知識(shí)點(diǎn)1:光的直線傳播
【典例探究】太陽(yáng)光通過(guò)樹葉間的空隙,在地上形成許多圓形的光斑這些圓形光斑是( )
A.樹葉的虛像 B.樹葉的實(shí)像 C.太陽(yáng)的虛像 D.太陽(yáng)的實(shí)像
【解題思路】光沿直線傳播的現(xiàn)象
【答案】D
【解析】根據(jù)小孔成像是光沿直線傳播形成的實(shí)像可知,太陽(yáng)光通過(guò)小孔沿直線傳播到地面,在地面上形成了太陽(yáng)的實(shí)像。故選 D。
知識(shí)點(diǎn)2:光的反射
【典例探究1】如圖所示是關(guān)于小貓和小聰?shù)囊环?,圖中兩條光線的夾角是60°,則小聰觀察小貓的光路的入射角是_______度,此現(xiàn)象說(shuō)明光在反射時(shí),光路是的_______。
【解題思路】光的反射定律及應(yīng)用
【答案】30 可逆的
【大招快解】 兩條光線的夾角為 60°,根據(jù)光的反射定律可知,反射角等于入射角等于30°;小聰能看到小貓,小貓也能看到小聰,此現(xiàn)象說(shuō)明光在反射時(shí),光路是可逆的。
知識(shí)點(diǎn)3:光的折射
【典例探究1】一條魚躍出水面捕捉鳥的說(shuō)法聽(tīng)起來(lái)像是童話里的故事。然而,盡管這似乎聽(tīng)起來(lái)是不可能的,但這一非同尋常的場(chǎng)景首次被攝像師捕捉到了。如圖是在平靜的海面上,一條特瓦利魚突然躍出海面捕食烏燕鷗的情景。特瓦利魚在水中看到水面上方的烏燕鷗實(shí)質(zhì)是( )
A.烏燕鷗的虛像,像在烏燕鷗的上方 B.烏燕鷗的虛像,像在烏燕鷗的下方
C.烏燕雞的實(shí)像,像在烏燕鷗的上方 D.烏燕鷗的實(shí)像,像在烏燕鷗的下方
【解題思路】解題口訣“折射虛高”。
無(wú)論是從水中看水面上的物體,還是從水面上看水中的物體,對(duì)應(yīng)的現(xiàn)象都是光的“折射”,看到的像都是“虛”像,像的位置比實(shí)際物體位置偏“高”。簡(jiǎn)稱“折射虛高”。
【答案】A
【大招快解】利用大招“折射虛高”,直接可以得到看到的像是虛像,像在物體上方。因此答案為A。
【典例探究2】如圖所示,筷子在水中看起來(lái)向上偏折,下列能正確解釋此現(xiàn)象的光路圖是( )。
A.烏燕鷗的虛像,像在烏燕鷗的上方 B.烏燕鷗的虛像,像在烏燕鷗的下方
C.烏燕雞的實(shí)像,像在烏燕鷗的上方 D.烏燕鷗的實(shí)像,像在烏燕鷗的下方
【解題思路】解題口訣“空氣角大”。
在光的折射光路圖中,不論是人射角還是折射角,空氣所在那一側(cè)對(duì)應(yīng)的角更大,即為“空氣角大”。
【答案】C
【大招快解】首先,由于人眼看到筷子是其反射的光進(jìn)入人眼,則根據(jù)光線的箭頭方向排除 A和 B。根據(jù)大招“空氣角大”可知,空氣所在那一側(cè)的角度更大,故C正確,D 錯(cuò)誤故答案為C。
知識(shí)點(diǎn)4:面鏡
【典例探究】如圖所示,畫出小丑帽子頂點(diǎn)S發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射后,進(jìn)入小丑眼睛的光路圖(畫出進(jìn)入一只眼睛的光線即可,保留作圖痕跡)。
【解題思路】對(duì)稱法作圖
作圖法就是根據(jù)題目所給的條件,靈活運(yùn)用有關(guān)物理概念和規(guī)律,通過(guò)作圖求解未知量的方法。因此必須注意作圖的規(guī)范性,掌握光線、光線的反向延長(zhǎng)線、實(shí)像、虛像等畫法的規(guī)定,逐步學(xué)會(huì)這種研究問(wèn)題的方法。利用對(duì)稱法作圖就是根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱性完成光路。利用對(duì)稱法可以方便地解決四種類型的平面鏡作圖題:
(1)確定虛像的位置;(2)確定觀察范圍或光照范圍;(3)確定光路;(4)確定發(fā)光點(diǎn)的位置光的反射和平面鏡成像綜合作圖,主要是利用光的反射中“二角”和“三線”的關(guān)系及平面鏡成像特點(diǎn)。在作圖過(guò)程中,我們可以發(fā)現(xiàn),對(duì)稱法作圖的核心是平面鏡成像的特點(diǎn)。
【答案】見(jiàn)解析
【解析】過(guò)鏡面作出帽子頂點(diǎn) S的對(duì)稱點(diǎn)S',即為 S在平面鏡中的像,連接 S'與小丑的眼睛,與鏡面交于O點(diǎn),即為入射點(diǎn)(反射點(diǎn)),連接 SO就得到入射光線,O到眼睛的連線為反射光線。如圖所示:
知識(shí)點(diǎn)5:平面鏡成像的特點(diǎn)
【典例探究1】關(guān)于平面鏡成像,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.平面鏡成的像是虛像 B.平面鏡成像原理是光的反射
C.物體越靠近平面鏡,像越大 D.像與物體關(guān)于平面鏡對(duì)稱
【解題思路】解題口訣“對(duì)稱虛像”。
當(dāng)平面鏡成像規(guī)律:
(1)平面鏡所成像的大小與物體的大小相等;
(2)像和物到平面鏡的距離相等;
(3)像是虛像;
(4)像與物的連線與鏡面垂直。
巧記平面鏡成像規(guī)律:對(duì)稱虛像。
【答案】C
【大招快解】利用大招“對(duì)稱虛像”可判斷 A、D 正確,C 錯(cuò)誤;平面鏡成像原理是光的反射,B正確。故答案為C。
【典例探究2】如圖所示,水平地面上有一障礙物 ABCD,有一較大的平面鏡 MN在某一高度上水平放置,試用作圖法畫出位于 O點(diǎn)的眼睛從平面鏡中所能看到的障礙物后方地面的范圍。
【解題思路】解題口訣“萬(wàn)丈光芒定范圍,精確作圖找對(duì)稱”。
光學(xué)作圖題當(dāng)中往往讓我們判斷一個(gè)發(fā)光點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后的照射范圍。此時(shí)可以讓這個(gè)光源朝四面八方發(fā)出多條光線,大致找到范圍邊界。然后通過(guò)對(duì)稱確定光源的像點(diǎn),利用像點(diǎn)精確畫出邊界光線的光路如果問(wèn)的是眼睛的可視范圍,只需把眼睛當(dāng)做“光源”,“光源”的照射范圍就是眼睛的可視范圍(注意:實(shí)際光線是從物體射向眼睛的)。
【答案】見(jiàn)解析
【大招快解】先根據(jù)“萬(wàn)丈光芒”進(jìn)行嘗試,找出大致可視范圍,然后利用對(duì)稱找到虛像位置,精確作圖得到答案。圖中 GH為所求范圍。
【典例探究3】如圖是某時(shí)刻小明家電子時(shí)鐘顯示的時(shí)間,若小明從背后的平面鏡中看,時(shí)間應(yīng)該是_______,若從水平玻璃茶幾的臺(tái)板中看,時(shí)間應(yīng)該是___________。
【解題思路】解題口訣“翻頁(yè)法”。
在考試中出現(xiàn)水平或豎直平面鏡中讀數(shù)的問(wèn)題時(shí),快速解題的方法就是可以把題目所在的試卷進(jìn)行翻轉(zhuǎn)然后讀數(shù),研究水平鏡中讀數(shù)時(shí)可以豎直翻轉(zhuǎn)讀數(shù)研究必直鏡中讀數(shù)時(shí)可以水平翻轉(zhuǎn)讀數(shù)。
【答案】21:51 15:12
【大招快解】小明背后的鏡子是豎直的,可以直接水平翻轉(zhuǎn)本頁(yè)在紙背后讀數(shù),即 21:51;水平臺(tái)上讀數(shù)也就是水平鏡面讀數(shù),可以豎直翻轉(zhuǎn)本頁(yè)在紙背后讀數(shù),即15:12。故答案為21:51 15:12。
一、單選題
1.(2024·遼寧葫蘆島·一模)“西塞山前白鷺飛,桃花流水鱖魚肥”是唐朝詩(shī)人張志和描寫美景的詩(shī)句。如圖是白鷺在捕魚時(shí)飛向水面的情形,若水深3m,白鷺距離水面5m。下列說(shuō)法正確的是( )
A.白鷺看到水中的“魚”比實(shí)際位置深
B.白鷺飛向水面時(shí),它的像距離水面3m
C.白鷺飛向水面的過(guò)程中,水中的像會(huì)變小
D.白鷺在水中的倒影是光的反射形成的虛像
【答案】D
【解析】A.魚反射的光從水中到空氣中時(shí)會(huì)發(fā)生折射,折射光線遠(yuǎn)離法線偏折,白鷺沿著折射光線看過(guò)去,看到的“魚”比實(shí)際位置淺,故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn),像與物到平面鏡的距離相等,因此白鷺距離水面5m,它的像距離水面也是5m,故B錯(cuò)誤;
C.平面鏡成像時(shí),像與物體大小相等,其大小與其他因素?zé)o關(guān)。因此,白鷺飛離水面時(shí),它在水中的像大小不變,故C錯(cuò)誤;
D.鳥在水中的倒影屬于平面鏡成像,是光的反射,物體通過(guò)平面鏡成的是虛像,故D正確。
故選D。
2.(2024·湖北黃岡·一模)《中國(guó)詩(shī)詞大會(huì)》在央視綜合頻道播出,讓我們分享詩(shī)詞之美,感受詩(shī)詞之趣。對(duì)于詩(shī)詞中物理知識(shí)的解釋( )
A.“霜葉紅于二月花”,看到“霜葉紅”是由于霜葉反射紅光
B.“明月幾時(shí)有,把酒問(wèn)青天”,人們看到的“明月”是光源
C.“池水映明月,潭清疑水淺”,“水淺”是由光的光的直線傳播形成的
D.“綠樹陰濃夏日長(zhǎng),樓臺(tái)倒影入池塘”,“倒影”是光的折射形成的
【答案】A
【解析】A.不透明的物體可以反射與它相同的色光,而吸收其它色光,看到“霜葉紅”是由于霜葉反射紅光,故A符合題意;
B.自身能發(fā)光的物體稱為光源,月亮自身不能發(fā)光,靠反射太陽(yáng)光,所以月亮不是光源,故B不符合題意;
C.“水淺”是因?yàn)槌氐椎姆瓷涔饩€從水中射入空氣,在水面處發(fā)生折射,折射角大于入射角,人逆著折射光線的方向看去,看到的是折射光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚而成的虛像,虛像的位置比池底位置要高,所以人覺(jué)得水深變淺了,故C不符合題意;
D.倒影屬于平面鏡成像,是由光的反射形成的,故D不符合題意。
故選A。
3.(2024·江蘇蘇州·一模)如圖所示的光學(xué)現(xiàn)象,其成像原理和成像虛實(shí)均相同的一組是( )
A.①和②B.②和③C.①和④D.③和④
【答案】C
【解析】①用放大鏡觀察物體,利用了凸透鏡成像原理,此時(shí)成正立、放大的虛像,屬于光的折射現(xiàn)象;②小孔成像是光的直線傳播,成倒立的實(shí)像;③平面鏡成像是光的反射,成正立、等大的虛像;④水中的筆折斷是因?yàn)楣鈴乃行鄙淙肟諝庵袝r(shí),發(fā)生了偏折形成的虛像。綜上所述,①④均為折射形成的虛像,故ABD不符合題意,C符合題意。
故選C。
4.(2024·陜西西安·模擬預(yù)測(cè))蓄光陶瓷:是一種擁有獨(dú)特發(fā)光能力的材料,它在白天吸收光能,并在夜晚釋放出持久而柔和的光芒。想象一下,夜幕降臨后,當(dāng)房間里的燈熄滅后,采用蓄光陶瓷的墻面、地板、家具依然散發(fā)著迷人的光芒,這就是蓄光陶瓷帶給我們的神奇體驗(yàn)。蓄光陶瓷的科學(xué)原理并不復(fù)雜,它里面含有特殊的熒光分子,當(dāng)光照射到蓄光陶瓷表面時(shí),這些熒光分子會(huì)吸收光能,電子會(huì)被激發(fā)到高能級(jí)態(tài),當(dāng)光停止照射一段時(shí)間后,這些被激發(fā)的電子會(huì)從高能級(jí)態(tài)退激發(fā)到基態(tài),釋放儲(chǔ)存的能量。熒光分子發(fā)出的光的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)于吸收的光的波長(zhǎng)。根據(jù)發(fā)光顏色的不同,蓄光陶瓷可以分為藍(lán)光、綠光、紅光等多種類型。下面關(guān)于蓄光陶瓷說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.蓄光陶瓷可以做光源
B.利用蓄光陶瓷可以得到白光
C.蓄光陶瓷的熒光分子只有在紫外線照射下才能儲(chǔ)存能量
D.蓄光陶瓷是以光能的形式儲(chǔ)存能量
【答案】C
【解析】A.蓄光陶瓷:是一種擁有獨(dú)特發(fā)光能力的材料,它在白天吸收光能,并在夜晚釋放出持久而柔和的光芒,說(shuō)明蓄光陶瓷可以做光源,故A正確,不符合題意;
B.蓄光陶瓷可以分為藍(lán)光、綠光、紅光等多種類型,則利用蓄光陶瓷可以得到白光,故B正確,不符合題意;
C.蓄光陶瓷的熒光分子在可見(jiàn)光或者紫外線照射下均能儲(chǔ)存能量,故C錯(cuò)誤,符合題意;
D.蓄光陶瓷里面含有特殊的熒光分子,當(dāng)光照射到蓄光陶瓷表面時(shí),這些熒光分子會(huì)吸收光能,電子會(huì)被激發(fā)到高能級(jí)態(tài),當(dāng)光停止照射一段時(shí)間后,這些被激發(fā)的電子會(huì)從高能級(jí)態(tài)退激發(fā)到基態(tài),釋放儲(chǔ)存的能量,說(shuō)明蓄光陶瓷是以光能的形式儲(chǔ)存能量,故D正確,不符合題意。
故選C。
5.(2024·黑龍江哈爾濱·一模)一個(gè)身高1.5m的人站在河岸看到對(duì)岸的一根電線桿在水中的像,當(dāng)人離開河岸后退,距離超過(guò)6m時(shí),就不能看到完整的電線桿的像。已知河岸高出水面1m,河寬40m,則電線桿高( )
A.6mB.8mC.10mD.12m
【答案】B
【解析】根據(jù)題意畫出圖形,在直角ΔCOB'、ΔOGH和ΔGFF'相似,則每個(gè)三角形的直角邊之比為一定值,則
又GF′=6m,F(xiàn)F′=1.5m,GH=1m,則,解得OH=4m,而
CO=40m-4m=36m
又因?yàn)?,所?br>故
AB=A′B′=CB′-CA′=9m-1m=8m
故B符合題意,ACD不符合題意。
故選B。
6.(2024·陜西西安·模擬預(yù)測(cè))在2023年中國(guó)考古新發(fā)現(xiàn)中,陜西一項(xiàng)入選。陜西與中華文明的發(fā)展息息相關(guān),成為了考古“重地”。如圖所示,用無(wú)人機(jī)錄制了考古人在田野間工作的視頻。下列關(guān)于無(wú)人機(jī)拍攝的說(shuō)法正確的是( )
A.我們能看到考古人,是因?yàn)槿宋樟烁鞣N顏色的光
B.無(wú)人機(jī)鏡頭拍攝成的是正立、縮小的實(shí)像
C.拍照成像利用了光的反射
D.要想將人拍的大一些,無(wú)人機(jī)位置不變,應(yīng)增大鏡頭的焦距
【答案】D
【解析】A.我們能看到考古人,是因?yàn)榭脊湃四芊瓷涓鞣N光,并且反射光進(jìn)入人眼,故A錯(cuò)誤;
BC.無(wú)人機(jī)鏡頭是凸透鏡,拍攝時(shí),物距大于像距,成倒立縮小的實(shí)像,凸透鏡成像是光的折射現(xiàn)象,光從空氣中斜射入另一種介質(zhì)中形成的,故BC錯(cuò)誤;
D.想將人拍大一些,即像變大,凸透鏡成像中,物近,像遠(yuǎn)像變大,而增大鏡頭的焦距,其聚光能力變強(qiáng),光的會(huì)聚延遲,成像變遠(yuǎn),像變大,故D正確。
故選D。
二、多選題
7.(2024·云南·模擬預(yù)測(cè))人們常說(shuō)“看到水中倒影”,那么物體在平面鏡里成像相對(duì)于鏡面來(lái)說(shuō),到底是正立的還是倒立的呢?以物理視角進(jìn)行思考,下列假設(shè)最合理的是( )
A.從水面上看水中成的像,由于成像點(diǎn)與物點(diǎn)到鏡面的等距性,看到的像是倒立的
B.從水面上看水中成的像,由于反射成像的等角性、可逆性,看到的像是正立的
C.站立在穿衣鏡前看鏡中像,因成像點(diǎn)與物點(diǎn)到鏡面等距,看到的像應(yīng)是倒立的
D.站立在穿衣鏡前看鏡中像,由于反射成像的等角性、可逆性,看到的像是正立的
【答案】AD
【解析】AB.從水面上看水中成的像,由于成像點(diǎn)與物點(diǎn)到鏡面的等距性,物體頂部在水中成的像離水面較遠(yuǎn),物體底部成的像離水面較近,所以看到的像相對(duì)于水面是倒立的,也就是人們常說(shuō)的“倒影”,故A符合題意,B不符合題意;
CD.站立在穿衣鏡前看鏡中像,鏡子是豎直放置的,根據(jù)平面鏡成像的等角性、可逆性的特點(diǎn)可知,穿衣鏡成的像是正立的,故C不符合題意,D符合題意。
故選AD。
8.(2024·遼寧沈陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè))小明在做“探究平面鏡成像”的實(shí)驗(yàn)時(shí)。將一塊玻璃板豎直立在水平臺(tái)上,再取兩段完全相同的蠟燭A和B,點(diǎn)燃玻璃板前的蠟燭A,在玻璃板后移動(dòng)蠟燭B使其與蠟燭A的像重合,并進(jìn)行觀察,如圖所示,則此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中分析不正確的是( )
A.小明選擇玻璃板代替平面鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn),是為了使A的像更亮
B.他用到刻度尺是為了比較像與物的大小關(guān)系
C.實(shí)驗(yàn)中,若把蠟燭B也點(diǎn)燃,看到A的像不清楚
D.探究“像與物大小關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,B蠟燭代替的是A蠟燭的像
【答案】AB
【解析】A.用玻璃板代替平面鏡的目的是玻璃板不但能反射光成像,還能透過(guò)玻璃板看到玻璃板后面的蠟燭,便于觀察到所成的像的位置與物體的位置有何關(guān)系,故A錯(cuò)誤,符合題意;
B.所用刻度尺的作用是測(cè)量像與物到平面鏡的距離,從而得出像與物到平面鏡距離的關(guān)系,故B錯(cuò)誤,符合題意;
C.若將蠟燭B點(diǎn)燃,則透過(guò)平面鏡會(huì)觀察到兩個(gè)燭焰,不易確定像的位置,故將未點(diǎn)燃的蠟燭移動(dòng),方便與點(diǎn)燃的蠟燭的像完全重合,故C正確,不符合題意;
D.探究“像與物大小關(guān)系”實(shí)驗(yàn)中,點(diǎn)燃蠟燭A,用未點(diǎn)燃的蠟燭B與蠟燭A的像重合,若能完全重合說(shuō)明蠟燭A與蠟燭A的像大小相等,故B蠟燭代替的是A蠟燭的像,故D正確,不符合題意。
故選AB。
三、填空題
9.(2024·山東聊城·一模)湖邊的路燈距湖面高3米,湖水深5米,映在平靜湖水中燈的“倒影”是 像(填“實(shí)”或 “虛”),該“倒影”距離湖面 米。
【答案】 虛 3
【解析】[1]湖水中燈的“倒影”屬于平面鏡成像,是由于光的反射形成的,是虛像。
[2]平面鏡成的像,像和物體到鏡面距離相等,路燈距湖面高3米,所以,該“倒影”距離湖面3米。
10.(2024·山東濟(jì)寧·一模)小芳同學(xué)站在平面鏡前2m處,當(dāng)他向鏡子靠近0.5m時(shí),他和像之間的距離改變了 m,像的大小 (填“變大”、“變小”或“不變”)。
【答案】 1 不變
【解析】[1]平面鏡成的像,像和物體到鏡面距離相等,當(dāng)他向鏡子靠近0.5m時(shí),他的像也向鏡子靠近了0.5m,他和像之間的距離改變了1m。
[2]平面鏡成的像,像和物體大小相等,所以像的大小不變。
11.(2024·江蘇蘇州·一模)如圖所示,“探究平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中,在方格紙上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),是為了便于比較 ;當(dāng)B與A的像重合時(shí),實(shí)驗(yàn)者變換自己觀察的位置,當(dāng)他向右移動(dòng)時(shí),像的位置相對(duì)于玻璃板將 (向左/向右/不變)。
【答案】 見(jiàn)解析 不變
【解析】[1]將方格紙平鋪在水平桌面上,為便于確定像的位置,實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃板要豎直放置在方格紙上。
[2]當(dāng)他向右移動(dòng)時(shí),人靠近玻璃板,棋子不動(dòng),像不動(dòng),所以像的位置不變。
12.(2024·安徽池州·二模)如圖所示為光在空氣和玻璃的分界面上發(fā)生反射和折射的情況,由圖可判斷,空氣在分界面的 側(cè)。(填“上”、“下”、A/N“左”或“右”)

【答案】左
【解析】由光的反射定律可知,反射光線和入射光線在同一平面內(nèi),并且反射角等于入射角,由圖可知
∠POC=90°-30°=60°
∠AOP=90°-30°=60°所以
∠POC=∠AOP
所以PQ是法線,MN是界面。又因?yàn)檎凵涔饩€和入射光線分居在法線的兩側(cè),所以CO是入射光線,OA是反射光線,OB是折射光線。因?yàn)楣饩€從空氣斜射入其它透明介質(zhì)中,折射角小于入射角,可以判斷分界面的左側(cè)是空氣。
13.(2024·遼寧鞍山·模擬預(yù)測(cè))2019年12月26日,大連地區(qū)出現(xiàn)了日食現(xiàn)象。王老師在模擬日食、月食成因的實(shí)驗(yàn)中,畫了圖示。如果在大連觀察到日食,月球應(yīng)該是位于 (選填“A”“B”或“C”)處。夏天中午,小明騎著自行車到達(dá)一棟房子,為了防止自行車曬得太燙,小明應(yīng)該把自行車停放在房子的 (選填“東”“南”“西”或“北”)方。
【答案】 B 北
【解析】[1] 當(dāng)月亮正好處在地球與太陽(yáng)之間時(shí),由于光的直線傳播,白天人們就會(huì)因?yàn)樵铝恋恼趽蹩床坏饺刻?yáng)光,形成日食現(xiàn)象。所以觀測(cè)日食現(xiàn)象中人們處白天,月亮在B處。
[2]我國(guó)處在北半球,大多地區(qū)在北回歸線以北,所以正午時(shí)分物體影子在物體北面,故車應(yīng)停在北方。
14.(2024·陜西西安·一模)如圖所示,一束光斜射到平靜的水面上,同時(shí)發(fā)生了反射和折射,折射角 (大于/小于/等于)60°。當(dāng)逐漸增大入射角時(shí),折射光線將 (靠近/遠(yuǎn)離)法線。
【答案】 小于 遠(yuǎn)離
【解析】[1]讀圖可知,入射光線與界面的夾角為30°,則入射角為
90°-30°=60°光線是從空氣斜射入水中,折射光線向法線偏折,折射角小于入射角,小于60°。
[2]當(dāng)逐漸增大入射角時(shí),則折射角將隨之增大,遠(yuǎn)離法線。
四、作圖題
15.(22-23八年級(jí)上·四川眉山·階段練習(xí))如圖所示,若室內(nèi)游泳池上方有一盞路燈S,人眼從池邊空氣中B點(diǎn)看到燈在水中的倒影正好貼在池底上,請(qǐng)畫出人眼看到水中路燈和池底的光路。
【答案】
【解析】池底反射的光通過(guò)水平時(shí)發(fā)生折射,在B點(diǎn)看好像是從池底的像處即C點(diǎn)發(fā)出的,而燈的倒影正好貼在變淺的池底的虛像上即C點(diǎn),根據(jù)平面鏡成像規(guī)律,做出C關(guān)于水面的對(duì)稱點(diǎn),即為發(fā)光點(diǎn)S,作圖如下:
16.(2024·遼寧沈陽(yáng)·模擬預(yù)測(cè))如圖所示,管道內(nèi)A處有一只正在發(fā)光的小燈泡,小潘的眼睛在B處看到了平面鏡中小燈泡的像,請(qǐng)畫出小潘看到小燈泡A的像的光路圖。
【答案】
【解析】根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn),像與物到鏡面的距離相等,像與物之間的連線與平面鏡垂直,從而作出燈泡A的對(duì)稱點(diǎn),即燈泡A的像點(diǎn)A′,連接A′B與鏡面的交點(diǎn)為入射點(diǎn)O,OB為反射光線,再連接AO為入射光線,如圖所示:
17.(2024·山西陽(yáng)泉·模擬預(yù)測(cè))為打造“宜居宜業(yè)”的城市環(huán)境,深圳市推出“公交惠民”活動(dòng),為確保乘客上下車安全(如圖甲),通過(guò)后視鏡司機(jī)可觀察到車內(nèi)乘客的具體情況。請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出A處司機(jī)看到B處乘客的光路圖。
【答案】
【解析】平面鏡成像時(shí),像與物體關(guān)于鏡面對(duì)稱,作B關(guān)于平面鏡的對(duì)稱點(diǎn),連接點(diǎn)與A與鏡面相交于一點(diǎn)O,則O點(diǎn)即為反射點(diǎn),連接OA即為反射光線,則BO是入射光線,如下圖所示:
五、實(shí)驗(yàn)題
18.(2024·陜西西安·一模)日晷和漏刻是我國(guó)古代的計(jì)時(shí)工具。如圖1所示日晷利用太陽(yáng)照出晷針的影子的長(zhǎng)短和方位來(lái)測(cè)定時(shí)刻;如圖2漏刻是往漏壺里裝入一定量的水,讓它慢慢漏出,通過(guò)漏入箭壺的水量來(lái)確定時(shí)刻。
(1)影子的形成是由于光的 ;
(2)小明感嘆于古人的智慧,想了解漏刻計(jì)時(shí)的原理,通過(guò)觀察,他找來(lái)三個(gè)橫截面積不同的長(zhǎng)方形塑料盒,分別在底部中央開一個(gè)大小相同的圓孔,探究長(zhǎng)方形容器中水從圓孔流完所需時(shí)間與容器橫截面積及水深的關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如表數(shù)據(jù):
①分析 三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,水深相同時(shí),水流完所需時(shí)間與容器橫截面積成正比;
②分析3、4、5、6四次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,在容器橫截面積相同時(shí),水的深度越大,水流完所需時(shí)間越 。
(3)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)方形容器中的水流完所需時(shí)間t與容器橫截面積S成正比,與水深h的平方根成正比,即t=kS(k為比例系數(shù))。如圖2,甲、乙是兩個(gè)上端開口、底部中央各有一個(gè)面積相同的圓孔的水箱,兩水箱內(nèi)裝有相同體積的水,使水從孔中流出,則 箱中的水流完所需時(shí)間少。若乙箱中水流出一半所需的時(shí)間為t1,剩下一半的水流完所需時(shí)間為t2,則t1 (選填“>”“<”或“=”)t2,這是因?yàn)樗膲簭?qiáng)隨 的增加而增大;
(4)古代早期的單級(jí)漏刻計(jì)時(shí)存在較大誤差,是因?yàn)樗桓叩蜁?huì)影響水的流速。后來(lái)人們將單級(jí)漏刻改為多級(jí)漏刻,上面漏壺不斷給下面漏壺補(bǔ)水,使一級(jí)漏壺內(nèi)水的深度 ,這樣水就能比較均勻地流入箭壺,從而得到較精確的時(shí)刻。
【答案】 直線傳播 1、2、3 長(zhǎng) 乙 < 深度 基本保持不變
【解析】(1)[1]影子是由于光的直線傳播而形成的。
(2)[2]①水深相同時(shí),需要容器的橫截面積變化,觀察水流完所需時(shí)間與橫截面積的關(guān)系,所以需要選擇橫截面積發(fā)生變化的實(shí)驗(yàn),故選1、2、3項(xiàng)。
[3]②通過(guò)數(shù)據(jù)表觀察3、4、5、6項(xiàng)時(shí)間的變化情況,發(fā)現(xiàn)在容器橫截面積相同時(shí),水的深度越大,水流完所需時(shí)間越長(zhǎng)。
(3)[4]①甲乙容器內(nèi)的水體積相同,通過(guò)公式
可知,h越大,所用時(shí)間越少。乙容器中的液面明顯高于甲,所以h乙>h甲,因此乙箱中的水流完所用時(shí)間少。
[5]②設(shè)乙箱中水的體積為V,水的深度為h,由前面解答可知,乙箱中的水流完所用時(shí)間為
……I
剩下一半的水流完所需時(shí)間為
……Ⅱ
則前一半體積的水流完所需的時(shí)間為
……Ⅲ
比較Ⅱ、Ⅲ兩式可知t1<t2。
[6]③流出一半體積的水所需時(shí)間t1<t2,即前一半體積的水流出的速度較大,導(dǎo)致該現(xiàn)象的原因是水的壓強(qiáng)隨深度增加而增大。
(4)[7]由(3)可知,水的深度影響著容器內(nèi)水流完的時(shí)間,因此我們想要讓漏刻的時(shí)間準(zhǔn)確,就盡量控制一級(jí)漏壺內(nèi)水的深度,因此我們盡量使一級(jí)漏壺內(nèi)水的深度基本保持不變,這樣水就能比較均勻地流入箭壺,從而得到較精確的時(shí)刻。
19.(23-24八年級(jí)上·四川成都·期末)“探究光的反射規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示,平面鏡放在水平桌面上,標(biāo)有角度(圖中未畫出)的白色紙板ABCD豎直放置于平面鏡上,能繞垂直于CD的ON軸向后折轉(zhuǎn),在紙板上安裝一支可在紙板平面內(nèi)自由移動(dòng)的激光筆。
(1)為了更清晰地顯示光路,白色硬紙板的表面應(yīng) (選填“光滑”或“粗糙”)些;
(2)當(dāng)入射光線EO與CO的夾角為時(shí),此時(shí)入射角的大小為 。當(dāng)入射光線靠近法線,反射光線 法線;
(3)如圖乙所示,將紙板右半部分繞ON向后折轉(zhuǎn)任意角度,發(fā)現(xiàn)紙板上均無(wú)反射光束呈現(xiàn)。由此說(shuō)明:反射光線、法線和入射光線 (選填“在”或“不在”)同一平面內(nèi);
(4)如圖丙所示,若將紙板(連同激光筆)繞CD向后傾斜,入射光線仍能呈現(xiàn)紙板上,且仍緊貼EO入射到平面鏡的O點(diǎn),則反射光線 。
A.向后傾斜,仍在白色紙板上;
B.方向不變,仍然垂直于CD;
C.向前傾斜,角度與紙板和桌面角度大小相等。
【答案】 粗糙 40° 靠近 在 C
【解析】(1)[1]為了更清晰地顯示光路,白色紙板的表面應(yīng)較粗糙,光射在紙板上會(huì)發(fā)聲漫反射,反射光線向各個(gè)方向,無(wú)論從哪個(gè)角度看,都能看清楚。
(2)[2][3]入射角為入射光線與法線的夾角,即EO與ON的夾角為
根據(jù)光的發(fā)射定律,反射角等于入射角,當(dāng)入射光線靠近法線,入射角減小,反射角隨之減小,反射光線也靠近法線。
(3)[4]當(dāng)紙板右半部分和左半部分在同一平面上時(shí),能同時(shí)看到兩條光線,當(dāng)紙板右半部分繞ON向后折轉(zhuǎn)任意角度后,左右兩部分的紙板不在一個(gè)平面上,發(fā)現(xiàn)紙板上均無(wú)反射光束呈現(xiàn),說(shuō)明反射光線、法線和入射光線在同一平面內(nèi)。
(4)[5]若將紙板(連同激光筆)繞CD向后傾斜,入射光線仍能呈現(xiàn)紙板上,且仍緊貼EO入射到平面鏡的O點(diǎn),ON不再是法線,入射光線的方向改變了,法線不變,由于反射光線、法線和入射光線在同一平面內(nèi),所以反射光線方向也改變,因入射光線向后,所以反射光線將向前傾斜,根據(jù)反射角等于入射角,所以反射光線與CD所在平面與桌面的角度與紙板和桌面角度大小相等。
20.(20-21八年級(jí)上·湖北·期末)小明同學(xué)利用兩支同樣的蠟燭等實(shí)驗(yàn)器材探究平面鏡成像的特點(diǎn)。
(1)實(shí)驗(yàn)時(shí),在桌面上鋪一張大紙,紙上豎立一塊玻璃板作為平面鏡。在紙上記下平面鏡的位置,把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板的前面,該同學(xué)應(yīng)在玻璃板 (選填“前面”或“后面”)觀察蠟燭經(jīng)玻璃板反射所成的像。再拿一支外形相同但不點(diǎn)燃的蠟燭,豎立著在玻璃板后面移動(dòng),直到看上去它跟 完全重合;
(2)如果將光屏放到像的位置, (選填“透過(guò)”或“不透過(guò)”)玻璃板,觀察光屏上有無(wú)像;
(3)小明看到自己的手表與同桌的相同,于是突發(fā)奇想將兩塊手表替代A、B蠟燭,正立于玻璃板兩側(cè),如圖所示,此時(shí)A手表指針指在9點(diǎn)整,那么B手表的指針應(yīng)調(diào)至 點(diǎn)才能與A手表指針的像完全重合;
(4)如下圖所示是由本實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論在實(shí)際生活中的一個(gè)應(yīng)用。檢查視力的時(shí)候,視力表放在被測(cè)者頭部的后上方,被測(cè)者識(shí)別對(duì)面墻上鏡子里的像。則視力表在鏡中的像與被測(cè)者間的距離為 m。
【答案】 前面 點(diǎn)燃的蠟燭的像或前面蠟燭的像 不透過(guò) 3(或15) 4.6
【解析】(1)[1]蠟燭經(jīng)玻璃板反射所成的像,在玻璃板后方是看不到的,蠟燭經(jīng)玻璃板反射的光線只有在玻璃板前方才進(jìn)入人眼,在前方才看到,所以該同學(xué)應(yīng)在玻璃板前面觀察蠟燭經(jīng)玻璃板反射所成的像。
[2]再拿一支外形相同但不點(diǎn)燃的蠟燭,豎立著在玻璃板后面移動(dòng),直到看上去它跟點(diǎn)燃的蠟燭的像完全重合,由于不點(diǎn)燃的蠟燭和點(diǎn)燃的蠟燭外形相同,那么點(diǎn)燃的蠟燭和點(diǎn)燃的蠟燭的像,是相同的,可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
(2)[3]將光屏放到像的位置,不透過(guò)玻璃板,觀察光屏上有無(wú)像,就可知道成的是實(shí)像還是虛像,不能透過(guò)玻璃板觀察,否則無(wú)法判斷。
(3)[4]由于A手表在玻璃板上所成的像,與A手表是對(duì)稱的,觀察右圖可知,A手表指針的像應(yīng)該是對(duì)準(zhǔn)3點(diǎn),那么B手表的指針應(yīng)調(diào)至3點(diǎn)才能與A手表指針的像完全重合。
(4)[5]根據(jù)平面鏡的成像規(guī)律可知,像與物到平面鏡的距離相等,從圖中可以看到,視力表距離平面鏡的距離是2.5m,那么視力表的像距離平面鏡的距離也是2.5m,被測(cè)者距離視力表的距離是0.4m,那么被測(cè)者距離平面鏡的距離是
視力表在鏡中的像與被測(cè)者間的距離是
視力表在鏡中的像與被測(cè)者間的距離是4.6m?,F(xiàn)象
成因
圖示
影子
光沿直線傳播,遇到不透明的物體時(shí),在物體后面光所不能到達(dá)的地方形成一個(gè)陰暗的區(qū)域就是影子
小孔成像
光沿直線傳播,通過(guò)小孔后,燭焰上部發(fā)出的光射到了光屏下部,燭焰下部發(fā)出的光射到了光屏上部,在光屏上形成了相對(duì)于燭焰倒立的像
日食
當(dāng)月球運(yùn)行到太陽(yáng)和地球中間,并且這三個(gè)天體在同一條直線上時(shí),太陽(yáng)射向地球的部分光被月球阻擋,月球的影子落在地球上,形成日食
月食
當(dāng)?shù)厍蜻\(yùn)行到太陽(yáng)和月球中間,并且這三個(gè)天體在同一條直線上時(shí),太陽(yáng)射向月球的光被地球阻擋,地球的影子落在月球上,形成月食
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
容器橫截面積S/cm2
水深h/cm
水流完所需時(shí)間t/s
1
100
4
12
2
150
18
3
300
36
4
300
2
25
5
6
43
6
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