2020-2021【物理】物理光学问题求解方法的专项培优练习题
一、初中物理光学问题求解方法
1．光的色散实验不仅表明了太阳光是由各种色光混合而成，而且表明了不同色光通过棱镜后偏折的程度不同。如图所示，相距很近的两束平行的红光和紫光，间距为d，斜射到较厚的玻璃砖的上表面，并从玻璃砖的下表面射出，则下列现象可能的是（）
①两条出射光线仍平行，但距离大于d；
②两条出射光线仍平行，但距离小于d；
③两条出射光线仍平行，但距离等于d；
④两条出射光线不再平行。
A．②③④B．②C．③④D．①②③
【答案】B
【解析】
【详解】
每条单色光入射到玻璃砖后最终折射出来的光线都与初始入射光线平行；
紫光由于波长短，频率大，偏折能力强，所以紫光最终出射光线比红光出射光线向左平移的要多，即平行光线间距会缩小。
故B正确。
2．在“探究凸透镜成像规律的实验”中，小明调节蜡烛，凸透镜和光屏的位置，在光屏上成清晰的像如图所示，下列说法正确是( )
A．照相机是利用了图中的成像规律
B．换上焦距小一些的凸透镜，只将蜡烛向左适当移动就能在光屏上接收到清晰的像C．如果使蜡烛向左移动，光屏需要向右移动才能接收到清晰的像
D．如果把蜡烛与光屏对调，光屏上将会出现清晰的像
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图可知，成像时，像距小于物距，所以成一个倒立缩小的实像，和照相机的原理相同，故A正确；
B．如果换一个焦距较小的透镜，所成的像将变小，像距也变小，像成在光屏的左边，所以要想让像成在光屏上，应该将蜡烛向右移动，从而像也向右移动直到光屏上，故B错误；C．如果使蜡烛向左移动，像也向左移动，所以光屏要向左移动才能接收到清晰的像，故C 错误；
D．如果把蜡烛和光屏对调，根据光路的可逆性，光屏上会成一个倒立放大的实像，故D 正确。
故选AD。
3．当物体距离凸透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像；若保持物体与光屏的位置不变把凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上又成一清晰的缩小的像，物体与光屏的距离L和凸透镜的焦距f的说法正确的是（）
A．L=18cm B．L=14cm
C．4cm 【答案】AC 【解析】 【分析】 【详解】 由于当光屏上成清晰放大的像后，物体及光屏均未移动，仅将凸透镜向光屏方向移动 2cm，又成清晰缩小的像，则根据光路是可逆的可知，此时物距与像距大小互换，此时物距为10cm，像距为8cm，成倒立缩小的实像，物体与光屏间的距离L=10cm+8cm=18cm。由凸透镜成像规律可得 2f<10cm，f<8cm<2f 解得4cm 4．如图所示的四种现象中，有关叙述正确的是（） A．让凸透镜正对太阳，后面放一张白纸，在白纸上形成了较大的光斑， 此时光斑离透镜12. 0厘米，若将透镜远离白纸则光斑变小，则焦距可能小于12. 0厘米也可能大于12. 0厘米 B．手影是光的直线传播形成虚像，它不是能量的聚集 C．水中铅笔看起来变弯折是由于光的折射形成的 D．我们看到塔在水中形成倒影是由于光在同种均匀介质中沿直线传 播而成的等大虚像 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．让凸透镜正对太阳，后面放一张白纸，在白纸上形成了较大的光斑，此时光斑离透镜12. 0厘米，若将透镜远离白纸则光斑变小，根据凸透镜三条特殊光线，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，太阳光是相当于平行光的，所以白纸越靠近凸透镜，光斑越大，则焦距是大于12.0cm的，A错误； B．手影是光的直线传播所形成的暗区，不是物体的像，B错误； C．水中铅笔看起来变弯折是由于光从水中斜射向空气时，发生折射形成的，C正确；D．我们看到塔在水中形成倒影是由于光在水面发生反射形成的，不是由于光在同种均匀介质中沿直线传播而成的等大虚像，D错误。 故选C。 5．在“探究凸透镜成像的规律”时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm处，在透镜另一侧距离透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（） A．此时的成像特点与投影仪相同 B．该透镜的焦距满足8cm < f <15cm C．将蜡烛和光屏互换后，光屏上不能承接到清晰的像 D．将蜡烛和光屏同时远离凸透镜，可再次承接到清晰的像 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A．由题可知，蜡烛放在距凸透镜30cm处，在透镜另一侧距离透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像，物距大于像距，光屏上成倒立缩小的实像，与照相机原理相同，故A不正确； B．由凸透镜成像规律可知，此时物距在二倍焦距以外，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，即 2f v f >>，2u f > 即 216cm f f >>，30cm 2f > 可得 16cm 8cm f >>，15cm f < 则 8cm 15cm f << 透镜的焦距满足8cm 15cm f <<，故B 正确； C ．由光路可逆原理可知，将蜡烛和光屏互换后，光屏上能承接到清晰的像，故C 项不正确； D ．将蜡烛远离凸透镜时，光屏要靠近凸透镜，才能在光屏上成清晰的像，故D 项不正确。 故选B 。 6．如图，F 为凸透镜的两个焦点，A′B′为物体AB 的像，则AB 在 （ ） A ．图中Ⅰ区域，箭头水平向左 B ．图中Ⅱ区域，箭头水平向左 C ．图中Ⅰ区域，箭头方向向左斜下方 D ．图中Ⅰ区域，箭头方向向左斜上方 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 根据图中告诉的像距与焦距的关系，结合凸透镜成像的规律即可确定像与物体之间的大小关系，以及物距与焦距的关系．由题意知，像在一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像的特点，此时物体应在二倍焦距以外，且成的像是倒立缩小的实像，因此物体应比A′B′大，箭头方向向上；像在主光轴下方，根据凸透镜的三条特殊光线，利用折射时光路是可逆的，作出物体AB ，由图可知；则物体应在主光轴上方，所以物体在图中Ⅰ区域，箭头方向向左斜上方． 故选D ． 7．如图所示的两个平面镜相交成55°角，一束光线AO射到其中一个平面镜上，要使经另一镜面一次反射后，最后的光线从OA路径传播出去，角α应为 A．35°B．55°C．45°D．90° 【答案】A 【解析】 【详解】 根据题意可知，反射光线与镜面PN垂直，由图知，两块平面镜相交成55°角，则 ∠POB=90°-55°=35°， 因为反射现象中反射角等于入射角，法线垂直镜面，且平分入射光线与反射光线的夹角，则反射光线与镜面的夹角也等于入射光线与镜面的夹角，所以AO与平面镜MP的夹角 α=∠POB=35°，故选A． 8．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，光具座上各元件位置如图所示，此时在光屏上恰好成一个清晰的像，则下列说法正确的是（） A．利用了这一原理制成了照相机 B．若将蜡烛远离凸透镜，则应将光屏靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像逐渐变大C．若保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置互换，会在光屏上成一个清晰倒立、缩小的像 D．若保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在 45 cm 刻度线处，适当移动光屏也能得到一个清晰的像 【答案】C 【解析】 【详解】 A ．从图中可以看到，蜡烛物距20cm u =，像距30cm v =，可知u v <，而照相机的是u v >，A 错误； B ．根据凸透镜成像的规律可知，若将蜡烛远离凸透镜，则应将光屏靠近凸透镜才能得到清晰的像，像是逐渐变小的，B 错误； C ．若保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置互换，根据光路的可逆性，会在光屏上成一个清晰倒立、缩小的像，C 正确； D ．由题意可知10cm f >，若保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在45 cm 刻度线处，此时5cm u =，u f <，会成正立放大的虚像，适当移动光屏是不能得到清晰的像，D 错误． 9．如图甲所示，在探究“平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？”实验中，桌上已给出的实验器材有：带支架的玻璃板、铅笔、刻度尺、打火机各一个；完全相同的蜡烛两个（A 、B ）；白纸一张。A 蜡烛是“物” 。实验中，确定A 蜡烛的像的位置后，在白纸上沿蜡烛A 和蜡烛B 的边缘画圆，并测出相应的物距u 和像距v 。第一次实验测量的物距是A 的右端到直线的距离，蜡烛B 的位置如图乙所示。下列说法正确的是 A ．实验中应只点燃A 蜡烛 B ．应在“M ”侧观察蜡烛A 经玻璃板所成的像 C ．多次改变A 蜡烛的位置，获得多组数据是为了减小误差 D ．第一次实验测量的像距v 1＝3.50cm 【答案】ABD 【解析】 【详解】 AB ．做实验时，只点燃蜡烛A ，蜡烛A 在玻璃板中成像，观察蜡烛的像时，眼睛要在蜡烛A 的一侧，眼睛既能看到蜡烛A ，又能看到代替蜡烛A 像的蜡烛B ，当B 好像被点燃时，说明B 与A 的像完全重合，说明A 与A 的像大小相同；故A 、B 正确； C ．实验中，多次改变A 蜡烛的位置，主要是为了获得多组数据归纳出物理规律，使实验结论具有普遍性，故C 错误； D ．实验测量的物距是A 的右端到直线的距离，则根据对称性可知，像距应是B 的左端到直线的距离，由图知：刻度尺上1cm 之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1cm ，即此刻度尺的分度值为1mm ，所以此时对应的像距v =3.50cm ，故D 正确。 10．小明探究 “凸透镜成像规律”，当蜡烛到透镜的距离是30cm 时，调节透镜另一侧的 光屏，屏上得到清晰放大的像。下列判断中正确的是（ ） A ．此时的像是正立放大的虚像 B ．该透镜的焦距是15cm C ．当蜡烛到透镜的距离是60cm 时，调节光屏，屏上可得缩小的像 D ．当蜡烛到透镜的距离是15cm 时，调节光屏，屏上可得放大的像 【答案】C 【解析】 【详解】 AB ．像能用光屏承接，说明像是实像，虚像不能用光屏承接，凸透镜成放大的实像时，v >2f ，f C ．当u =60cm 时，由f <30cm 可知2f <60cm ，即u >2f 。当物距大于2f 时，f D ．当u =15cm 时，由30cm<2f 可知15cm 11．如图所示，一面镜子竖直挂在墙上，某人站在镜前2 m 处，从镜子里只能看到自己的上半身，他要看到自己的全身，则（ ） A ．应后退到距镜2 m 远处 B ．应前进到距镜1 m 远处 C ．应后退到距镜4 m 远处 D ．无论前进后退都不能实现 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 根据平面镜成像的特点：等大、等距、正立、虚像。由上图知， 在A AC '?和AOO ?'中 AA C OA O ACA OO A CAA O OA '''''''∠=∠??∠=∠'??∠=∠? 故 A AC AOO ''?? 故 12AO OO AA AC '==' 即平面镜的高为人身高的14 因要看见自己在平面镜所成的全身像，平面的高度应为人身高的一半，故不管是前进还是后退，从镜子里也只能看见自己的上半身，不能看见自己的全身像。 故选D 。 12．如图所示，一束光照射到一个空的烧杯的底部，形成的光圈用虚线表示，若往烧杯中注满水，烧杯底部的光圈会变为 A ． B ． C ． D ． 【答案】B 【解析】 【详解】 当光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角，如图是最左边和最右边折射光的光路，外部两条光表示没有折射时的光，里面两条光表示折射后的光，从图中可以看出，折射光在原来光的内侧，由此可以知周围光都是如此，因此注水后烧杯底部的光圈会缩小，故选B 。 13．如图所示，纸筒A 的一端蒙上了一层半透明纸，纸筒B 的一端嵌了一个凸透镜，两纸筒套在一起组成了一个模型照相机。为了在A 端得到清晰的像，要调整A 、B 间的距离，这时（ ） A ．眼睛应对着 B 端向筒内观察，看像是否清楚 B ．适当旋转B ，可在A 上得到正立的像 C ．应把B 端朝着明亮的窗外，A 筒朝着较暗的室内，否则看不清楚 D．应把A端朝着明亮的窗外，B筒朝着较暗的室内，否则看不清楚 【答案】C 【解析】 【分析】 在本题的模型照相机中在纸筒B的右端为凸透镜，纸筒A的左端的半透明纸就相当于真实照相机的底片，在半透明纸上所看到的就是凸透镜前方的景物通过凸透镜所生成的像。【详解】 A．由凸透镜的成像规律可知，应该对着A端向筒内观察而不是眼睛对着B端向内方向观察，让光线从纸筒B通过凸透镜才可以看到、看清楚物体的像；故A错误； B．模型照相机成的是倒立缩小的实像，因此适当旋转B，可在A上得到倒立的像，故B错误； CD．为使半透明纸上得到的像更亮一些，要成像的物体就应该在明亮的地方，所以应该把模型照相机的B朝着室外面，A端朝着较暗的室内，故C正确、D错误。 故选C。 【点睛】 照相机应用的是凸透镜成实像时：u＞2f，成倒立缩小的实像；在调节上，符合物近像远像变大：像要变小，物距要增大，像距要变小，镜筒缩短。 14．用普通相机拍照时，要根据物距进行“调焦”，使用起来不太便捷。有一种“傻瓜”相机，只要将景物全部纳入取景区内，不论景物的远近，都能得到比较清晰的像，从而使拍照的过程变得十分快捷。这种“傻瓜”相机不用“调焦”的奥秘是（） A．采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大 B．采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大 C．采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同 D．采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 简易“傻瓜”照相机镜头的焦距不能改变，暗箱长度也不能改变。拍照时只要把景物全部纳入取景器内，无论物距如何变化，都能拍出比较清晰的照片，这主要是因为这种照相机的焦距小，物距都远大于2倍焦距，像距接近焦距，这样远近不同的物体成像的位置相差不大，所以不用调节。 故选B。 15．如图，平面镜和长为10cm的细铅笔均竖直放置在水平桌面上，铅笔与平面镜之间的距离为25cm，则 A．若将平面镜向上移动2cm，铅笔的像也向上移动2cm B．若将铅笔和平面镜均绕底部转45°至虚线位置时，铅笔与它的像平行 C．若将铅笔水平向右移动10cm，铅笔像的与铅笔之间的距离增大20cm D．若改用一块较小的平面镜，铅笔的像将变小 【答案】B 【解析】 【详解】 A．平面镜成像中，像与物体关于镜面对称，铅笔不动，向上移动平面镜，铅笔的像的位置不变，故不符合题意； B．平面镜成像中，像与物体关于镜面对称，铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时，铅笔的像也转动相同的角度，故铅笔与它的像平行，故符合题意； C．由平面镜成像规律可知物与像到平面镜的距离相等，将铅笔水平向右移动10cm，铅笔像的与铅笔之间的距离减小20cm，故不符合题意； D．由平面镜成像规律可知，物与像大小相等，改用一块较小的平面镜，铅笔的像将不变，故不符合题意． 16．有一光电控制液面高度的仪器，是通过光束在液面上的反射光线打到光电屏上来显示液面高度的，光路图如图所示．当光屏上的光点由S1移到S2时，表示液面（） A．下降B．上升 C．不变D．先下降后上升 【答案】A 【解析】 【详解】 光屏上的光点由S1移到S2时，由于入射光线的方向固定不变，那么它的反射光线方向也不变，过S2作平行线平行于过S1的反射光线，这条平行线与入射光线交于O点，O点在CD 线上，液面CD相对于液面AB是下降，如图所示，故选A． 17．如图四幅图均为九年级课本中电学实验实物连接图，其中电表的左接线柱均为“﹣”接线柱，四幅图的电路连接均有错误，其中有三幅图可通过改变一根导线的一端就可以修改正确，只有一幅图是需要改变多根导线的一端才可以修改正确的，这幅图是 A．用电压表则灯L2两端的电压 B．探究并联电路干路电流与各支路电流的关系 C．伏安法测小灯泡的电阻 D．在电阻一定时探究电流与电压的关系 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．如图电压表测量的总电压，要用电压表则灯L2两端的电压，将电压表连接L1左端一端，改接到L2左端即可，故A不符合题意； B．探究并联电路干路电流与各支路电流的关系，电流表应分别测量干路电流、两支路电流，如图将电源负极连接下面灯泡左端的连线，改接到下方电流表的负接线柱，即为正确 的电流，故B不符合题意； C．如图，伏安法测小灯泡的电阻的实验电路中，电流表的正负接线柱接反了，且滑动变阻器连接了上面的两个接线柱，所以最少两处需要改正，故C符合题意； D．如图，在电阻一定时探究电流与电压的关系，电流表应串联，电压表应并联在电阻两端，所以将电阻右端到电流表的连线，改接到电压表的负接线柱即为正确的电路，故D不符合题意； 18．有一圆柱形敞口容器，从其左侧某一高度斜射一束激光，在容器底部产生一个光斑O，如图所示，下列操作使光斑向左移动的是：（） A．保持水面高度不变使激光笔向右平移B．保持激光射入角度不变使水面上升C．保持激光射入角度不变使水面下降D．保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A．保持水面高度不变使激光笔向右平移，即入射光线向右平移，入射角不变，折射角也不变，所以在容器底部产生一个光斑也向右平移，故A项不符合题意； B．保持激光射入角度不变使水面上升，则入射点向左移动，入射角不变，折射角也不变，折射光线与原光线平行向左平移，所以在容器底部产生一个光斑也向左平移，故B项符合题意； C．保持激光射入角度不变使水面下降，则入射点向右移动，光线在容器底部产生一个光斑也向右平移，故C项不符合题意； D．保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大，则折射角也增大，折射光线远离法线，光线在容器底部产生一个光斑也向右平移，故D项不符合题意。 故选B。 19．如图所示，MN为透镜L的主光轴，AB为一条从左边射向透镜后折射的光线，由此可以判定（） A．若L是凸透镜，B点一定是L的焦点 B．若B点是L的焦点，则L一定不是凸透镜 C．若B点是L的焦点，AB的入射线一定平行于主光轴 D．若AB的入射光线是从无穷远处主光轴上一点发出的，则L一定不是凹透镜 【答案】D 【解析】 【分析】 凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用，据此分析判断。 【详解】 A．若L是凸透镜，入射光线平行于主光轴，则B点为凸透镜的焦点，若入射光线没有平行主光轴，则折射光线不会通过焦点，B当然也不是焦点，故A错误； BC．若B点是L的焦点（可以是实焦点，也可以是虚焦点），L可能为凸透镜，也可能为凹透镜。当L为凸透镜时，AB的入射线一定平行于主光轴；当L为凹透镜时，AB的入射线一定不平行于主光轴，故BC错误； D．若AB的入射光线是从无穷远处主光轴上一点发出的，L若是凹透镜，将变得发散，不会折射到B，所以一定不是凹透镜，而是凸透镜，故D正确。 故选D。 20．如图甲测凸透镜的焦距，图乙“探究凸透镜成像的规律”，实验过程中小明同学将蜡烛分别放在甲、乙、丙、丁不同的位置，下列说法正确的是（） A．图甲可知凸透镜的焦距是40.0cm B．图乙四个位置中，移动光屏，有4个位置上的蜡烛可以在光屏上成像 C．将蜡烛放在丙位置，若凸透镜上有一个泥点，则在光屏上不会出现泥点的影子 D．将蜡烛放在乙位置，光屏应向左移动才能找到清晰的像，此时的成像特点与投影仪的成像原理相同 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A．从图甲可以看到，凸透镜所在的位置是30.0cm刻度，而光屏所在的位置是40.0cm刻度，而平行光线经凸透镜折射后，会聚于焦点，可知凸透镜的焦距是 f== 40.0cm-30.0cm10.0cm 凸透镜的焦距是10.0cm，A错误； B．一倍焦距以外是实像，以内是虚像，因为甲乙丙在焦点外，所以成实像，可以成在光屏上，B错误； C．凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，凸透镜上有一个泥点，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分的光通过凸透镜而会聚成像，因此像与原来的相同，大小不变，但是由于透镜的一小部分被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了，像是完好的，只是亮度变暗，不会出现泥点的影子，C正确； D．将蜡烛放在乙位置，这时物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，像距会大于一倍焦距，小于两倍焦距，从图乙可以看到，光屏应向左移动才能找到清晰的像，这是成倒立缩小的实像，此时的成像特点与照相机的成像原理相同，D错误。 故选C。