A。
13.如图所示,把甲、乙两只相同烧瓶的一侧都涂成黑色,另一侧都涂成白色,瓶口都用单孔橡皮塞连接一段相同的有色液柱,两个装置气密性良好。同时将甲涂黑的一侧正对太阳,将乙白色的一侧正对太阳,几分钟后,记录有色液柱移动的距离,甲为L1,乙为L2;则(  )
A. B.
C. D.以上都有可能
【答案】C
【知识点】物体的颜色
【解析】【分析】根据黑色物体吸热能力大于白色物体的吸热能力分析。
【解答】 甲:涂黑的一侧正对太阳 → 黑色面吸收大量热量,导致烧瓶内空气受热膨胀明显。
乙:白色的一侧正对太阳 → 白色面反射大部分阳光,吸热较少,烧瓶内空气受热膨胀较弱。
则有色液柱移动的距离L1>L2。
故选C。
14.如图所示,一枚硬币置于陶瓷茶杯底部,当人移动到特定位置时,硬币会消失不见(如图甲);当向茶杯中注入一些水后,硬币又重新可见了(如图乙)。能够正确反映人看见水中硬币的光路是
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】光的折射规律;光的折射现象及应用;作光的折射光路图
【解析】【分析】(1)光的折射规律
当光从水(光密介质)斜射入空气(光疏介质)时,折射光线会远离法线,折射角大于入射角。人看到水中的硬币,是硬币反射的光经水面折射后进入人眼,人眼逆着折射光线看到虚像。
(2)光路传播方向判断
人能看到物体,是物体反射的光进入人的眼睛,因此光路方向一定是从水中的硬币出发,经水面折射后射向人眼,而不是从空气射入水中。
【解答】硬币反射出的光线被陶瓷茶杯侧壁挡住,人看不见硬币了,这是光在同种均匀介质中沿直线传播的缘故;
倒入一些水后,硬币反射的光线从水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,折射光线远离法线方向,人眼逆着折射光线看去,看到的是变高的硬币的像。
故答案为:C。
15.夜晚走在南浔古镇可以看到地面美丽的光影(如图甲)。这是装在高处的投影灯照在地面上出现的图案,其内部结构简化为乙图所示。下列说法正确的是(  )
A.光照射到地面发生镜面反射
B.该投影灯的成像原理与照相机相同
C.地面上的像是由于光的折射形成的
D.地面上成的是正立的虚像
【答案】C
【知识点】光的反射;光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)光的反射与折射:光的反射分为镜面反射和漫反射,镜面反射的反射面光滑,漫反射的反射面粗糙;光的折射是光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象。
(2)凸透镜成像规律:当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时,凸透镜成倒立、放大的实像,这是投影仪的成像原理;当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,这是照相机的成像原理。
【解答】A、地面是粗糙不平的,光照射到地面时发生的是漫反射,而不是镜面反射,故该选项错误。
B、投影灯的成像原理是物距在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像,与投影仪相同;而照相机的成像原理是物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,两者原理不同,故该选项错误。
C、投影灯的镜头是凸透镜,光线通过凸透镜时发生了光的折射,从而在地面上成像,故该选项正确。
D、投影灯成的是倒立的实像,而不是正立的虚像,故该选项错误。
故答案为:C。
二、填空题
16.为“探究光的反射定律”,实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器,设计了如图所示的实验。
(1)为了能从各个方向观察到反射光线,应该选择较   (选填“粗糙”或“光滑”)的纸板。
(2)将一束光紧贴纸板射向镜面上的 O 点,在纸板上描出入射光线 EO 和反射光线 OF (图甲),并测出反射角和入射角,改变入射角大小做三次实验,并记录实验数据。该操作探究的问题是____。
A.光能否发生反射 B.光是否沿直线传播
C.光是否只能在镜面上反射 D.反射角与入射角的大小关系
(3)同学们把纸板B沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折转一定的角度(图乙),发现在纸板的上半部分看不到反射光线。此现象说明反射光线、入射光线、法线   (选填“在”或“不在”)同一平面内。
【答案】(1)粗糙
(2)D
(3)在
【知识点】光的反射定律
【解析】【分析】(1)光在光滑表面发生镜面反射,反射光线朝同一方向,只能在特定方向看到反射光;光在粗糙表面发生漫反射,反射光线向各个方向,能从各个方向看到物体。实验中要从各个方向观察反射光线,需让纸板发生漫反射,因此选择粗糙纸板。
(2)光的反射定律内容为:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线、入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。实验中多次测量入射角和反射角,目的是探究反射角与入射角的大小关系,验证反射角等于入射角的规律。
(3)通过将纸板 B 向后折转,使纸板上半部分与入射光线、法线不在同一平面,观察不到反射光线,从而证明反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内。
【解答】(1) 我们能从各个方向看到反射光线,是因为光在纸板表面发生了漫反射。光滑纸板会发生镜面反射,反射光线仅沿特定方向射出,无法从各个方向观察;而粗糙纸板表面凹凸不平,会将光线向各个方向反射(漫反射),因此应选择粗糙的纸板。
(2) 实验中多次改变入射角大小,测量对应的反射角,目的是探究反射角与入射角的大小关系,验证 “反射角等于入射角” 这一规律。
A 选项:光能否发生反射,只需一次实验观察到反射光线即可验证,无需多次测角,不符合题意;
B 选项:光是否沿直线传播,与本实验测入射角、反射角的操作无关,不符合题意;
C 选项:光是否只能在镜面上反射,与本实验探究内容无关,不符合题意;
D 选项:反射角与入射角的大小关系,与实验操作目的一致,符合题意。
故答案为:D;
(3) 将纸板 B 沿 PQ 剪开,把上半部分向后折转后,纸板上半部分与下半部分(入射光线、法线所在平面)不在同一平面,此时上半部分看不到反射光线,而下半部分仍能看到。这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内,只有三者共面时,才能在纸板上观察到反射光线。
故答案为:(1) 粗糙;
(2) D;
(3) 在。
17.如图甲所示,将平面镜和铅笔竖直放置在水平桌面上,两者的高度h1>h2,铅笔水平向右移动一段距离后,铅笔像的高度   (填“>”“=”或“<”)h2。若在平面镜前紧贴一块与铅笔等高的木板,如图乙所示,则铅笔在平面镜中   (填“能”或“不能”)成像。
【答案】=;能
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)根据平面镜成像“物像等大”的规律分析;
(2)平面镜成像的原理是光的反射,只要有光线射到镜面上发生反射,那么就能成像。
【解答】 (1)无论铅笔如何移动(只要平面镜的尺寸足够大),根据平面镜成像“物像等大”的规律可知,像的高度始终等于铅笔的实际高度。
(2) 平面镜成像的原理是光的反射。木板紧贴平面镜前,如果木板完全遮挡了铅笔的光线(即光线无法到达平面镜),则铅笔无法成像。题目中木板和铅笔等高,木板只是部分遮挡铅笔射向平面镜的光线,平面镜未被挡住的部分仍然可以反射铅笔的光线,因此铅笔可以在平面镜中成像。
18.(1)如图所示,一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生光的反射和折射(图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出)其中反射光线是   ,折射角是   度。若使入射光逆着原反射光的方向射到平面镜土,可以发现,得到的反射光恰巧是逆着原入射光方向射出,这种现象叫作光路的   。
(2)如图是商场里的试鞋镜,小琳站在试鞋镜前看见镜中鞋的像是由光的   形成的,当她走近试鞋镜时,鞋所成像的大小   (选填“变大”“变小”或“下变”。
【答案】(1)OF;60°;可逆性
(2)反射;不变
【知识点】光的反射定律;平面镜成像特点、原理和现象;光的折射规律
【解析】【分析】(1)①根据光的反射定律和折射规律分析解答;
②根据光路的可逆性解答。
(2)①根据平面镜成像的原理解答;
②根据平面镜成像“物像等大”的规律分析。
【解答】(1)①根据图片可知,∠COE=∠COF,则二者应该为反射角和入射角,EO和OF肯定为反射光线和入射光线,那么OG为折射光线,那么折射角∠GOD=60°。
根据“折射光线和入射光线分居法线两侧”可知,入射光线为EO,反射光线为OF。
故填:OF;60°。
② 若使入射光逆着原反射光的方向射到平面镜土,可以发现,得到的反射光恰巧是逆着原入射光方向射出,这种现象叫作光路的可逆性,故填:可逆性。
(2) ①小琳站在试鞋镜前看见镜中鞋的像,是鞋子发出的光在镜面上发生反射形成的虚像。
②当她走近试鞋镜时,物距减小,根据“物像等大”的规律可知,鞋所成像的大小不变。
故填:反射;不变。
19.声和光与我们的生活密切相关,请根据材料,回答下列问题:
材料一:我国自主创新研发的新一代深远海综合科学考察实习船“东方红3号”配有最先进的声呐探测系统,它在海底进行地质探测时,使用声呐的频率为30kHz-60kHz。
材料二:在菲律宾的贫民窟,即使是白天,室内也是一片黑暗。于是当地人在透明塑料瓶中装满水 (如图甲),在屋顶的瓦片上钻一个孔(如图乙),把装满水的瓶子卡在孔里,阳光通过装满水的透明塑料瓶(如图丙),可以照亮30m2的房间。
(1)该船利用声呐探测系统发出的声音属于   (填“超声波”或“次声波”)。
(2)该科考船行驶在某海域,并对该海域的海底形状利用声呐系统进行了测绘。在经过该海域水平面的A、B、C、D、E五个位置时,向海底定向发射声波,测得回收信号的时间分别为0.40s、0.25s、0.30s、0.25s、0.40s。根据时间,求出海底与海平面的距离,就可以绘出海底的大致形状,则该海域海底的大致形状如图____。
A. B.
C. D.
(3)白天,太阳光透过“塑料瓶灯泡”发生了   (填“反射”或“折射”),为房间提供照明。
【答案】(1)超声波
(2)D
(3)折射
【知识点】超声波与次声波;光的折射现象及应用;速度公式及其应用
【解析】【分析】(1)人耳能听到的声音频率范围是20Hz-20kHz,高于20kHz的声波称为超声波,低于20Hz的声波称为次声波。
(2)根据时间等于路程与速度的比值进行分析,可知速度一定时,时间越长,说明经过的路程越远,即深度越深。
(3)光斜射入不同介质时会发生折射,据此进行分析。
【解答】 (1)声呐探测系统使用的频率范围为30kHz-60kHz,频率高于人类的听声范围,可知声呐系统利用的是超声波。
(2)回收信号所需时间越长,说明深度越深,可知最深的位置是AE,最浅的位置是BD。
故答案为:D。
(3) 阳光通过装满水的透明塑料瓶时,光线从空气进入水中,再从水中进入空气,发生了折射现象。折射改变了光线的传播方向,使得光线能够更均匀地照亮房间。
20.为避免司机由于低头观察汽车仪表,忽略路况而造成事故,厂商开发出抬头显示器。抬头显示器安装在驾驶台上,显示面水平朝上,司机向前平视,借助挡风玻璃可看到显示的像,如图甲所示。
(1)抬头显示器在前挡风玻璃上所成的像是根据光的   原理形成的。
(2)如果成像位置太高,可将抬头显示器适当   (选填“靠近”或“远离”)前挡风玻璃。
(3)如图乙,司机通过挡风玻璃看到的“像”是图丙中的   。(填字母)
【答案】(1)反射
(2)靠近
(3)A
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)根据平面镜成像的原理解答;
(2)根据平面镜成像“物像等距”分析解答;
(3)根据平面镜成像左右对称分析。
【解答】(1) 挡风玻璃相当于一个平面镜,抬头显示器发出的光通过挡风玻璃反射进入司机的眼睛,形成虚像,这是光的反射现象。
(2) 根据平面镜成像规律,像到镜面的距离等于物到镜面的距离。若像的位置太高(即像距过大),说明物距(显示器到玻璃的距离)过大,因此需要减小物距,即让显示器靠近挡风玻璃。
(3) 挡风玻璃相当于平面镜,成像特点是左右对称(水平翻转)。图丙中,A是原图,B是左右对称的像,C是上下颠倒的像,D是旋转后的像。因此正确的像是B。
21.类比法是通过已知事物的特点,推测类似事物特点的研究方法。可利用光的反射类型类比光的折射,来分析磨砂玻璃透光不透视的原因。如图表示平行光斜射入磨砂玻璃,光在其界面处会发生“漫”折射,每条光线   (填“遵循”或“不遵循”)光的折射定律,使光线   (填“平行”或“不平行”)射出,无法在视网膜上形成清晰的像,因而隔着磨砂玻璃无法看清物体。
【答案】遵循;不平行
【知识点】光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】光的折射:折射光线与入射光线分居法线两侧,入射光线、折射光线和法线位于同一平面内。
【解答】不论是什么类型的折射,光线都遵循光的折射定律。
磨砂玻璃的表面粗糙,光线在不同位置的入射角不同,因此折射后的方向也各不相同。这种“漫”折射使得原本平行的入射光线变得不平行射出。由于出射光线方向杂乱,无法在视网膜上汇聚成清晰的像,因此隔着磨砂玻璃看不清物体。
三、实验与探究题
22.小文利用如图甲的装置探究“平面镜的成像规律”。
资料一:茶色镀膜玻璃片的其中一面涂有金属氧化物镀膜,作为主要的反射镜面。
资料二:反光率越高,成像越清晰;透光率高于 10%—15%,才可以看清镜面后的物体。
资料三:不同材料的反光率与透光率表
材料种类 反光率 透光率
茶色镀膜玻璃片 约为50% 约为 45%
普通玻璃片 约为10% 约为90%
(1)小文移去蜡烛 B, 将光屏放在原蜡烛 B的位置上,并观察光屏上是否能承接到蜡烛 A的像,他想探究的问题是   。
(2)小文将蜡烛A向右移动(如图乙),为了重新找到像的位置,接下来的操作是   。
(3)根据资料一,在测量像到平面镜的距离时有以下三种方式,其中最合理的是   。
(4)结合资料一、二、三,说出用茶色镀膜玻璃片替代普通玻璃片的优点是   。
【答案】(1)探究平面镜成的像是虚像还是实像
(2)蜡烛B向左移动,直到蜡烛B与新成的像重合。(或向右移动平面镜,直至蜡烛B与像重合)
(3)①
(4)1.茶色镀膜玻璃片以金属氧化物镀膜为主要反射镜面,不会成两次像2.反光率高,成像更清晰,更易找到像的位置3.透光率远大于10%-15%,透过玻璃能清晰看到蜡烛B。
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)实像由实际光线会聚而成,可以呈现在光屏上,虚像由光线的反向延长线会聚而成,不能呈现在光屏上。
(2)根据平面镜成像中物距等于像距进行分析。
(3)像距指的是像到反射面之间的距离,据此进行分析。
(4)结合题中信息“ 反光率越高,成像越清晰;透光率高于 10%—15%,才可以看清镜面后的物体 ”以及表中信息进行分析。
【解答】(1)实像能在光屏上承接,虚像不能在光屏上承接。小文将光屏放在像的位置,观察光屏能否承接像,目的是探究平面镜所成的像是不是实像(或平面镜成的是虚像还是实像)。
(2)平面镜成像的特点是:像与物到平面镜的距离相等,像与物大小相等。蜡烛A向右移动后,物的位置改变,像的位置会随之向左移动,因此需要向左移动蜡烛B,直到蜡烛B与蜡烛A的像重合,就能重新确定像的位置。 或向右移动平面镜,是B与A的像重合。
(3)根据资料一可知,茶色玻璃的涂镀膜面才是反射面,测量像距时,应该测量物体和像到反射面的距离,如图①所示。
(4)结合资料分析:反光率越高成像越清晰;同时需要透光率高于10%-15%才能看清玻璃后方物体,方便确定像的位置。对比表格数据:茶色镀膜玻璃反光率约为50%,远高于普通玻璃的10%,因此成像更清晰;同时茶色镀膜玻璃透光率约为45%,高于10%-15%,仍然可以透过玻璃看清后方物体,满足实验需要。 且茶色镀膜玻璃片以金属氧化物镀膜为主要反射镜面,不会成两次像,不会干扰实验探究。
23.小科在学习光时了解到:当光从光密介质(如玻璃、水)斜射入光疏介质(如空气)时,当入射角大于某一临界值时,折射光线会消失,入射光线全部发生反射。光纤通信正是利用这一原理实现信息传输的。为探究此规律,小科利用光具盘开展实验(如图甲),数据记录如下表:
玻璃中的入射角 0 10 20.7 30 40 41.2 41.8 42
空气中的折射角 0 15.2 30 45 74.6 81 90 /
(1)分析表中数据,可以得出哪些结论?   。(请写出一条)
(2)在塑料瓶侧壁开一小孔并插入出水管,瓶内装入适量水。小科发现随着瓶内液面逐渐下降,出水管流出的水越来越靠近瓶身。请解释这一现象发生的原因:   。
(3)用图乙所示装置模拟光纤原理,将激光笔照射到出水管对侧位置,使光恰能穿过出水管,小科预期能观察到的现象有____。
A.弯曲水流内部无明显光路
B.激光透过塑料瓶后沿水平方向直线射出
C.激光在弯曲水流内壁多次反射后沿水流方向传播
D.在水流的落点处可观察到明亮的光斑
(4)图丙为光纤结构示意图,要使光信号在光纤内全部发生反射(无折射光),光密介质应制成光纤的   (填“纤芯”或“包层”)
【答案】(1)折射角随着入射角的增大而增大。或光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角。或光从玻璃斜射入空气,当入射角大于等于 时,入射光全部发生反射
(2)瓶内液面下降,出水口处的水压减小,水流速度变慢
(3)C;D
(4)纤芯
【知识点】光的反射;光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)(4)结合表中数据进行分析,可知光密介质(如玻璃、水)斜射入光疏介质(如空气)时,光从折射角均小于入射角,且折射角随入射角的增大而增大。当入射角增大到42°后折射光线消失,发生全反射。
(2)根据分析液体压强变化情况进行说明。
(3)根据光在水流中传播模拟的是光在光纤中传播进行说明--光在水流中沿水流方向经多次全反射后向前传播,最终会到达水流的落点。
【解答】(1)由表中数据可知,当光从玻璃斜射入空气时,折射角随入射角的增大而增大;当玻璃中的入射角增大到41.8°时,折射角达到90°,入射角继续增大到42°时,折射光线消失,发生全反射。因此任意写出一条正确结论即可,例如:
折射角随着入射角的增大而增大。或光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角。或光从玻璃斜射入空气,当入射角大于等于 时,入射光全部发生反射。
(2)当瓶内液面下降时,由可知,瓶内小孔处的液体压强随深度减小而减小,导致水从小孔流出的速度减小。
(3)A、水流相当于光纤,光会在水流内部不断反射,因此可以在水流内部观察到明显光路,故A错误;
B、水流是弯曲的,光会沿水流方向不断反射前进,不会沿直线水平射出,故B错误;
C、该实验模拟光纤原理,利用光的全反射,激光会在弯曲水流内壁多次反射,沿水流方向传播,故C正确;
D、激光最终会到达水流的落点,因此可以在落点处观察到明亮的光斑,故D正确。
故答案为:CD。
(4)全反射发生的条件是:光从光密介质射向光疏介质,因此要让光信号在光纤内部不断发生全反射,光需要一直在纤芯内传播,因此纤芯是光密介质,包层为光疏介质,光才能在纤芯和包层的界面不断发生全反射,向前传输。
24. 甲图是“探究平面镜成像特点”和乙图是用蜡烛和烧瓶来“探究凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)实验甲中,使用玻璃板代替平面镜的好处是   ,在确定蜡烛B和蜡烛A的像是否完全重合时,人眼的观察位置应该是   (填字母)。
A.从玻璃板后观察蜡烛
B.在玻璃板前蜡烛A这一侧
C. A与B都需要
(2)实验乙调整蜡烛和烧瓶至如图所示位置,在墙壁上得到清晰的   实像(填“放大”、“缩小”或“等大”)。
【答案】(1)便于确定像的位置;B
(2)放大
【知识点】平面镜成像特点、原理和现象
【解析】【分析】(1)利用玻璃板透明的特点,可以观察到玻璃板的另一侧,便于找到像的位置;根据平面镜所成的是像是虚像的特点,应在物体一侧观察;
(2)根据凸透镜成实像时,物距小于像距,成倒立、放大的实像。
【解答】(1)为了确定像的位置,让蜡烛A的像和蜡烛B重合,既能观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,因此实验中要使用透明的玻璃板;因为平面镜所成的像是虚像,所以在玻璃板前蜡烛A这一侧观察才能看到蜡烛的像,故选:B;
(2)由图乙可知,此时物距小于像距,根据凸透镜成实像时,物距小于像距,成倒立、放大的实像。
故答案为:(1)便于确定像的位置;B;(2)放大。
25.学习了“光的折射”的相关知识后,小科将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”,小科想进一步探究光的“偏折比”的影响因素。他利用底部贴有白纸的透明水槽、激光笔、记号笔等器材按如图甲所示装置进行实验:
实验一:在水槽顶部固定一激光笔,打开激光笔的红色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为A,接着向水槽中加入一定量的清水,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为B;
实验二:将图甲中的水换成等体积的酒精。打开激光笔的红色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为C;
实验三:将实验二中激光笔的红色光切换成蓝色光,用记号笔标记水槽底部白纸上的光点位置为D。
(1)由实验一可知,光从空气斜射入水中,“偏折比”   1(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)由实验二可知,当光从空气分别斜射入水和酒精两种介质时,“偏折比”较大的介质是   ;
(3)由实验三可得出的结论是:   ;
(4)通过实验,小科发现,在介质种类相同时,入射角大小不变,折射角的大小也不变,即“偏折比”不变。请在图丙中画出:水面高度增加h后激光折射的光路图。
【答案】(1)小于
(2)水
(3)当其他条件相同时,光从空气斜射入酒精时,蓝色光的偏折比小于红色光
(4)
【知识点】光的折射规律
【解析】【分析】(1)根据甲图比较折射角和入射角大小;
(2)根据图片可知,当光线从空气斜射入液体中时,容器底部的光点到A点的距离越大,则折射角越大,那么偏折比越小;
(3)根据乙图分析实验中蓝色光和红色光的偏折比大小即可;
(4)根据“在介质种类相同时,入射角大小不变,折射角的大小也不变,即“偏折比”不变”确定折射角的大小,进而完成作图。
【解答】(1)根据图片可知,光从空气斜射入水中时,B点在A点右侧,说明此时折射角小于入射角
故填:小于。
(2)根据乙图可知, 当光从空气分别斜射入水中时光点在B点,光从空气斜射入酒精时光点在C点,则此时前者的折射角更小,那么偏折比更大,故填:水。
(3)根据乙图可知,D点比C点更靠右,则蓝色光的折射角比红色光的折射角大,则偏折比更小,那么得到结论:当其他条件相同时,光从空气斜射入酒精时,蓝色光的偏折比小于红色光。
故填:当其他条件相同时,光从空气斜射入酒精时,蓝色光的偏折比小于红色光。
(4)根据题意可知, 在介质种类相同时,入射角大小不变,折射角的大小也不变。则当水面升高后,入射点上移,但是折射角不变,即与原来的折射光线平行,如下图所示:
26.小虞做了如图三个光学实验,请回答下列问题。
(1)如图甲是“探究光的反射定律”的实验,小虞让光沿BO 方向入射,反射光沿OA方向射出,这表明   ;
(2)如图乙是“探究平面镜成像规律”的实验,小虞在图中“D”位置放上光屏,没有在光屏上看到像,说明平面镜所成的像是   像(填“实”或“虚”);
(3)如图丙是“探究光的折射规律”的实验,小虞发现折射光线OH的亮度比入射光线GO的亮度要暗一些,其主要原因是光从空气斜射入水中时不仅发生了折射现象,还发生了   (填一种光学现象)现象;小虞同学先后沿GO入射红色、紫色光束进行实验,在容器底得到两个光斑(如图丁所示),请你结合光的色散实验(如图戊所示),判断红光的光斑应位于图丁中的   点(填“K”或“J”)。
【答案】(1)光路具有可逆性
(2)虚
(3)反射;J
【知识点】光的反射定律;平面镜成像特点、原理和现象;光的折射规律;光的折射现象及应用
【解析】【分析】(1)光路具有可逆性,从原来反方向射入的光线,将沿原来反方向射出。
(2)虚像不是由实际光线会聚而成的,所以不能呈现在光屏上。
(3)根据图像分析红光和紫光的偏折能力,偏折能力越强,光斑越靠近法线。
【解答】(1)光线从原来反射光线的反方向射入,从入射光线的反方向射出,可知光路具有可逆性。
(2)虞在图中“D”位置放上光屏,没有在光屏上看到像,即平面镜所成的像不能呈现在光屏上,说明该像不是由实际光线会聚而成的实像,而是由光线的反向延长线会聚而成的虚像。
(3)光从空气斜射入水中时不仅发生了折射现象,还发生了反射,导致进入水中的光线减少,所以折射光线比入射光线暗。
由图可知,紫光的偏折能力更强,可知折射光线更靠近法线,则折射点偏左,可知左侧的K是紫光的光斑,则右侧的J是红光的光斑。
27.小新在利用光具盘探究光从玻璃(光密介质)斜射入空气(光疏介质)时的光路,发现光具盘上能呈现入射光线、反射光线与折射光线。当光沿某个方向从半圆形玻璃砖射向空气时,折射光线消失而反射光线却变得更亮。老师告诉他这是光的“全反射”现象,即只有当光由光密介质斜射入光疏介质,且入射角大于或等于某一角度时才会发生全反射现象。小新查阅资料并在老师的指导下展开如图的探究实验,实验甲数据记录如表所示。
玻璃中的入射角α/° 0 10 20.7 30 40 41.2 41.8 42
空气中的折射角β/° 0 15.2 30 45 74.6 81 90 /
反射能量占入射能量的百分比/% 5 7 26 43 77 84 100 100
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的增大而   。
(2)用图乙实验来模拟演示光纤原理,小新应选择   (选填“明亮”或“昏暗”)的实验环境。实验时,水流进入脸盆处有一光斑,这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而   (选填“变亮”或“变暗”)。
(3)制成图丙所示的光纤,可以用光密介质做成   (选填“内芯”或“外套”)。
【答案】(1)增大
(2)昏暗;变暗
(3)内芯
【知识点】光的反射定律;光的折射规律
【解析】【分析】(1)根据表格数据确定光从玻璃射向空气时折射角随入射角的变化规律;
(2)①周围环境越暗,其中的光学现象会更明显;
②光斑越大亮度越小,光斑越小亮度越大;
(3)根据题目描述中全反射发生的条件分析。
【解答】(1)根据表格数据可知,光从玻璃斜射入空气时,折射角随入射角的增大而增大。根据光路的可逆性可知,光从空气斜射入玻璃时,折射角还是随入射角的增大而增大;
(2)① 图乙实验来模拟演示光纤原理, 为了避免周围环境的光线对实验的影响,小新应该选择昏暗的实验环境。
② 实验时,水流进入脸盆处有一光斑,这一光斑的亮度随着水流弯曲程度增大而变暗,因为此时光斑变大而使光线分散;
(3)根据图片可知,光线在内芯发生全反射现象。根据题意可知,此时必须是光从光密介质射向光疏介质,那么光密介质做成内芯。
四、综合题
28.为了充分利用太阳能,项目化学习小组设计了太阳能热发电站。发电站安装有许多定日镜(平面镜),将太阳光反射到接收器上。简化原理图如图所示。
(1)为了提高太阳能的反射率,定日镜有表格中的三种材料可选,最适合的是材料   (填字母)。
材料 特性
A 透明、透光性好、表面光滑
B 不透明、光反射率高、表面凹凸不平
C 不透明、光反射率高、表面光滑
(2)下列描述的光现象与定日镜工作原理相同的是____(填字母)。
A.小孔成像 B.日晷计时 C.镜花水月 D.海市蜃楼
(3)针对该项目,同学们制定了相应的评价量表,请你将“可调节性”这一评价要素补充完整。
评价要素 10 分 6 分 1分
可调节性   能根据太阳光线变化手动改变定日镜角度 不能改变定日镜角度
【答案】(1)C
(2)C
(3)能根据太阳光线变化自动改变定日镜角度
【知识点】光的反射;光的反射定律;工程方案设计
【解析】【分析】(1)光的反射与材料特性:定日镜作为平面镜,需要高效反射太阳光。材料需满足不透明(避免光线穿透)、光反射率高(提高能量利用率)、表面光滑(保证镜面反射效果,使光线定向反射到接收器)。
(2)光现象的原理区分:定日镜的工作原理是光的反射。小孔成像、日晷计时利用的是光的直线传播;镜花水月是平面镜成像,属于光的反射;海市蜃楼利用的是光的折射。
(3)评价量表的逻辑设计:评价量表的评分等级应呈现梯度变化。
【解答】(1)分析三种材料特性:
材料 A:透明、透光性好,会导致光线穿透,无法有效反射,不适合作为反射镜。
材料 B:表面凹凸不平,会发生漫反射,无法将光线定向反射到接收器,不适合。
材料 C:不透明、光反射率高、表面光滑,能高效进行镜面反射,符合定日镜的功能需求。
因此最适合的是材料C。
(2)定日镜的工作原理是光的反射。
A:小孔成像,原理是光的直线传播。
B:日晷计时,原理是光的直线传播。
C:镜花水月,是平面镜成像,原理是光的反射,与定日镜原理相同。
D:海市蜃楼,原理是光的折射。
故答案为:C。
(3)评价量表的 10 分等级应优于 6 分的 “手动改变”,因此 “可调节性” 的 10 分描述为:能根据太阳光线变化自动改变定日镜角度。
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