沪科版物理八年级(上)期末专题复习——专题03 光的世界(含解析)

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沪科版物理八年级(上)期末专题复习——专题03 光的世界(含解析)

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沪科版物理八年级(上)期末专题复习
本专题复习资料依据沪科版八年级物理全册教材(第一至六章)编写,旨在帮助学生在期末阶段系统梳理核心知识点、掌握典型题型、提升解题能力。资料涵盖从"走进物理世界"到"科学探究"的完整知识体系,适合期末总复习、章节巩固及中考基础夯实使用。
专题03 光的世界
本专题重点内容
知 识 点 核 心 要 点
光源 自身能够发光的物体叫做光源,如太阳、蜡烛、萤火虫、水母等,月亮不是光源。
光的直线传播 同种均匀介质中沿直线传播(影子、日食月食、小孔成像),光沿直线传播的前提是"同种均匀介质"。
光的反射 反射定律(三线共面、法线居中、两角相等)、平面镜成像(虚像、等大、等距、对称)。
光的折射 斜射时偏折,垂直入射方向不变。
透镜成像 凸透镜会聚、凹透镜发散;凸透镜成像规律与应用;凸透镜成像规律:u>2f 成倒立缩小实像(照相机),f难点与易错点
▲反射误区:漫反射、镜面反射都严格遵循光的反射定律;
▲平面镜成像:像是虚像,无法在光屏承接;像的大小始终与物体等大,物体靠近/远离镜子,像的大小不变,只是视觉变大/变小;
▲折射规律易错:光垂直射入介质时,传播方向不偏折;只有斜射才会折射;
▲ 物体颜色误区:白色反射所有色光,黑色吸收所有色光;透明物体透过什么色光就呈什么色;
▲透镜作用误区:凸透镜会聚光线、凹透镜发散光线,是对入射光线的整体效果;
▲ 成像规律核心易错:实像倒立、虚像正立;实像可在光屏承接,虚像不能;
▲ 视力矫正混淆:近视戴凹透镜、远视戴凸透镜。
考点预测
▲考点01 光的直线传播现象判断;
▲考点02 反射定律应用与光路图绘制;
▲考点03 平面镜成像特点与作图;
▲考点04 凸透镜成像规律与应用(照相机/投影仪/放大镜);
▲考点05 透镜成像实验(物距、像距、像的性质关系);
▲考点06 光的折射现象判断与光路分析。
限时训练 自我检测
一.单项选择题(共8小题)
1.如图所示,小红洗手时不小心将水滴到了彩色的手机屏幕上,透过水滴她惊奇地看到屏幕上出现多个不同颜色的小格子。当水滴滴到哪个区域时能同时看到红、绿、蓝三种颜色的小格子(  )
A.红色 B.绿色 C.蓝色 D.白色
2.如图所示,一塑料薄膜组成的顶棚下堆放着一堆干草,夏天的雨后,阳光穿过薄膜上的积水照射到干草上,则下列说法正确的是(  )
A.起凸透镜作用的应是塑料薄膜
B.透镜都是固体物质组成的,液体不能起凸透镜的作用
C.水和塑料薄膜相当于凹透镜
D.薄膜上的积水形成了一个大凸透镜,如果其焦点恰好在干草处,干草有可能燃烧
3.下列现象中与“立竿见影”中的“影”形成原因一致的是(  )
4.物理课上,同学们用凸透镜观察周围的物体,透过凸透镜不能看到的像是(  )
A.正立放大的像 B.正立缩小的像
C.倒立放大的像 D.倒立缩小的像
5.如图所示,分别表示近视眼成像情况和矫正做法的是(  )
A.①② B.③① C.②④ D.③④
6.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
7.因为折射,水中的鱼儿看到空中的昆虫位置会发生改变,图中能正确表示鱼儿看到昆虫的光路图是(  )
A.B. C.D.
8.如图,为了测量某凸透镜焦距,小华先在纸上画了一个小于透镜大小的圆环,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,当将该透镜远离白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,经观察发现此过程中光斑的大小先变小后变大,则该凸透镜的焦距(  )
A.8cm B.5cm C.10cm D.11cm
二.多选题(共4小题)
9.一束单色光从空气斜射入水中的情境如图所示。下列说法正确的是(  )
A.∠NOB是反射角,∠NOC是折射角
B.∠AOM一定小于∠NOC
C.OB是反射光,OC是折射光
D.若光沿CO入射,将沿OA和OB射出
10.将凸透镜看作是眼睛的晶状体,光屏看作是眼睛的视网膜,烛焰看作是被眼睛观察的物体。拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,而拿走近视眼镜则烛焰的像变得模糊。在拿走近视眼镜后,为了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是(  )
A.将蜡烛靠近凸透镜
B.将光屏远离凸透镜
C.将光屏靠近凸透镜
D.将光屏和蜡烛同时远离凸透镜
11.在探究“平面镜成像特点”的实验中,小明选取一块薄玻璃板和两支一模一样的蜡烛A和B进行实验,如图所示。下列说法正确的是(  )
A.组装实验器材时,应使玻璃板与水平桌面垂直
B.蜡烛A通过玻璃板所成的像是由光的直线传播形成的
C.用蜡烛B确定蜡烛A所成像的位置时,蜡烛B需要点燃
D.蜡烛B与蜡烛A的像重合,说明蜡烛A的像大小与蜡烛A相同
12.如图所示,是太阳、地球和月球三者的位置示意图,下列说法正确的是(  )
A.发生月食时,是月球运动到甲位置时
B.发生月食时,是月球运动到乙位置时
C.发生日食时,是月球运动到丙位置时
D.发生日食时,是月球运动到丁位置时
三.填空题(共7小题)
13.学生上课时能从不同方向看清黑板上的字是因为发生了 ________ ,而部分同学因为“反光”看不清黑板上的字是因为发生了 _________ (选填“镜面反射”或“漫反射”)。前一种反射 _______ (选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。
14.如图甲所示,将蜡烛和装满水的烧杯分别放在玻璃板两侧,点燃蜡烛,向玻璃板看去,发现“蜡烛”在烧杯附近燃烧。若蜡烛与烧杯的位置如图乙所示,为了使“蜡烛”在烧杯中央燃烧,可采取下列两种方法:①保持玻璃板和烧杯不动,蜡烛应向 _______ (靠近/远离)玻璃板的方向移动;②保持蜡烛和烧杯不动,应将玻璃板移到适当位置。上述两种方法中,_______ (①/②/①②)像和物之间的距离变大。
15.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反射和折射的现象,其中折射光线是 _______ ,反射角等于 _______ 度,分界面的 _____ 侧是玻璃。
16.我国唐朝的张志和在《玄真子》中记载了著名的“人工虹”实验:“背日喷乎水,成虹霓之状”,这是光的 _______ 现象,进一步的研究表明,将红、_____ 、蓝三种色光按照不同比例混合,能产生任何一种其它颜色的光。
17.摄影爱好者拍摄到“站”在水面上的水黾(一种昆虫)纤细的腿使水面发生了形变,如图甲所示;同时看到水底有带“光环”的暗影,如图乙所示。此时“形变的水”相当于 ________ (填光学元件名称);当水黾游到水浅的地方,暗影面积会 _______ (选填“变小”“不变”“变大”)。
18.焦距为10cm 的薄凸透镜固定在光具座上40cm刻度线处,光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧,烛焰中心和光屏中心在透镜的主光轴上。如图所示,当将蜡烛放在 25cm刻度线处时,光屏上恰好成一个清晰的倒立、_______ (放大/缩小)的实像;若保持图中凸透镜位置不变,将蜡烛移至 20cm刻度线处,再将光屏移至 _______ cm刻度线处,可在光屏上再次得到一个清晰的像;若保持图中烛焰和光屏位置不变,仅将凸透镜移至 _______ cm刻度线处,也可以在光屏上再次得到一个清晰的像。
19.长时间盯着手机屏幕看手机容易导致视力下降患上近视眼,如图所示 _____ 图是近视眼形成的光路示意图,矫正需要佩戴 _____ 图透镜制成的眼镜进行矫正。
四.作图题(共3小题)
20.如图所示,F点既是凸透镜的焦点,也是凹透镜的虚焦点,请画出图中两条平行于主光轴的光线经过两个透镜的光路图。
21.甲图是我国的敦煌塔式光热电站。它由12000面“定日镜”围绕吸热塔组成,每面镜子能追踪太阳并把阳光反射到塔顶的吸热器上。乙图是某个时刻太阳光经某定日镜反射后,照射到吸热器的光路图,请画出该定日镜并标出反射角的大小。
22.如图甲为校园摄影展中小芳的作品,太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中。为解释通过路灯的空隙看到太阳的像,请在图乙中画一条太阳光经水面反射到人眼的光路。(保留作图痕迹)
五.简答题(共2小题)
23.如图所示的是同一照片的正、倒两种放法。请你根据岸边小山坡和鸟的倒影判断哪张是照片正放的样子,并从物理学角度解释为什么这么判断。
24.据晋代张华的《博物志》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。”其意思是说:“将一块冰削制成凸透镜形状,举在阳光下,将干艾叶放在冰影下适当的位置,过一会儿,可使艾叶自动发烟燃火。”如图所示,试说明其中的光学原理。艾叶应放在何处最佳?现在你能否在任何季节里重做这一古代“冰透镜向日取火”实验?
六.实验探究题(共3小题)
25.在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)如图甲,平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距f=_________ cm。
(2)如图乙,光屏上呈现清晰的像,此时所成的像是倒立 _______ 的实像,实际生活中应用为 ________ 。若保持蜡烛和光屏位置不变,移动凸透镜至 _________ 刻度线处,能再次呈现清晰的像。
(3)不改变图乙中蜡烛和透镜位置:
①若将凸透镜换成焦距相同镜面较小的凸透镜,再次实验,光屏上所成的像与原来相比 _________ (填“完整变小”“完整变暗”或“变不完整”)了。
②若将凸透镜换成镜面大小相同、焦距稍小的凸透镜,再次实验,则需将光屏 _______ (填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像,光屏上所成的像与原来的像比 _______ (填“变大”或“变小”)了。
(4)如图丙,在蜡烛和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将蜡烛靠近透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 _______ (选填“近视”或“远视”)眼镜。
(5)此凸透镜作为照相机镜头,当照完一个人的半身照,然后照全身照,照相机与人的距离应 _______ (选填“远离”或“靠近”),照相机的镜头应 _______ (选填“伸出”或“缩回”)。
(6)如图丁,切除凸透镜中间的阴影部分,再将剩余部分靠拢合在一起,蜡烛在P点时将成 _____ 个像。
26.为了探究光反射时的规律,小明进行了如图所示的实验:
(1)小明将平面镜置于水平桌面,如图甲所示。激光笔的光束射向平面镜上O点,在平面镜上方喷水雾,从前向后观察,可在镜面上方看到_____ 段光束。
(2)小明将折转光屏垂直于平面镜放置,让入射光沿左半屏射到O点,如图乙所示。要呈现反射光,需将右半屏向_____ (选填“前”或“后”)折转。这表明:在光的反射现象中,反射光线、入射光线、法线在__________ 。
(3)小明保持入射点不变,多次改变入射方向,在光屏上记录每次实验的光路aa′、bb'和cc',如图丙所示。为了研究反射光线和入射光线的位置关系,发现左、右半屏相对应的光线关于转轴对称,可将此对称轴视为_______ 。光以不同角度入射,分析图中数据可得:反射角_______ 入射角(用汉字填写这两个角的大小关系),若一束光与镜面的夹角70°射到镜面上,则对应的反射角为________ 。
(4)作为实验小组成员,请你举一个生活中应用以上规律的例子____________________ 。
27.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。
七.综合应用题(共4小题)
28.在完成“探究凸透镜成像规律”的实验后:
(1)小明为了测量蜡烛和像移动时的速度,他将焦距f=10cm的凸透镜固定在光具座的50cm刻度线上,并保持凸透镜的位置不变,如图甲所示。当他把蜡烛放在9cm刻度线处时,移动光屏,结果在63cm刻度线处光屏上得到一个清晰的像;然后他在7s内将蜡烛从9cm刻度线处匀速移至30cm刻度线处,再次移动光屏到某一刻度线处,又会得到一个清晰的像,则:
①7s内蜡烛移动的速度是多少cm/s?
②7s内像移动的平均速度是多少cm/s?
(2)如图乙,当凸透镜位于光具座上C处时,恰好在光屏上成一清晰的像,此时蜡烛与光屏之间的距离为L,蜡烛与C点间的距离为L0;在保持蜡烛和光屏位置不变的情况下,将凸透镜向右移到D处(图中未标出),光屏上再次成一清晰的像。则凸透镜先后两次所在位置C、D之间的距离为多少?(用L、L0表示)
29.如图甲所示,物体AB在凸透镜另一侧能成一个等大,倒立的实像,物距u=OB,像距v=OD,凸透镜的焦距为f。其中物距,像距和焦距之间的关系。
(1)请结合数学知识证明凸透镜成等大、倒立的实像的条件是u=2f;
(2)小明做凸透镜成像实验时,光屏上恰好成清晰的实像时,蜡烛、透镜和光屏位置如
图乙所示,求透镜的焦距f。
30.2019年11月4日,成功从背面登陆月球的嫦娥四号着陆器和“玉兔二号”巡视器顺利完成第十一月昼工作后进入休眠期,表明我国的登月探测器已经步入世界最先进的行列之中。为实现我国的载人登月计划,科研人员用激光测距仪测月球和地球之间的距离时,发射的激光束经2.56s返回地球,请回答下列问题。
(1)光在真空中传播的速度是多少?
(2)地球到月球的距离是多少?
(3)夜晚我们可以从水池中看到月亮的像,如果池水深5m,则月球在水中的像到水面的距离是多少?
31.在城市快速路的出口匝道附近,我们常常会遇到一段“会唱歌的路”,这是我国公路工程师为了降低事故率,在危险路段创新的设计——“震荡标线”。公路震荡标线,是道路工程中的“主动安全设计”,如图甲所示,这些标线外形呈凹凸型,当车辆驶过时,车身会剧烈抖动并发出“嗡嗡”的轰鸣声,不仅是视觉警示,更能通过触觉和听觉,多感官刺激提醒驾驶员。所以,“震荡标线”也叫“噪音标线”或“隆声带”。根据形状和用途的不同,公路震荡标线可分为:边缘震荡标线、路口震荡标线、弯道震荡标线。请运用所学物理知识,回答以下问题。
(1)司机在高速公路上驾驶时,如果车轮压到边缘震荡标线,会产生明显的振动和声音。振动通过车身和方向盘传递,声音则通过空气传播,从而提醒司机意识到车辆偏离车道并立即纠正。这说明了振动和声音都可以传递_______ 。
(2)如图乙,夜间行车时,车灯照射到含有玻璃微珠的震荡标线上会显得格外明亮,这是因为光线在玻璃微珠中发生了_______ 和_______ ,最终将大量光线沿原方向返回司机眼中。
(3)如图丙,若汽车以72km/h的速度匀速通过一段平直的标线区,标线区均匀间距为20cm,车轮每压一个凸起产生一次声音脉冲,则司机听到的声音振动频率f=________ Hz。
(4)震荡标线产生的轰轰声,其频率主要集中在低频范围。这种警示声在有效频率50Hz至250Hz时,能产生强烈的浑厚感,穿透力强。考虑车辆压线时的行驶速度在36km/h至144km/h,要求发出警示声在有效频率内,则设计的震荡标线的凸起中间间距范围为_________ m至________ m。
限时训练 自我检测
参考答案与试题解析
一.选择题(共8小题)
1.【答案】D
【分析】白光是复色光,包括各种颜色的光;
太阳光经三棱镜后,可以分解成七种单色光,这是光的色散。
【解答】水滴中间厚边缘薄是水凸透镜,屏幕放在凸透镜的一倍焦距以内成正立、放大的虚像;白色物体反射所有的色光,经水凸透镜折射发生光的色散现象,所以水滴滴在白色区域能同时看到红、绿、蓝三种颜色的小格子。
故选:D。
2.【答案】D
【分析】凸透镜对光线有会聚作用,射到地面上的太阳光看作是平行光,当平行光通过凸透镜折射会聚在焦点上,如果达到一定温度,恰好是干草的燃点,那么干草就会燃烧。
【解答】薄膜上的积水中间厚,边缘薄,恰好形成了一个大的凸透镜,而此时太阳光通过这个凸透镜发生折射,干草又在凸透镜的焦点处,就很容易引起干草的燃烧,故D正确,ABC错误。
故选:D。
3.【答案】A
【分析】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。
【解答】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。
4.【答案】B
【分析】根据凸透镜成像的情况和应用进行判断:
u>2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机。
2f>u>f,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机。
u<f,成正立、放大的虚像,应用于放大镜。
【解答】AB.当u<f,成正立放大的虚像,故A不正确,B正确;
C.f<u<2f,成倒立放大的实像,应用于幻灯机,故C不正确;
D.当u>2f,成倒立缩小的实像,应用于照相机,故D不正确;
故选:B。
5.【答案】B
【分析】近视眼是晶状体曲度变大,会聚能力增强,即折光能力增强,像呈在视网膜的前方,应佩戴发散透镜,使光线推迟会聚。
【解答】近视眼看远处的物体时,像成在视网膜的前面,所以③是近视眼的成像情况。近视眼需戴凹透镜矫正,所以①是近视眼的矫正做法。
故选:B。
6.【答案】C
【分析】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。由此分析突破此题。
【解答】
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。
7.【答案】D
【分析】根据光的折射规律判断:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角。
【解答】AC.鱼在水中看到水面上方的昆虫等猎物,是因为水面上方的昆虫等猎物反射或发出的光射向水面,发生折射,再进入鱼的眼睛中,因此光的传播路线是由空气传播到水中,故AC错误;
BD.根据光的折射规律可知,光从空气中斜射入水中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角,所以B错误,D正确。
故选:D。
8.【答案】D
【分析】太阳光是平行光,凸透镜正对阳光,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚到主光轴上一个最小、最亮的点,这点是凸透镜的焦点。
【解答】由题意可知,将凸透镜正对太阳光,而太阳光的光线相当于平行光,平行于主光轴的光线经过凸透镜时,会聚于另一侧的焦点,题中说明在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,然后再将该透镜远离白纸垂直移动6cm时,光斑再次与圆环重合,这些都表明了焦点在两个光斑的中间,并且两个光斑到焦点的距离相等,如下图所示,可知第一个光斑与第二个光斑之间的距离为6cm,则焦点与第一个光斑的距离为3cm,第一个光斑与透镜距离8cm,此时只需再将透镜远离白纸3cm,光斑就会会聚在焦点上,此时透镜距白纸(8+3)cm,则该凸透镜的焦距为11cm。
故选D。
二.多选题(共4小题)
9.【答案】BC
【分析】(1)反射和折射是在两种介质的界面上同时发生的现象,反射遵从反射定律:反射光线、入射光线、法线在同一个平面内,反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角;折射遵从折射规律:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线与入射光线分居法线两侧,光由空气斜射入其它透明介质时,折射角小于入射角;能根据图解识别三条光线。
(2)根据光路是可逆的分析。
【解答】AC、根据反射定律,在没有光传播方向的情况下,反射光线与入射光线应该关于法线对称,过入射点O作垂直于界面的垂线即为法线PQ,如图所示:
;
根据反射光线与入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角,折射光线与入射光线分居法线两侧,光由空气斜射入其它透明介质时,折射角小于入射角,可知:AO为入射光线、OB为反射光线,OC为折射光线,则∠AOP是入射角,∠BOP是反射角,∠COQ是折射角,故A错误,C正确;
B、根据光从空气斜射水,折射角小于入射角,则∠COQ<∠AOP,因而其余角∠AOM一定小于∠NOC,故B正确;
D、根据光路是可逆的可知,光若沿CO入射,将沿OA射出,但反射光线在水中,不是OB,故D错误。
故选:BC。
10.【答案】AC
【分析】近视眼镜是凹透镜,首要的问题是知道凹透镜对光线有发散作用,拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,而蜡烛烛焰的像实际上在光屏前;
拿走近视眼镜则烛焰的像变得模糊,原因是烛焰清晰的像在光屏的前面,可以用缩小像距和调节物距的方法使烛焰清晰的像承接在光屏上。
【解答】
近视镜片属于凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,有近视镜片时,凸透镜所成的像会后移;
拿走近视镜片后,蜡烛烛焰的像成在光屏的前面,即凸透镜所成的清晰的像应该在光屏和透镜之间,所以应将光屏向靠近透镜方向移动或将蜡烛靠近凸透镜,才能得到清晰的烛焰的像。故AC正确,BD错误。
故选:AC。
11.【答案】AD
【分析】(1)组装实验器材时,应使玻璃板与水平桌面垂直;
(2)平面镜成像是光的反射原理;
(3)用蜡烛B确定蜡烛A所成像的位置时,蜡烛B不需要点燃;
(4)平面镜成的是等大的像,与物体的大小有关。
【解答】A、组装实验器材时,应使玻璃板与水平桌面垂直,故A正确;
B、蜡烛A通过玻璃板所成的像是由光的反射形成的,故B错误;
C、用蜡烛B确定蜡烛A所成像的位置时,蜡烛B不需要点燃,故C错误;
D、蜡烛B与蜡烛A的像重合,说明蜡烛A的像大小与蜡烛A是相同的,故D正确。
故选:AD。
12.【答案】BD
【分析】太阳、地球、月球在同一直线上,地球在中间,地球挡住太阳光,发生的是月食。月球在三者中间,挡住太阳光,发生的是日食。
【解答】AB、太阳、地球、月球在同一直线上,地球在中间,太阳光直线传播,被地球挡住,地球上的人看到的是月食,故B正确,A错误。
CD、太阳、地球、月球在同一直线上,地月球在中间,月球挡住来自太阳的太阳光,地球上的人看到的是日食,故D正确,C错误。
故选:BD。
三.填空题(共7小题)
13.【答案】漫反射;镜面反射;遵循
【分析】(1)镜面反射后的光线射向同一方向,正好处在这一方向上时,获得的光线很强,其他方向上几乎没有反射光线,黑板“反光”就是因为黑板发生了镜面反射的缘故;
(2)漫反射时反射光线射向各个方向,所以我们能从各个不同方向看到本身不发光的物体,镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
【解答】学生上课时能从不同方向看清黑板上的字,是因为光在黑板表面上发生了漫反射,反射光线射向各个方向的缘故;
黑板“反光”是因为黑板发生了镜面反射,黑板反射的光线比粉笔字反射的光线强,使人无法看清黑板上的字;
镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。
故答案为:漫反射;镜面反射;遵循。
14.【答案】远离;①②。
【分析】在平面镜成像中,像与物体到平面镜的距离相等。
【解答】①由图乙可知,蜡烛到玻璃板的距离小于玻璃板到烧杯的距离,保持玻璃板和烧杯不动,根据在平面镜成像中,像与物体到平面镜的距离相等,可知,为了使像成在烧杯中央,蜡烛应向远离玻璃板的方向移动;
②保持蜡烛和烧杯不动,要使像移到烧杯中,需要增大蜡烛到玻璃板的距离,即将玻璃板向上移动;
由于在上述两种方法中,蜡烛到玻璃板距离都变大,根据在平面镜成像中,像与物体到平面镜的距离相等,可知,像和物之间的距离都变大。
故答案为:远离;①②。
15.【答案】OG;30;左
【分析】要解决此题需要掌握光的反射定律和折射定律的内容。
光的反射定律的内容:反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角。
光的折射定律的内容:入射光线、法线、折射光线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,当光线从空气射入其它透明介质时,折射角小于入射角;当光线从其它介质斜射入空气时,折射角大于入射角。
此题首先根据反射角和入射角相等,找出法线,从而确定界面,然后根据折射光线和入射光线的关系确定出折射光线、入射光线、反射光线。
【解答】由图可知,∠BOE=60°,所以∠COE=90°﹣60°=30°,而∠COF=30°,
根据反射角等于入射角,所以CD为法线,AB为界面,
而折射光线和入射光线分别位于法线两侧,
则OG一定为折射光线,EO为入射光线,OF为反射光线。
由图可知,折射角为:∠GOD=45°.因当光线从其它介质斜射入空气时,折射角大于入射角。
所以这束光线是由玻璃进入空气。
所以AB左侧是玻璃。
故答案为:OG;30;左。
16.【答案】色散;绿
【分析】(1)彩虹的成因是由于光的色散。
(2)红、绿、蓝三种色光,按不同比例混合,可以产生各种颜色的光。因此把红、绿、蓝三种色光叫色光的三原色。
【解答】“背日喷乎水,成虹霓之状”描写的是“人工虹”,这是喷出水后,空中有大量的小水滴,太阳光照在这些小水滴上,被分解为绚丽的七色光,也就是光的色散;
三种色光适当混合能产生其它色光,这三种色光就是光的三原色,它们分别是红光、绿光、蓝光。
故答案为:色散;绿。
17.【答案】凹透镜;变小。
【分析】水黾对水面有向下的压力,导致水面出现凹坑。水底有带光环的“暗影”,故水面上光发生的是发散作用。两个理由可以判断出“形变的水”是凹透镜。再通过光路图分析暗影面积的变化。
【解答】水黾对水面的压力使得水面出现凹坑,且水底光环是“暗影”,因此水面此时相当于凹透镜。
平行光经过凹透镜后的光路图如下图所示,其中D为光环暗影的直径。
根据示意图可以得出,当水变浅时,暗影的直径变小。因此水黾游到水浅的地方,暗影面积会变小。
故答案为:凹透镜;变小。
18.【答案】放大;60;55。
【分析】当成实像时,物远像近像变小进行分析;光的折射时,光路是可逆的。
【解答】如图所示,当将蜡烛放在 25cm刻度线处时,物距为15cm,在一倍焦距和两倍焦距之间,所以光屏上恰好成一个清晰的倒立放大的实像;
若保持图中凸透镜位置不变,将蜡烛移至 20cm刻度线处,物距为20cm,为两倍焦距,所以像距也应该为两倍焦距,故光屏应该移动到60cm处,可在光屏上再次得到一个清晰的像;
当物距是15cm,像距是30cm,光屏上恰好成一个清晰的倒立放大的实像,根据光路可逆知道,若保持蜡烛和光屏的位置不变,移动凸透镜,使物距为30cm,像距是15cm,即将蜡烛移动至55cm刻度线上,光屏上可再次承接到烛焰清晰的像。
故答案为:放大;60;55。
19.【答案】乙;丙。
【分析】近视眼能看清近处的物体,不能看清远处物体,看远处的物体时,像成在视网膜的前方,凹透镜对光线有发散作用,近视眼配戴凹透镜来矫正。凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。
【解答】甲图,眼睛看近处的物体,像成在视网膜的后方,是远视眼的成因。凸透镜对光线有会聚作用,使像提前会聚在视网膜上,所以远视眼配戴凸透镜来矫正。
乙图,眼睛看远处的物体,像成在视网膜的前方,是近视眼的成因。凹透镜对光线有发散作用,使像推迟会聚在视网膜上,所以近视眼配戴凹透镜来矫正,凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用,丙对光线有发散作用,即佩戴丙图透镜制成的眼镜进行矫正。
故答案为:乙;丙。
四.作图题(共3小题)
20.【答案】
【分析】透镜的三条特殊光线有:过光心的、平行主光轴的、过焦点的光线。根据图中入射光线经凸透镜或凹透镜折射后光线特点分析解答。
【解答】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,已知F点既是图示凸透镜的焦点,也是图示凹透镜的虚焦点;
延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴,如图所示:
21.【答案】
【分析】光的反射定律知,反射角等于入射角,故反射光线与入射光线的夹角的平分线是法线的位置,再过入射点作出法线的垂线,就是该定日镜所在的位置,反射光线与法线的夹角为反射角。
【解答】由图可知,入射光线与反射光线的夹角为180°﹣64°﹣36°=80°,由光反射定律知,反射角等于入射角,所以反射角为80°=40°,先做出反射光线与入射光线的夹角的平分线,然后再过入射点作这个角平分线的垂线即为该定日镜的位置,入射角为入射光线与法线的夹角,反射角为反射光线与法线的夹角,如图所示:
22.【答案】
【分析】通过路灯的空隙看到太阳的像,说明反射光线能进入人眼,则画出一条“眼睛与路灯空隙”的连线为反射光线,该光线与水面的交点为反射点,根据光的反射定律画出对应的入射光线。
【解答】太阳在湖中的倒影“镶嵌”在湖边的路灯中,即人眼通过路灯的空隙看到太阳的像,说明反射光线能进入人眼,则画出一条“眼睛与路灯空隙”的连线为反射光线,该光线与水面的交点为反射点,根据反射角等于入射角、反射光线与入射光线在法线两侧,画出对应的入射光线,如下图所示:
五.简答题(共2小题)
23.【答案】因为照片拍摄的是岸边小山坡和鸟的倒影,故有两种情况:第一种,即A,如果拍照者也从远处面对着山坡而拍摄的倒影,则根据平面镜成像山坡就是倒立的,故不可能;而如果拍摄者站在山脚下背对着山坡拍摄,根据平面镜成像,青草也是正立的,但站在山坡下,不可能拍摄到如图山坡的倒影;
而第二种,如B拍照者面向山坡拍照,因为此时面对着正立的山坡和青草,故山坡和青草的倒影是倒立的,即B是正放的
【分析】由于平面镜所成的是正立、等大,且左右相反的虚像;所以倒影中物体排列的左右位置正好和拍照时的真实位置相反;因此和拍照时的真实位置相同的是实物,和拍照时的真实位置相反的是虚像。
【解答】因为照片拍摄的是岸边小山坡和鸟的倒影,故有两种情况:第一种,即A,如果拍照者也从远处面对着山坡而拍摄的倒影,则根据平面镜成像山坡就是倒立的,故不可能;而如果拍摄者站在山脚下背对着山坡拍摄,根据平面镜成像,青草也是正立的,但站在山坡下,不可能拍摄到如图山坡的倒影;
而第二种,如B拍照者面向山坡拍照,因为此时面对着正立的山坡和青草,故山坡和青草的倒影是倒立的,即B是正放的。
24.【答案】冰块相当于凸透镜,对光线有会聚作用,会使艾叶燃烧;艾叶放在焦点处位置最佳;能在任何季节里重做这一古代“冰透镜向日取火”实验。
【分析】(1)凸透镜对光线有会聚作用;
(2)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在凸透镜的一点,这一点叫做焦点;
(3)利用冰箱制作冰块,一年四季都可以,不受季节限制。
【解答】要取火需要将光线会聚,所以应将冰块制成凸透镜,透镜会把光线集中在焦点上,所以当把艾叶放在焦点上时,会随着温度的升高达到燃点时即可燃烧;
在冬季可以直接选取冰块制作凸透镜,在其他季节,可以利用冰箱制作冰块,然后制成凸透镜,所以能在任何季节里重做这一古代“冰透镜向日取火”实验。
六.实验探究题(共3小题)
25.【答案】(1)10.0;(2)放大;投影仪;40cm;(3)完整变暗;向左;变小;(4)远视;(5)远离;缩回;(6)两。
【分析】(1)图甲中,凸透镜的焦距等于凸透镜与光屏之间的距离;
(2)先根据图乙读出物距的大小,再用物距的大小与凸透镜的焦距大小进行比较,根据凸透镜的成像规律,确定成像性质;
保持蜡烛和光屏位置不变,根据光的可逆性判断成像情况;
(3)①用焦距相同、镜面直径较小的凸透镜,发光体发出的光透过凸透镜的光线少;
②凸透镜的焦距越小,会聚光线的能力越强,据此判定像的位置的变化;
(4)远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线具有会聚作用;
(5)凸透镜成实像时,物远像近像变小;
(6)凸透镜中间厚,边缘薄,切去部分后相当于两个透镜,据此分析。
【解答】
(1)图甲中,凸透镜的焦距等于凸透镜与光屏之间的距离,则凸透镜的焦距为:f=20.0cm﹣10.0cm=10.0cm;
(2)图乙中,物距的大小为:u=25.0cm﹣10.0cm=15.0cm,则10.0cm<u<20.0cm,即f<u<2f,根据凸透镜的成像规律知,光屏上像的性质是:倒立、放大的实像,应用为投影仪;
若保持蜡烛和光屏位置不变,根据光路的可逆性,移动透镜使物距等于原来的像距,至10.0cm+30.0cm=40cm刻度线处,则屏上能再次呈现清晰的像;
(3)①若将凸透镜换成焦距相同镜面较小的凸透镜,成像的大小不会变化,但经过凸透镜的光线变少,所成的像与原来的像相比,比原来暗;
②将凸透镜换成镜面大小相同、焦距较小的凸透镜,此时凸透镜会聚光线的能力变强,蜡烛的位置不变时,蜡烛射向凸透镜的光线的会聚点靠近凸透镜,即像距变小,像会变小,所以应将光屏向左移动,才能再次在光屏上得到清晰的像;
(4)如图丙,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏靠近透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,说明该眼镜对光线具有会聚作用,远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线具有会聚作用,会将光线提前会聚成像。
(5)此凸透镜作为照相机镜头,当照完一个人的半身照,然后照全身照,此时像要变小,所以物距变大,像距变小,即照相机与人的距离应远离,照相机的镜头应缩回;
(6)因为凸透镜中间厚,边缘薄,切去部分后相当于两个透镜,光心位置改变了,上面的像下移下面的像上移,错位将成两个像。
故答案为:(1)10.0;(2)放大;投影仪;40cm;(3)完整变暗;向左;变小;(4)远视;(5)远离;缩回;(6)两。
26.【答案】(1)2;
(2)前;同一平面内;
(3)法线;等于;20°;
(4)平面镜成像(水面倒影、照镜子等)。
【分析】(1)通过水雾可显示出反射光线和入射光线的传播路径;
(2)反射光线、入射光线和法线在同一平面内,可以通过水雾显示光路;根据入射光线、反射光线和法线的关系进行分析,使光屏不在一个平面内,观察现象,得出结论;
(3)由光的反射定律可知,反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射角等于入射角,据此分析;反射角是反射光线与法线的夹角;
(4)平面镜成像的应用:改变光路、成像。
【解答】(1)如图甲所示,激光笔的光束射向平面镜上O点,在平面镜上方喷水雾,这样能显示出反射光线和入射光线的传播路径,即可在镜面上方看到2条光束;
(2)如图乙,光屏右半部分向后折了一个角度,由于反射光线、入射光线与法线在同一平面内,则需将右半屏向前折转,使反射光线与纸板在同一平面内,在光的反射现象中反射光线、入射光线与法线在同一平面内;
(3)为了研究反射光线与入射光线的位置关系,发现左、右两个光屏相对应的两条光线关于转轴对称,因此可以把此对称轴视为法线;
分析图丙中数据和现象可知,在光的反射中,反射角等于入射角;
若一束光与镜面的夹角70°射到镜面上,则此时的入射角为90°﹣70°=20°,根据“反射角等于入射角”可知,对应的反射角大小为20°。
(4)生活中应用光的反射定律的现象有:平面镜成像(水中倒影、照镜子等)。
故答案为:(1)2;
(2)前;同一平面内;
(3)法线;等于;20°;
(4)平面镜成像(水面倒影、照镜子等)。
27.【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。
【分析】(1)玻璃板与水平桌面要垂直放置,否则成的像偏高或偏低,不易确定像的位置;
(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,可比较像与物大小和位置位置;
(3)实验中比较像与物的对应位置;
(4)结合数学知识回答;
(5)根据图丁可知左侧为反射面,据此分析。
【解答】(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。
七.综合应用题(共4小题)
28.【答案】(1)①7s内蜡烛移动的速度是3cm/s;
②7s内像移动的平均速度是1cm/s;
(2)凸透镜先后两次所在位置C、D之间的距离为L﹣2L0。
【分析】(1)①根据速度公式求出7s内蜡烛移动的速度;
②根据u=v=2f,成倒立、等大的实像,据此确定像移动的距离,利用速度公式求出像移动的速度;
(2)根据在光的折射中,光路可逆进行分析。
【解答】(1)①7s内将蜡烛从9cm刻度线处匀速移至30cm刻度线处,蜡烛移动的速度为:
v物3cm/s;
②7s内将蜡烛从9cm刻度线处匀速移至30cm刻度线处,此时物距u=50cm﹣30cm=20cm=2f,根据u=v=2f,成倒立、等大的实像,即v=20cm,因此光屏应从63cm刻度线移到70cm刻度线,则像移动的距离为s像=70cm﹣63cm=7cm,故像移动的速度为:
v像1cm/s;
(2)由图乙可知,当凸透镜位于C点时,物距小于像距,此时凸透镜成倒立、放大的实像,则f<L0<2f;
在保持蜡烛和光屏位置不变的情况下,将凸透镜向右移到D处,光屏上再次成清晰的像,由光路可逆得,此时像距为L0,即D点到光屏的距离为L0,故透镜先后两次在C、D之间的距离为:L﹣2L0。
答:(1)①7s内蜡烛移动的速度是3cm/s;
②7s内像移动的平均速度是1cm/s;
(2)凸透镜先后两次所在位置C、D之间的距离为L﹣2L0。
29.【答案】见试题解答内容
【分析】(1)根据相似三角形的知识解答;
(2)u>2f,成倒立、缩小的实像,此时像距f<v<2f,根据可求得透镜的焦距f。
【解答】(1)在三角形AOB和COD中,AB=CD,∠AOB=∠COD;则OB=OD,即u=v;
因为,化简得:u=2f;
(2)由题意可知,光屏上恰好成清晰的实像时,此时u=50.0cm﹣8.0cm=42.0cm,像距v=14.0cm,
因为,则,
解得f=10.5cm。
故答案为:(1)见解答部分;(2)透镜的焦距f=10.5cm。
30.【答案】见试题解答内容
【分析】(1)光在真空中传播的速度是3.0×108m/s;
(2)先算出激光从地球传到的时间,再根据速度公式v就可求出地球到月球的距离。
(3)平面镜成像的特点:像与物体到平面镜的距离相等。
【解答】(1)光在真空中传播的速度是3.0×108m/s;
(2)激光从地球传到的时间为t2.56s=1.28s,
那么地球到月球的距离s=vt=1.28s×3.0×108m/s=3.84×108m;
(3)根据平面镜成像的特点,像与物体到平面镜的距离相等,所以像到平面镜的距离也是3.84×108m。
答:(1)光在真空中传播的速度是3.0×108m/s;
(2)地球到月球的距离是3.84×108m;
(3)夜晚我们可以从水池中看到月亮的像,如果池水深5m,则月球在水中的像到水面的距离是3.84×108m。
31.【答案】(1)信息;(2)折射;反射;(3)100;(4)0.16;0.2。
【分析】(1)振动和声音可以提醒司机,使司机意识到车辆偏离车道并立即纠正,据此分析;
(2)由图乙可知车灯射入玻璃微珠,先发生折射,在微珠后表面特殊涂层发生反射,再折射出来,光线沿原方向返回到司机眼中,据此分析;
(3)已知标线区均匀间距为20cm,计算出经过每个凸起的时间,再根据f计算司机听到的声音振动频率;
(4)分别求出警示声在有效频率50Hz和250Hz时,车辆通过的时间;已知车辆的行驶速度,根据s=vt计算出震荡标线的最大距离和最小距离,从而得出设计的震荡标线的凸起中间间距范围。
【解答】(1)由题意可知,振动通过车身和方向盘传递,声音则通过空气传播,从而提醒司机意识到车辆偏离车道并立即纠正;振动和声音可以提醒司机,这说明了振动和声音可以传递信息;
(2)车灯照射到含有玻璃微珠的震荡标线上,由图乙可知,车灯射入玻璃微珠,先发生折射,在微珠后表面特殊涂层发生反射,再折射出来,光线沿原方向返回到司机眼中,因此光线在玻璃微珠中发生了折射与反射;
(3)标线区均匀间距为20cm,则经过每个凸起的时间为:;
司机听到的声音振动频率为:;
(4)警示声在有效频率50Hz时,车辆通过的时间为:;
警示声在有效频率250Hz时,车辆通过的时间为:。
车辆的行驶速度v1=36km/h=10m/s,v2=144km/h=40m/s;
震荡标线的最大距离为:smax=v1t1=10m/s×0.02s=0.2m;
震荡标线的最小距离为:smin=v2t2=40m/s×0.004s=0.16m;
因此设计的震荡标线的凸起中间间距范围为0.16m至0.2m。
故答案为:(1)信息;(2)折射;反射;(3)100;(4)0.16;0.2。
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