初中物理光学解析

1．学习了光学知识后，爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像现象．如图所示，她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上．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，可以得出怎样的结论？；（2）分析比较甲、丙两图，可以得出怎样的结论？；（3）通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是（选填“正立”或“倒立”）的实像，说明小孔成像的原理是．（4）树荫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．漫反射镜面反射2．（1）晚上，在桌面上铺上一张白纸，把一块小平面镜平放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，如下图1所示，若从侧面看去，白纸是（选填“明亮”或“黑暗”）的，这是因为光在白纸上发生的是（选填“镜面”或“漫”）反射．（2）如图2所示，橡皮塞上插有温度计和“7”字形玻璃通气管，先不接两用气筒，将三角烧杯中的水加热到沸腾时，温度计的示数为100℃；此时，通过“7”字形玻璃管用两用气筒向烧杯内打气，见到的现象是．（3）如图3所示，在一试管里装入干燥的沙子，用软木塞把管口封住，在塞中间插入温度计，用手指捏住试管上部上下晃动片刻，则可以见到温度计的示数（升高/降低/不变），这是通过方式改变内能．（4）小明在做凸透镜成像实验，如图4光屏上得到了清晰的蜡烛的像，这时他将自己的近视眼镜放在蜡烛和透镜之间，光屏上的像变模糊了，为使光屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和透镜位置的前提下，应该如何移动光屏？答：向（选填“左”或“右”）移动光屏．3．（2012•青岛）综合问答﹣﹣海洋游乐场中的物理：下列是小雨在海洋游乐场经历的几个场景，请你挑选2个，用所学的物理知识进行解释：①小雨游泳时，看到在阳光照射下，平静的海面有些地方银亮一片，非常刺眼；②他游完泳从水中出来，发现沙滩比海水温度高得多，烫脚；③冲完水，他去坐过山车，发现车从最高处向下俯冲的过程中，速度越来越大；④玩完后，他去旁边的饭店吃烤肉串，老板看到来的客人多，就多接了几个电烤箱，结果饭店的电路跳闸了．（1）解释场景：（2）解释场景：．4．2012年5月17日，“中博会”焰火晚会在长沙市橘子激情上演．它将激光、灯光、音乐、焰火控制等先进技术集为一体，是迄今为止世界上最大的全景激光音乐焰火晚会，已超越北京奥运会和上海世博会的烟花燃放水平．晚八时三十分，雄浑的音乐响起，拉开了“湘江之韵”的序幕．只见六艘舰船徐徐驶来，象征中部六省再聚湘江、共图发展；忽然，一道道霞光冲天而起在半空中如菊花散开，紧接着一声声巨响划破长空，炫目的激光在夜空中投射出一条条耀眼的光束，绚丽的烟花将湘江四季景观璀璨勾勒，炫烂夺目，江面的烟花“倒影”却又让人产生一种如梦如幻，仿佛身临画中的感觉…上面的描述中有许多物理现象，请你据此将下表补充完整．序号物理现象（摘取原文）物理知识1烟花“倒影”25．如图所示，是冰蓉同学的一张风景写生画，但画中有一处明显违背了光学规律，请你根据光学知识在答题卡的示意图上用简单的绘画方式将其纠正．6．光现象是人们接触到的非常普遍的物理现象，我们的生活与光现象紧密联系．我们已经了解了光在均匀介质中沿直线传播、光的反射与折射的现象和规律，请你各举出一个人们在日常生活中利用这些现象或规律的事例．答：利用光在均匀介质中沿直线传播的事例：；利用光的反射现象或规律的事例：；利用光的折射现象或规律的事例：．7．如图所示，黑暗的房间中，小明在桌面上铺上一张白纸，把一块小平面镜平放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，从侧面看去（选填“白纸”或“平面镜”）表面比较亮，这是因为光照在它的表面发生了的缘故．8．阅读短文，回答文后问题．光电鼠标光电鼠标在电脑中应用非常广泛，其原理就是利用光源照射鼠标垫表面（如图所示），并被反射回光学感应器（相当于光屏）．当鼠标移动时，感应器会连续接收鼠标垫表面所成的像，并利用数字信号来处理、比较各个影像，以确定移动的距离和方向．产生的结果传回计算机，而计算机屏幕上的光标会根据这些结果来移动．图中光学感应器、凸透镜、光源等元件固定在鼠标内．（1）光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生反射（填“镜面”或“漫”）．（2）成像透镜应选择透镜（填“凸”或“凹”）．（3）光学感应器上所成的像是像（填“实”或“虚”）．（4）将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时，电脑显示器上的光标并不移动，是因为像成在光学感应器方（填“上”或“下”）．平面镜成像的特点9．（2015•云南模拟）小丽同学探究平面镜成像特点的实验如图所示：（1）在实验中要选择（“较厚”或“较薄”）的玻璃板，玻璃板的作用是．（2）将纸平铺在水平桌面上，玻璃板架在纸上，在玻璃板的一侧立一支点燃的蜡烛A，透过玻璃板观察另一侧A 的像．（3）将另一支完全相同的、但（“点燃”或“不点燃”）的蜡烛B放到玻璃板后像的位置，它与像重合，说明像与蜡烛的大小（选填“相等”或“不相等”）．（4）将光屏放到像的位置，不透过玻璃板，观察光屏上发现无像，说明平面镜成的是（选填“虚”或“实”）像．10．在用图中研究平面镜成像特点的实验：（1）若有一块玻璃板和一块平面镜可供你选择，应选来做实验；（2）实验前要选择两只蜡烛，你认为应选，这是为了；（3）实验时，先将一根蜡烛点燃后放在刻度尺某位置上，透过玻璃板就能看见蜡烛所成的像，为了确定像的位置，应该如何操作：（4）若用手放在蜡烛所成的像的火焰上，手（填“会”、或“不会”）感觉到疼，这说明平面镜所成的像是像；（5）若用棋子代替蜡烛来做实验，发现棋子所成的像不够清晰，请你想一个办法，使棋子的像变得清晰一些，你的办法是．光的折射11．在探究“光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如图所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论．经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验．（1）要实现探究目标，他们应选择图中的（选填字母序号）两图示实验；（2）实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了．（3）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，对光的偏折本领较大．12．如图所示，张明把筷子插入水杯中发现筷子好像在水面处折断了，于是他想探究“光的折射规律”．【提出问题】光从空气斜射入水中遵循什么规律？【猜想】A．光从空气斜射入水中折射角大于入射角；B．光从空气斜射入水中折射角小于入射角．（1）为了更清晰地观察到水中光路，可以采用的方法是．（2）张明通过实验得出下表四组数据：根据表中数据分析可验证猜想是正确的，当入射角增大时折射角（选填“增大”或“减小”）；若光从水斜射入空气中，则折射角入射角（选填“大于”或“小于”）次数1234入射角30°45°60°0°折射角25°40°55°0°（3）通过分析实验，你能归纳出光的折射有什么规律吗？（至少两条）①．②．13．学校科技小组参加市科技创新大赛，研究光在水和玻璃中的反射规律和折射规律，从实验中得到如下数据，表1是光从空气射入水中的测量数据，表2是光从空气射入玻璃的测量数据： 表1 入射角α 15° 30° 45° 60° 反射角β 15° 30° 45° 60° 折射角γ °°°°表2 入射角α 15° 30° 45° 60° 反射角β 15° 30° 45° 60° 折射角γ °°°°（1）分析表1的数据，可以得出结论① ． ② ．（2）对表1、表2的数据进行归纳分析，得出的结论是 ．14．小明做了如下实验：照图那样，让一束光沿半圆形玻璃砖的半径射到直边上，可以看到一部分光线从玻璃砖的直边上折射到空气中，此时折射角 入射角，另一部分光反射玻璃砖内．逐渐增大光的入射角，将看到折射光线离法线越来越 ，而且越来越弱，反射光越来越强．当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时， 光线就消失了，只剩下 光线．他把这个发现与小刚进行了交流，最后他们去请教老师，老师告诉他们这种现象叫做全反射．折射角变成了90°时的入射角，叫临界角．他又用水进行了实验，得出了同样的结论． （1）根据小明和小刚的探究，判断下列说法是否正确（填“√”或“×”） ①当光以任何角度从玻璃射到空气中时都能发生全反射 ； ②当光从空气射到水中时，也会发生全反射 ．（2）根据上面小明的探究和已经学过的知识，请你总结一下发生全反射的条件是： ① ；② ．15．某实验小组在探究光的折射规律时，将光从空气分别射入水和玻璃，测得数据如下表： 空气中的入射角i 0° 30° 45° 60°水中的折射角r 0° 22° 32° 40°玻璃中的折射角β0° 17° 24° 30°分析表中的数据，你肯定能得出一些规律．请写出一条： ．16．小明制了一些肥皂液，他用吸管沿着水平方向在太阳光下向空气中吹肥皂泡时，发现大部分肥皂泡先上升后下降，且他在一些肥皂泡上看到了“小彩虹”，你能帮助小明解释这些现象吗？17．如图甲所示，一束白光经三棱镜折射后，在光屏上形成自上而下为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，这就是光的 现象．一束红光沿AO 从空气斜射向玻璃，OB 和OC 分别是红光的反射光线和折射光线，如图乙所示．如果一束紫光也沿A0斜射向玻璃，请你在图乙中画出该紫光的折射光线（大致位置）和反射光线，并标出传播方向．18．如图所示，冬冬在探究光的色散现象时，看到白光经三棱镜后，光屏上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带，冬冬对产生的原因进行了思考．受此启发，在测量凸透镜的焦距时，冬冬想：如果分别用红光和紫光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、紫光对凸透镜的焦距是否相同呢？请写出你的推断：色光对凸透镜的焦距大，你推断的理由是：．19．（在“研究透镜成像规律”的实验中，请你设计一个测量透镜焦距的简易方案，写出实验步骤：（1）；（2）．评估你的实验方案的优缺点：．透镜特点的应用20．如图所示，将一张纸平铺于阳光下的地上，取一凸透镜把太阳光会聚于纸上一点，照射一会儿：（1）观察纸上会出现什么现象？把一根火柴放在这点照射，结果会怎样？（2）在森林里，如果随意丢弃饮料瓶，除了造成环境污染外，当瓶中进入雨水后，还有可能引起什么严重后果．21．某物理学习小组，选择如图13所示的四个透镜进行探究实验（其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）：（1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学应选择图甲中的哪两个凸透镜做实验？答：（选填字母序号）；器材确定后，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图E、F所示．比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越；（2）如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与的关系”．22．烈日下，小明和几个同学到海滩游玩、烧烤，等到点火时，却发现忘记带火柴了，他们几个的包中只有绳子、玻璃、放大镜、镜子、纸等到物品，请你帮他们想一想，可选用什么器材，用什么方法取火，并简述这样的理由．23．（1）请将下列光学元件归为两类：A．照相机，B．潜望镜，C．投影仪，D．舞蹈练功镜，E．放大镜，F．牙医内窥镜第一类包括：，对光有作用；第二类包括：，对光有作用．（2）下列诗句都出自我国古代的文学作品，请用简要的语言阐述其中所包含的物理知识．①一叶障目，不见泰山．．②池水照明月．．③潭清疑水浅．．24．在图中的虚线框内填上适当的镜子．25．小红在探究完凸透镜成像规律后，产生了这样的一个想法：“凸透镜能够成像，那么凹透镜能不能成像呢？”请你帮她设计实验并探究．26．（1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑．由图可知，凸透镜对光线具有作用，该凸透镜的焦距是cm．（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中一条可能的原因：．（3）正确调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个、的实像（填写像的性质）；（填光学仪器）就是利用这一成像规律工作的．（4）如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动．27．（2015•昌乐县校级模拟）在做“探究凸透镜成像的规律”的实验中（l）小莉将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm处，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜焦距约是cm．（2）小莉同学做实验时，发现烛焰在光屏上的像如图，若要使烛焰在光屏中心成像，只调节光屏，应将光屏向（上/下）调节．（3）若将烛焰移至距凸透镜 15cm 处，移动光屏，使烛焰在屏上得到倒立、清晰的实像，（照相机/幻灯机/放大镜）就是应用这一原理制成的．（4）小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜（靠近凸透镜）之间，移动透镜和光屏，直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像．将近视眼镜镜片取下，发现光屏上的像变模糊了．为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，应将光屏向（左/右）移动．（5）当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，如果透镜上有一只小虫在爬动，则光屏上的像的大小将（变大/变小/不变），像的明暗将（变亮/变暗/不变）．28．小红在探究凸透镜成像规律的实验中，选择了焦距为10cm的凸透镜．她将点燃的蜡烛和光屏分别放在凸透镜的两侧，如图所示．为了在光屏上找到烛焰清晰放大的像，小红应将凸透镜向移动（选填“左”或“右”）．这一实验现象可以说明的成像特点（选填“照相机”，“幻灯机”或“放大镜”）．若点燃的蜡烛与凸透镜间距小于10cm，小红应该在选填“蜡烛”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察成像．29．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：（1）由图甲可知，该凸透镜的焦距是cm．（2）实验前，在摆放凸透镜、蜡烛和光屏时要求三者的中心在同一水平高度，同时注意将（填“凸透镜”、“蜡烛”或“光屏”）摆放在另外两个元件的中间．（3）如图乙所示，若想在光屏上（光屏未画出）得到烛焰清晰放大的实像，则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四个位置中的位置．（4）通过实验小明明白了照相机的成像原理，一次他在给兄弟班级照毕业像时，发现两旁还有同学没有进入观景框内，他应将照相机（填“靠近”或“远离”）被拍照的同学，这样才能在观景框内看到全班同学清晰的画面．（5）小明进一步学习知道了眼球的成像原理．一束来自远处的光经眼球的角膜和晶状体折射后所成的像落在视网膜（填“前”或“后”），这就是近视眼，矫正方法是戴一副由（填“凸”或“凹”）透镜片做的眼镜．30．（2013秋•临颍县期末）在用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像规律的实验中，小刚将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，如图．（1）当把蜡烛放在光具座上如图所示位置，点燃蜡烛，移动光屏，可在光屏上得到烛焰清晰的倒立的的实像（选填“放大”或“缩小”）．（2）若用不透光纸板遮住凸透镜的下半部分，则烛焰在光屏上的成像情况是（填“完整的像”、“一半的像”或“无法成像”）．（3）在光屏上得到清晰的像之后，保持凸透镜的位置不变，将光屏向右移动一小段距离，为在光屏上得到清晰的像，蜡烛应向移动．（4）实验过程中，由于蜡烛燃烧变短，使蜡烛的像成在了光屏中心的上方，要使像重新成在光屏的中心，如果只调光屏，应将光屏向调．参考答案与试题解析一．解答题（共30小题）1．（2014•东台市校级一模）学习了光学知识后，爱动脑筋的小桐和小朵想自己探究小孔成像现象．如图所示，她们给两个空罐的底部中央分别打上一个圆孔和一个方孔，再用两片半透明的塑料膜蒙在空罐的口上．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，可以得出怎样的结论？物体通过小孔所成的像与孔的形状无关；（2）分析比较甲、丙两图，可以得出怎样的结论？所成的像的形状由物体的形状决定；（3）通过实验，可以看到烛焰和灯丝在塑料膜上成的都是倒立（选填“正立”或“倒立”）的实像，说明小孔成像的原理是光的直线传播．（4）树荫下的圆形光斑就是太阳通过树叶间的小孔在地面上所成的实像．考点：光直线传播的应用．专题：应用题；实验题．分析：小孔成像的原理是光沿直线传播，小孔成像的形状和孔的形状无关，与物体的形状有关．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）观察三次成像可知：所成的像是倒立的，说明小孔成像的原理是光沿直线传播．（4）树荫下的圆形光斑就是太阳的像．故答案为：（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）倒立；光的直线传播；（4）太阳．点评：此题考查的是小孔成像的特点，以及像物大小关系的判断，是一道基础题；认真审题，仔细观察，从题干中得到有用的信息，是解题的关键；解题时注意控制变量法的应用．2．（2014•碑林区校级模拟）（1）晚上，在桌面上铺上一张白纸，把一块小平面镜平放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，如下图1所示，若从侧面看去，白纸是明亮（选填“明亮”或“黑暗”）的，这是因为光在白纸上发生的是漫（选填“镜面”或“漫”）反射．（2）如图2所示，橡皮塞上插有温度计和“7”字形玻璃通气管，先不接两用气筒，将三角烧杯中的水加热到沸腾时，温度计的示数为100℃；此时，通过“7”字形玻璃管用两用气筒向烧杯内打气，见到的现象是水停止沸腾．（3）如图3所示，在一试管里装入干燥的沙子，用软木塞把管口封住，在塞中间插入温度计，用手指捏住试管上部上下晃动片刻，则可以见到温度计的示数升高（升高/降低/不变），这是通过做功方式改变内能．（4）小明在做凸透镜成像实验，如图4光屏上得到了清晰的蜡烛的像，这时他将自己的近视眼镜放在蜡烛和透镜之间，光屏上的像变模糊了，为使光屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和透镜位置的前提下，应该如何移动光屏？答：向左（选填“左”或“右”）移动光屏．考点：光的反射；沸点及沸点与气压的关系；凸透镜成像规律及其探究实验；做功改变物体内能．专题：其他综合题．分析：（1）首先要掌握镜面反射和漫反射的内容．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．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．（2）液体的沸点与大气压有关，气压越小沸点越低；气压越大，沸点越高．（3）改变物体内能的方式有做功和热传递两种，对物体做功，会使物体的内能增加、温度升高；（4）近视镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使原来会聚成像的光线推迟会聚．解答：解：（1）当手电筒的光正对着平面镜照射时，在平面镜上会发生镜面反射，所以光线会集中在竖直方向，所以从侧面看到的平面镜是暗的；而纸会发生漫反射，所以在侧面看到的纸是明亮的；（2）液体的沸点与大气压的关系：液体的沸点随着表面气压的增大而升高，随气压减小而降低．用两用气筒向烧杯内打气，液体的沸点随着表面气压的增大而升高，因此本来沸腾的水不在沸腾了；（3）用手指捏住试管上部上下晃动片刻，在沙子被晃动的过程中，使分子的运动加快，液体的内能增加，温度升高，因此其内能改变是通过做功实现的．（4）近视镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，所以当将近视眼镜放在蜡烛和透镜之间，像会向远离凸透镜的方向移动，故在不移动蜡烛和透镜位置的前提下，应该向左移动光屏．故答案为：（1）明亮；漫；（2）水停止沸腾；（3）升高；做功；（4）左．点评：此题涉及到了镜面反射和漫反射、液体的沸点与大气压的关系、改变物体内能方法、凹透镜对光线的作用等多个知识点，是一道综合性较强的题目．3．（2012•青岛）综合问答﹣﹣海洋游乐场中的物理：下列是小雨在海洋游乐场经历的几个场景，请你挑选2个，用所学的物理知识进行解释：①小雨游泳时，看到在阳光照射下，平静的海面有些地方银亮一片，非常刺眼；②他游完泳从水中出来，发现沙滩比海水温度高得多，烫脚；③冲完水，他去坐过山车，发现车从最高处向下俯冲的过程中，速度越来越大；④玩完后，他去旁边的饭店吃烤肉串，老板看到来的客人多，就多接了几个电烤箱，结果饭店的电路跳闸了．（1）解释场景：①：太阳光射到平静的海面上时，发生镜面反射，反射光线射向同一方向，因此当人沿着这一方向看去，就会有一部分反射光线射入人眼，所以人看到有些地方银亮一片，非常刺眼．（2）解释场景：②：（根据公式△t=可知，）在质量和吸收的热量相同时，水的比热容较大，温度升高得较小，所以沙滩比海水温度高的多，烫脚．考点：光的反射；动能和势能的转化与守恒；比热容解释简单的自然现象；家庭电路电流过大的原因．专题：信息给予题；其他综合题．分析：解决此类问题要根据生活常识挖掘潜在的物理知识，利用所学的相关知识进行分析解释，本题需要分别从光的反射、比热容的应用、能量转化及家庭电路电流过大的两种原因进行分析．解答：解：解释场景①：太阳光射到平静的海面上时，发生镜面反射，反射光线射向同一方向，因此当人沿着这一方向看去，就会有一部分反射光线射入人眼，所以人看到有些地方银亮一片，非常刺眼．解释场景②：（根据公式△t=可知，）在质量和吸收的热量相同时，水的比热容较大，温度升高得较小，所以沙滩比海水温度高的多，烫脚．。