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第四章　光现象
4.1
光的直线传播
知识点整理
1.光源
（1）能够发光的物质叫做光源。太阳、通电电灯、发光水母等都是光源。
（2）光源按来源分类，可分为天然光源和人造光源，如下表所示。
天然光源
恒星（如太阳）、萤火虫、水木、灯笼鱼等
人造光源
火把、手电筒、白炽灯、日光灯等
2.光的直线传播
（1）光在同钟均匀介质中沿直线传播。
（2）为了表示光的传播情况，通常用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这样的直线叫光线。许多平行光线在一起称为平行光束（或一束平行光）。用这样的方法，就可以把光的传播路径用画图的方法表示出来，这种图叫做光路图。
（3）光沿直线传播造成的现象有：影子、小孔成像、日食、月食、一叶障目不见泰山等。
3.光的传播速度
（1）光在真空中的传播速度为c=2.99792×108m/s，通常情况下，真空中的光速可以近似取为c=3×108m/s。
（2）光在空气中的传播速度十分接近c，也可视为c=3×108m/s。光在水中的速度为，在玻璃中的传播速度为。
知识点分类练习
【1】【常考1】光源
【例1】太阳、闪闪发光的湖面、夜晚发光的街灯、烛焰中，属于光源的是（　　）
A．太阳、烛焰、街灯
B．湖面、烛焰
C．街灯、湖面
D．太阳、湖面
【2】光的直线传播
【例2】（2020?金华一模）北宋的沈括在《梦溪笔谈》中记叙了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先直接观察鸢（老鹰）在空中飞动，地面上的影子也跟着移动，移动的方向与鸢飞的方向一致。后在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上，结果观察到“鸢东则影西，鸢西则影东。”阅读了上述材料后，你认为下列哪种说法是正确的（　　）
A．“鸢东则影西，鸢西则影东”所描述的现象是小孔成像
B．沈括观察到“鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动”是小孔成像
C．小孔成像可用光的反射现象解释
D．小孔成像时像移动的方向与物移动的方向相同
【3】光的传播速度
【例3】光线从空气射入水中时，它的传播速度（　　）
A．有减少的，也有增加的
B．一定减小
C．保持不变
D．一定增大
难点攻克
1.1.光沿直线传播的条件
【例1】小明在学习“光的传播”时，看到老师的一个演示实验，过程如下：
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，观察到光线发生了弯曲；
③经搅拌后，观察到光线又变直。
小明根据上述现象得出的结果，正确的是（　　）
A．光的传播需要介质
B．光只有在水中才沿直线传播
C．光在水与海波溶液的界面处因反射而弯曲
D．光在同一种均匀介质中才沿直线传播
2.利用光的直线传播规律作图
【例2】38．（2018秋?阜宁县期中）如图，A为太阳，B为地球，虚线为月亮的运动轨迹，如果人在地球上的P点可以观察到日食，请在虚线上将此时的月亮轨迹描成实线。
【例3】如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出AB所成的像。光屏在　F　处所成像最大（选E或F或Q）
3.光的传播速度的应用
【例4】（2019秋?溧阳市期末）据报道，科学家利用高速摄像机捕捉到激光在空气中飞行的画面。已知激光在空气中的传播速度为3×108m/s，高速摄像机每秒可拍摄2×1010帧画面。在高速摄像机拍摄24帧画面的过程中，激光在空气中传播的距离约为（　　）
A．0.16米
B．0.36米
C．1.6米
D．3.6米
4.探究小孔成像
【例4】如图所示将点燃的蜡烛置于用易拉罐和薄膜自制的小孔成像仪前，调节两者的位置，在屏上得到如图所示的蜡烛清晰的像：
（1）请在图中确定易拉罐上小圆孔O的位置（保留作图痕迹）。
（2）实验过程中蜡烛燃烧不断缩短，导致光屏上烛焰的像向
（上/下）移动；若将蜡烛靠近小孔成像仪一些，烛焰的像将
（变大/变小/不变）。
（3）若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状
（改变/不变）。
基础练习
1．生活中许多物体可以发光，下列物体中属于光源的一组是（　　）
A．太阳、月亮、舞台的灯光
B．闪电、镜子、发光的水母
C．火焰、灯光、发光的萤火虫
D．太阳、灯光、波光粼粼的水面
2．雷雨天，小王观察到某次闪电经历的时间为t1，听到这次闪电发出的雷声持续时间为t2（不计云
层和山峰间回声时间），刚开始看到闪电到刚开始听到雷声的时间为t3，声音和光传播速度分别为v
和c，则（　　）
A．t1＝t2，闪电发生位置到小王距离约为vt3
B．t1＜t2，闪电发生位置到小王距离约为vt3
C．t1＝t2，闪电发生位置到小王距离约为vt3+ct1
D．t1＜t2，闪电发生位置到小王距离约为vt3+ct1
3．短跑比赛中，计时裁判总是在看到发令枪冒烟时开始计时，而不是听到枪声才计时，这样做是因为（　　）
A．离起跑点较远，声音嘈杂，听不清枪声
B．看发令枪冒烟计时比较方便
C．听发令枪的枪声计时不够准确，会使运动员的成绩偏高
D．听发令枪的枪声及时不够准确，会使运动员的成绩偏低
4．（2020?淄博）“金边日食”是壮观的天文现象，小明用自制小孔观看日食，下列说法正确的是（　　）
A．日食现象可用光的直线传播解释
B．用小孔成像原理观看日食利用了光的折射
C．日食通过小孔成正立、缩小的实像
D．日食通过小孔所成的像与小孔的形状有关
5．（2020?广西）2020年6月21日，全国多地都观测到如图所示的“金边日食”，能解释“日食”形成的是（　　）
A．光的反射
B．光的折射
C．平面镜成像
D．光的直线传播
6．（2020春?龙湖区期末）2020年6月21日，精彩绝伦的日环食震撼登场。如图所示各光现象中与日食的光学原理相同的是（　　）
A．小孔成像
B．海市蜃楼
C．水中倒影
D．雨后彩虹
7．下列各物体，不属于光源的是（　　）
A．太阳
B．月亮
C．烛焰
D．萤火虫
8．下列说法中正确的是（　　）
A．光在真空中的传播速度是3×105km/s
B．月亮是光源
C．光在同种介质中一定沿直线传播
D．光年是时间单位
能力提升
9.图中是　　成因的示意图（选填“日食“或“月食“）。
俗话说“坐井观天，所见甚小。”为了说明井底之蛙观察井外范围的大小与井深的关系，甲、乙
同学都用画示意图比较的方法来说明，分别如图1和图2所示。在你看来，他们所画的图　
　（选择下列有关词填空：“都正确”、“都不正确”、“甲正确，乙不正确”、“乙正确，甲不正确”）；根据他们所运用的方法，你在评价他们的示意图画得是否正确时，主要是看　
　（选择下列有关词填空：“画图是否认真”、“图上是否全面正确地反映了应该控制的变量”、“画图时所运用的物理知识是否正确”）
11.学习了光学知识后，爱动脑筋的小明和小华想自己探究小孔成像规律。如图所示，他们给两个空易拉罐的底部中央分别打上一个小圆孔和一个小方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空易拉罐的口上，分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。
（1）分析比较甲、乙两图所成像的形状，可以得出的结论是：　
　
（2）分析比较甲、丙两图所成像的形状，又可以得出的结论是：　
　
（3）树阴下的圆形光斑就是　
通过树叶间的小孔在地面上所成的实像。
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精品试卷·第
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（共
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第四章　光现象
4.1
光的直线传播
知识点整理
1.光源
（1）能够发光的物质叫做光源。太阳、通电电灯、发光水母等都是光源。
（2）光源按来源分类，可分为天然光源和人造光源，如下表所示。
天然光源
恒星（如太阳）、萤火虫、水木、灯笼鱼等
人造光源
火把、手电筒、白炽灯、日光灯等
2.光的直线传播
（1）光在同钟均匀介质中沿直线传播。
（2）为了表示光的传播情况，通常用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这样的直线叫光线。许多平行光线在一起称为平行光束（或一束平行光）。用这样的方法，就可以把光的传播路径用画图的方法表示出来，这种图叫做光路图。
（3）光沿直线传播造成的现象有：影子、小孔成像、日食、月食、一叶障目不见泰山等。
3.光的传播速度
（1）光在真空中的传播速度为c=2.99792×108m/s，通常情况下，真空中的光速可以近似取为c=3×108m/s。
（2）光在空气中的传播速度十分接近c，也可视为c=3×108m/s。光在水中的速度为，在玻璃中的传播速度为。
知识点分类练习
【1】【常考1】光源
【例1】太阳、闪闪发光的湖面、夜晚发光的街灯、烛焰中，属于光源的是（　　）
A．太阳、烛焰、街灯
B．湖面、烛焰
C．街灯、湖面
D．太阳、湖面
【答案】A
【解答】解：
A、太阳、烛焰、街灯自身可以发光是光源，故A正确；
B、湖面反射光不是光源，烛焰可以发光是光源，故B错误；
C、街灯自身可以发光是光源，湖面反射光不是光源，故C错误；
D、太阳都是自身可以发光的物体是光源，湖面反射光不是光源，故D错误。
【2】光的直线传播
【例2】（2020?金华一模）北宋的沈括在《梦溪笔谈》中记叙了光的直线传播和小孔成像的实验。他首先直接观察鸢（老鹰）在空中飞动，地面上的影子也跟着移动，移动的方向与鸢飞的方向一致。后在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上，结果观察到“鸢东则影西，鸢西则影东。”阅读了上述材料后，你认为下列哪种说法是正确的（　　）
A．“鸢东则影西，鸢西则影东”所描述的现象是小孔成像
B．沈括观察到“鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动”是小孔成像
C．小孔成像可用光的反射现象解释
D．小孔成像时像移动的方向与物移动的方向相同
【答案】A
【解答】解：
（1）在纸窗上开一小孔，使窗外飞鸢的影子呈现在室内的纸屏上，观察到“鸢东则影西，鸢西则影东”其实就是小孔成像的特点：倒立的实像。正因为小孔成像是倒立的，才有“鸢东则影西，鸢西则影东”的现象，即二者的移动方向相反。故A正确、CD错误；
（2）沈括观察到“鸢在空中飞动，地面上的影子也跟着移动”是影子的成因，是光的直线传播形成的，因为光被挡住了，没有光的区域才变暗，所以选项B错误。
【3】光的传播速度
【例3】光线从空气射入水中时，它的传播速度（　　）
A．有减少的，也有增加的
B．一定减小
C．保持不变
D．一定增大
【答案】B
【解答】解：光在空气中和在水中的传播速度不同，在水中的传播速度比在空气中的传播速度慢，则光线从空气射入水中时，它的传播速度变小，故B正确，ACD错误。
难点攻克
1.1.光沿直线传播的条件
【例1】小明在学习“光的传播”时，看到老师的一个演示实验，过程如下：
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，观察到光线发生了弯曲；
③经搅拌后，观察到光线又变直。
小明根据上述现象得出的结果，正确的是（　　）
A．光的传播需要介质
B．光只有在水中才沿直线传播
C．光在水与海波溶液的界面处因反射而弯曲
D．光在同一种均匀介质中才沿直线传播
【答案】D
【解答】解：从①中我们发现光在水中沿直线传播；而②中的光线不再沿直线传播，不同于①的是介质不再均匀，③现象中的光线又沿直线传播，是由于经搅拌后，介质又变得均匀，故可以得出，光在同一种均匀介质中才沿直线传播。
2.利用光的直线传播规律作图
【例2】38．（2018秋?阜宁县期中）如图，A为太阳，B为地球，虚线为月亮的运动轨迹，如果人在地球上的P点可以观察到日食，请在虚线上将此时的月亮轨迹描成实线。
【答案】
。
【例3】如图所示，小孔前有一物体AB，请画出AB经过小孔成像的光路图，并在光屏MN上标出AB所成的像。光屏在　F　处所成像最大（选E或F或Q）
【答案】
3.光的传播速度的应用
【例4】（2019秋?溧阳市期末）据报道，科学家利用高速摄像机捕捉到激光在空气中飞行的画面。已知激光在空气中的传播速度为3×108m/s，高速摄像机每秒可拍摄2×1010帧画面。在高速摄像机拍摄24帧画面的过程中，激光在空气中传播的距离约为（　　）
A．0.16米
B．0.36米
C．1.6米
D．3.6米
【答案】B
【解答】解：
高速摄像机拍摄1帧画面需要的时间t＝s＝5×10﹣11s；
在高速摄像机拍摄24帧画面的过程中，激光在空气中传播的距离约为：
s＝vt＝3×108m/s×5×10﹣11s×24＝0.36m，故B正确，ACD错误。
4.探究小孔成像
【例4】如图所示将点燃的蜡烛置于用易拉罐和薄膜自制的小孔成像仪前，调节两者的位置，在屏上得到如图所示的蜡烛清晰的像：
（1）请在图中确定易拉罐上小圆孔O的位置（保留作图痕迹）。
（2）实验过程中蜡烛燃烧不断缩短，导致光屏上烛焰的像向
（上/下）移动；若将蜡烛靠近小孔成像仪一些，烛焰的像将
（变大/变小/不变）。
（3）若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状
（改变/不变）。
【答案】（1）见下图；（2）上；变大；（3）不变
【解答】解：
（1）根据光的直线传播原理，连接蜡烛与它像的对应位置，在成像仪上的交点O就是小孔的位置，如图所示：
（2）实验过程中蜡烛燃烧不断缩短，导致光屏上的像向与蜡烛相反的方向移动，所以是向上移动；若将蜡烛靠近成像仪少许，蜡烛的像将变大；
（3）若只将小圆孔改为三角形小孔，则像的形状不变，只与物体的形状有关；和小孔的形状无关。
基础练习
1．生活中许多物体可以发光，下列物体中属于光源的一组是（　　）
A．太阳、月亮、舞台的灯光
B．闪电、镜子、发光的水母
C．火焰、灯光、发光的萤火虫
D．太阳、灯光、波光粼粼的水面
【答案】C
【解答】解：A、太阳、月亮、舞台的灯光中，月亮自身不能发光，不是光源，故A错误；
B、闪电、镜子、发光的水母，镜子自身不发光，不是光源，故B错误；
C、火焰、灯光、发光的萤火虫，自身都能发光，都是光源，故C正确；
D、太阳、灯光、波光粼粼的水面，波光粼粼的水面自身不能发光，不是光源，故D错误。
2．雷雨天，小王观察到某次闪电经历的时间为t1，听到这次闪电发出的雷声持续时间为t2（不计云
层和山峰间回声时间），刚开始看到闪电到刚开始听到雷声的时间为t3，声音和光传播速度分别为v
和c，则（　　）
A．t1＝t2，闪电发生位置到小王距离约为vt3
B．t1＜t2，闪电发生位置到小王距离约为vt3
C．t1＝t2，闪电发生位置到小王距离约为vt3+ct1
D．t1＜t2，闪电发生位置到小王距离约为vt3+ct1
【答案】A
【解答】解：因为闪电与雷声同时产生、同时消失，所以它们持续的时间应该是相同的，故t1＝t2；
因此，刚开始看到闪电到刚开始听到雷声的时间为t3，声音的速度为v，又因此光的传播时间可忽略不计，故闪电发生位置到小王距离约为vt3。
3．短跑比赛中，计时裁判总是在看到发令枪冒烟时开始计时，而不是听到枪声才计时，这样做是因为（　　）
A．离起跑点较远，声音嘈杂，听不清枪声
B．看发令枪冒烟计时比较方便
C．听发令枪的枪声计时不够准确，会使运动员的成绩偏高
D．听发令枪的枪声及时不够准确，会使运动员的成绩偏低
【答案】C
【解答】解：
因光的传播速度比声音快得多，则声音从发令员位置传播到计时员位置需要一定的时间；
例如在百米赛跑中，声音从发令员到计时员需要的时间约为t＝＝≈0.29s；当计时员听到枪声才计时，实际上是少计时0.29s，这样会使测得的时间变短，成绩偏高．
4．（2020?淄博）“金边日食”是壮观的天文现象，小明用自制小孔观看日食，下列说法正确的是（　　）
A．日食现象可用光的直线传播解释
B．用小孔成像原理观看日食利用了光的折射
C．日食通过小孔成正立、缩小的实像
D．日食通过小孔所成的像与小孔的形状有关
【答案】A
【解答】解：A、日食现象是由于光的直线传播形成的，故可用光的直线传播解释，故A正确；
B、小孔成像是光的直线传播形成的，故B错误；
C、日食通过小孔成倒立、缩小的实像，故C错误；
D、日食通过小孔所成的像与小孔的形状无关，故D错误。
5．（2020?广西）2020年6月21日，全国多地都观测到如图所示的“金边日食”，能解释“日食”形成的是（　　）
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：当太阳、月球、地球位于同一直线上，月球处于太阳与地球之间时，沿直线传播的太阳光被不透明的月球挡住，在月球的后面阳光照不到的地球上，形成影，在地球上看不到太阳，便形成日食。
故选：D。
6．（2020春?龙湖区期末）2020年6月21日，精彩绝伦的日环食震撼登场。如图所示各光现象中与日食的光学原理相同的是（　　）
A．小孔成像
B．海市蜃楼
C．水中倒影
D．雨后彩虹
【答案】A
【解答】解：
日食是由光的直线传播形成的；
A、小孔成像由于光的直线传播形成的，与日食的形成原理相同，故A符合题意；
B、海市蜃楼属于光的折射，与日食的形成原理不同，故B不符合题意；
C、水中倒影，属于光的反射现象，与日食的形成原理不同，故C不符合题意；
D、雨后彩虹，是光的色散现象，是利用了光的折射，与日食的形成原理不同，故D不符合题意。
7．下列各物体，不属于光源的是（　　）
A．太阳
B．月亮
C．烛焰
D．萤火虫
【答案】B
【解答】解：四个选项中太阳、烛焰、萤火虫本身都能发光，故是光源。月亮是反射太阳的光，故不是光源。
8．下列说法中正确的是（　　）
A．光在真空中的传播速度是3×105km/s
B．月亮是光源
C．光在同种介质中一定沿直线传播
D．光年是时间单位
【答案】A
【解答】解：
A、光在真空中的传播速度是3×108m/s，合3×105km/s，故A正确；
B、月亮本身不发光，所以不是光源，故B错误；
C、光只有在同种均匀透明介质中才沿直线传播，故C错误；
D、光年指光在一年的时间内通过的路程，所以是长度单位，故D错误。
能力提升
9.图中是　　成因的示意图（选填“日食“或“月食“）。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：由图知：太阳、月球、地球在同一直线上，月球位于太阳与地球之间，月球挡住了太阳射向地球的光，在地球上看不到太阳，则形成日食，图示是日食成因的示意图。
俗话说“坐井观天，所见甚小。”为了说明井底之蛙观察井外范围的大小与井深的关系，甲、乙
同学都用画示意图比较的方法来说明，分别如图1和图2所示。在你看来，他们所画的图　
　（选择下列有关词填空：“都正确”、“都不正确”、“甲正确，乙不正确”、“乙正确，甲不正确”）；根据他们所运用的方法，你在评价他们的示意图画得是否正确时，主要是看　
　（选择下列有关词填空：“画图是否认真”、“图上是否全面正确地反映了应该控制的变量”、“画图时所运用的物理知识是否正确”）
【答案】甲正确，乙不正确；图上是否全面正确地反映了应该控制的变量
【解答】解：（1）要比较井底之蛙观察井外范围的大小与井深的关系，应保持井口一致，即：
①井口在同一水平面内；②进口大小（直径）相同。
（2）井口直径相同时井越浅，看到的范围越大；井口直径相同时，井越深，看到的范围应该越小；
由图分析可知，甲正确，乙不正确。
（3）甲图能正确说明井底之蛙观察井外范围的大小与井深的关系，控制了①井口在同一水平面内；②进口大小（直径）相同；正确地应用了控制变量法；乙图没有控制：井口在同一水平面内；没能正确应用控制变量法，不能正确说明井底之蛙观察井外范围的大小与井深的关系；故甲正确，乙不正确。
11.学习了光学知识后，爱动脑筋的小明和小华想自己探究小孔成像规律。如图所示，他们给两个空易拉罐的底部中央分别打上一个小圆孔和一个小方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空易拉罐的口上，分别将小孔对着烛焰和灯丝，可以看到烛焰和灯丝通过小孔所成的像。
（1）分析比较甲、乙两图所成像的形状，可以得出的结论是：　
　
（2）分析比较甲、丙两图所成像的形状，又可以得出的结论是：　
　
（3）树阴下的圆形光斑就是　
通过树叶间的小孔在地面上所成的实像。
【答案】（1）物体通过小孔所成的像与孔的形状无关；
（2）所成的像的形状由物体的形状决定；
（3）太阳
【解答】解：（1）在甲图和乙图中不同的是孔的形状，但所成的像相同。故小孔成像（的形状）与小孔的形状无关。
（2）在甲图和丙图中不同的是物体的形状，所成的像也不同。故小孔成像（的形状）与物体的形状由物体的形状决定。
（3）树荫下的圆形光斑就是太阳的像。
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