物理竞赛训练(光学部分1-5)
全国中学生物理竞赛真题汇编---光学 参考答案
全国中学生物理竞赛真题汇编---光学 参考答案1．参考解答由于光学系统是左右对称的，物、像又是左右对称的，光路一定是左右对称的。
该光线在棱镜中的部分与光轴平行。
由S 射向1L 光心的光线的光路图如图预解19-5所示。
由对称性可知12i r = ①21i r = ②由几何关系得 1260r i α+==︒ ③ 由图可见11i r β=+ ④又从1FSO ∆的边角关系得tan /y f β= ⑤代入数值得arctan(14.3/30.0)25.49β==︒ ⑥由②、③、④与⑥式得130r =︒，155.49i =︒ 根据折射定律，求得11sin 1.65sin i n r == ⑦ 评分标准：本题20分1. 图预解19-5的光路图4分。
未说明这是两个左右对称性的结果只给2分。
2. ①、②、③、④式各给2分，⑤式给3分，⑥式给1分，⑦式给4分。
2．把酒杯放平，分析成像问题。
图11．未斟酒时，杯底凸球面的两侧介质的折射率分别为n 1和n 0＝1。
在图1中，P 为画片中心，由P 发出经过球心C 的光线PO 经过顶点不变方向进入空气中；由P 发出的与PO 成α 角的另一光线PA 在A 处折射。
设A 处入射角为i ，折射角为r ，半径CA 与PO 的夹角为θ ，由折射定律和几何关系可得n 1sin i ＝n 0sin r （1） θ ＝i +α （2）在△PAC 中，由正弦定理，有sin sin R PCiα= （3） 考虑近轴光线成像，α、i 、r 都是小角度，则有1n r i n =（4） Ri PCα=（5） 由（2）、（4）、（5）式、n 0、n l 、R 的数值及 4.8PC PO CO =-=cm 可得θ ＝1.31i （6） r ＝1.56i （7）由（6）、（7）式有r ＞θ （8）由上式及图1可知，折射线将与PO 延长线相交于P '，P ' 即为P 点的实像．画面将成实像于P ' 处。
2020年高中物理竞赛(光学)光的干涉(含真题)光源 光的相干性(共11张PPT)
二、光的相干性
两频率相同，光矢量方向相同的 光源在p点相遇
E 2 E120 E220 2E10E20 cos
I I1 I2 2 I1I2 cos
1
I
0 ( I1 I2 2
I1I2 cos )dt
I1 I2 2
1
I1I2ห้องสมุดไป่ตู้
cos dt
0
I I1 I2 2
1
I1I2
I
2I1 ( 1
cos
)
4I 1cos2
2
2k I 4I1
干涉相长
( 2k 1 ) I 0 干涉相消
I 5 3 O 3 5
4I1 两相干光束
2I1 两非相干光束 I1 一个光源
普通光源获得相干光的途径（方法）
1 分波前的方法 2 分振幅的方法
杨氏干涉 等倾干涉、等厚干涉
2020高中物理学奥林匹克竞赛
光学篇[基础版] （含往年物理竞赛真题练习）
12-1 光源 光的相干性
一、光源
1、光源的发光机理 光源的最基本发光单元是分子、原子
能级跃迁辐射 E2
波列
= (E2-E1)/h
E1
波列长L = c
普通光源：自发辐射 • 发光的间隙性
108 秒
• 发光的随机性
· ·
cos dt
0
1、非相干叠加
独立光源的两束光或同一光源的不同部位所发出
的光的位相差“瞬息万变”
1
cos dt 0
0
I I1 I2
叠加后光强等与两光束单独照射时的光强之和，
无干涉现象
2、相干叠加 满足相干条件的两束光叠加后
I I1 I2 2 I1I2 cos
初中物理竞赛-第一讲光学
第一讲光学一、光的直线传播1、于日食和月食,下列说法中正确的个数是( )(1)在月球的本影区里可看到日全食(2)在月球的半影区里可看到日偏食(3)在月球进入地球的半影区时,可看到月偏食(4)在月球完全进入地球的本影区时,可看到月全食(A)1个(B)2个(C)3个(D)4个2、早在公元前305年，著名天文家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到0．1％。
他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城(今埃及阿斯旺)正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部，而远在S千米以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子，他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为 。
，由此得出地球的周长为( )3、夜晚，人们仰望天空，有时能看到闪烁的人造地球卫星。
地球赤道处有一观察者，在日落4小时后看到一颗人造地球卫星从赤道正上方高空中经过，设地球半径为R，则这颗人造地球卫星距赤道地面的高度至少为(A)R/2 (B)R (C)2R (D)4R4、如图所示，点光源S离开水平地面的距离为3米，在点光源S的正下方有一个身高为1.5米的学生，现让这个学生从该位置开始以大小为1米/秒的速度匀速直立向右运动，则该学生头顶在地面上投影的运动速度大小变化情况是___________（变大、变小、不变），在该学生开始运动的6秒内，该学生头顶在地面上投影的运动的平均速度为_________米/秒。
二、光的反射1、如图所示，两平面镜夹角为60°，op为角平分线，某人站在p点，则平面镜M内此人所成的像的个数是( )(A)2个 (B)3个 (C)5个 (D)6个2. 如图所示，平面镜OM与ON的夹角为θ，一条平行于平面镜ON的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回。
则平面镜之间的夹角不可能是（）Ａ．１°Ｂ．２°Ｃ．３°Ｄ．４°3、如图所示，平面镜OA与OB夹角为α，若平行于平面镜OB的光线PQ经过两次反射后，反射光线恰好平行于平面镜OA，则两平面镜之间的夹角α为________；若要使平行于平面镜OB的光线PQ在两个平面镜之间最多能发生m次反射，则现平面镜之间的夹角α必须满足的条件是______________。
物理竞赛-几何光学
第一节光的反射和折射知识导航：几何光学中问题的分析与解决，大都是基于光路图的分析，所以，作出正确的反射光路图、成像光路图，是解决问题的关键。
作图，一方面反映了学生的动手能力，另一面也是把抽象的情景形象化的一种手段，是一种十分有效的帮助分析、解决问题的方法，应关注并加强这方面的训练。
在反射光路中，常常利用平面镜成像作图，如已知入射光线确定出射光线、已知出射光线确定入射光线，或是在此基础上确定平面镜的观察范围等，在作图过程中，往往会借助“像”，所以应正确理解像的概念：像是物点发出的光经光学元件后，所有出射光线的交点，即所有出射光线均要过像点，如为实像则是实际光线的交点，如为虚像则为光线的延长线的交点。
在折射光路中，一方面要关注折射光路与折射率的关系，当介质或是光的频率不同时，折射率会有所不同，这就会带来折射光路的不同，如光的色散现象的分析等，另一方面要关注临界光路问题，如全反射的临界角，折射光路的边缘光线的光路等。
例题展示：例1．激光液面控制仪的原理是，固定的一束激光AO以入射角I照射液面，反射光OB射到水平光屏上，屏上用光电管将光讯号变成电讯号，电讯号输入控制系统用以控制液面高度，如果发现光点B在屏上向右移动了x 的距离到B/，由此可知液面升降多少？解析：若液面下降，光路如图示OO 1=BB’i cot x i cot OO h 221∆==∆ 例2．如图所示的ABCD 是一个用折射率n ＝2.4的透明介质做成的四棱柱镜(图为其横截面),∠A ＝∠C =90,∠B ＝60，AB >BC ，现有平行光线垂直入射到AB 面上(如图),若每个面上的反射都不能忽略，求出射光线。
解析：sinC=4.211=n <21 C<300 （1）从AE 区域射入四棱柱镜的光线发生生两次全反射后，垂直于BC 面射出，光路如a 所示（2）从EF 区域射入四棱柱镜的光线发生生两次全反射后，垂直于AB 面射出，光路如b 所示(3) 从FB 区域射入四棱柱镜的光线发生生两次全反射后，垂直于AB 面射出，光路与b 相反（光路可逆）模仿对比：练习 1 一点光源发出一束光经一平面镜反射，打在离地高为h 的天花板上，平面镜以角速度ω匀速转动，如图所示，当平面镜水平时，入射角为α，则此时光斑的运动速度是多少？解析：平面镜角速度为ω，则反射光线角速度为2ω分解此时光斑的速度：V ┻=2ωR=αωcos 2h ， V= V ┻/cosα=αω2cos 2h。
初中物理竞赛辅导光学汇编
杯初赛光学汇编第一部分：选择题（第二十五届初赛3．以下四幅图片中，此中一幅所反应的光学原理与其余三幅不一样的是( )。
（第二十五届初赛 15. 平面镜水平搁置且镜面向上，在镜面上方竖直搁置一凸面镜，在凸面镜左边主光轴上两倍焦距处有一点光源s ，对于点光源在该光具组中成像状况的判断，正确的选项是（）A．两个实像，两个虚像B．两个实像，一个虚像C．一个实相，两个虚像D．一个实相，三个虚像（第二十五届初赛 24. 以下图，只含红光和紫光的复色光束PO，沿半径方向射人空气中的玻璃半圆柱后，假如只被分红OA和 OB两光束沿图示方向射出，则( )。
A． OA为红光， OB为紫光B． OA为紫光， OB为红光C． OA为红光． OB为复色光D． OA为紫光， OB为复色光（第二十四届初赛8．在图24-4 所示的四种现象中，不属于光的直线流传的是( )（第二十四届初赛 13. 如图 24-8 所示， F1、F2 是凸面镜的焦点，S 是放在凸面镜前的点光源，S’是 S 经凸面镜所成的像。
，当光源 S 沿平行主轴的方向向透镜挪动时( 一直保持u>f) ，像 S’远离透镜挪动的状况是 ( )A．沿平行主轴方向。
B．沿 O与 S’连线方向。
C．沿 F2 与 S’连线方向。
D．沿 F1 与 S’连线方向。
（第二十四届初赛 15. 如图 24-10 所示，墙面上挂着标有“ 255”数字的牌子，在其相邻的一墙面上挂着一平面镜，地面上也放有一平面镜，经过平面镜不行能看到的数字是( )A. 522 。
B. 552 。
C. 225 。
D. 252 。
（第二十三届初赛 22.如图11所示，平面镜OM与ON夹角为θ，一条平行于平面镜ON的光芒经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着本来的光路返回。
则两平面镜之间的夹角不行能是 ( )．．．(A)20 0(B)150(C)100(D)50（第二十三届初赛 23.在研究凸面镜成像规律的实验中，我们发现像距v和物距u是一一对应的，在如图12 所示的四个图线中，能正确反应凸面镜成像规律的应当是( )(A) 图线 A (B) 图线 B (C) 图线C (D) 图线D（第二十三届初赛 24. 如图 13 所示，竖直搁置的不透光物体 ( 足够大 ) 中密切嵌有一凸透镜，透镜左边两倍焦距处，有一个与主光轴垂直的物体AB，在透镜右边三倍焦距处竖直搁置一平面镜 MN，镜面与凸面镜的主光轴垂直， B 、 N两点都在主光轴上，AB与MN 高度相等，且与透镜上半部分等高。
国中学生物理竞赛真题大全光学
国中学生物理竞赛真题大全光学TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-全国中学生物理竞赛真题汇编---光学1.（19Y5）五、（20分）图预19-5中，三棱镜的顶角α为60，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为30.0cmf=的两个完全相同的凸透镜L1和 L2．若在L1的前焦面上距主光轴下方14.3cmy=处放一单色点光源S，已知其像S'与S对该光学系统是左右对称的．试求该三棱镜的折射率．2.（21Y6）六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。
杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O下方玻璃中的C点，球面的半径R＝，O到杯口平面的距离为。
在杯脚底中心处P点紧贴一张画片，P点距O点。
这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。
已知玻璃的折射率n1＝，酒的折射率n2＝。
试通过分析计算与论证解释这一现象。
3．（22Y3）三、(18分)内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为尺的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心p和光源s.皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r最大为多少?4．（16F2）（25分）两个焦距分别是1f和2f的薄透镜1L和2L，相距为d，被共轴地安置在光具座上。
1. 若要求入射光线和与之对应的出射光线相互平行，问该入射光线应满足什么条件？ 2. 根据所得结果，分别画出各种可能条件下的光路示意图。
5．（17F2）如图1所示，在真空中有一个折射率为ｎ（ｎ＞ｎ0，ｎ0为真空的折射率），半径为ｒ的质地均匀的小球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线ＢＣ传播，直线BC与小球球心O 的距离为ｌ（ｌ＜ｒ），光束于小球体表面的点Ｃ经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小．图16.（17F6）、普通光纤是一种可传输光的圆柱形细丝，由具有圆形截面的纤芯Ａ和包层Ｂ组成，Ｂ的折射率小于Ａ的折射率，光纤的端面和圆柱体的轴垂直，由一端面射入的光在很长的光纤中传播时，在纤芯Ａ和包层Ｂ的分界面上发生多次全反射．现在利用普通光纤测量流体F的折射率．实验方法如下：让光纤的一端（出射端）浸在流体F中．令与光纤轴平行的单色平行光束经凸透镜折射后会聚光纤入射端面的中心Ｏ，经端面折射进入光纤，在光纤中传播．由点Ｏ出发的光束为圆锥形，已知其边缘光线和轴的夹角为α，如图3甲所示．最后光从另一端面出射进入流体Ｆ．在距出射端面ｈ1处放置一垂直于光纤轴的毛玻璃屏Ｄ，在Ｄ上出现一圆形光斑，测出其直径为ｄ1，然后移动光屏Ｄ至距光纤出射端面ｈ２处，再测出圆形光斑的直径ｄ２，如图3乙所示．图31．若已知Ａ和Ｂ的折射率分别为ｎＡ与ｎＢ，求被测流体F 的折射率ｎＦ的表达式．2．若ｎＡ、ｎＢ和α０均为未知量，如何通过进一步的实验以测出ｎＦ的值?7．(18F1)（22分）有一放在空气中的玻璃棒，折射率 1.5n =，中心轴线长45cm L =，一端是半径为110cm R =的凸球面．1．要使玻璃棒的作用相当于一架理想的天文望远镜（使主光轴上无限远处物成像于主光轴上无限远处的望远系统），取中心轴线为主光轴，玻璃棒另一端应磨成什么样的球面？2．对于这个玻璃棒，由无限远物点射来的平行入射光柬与玻璃棒的主光轴成小角度1φ时，从棒射出的平行光束与主光轴成小角度，求21/φφ（此比值等于此玻璃棒望远系统的视角放大率）．8．（19F5）（20分）薄凸透镜放在空气中，两侧焦点和透镜中心的距离相等。
上海初中物理竞赛光学试题汇编(含答案)
上海市初中物理竞赛光学试题汇编（含答案）1。
如图24-8所示,F1、F2是凸透镜的焦点，S是放在凸透镜前的点光源，S'是S经凸透镜所成的像。
，当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时（始终保持u>f),像S’远离透镜移动的情况是（ C ）A．沿平行主轴方向.B．沿O与S’连线方向.C．沿F2与S'连线方向。
D．沿F1与S’连线方向。
2.如图24—19所示,两端开口的圆筒内嵌有一凸透镜，透镜主光轴恰好与圆筒中轴线重合.为了测出该透镜的焦距以及透镜在圆筒内的位置，小李同学做如下实验：在圆筒左侧凸透镜的主光轴上放置一点光源S,在圆筒右侧垂s直凸透镜的主光轴固定一光屏，点光源S与光屏的距离为L。
左右移动圆筒，当圆筒左端面距离点光源S为a时，恰好在光屏上成一个清晰的像；将圆筒向右水平移动距离b，光屏上又出现了一个清晰的像.则凸透镜和圆筒左端面的距离x为__(L—b—2a)/2__________，该透镜的焦距f为____(L2—b2)/4L ______。
3．小明坐在前排听讲座时,用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图像拍摄下来。
由于会场比较暗，他使用了闪光灯。
这样拍出来的照片:( C ）(A）比不用闪光灯清楚多了（B）与不用闪光灯的效果一样（C）看不清投影到屏幕上的图像(D）色彩被“闪”掉了，拍到的仅有黑色的字和线条4. 细心的小明注意到这样一个现象：如果打开窗户，直接看远处的高架电线,电线呈规则的下弯弧形;而如果隔着窗玻璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，当轻微摆动头部让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动。
产生这种现象的主要原因是（ C ）(A)玻璃上不同部位对光的吸收程度不同（B)玻璃上不同部位的透光程度不同(C)玻璃上不同部位的厚度不同（D）玻璃上不同部位对光的反射不同5。
图 11,平面镜OM与ON夹角为θ，一条平行于平面镜ON的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回.则两平面镜之间的夹角不可能．．．是（ A ) (A)200 (B)150（C)100（D）506。
生物理竞赛集锦光学课标 试题
全国中学生物理竞赛集锦光学创作人：历恰面日期：2020年1月1日第21届预赛一、〔15分〕填空1．d．一个可见光光子的能量的数量级为_________J。
2．某个平面镜反射的光能量为入射光能量的80％。
试判断以下说法是否正确，并简述理由。
a．反射光子数为入射光子数的80％；b．每个反射光子的能量是入射光子能量的80％。
六、〔15分〕有一种高脚酒杯，如下图。
杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O下方玻璃中的C点，球面的半径R＝，O到杯口平面的间隔为。
在杯脚底中心处P点紧贴一张画片，P点距O点。
这种酒杯未斟酒时，假设在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但假如斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。
玻璃的折射率n1＝，酒的折射率n2＝。
试通过分析计算与论证解释这一现象。
第21届复赛四、(20分)目前，大功率半导体激光器的主要构造形式是由许多发光区等间隔地排列在一条直线上的长条状，通常称为激光二极管条．但这样的半导体激光器发出的是很多束发散光束，光能分布很不集中，不利于传输和应用．为理解决这个问题，需要根据详细应用的要求，对光束进展必需的变换〔或者称整形〕．假如能把一个半导体激光二极管条发出的光变换成一束很细的平行光束，对半导体激光的传输和应用将是非常有意义的．为此，有人提出了先把多束发散光会聚到一点，再变换为平行光的方案，其根本原理可通过如下所述的简化了的情况来说明．如图，S 1、S 2、S 3 是等间隔 〔h 〕地排列在一直线上的三个点光源，各自向垂直于它们的连线的同一方向发出半顶角为α =arctan ()41的圆锥形光束．请使用三个完全一样的、焦距为f h 、半径为r =0.75 h 的圆形薄凸透镜，经加工、组装成一个三者在同一平面内的组合透镜，使三束光都能全部投射到这个组合透镜上，且经透镜折射后的光线能全部会聚于z 轴〔以S 2为起点，垂直于三个点光源连线，与光束中心线方向一样的射线〕上间隔 S 2为 L = 12.0 h 处的P 点．〔加工时可对透镜进展外形的改变，但不能改变透镜焦距．〕1．求出组合透镜中每个透镜光心的位置．2．说明对三个透镜应如何加工和组装，并求出有关数据．第20届预赛一、〔20分〕两个薄透镜L 1和L 2一共轴放置，如下图．L 1的焦距f 1=f , L 2的焦距f 2=—f ，两透镜间间隔 也是f ．小物体位于物面P 上，物距u 1 ＝3f ．〔1〕小物体经这两个透镜所成的像在L 2的__________边，到L 2的间隔 为_________，是__________倍〔虚或者实〕、____________像〔正或者倒〕，放大率为_________________。
最新全国中学生物理竞赛真题汇编---光学--参考答案
全国中学生物理竞赛真题汇编---光学 参考答案1．参考解答由于光学系统是左右对称的，物、像又是左右对称的，光路一定是左右对称的。
该光线在棱镜中的部分与光轴平行。
由S 射向1L 光心的光线的光路图如图预解19-5所示。
由对称性可知12i r = ①21i r = ②由几何关系得 1260r i α+==︒ ③ 由图可见11i r β=+ ④又从1FSO ∆的边角关系得tan /y f β= ⑤代入数值得arctan(14.3/30.0)25.49β==︒ ⑥由②、③、④与⑥式得130r =︒，155.49i =︒ 根据折射定律，求得11sin 1.65sin i n r == ⑦ 评分标准：本题20分1. 图预解19-5的光路图4分。
未说明这是两个左右对称性的结果只给2分。
2. ①、②、③、④式各给2分，⑤式给3分，⑥式给1分，⑦式给4分。
2．把酒杯放平，分析成像问题。
图11．未斟酒时，杯底凸球面的两侧介质的折射率分别为n 1和n 0＝1。
在图1中，P 为画片中心，由P 发出经过球心C 的光线PO 经过顶点不变方向进入空气中；由P 发出的与PO 成α 角的另一光线PA 在A 处折射。
设A 处入射角为i ，折射角为r ，半径CA 与PO 的夹角为θ ，由折射定律和几何关系可得n 1sin i ＝n 0sin r （1） θ ＝i +α （2）在△PAC 中，由正弦定理，有sin sin R PCiα=（3） 考虑近轴光线成像，α、i 、r 都是小角度，则有1n r i n =（4） Ri PCα=（5） 由（2）、（4）、（5）式、n 0、n l 、R 的数值及 4.8PC PO CO =-=cm 可得θ ＝1.31i （6） r ＝1.56i （7）由（6）、（7）式有r ＞θ （8）由上式及图1可知，折射线将与PO 延长线相交于P '，P ' 即为P 点的实像．画面将成实像于P ' 处。
高中物理奥赛培训_光学
而跃迁到低能级E1，这种现 象叫做受激辐射。
E2
hν
E1
甲
E2
hν hν
E1
乙
光放大
激光
1、光学简史：什么是激光？
气体激光器
①相干性好 半导体激光器 ②平行度高
③能量集中
④单色性好
固体激光器
光学分支
研究内容 光学分支
光的本性 光的产生、传播和接收规律 光与物质的相互作用 光的应用
n n0 n n0 （1）
ss
r1
II面：s, s, r2
n0 n n0 n s s r2
（2）
C2 n0
n0
C1
n
I II
r2
r1
联立（1）（2）得：
1 1 1 s s f
A i i B i i
P P
A
n1 i n2 P P
r
B
例2.1 利用费马原理推导折射定律。
解：PC x PD x0 x
s n1AP n2PB
A
n1 h12 x2 n2 h22 (x0 x)2
ds 0 dx
n1x n2 (x0 x)
1 2
ymax n0
n02 1/ 4 q
0
n3
i3
i2 i2 n2
i1 i1
n1
i0
n0
例 2.5 设曲面 S 是由曲线 CC 绕 x 轴旋转而成的。曲面两 侧的折射率分别为 n 和 n ，如果所有平行于 x 轴的平行光 线经曲面折射后都相交于 x 轴上一点 F，则曲面成为无像 差曲面，已知 OF = f，求曲线所满足的方程。如果 n n ， 结果如何？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
东北师大附中物理竞赛专题训练 命题人：谢晓峰 2008-9 -22 1 物理竞赛专题训练（光学部分1） 一、选择题(每小题3分，共33分) 1. 在没有其他光照的情况下，舞台追舞灯发出的红光照在穿白色上衣、蓝色裙子的演员身上， 观众看到她 ( ) A.全身呈蓝色 B.全身红色 C.上衣呈红色，裙子呈蓝色 D.上衣呈红色，裙子呈黑色 2. 人在水中看岸上的东西要变得高大，图1中描述这一现象的四幅光路图中正确的是（ ） 3．下列现象中由于光的折射产生的是 ( ) A．用光亮的金属勺的背面照脸看到的像 B．平静湖面上看到岸边景物的倒像 C．太阳光通过三棱镜发生色散 D．日食和月食现象 4．关于平面镜成像，下列说法中正确的是 ( ) A．人靠近镜面时，像不变，像到镜面距离变小，人看像时视角变大。 B．人靠近镜面时，像变大，像到镜面距离变小，人看像时视角变大。 C．人远离镜面时，像变小，像到镜面距离变大，人看像时视角变小。 D．人远离镜面时，像不变，像到镜面距离变大，人看像时视角不变。 5．在“研究凸透镜成像”实验中，当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图2所示时，恰好在屏上能看到烛焰缩小的像，由此可判断凸透镜的焦距 ( ) A．小于9厘米 B．大于9厘米 C．等于9厘米 D．大于9厘米而小于18厘米 6．如图3所示，水平桌面上斜放着一个平面镜，桌上有一个小球向镜面滚去。要想使平面镜中小球的像沿着竖直方向落下，则镜面与桌面间的夹角。应为 ( ) A．300 B。450 C．600 D．900 7．光线由空气射入半圆形玻璃砖，再由玻璃砖射入空气，图4所示是几种可能的光路图，O点是半圆形玻璃砖的圆心，指出哪些情况是不可能发生的 ( ) 8．一位同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验。当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图5 中 所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。由此判断，他所用凸透镜的焦距 ( ) A．一定大于30厘米 B．一定小于10厘米 C．一定在10厘米到15厘米之间 D．一定在10厘米到20厘米之间 9．一物体在透镜前20cm处，当它向远离透镜方向移动时，其倒立像的移动的速度小于物体移动速度，可见此透镜是 ( ) A．凸透镜、焦距小于10cm B．凸透镜、焦距大于10cm C．凹透镜、焦距小于10cm D．凹透镜、焦距大于10cm 10．老师在给同学照相时，发现镜头上落了一只苍蝇，则 （ ） A、照出的相片上有一只放大的苍蝇 B、照出的相片上有一只缩小的苍蝇 C、照片上没有苍蝇，只是照片略暗一些 D、 无法判断 11．小明的爷爷和奶奶都是老花眼，爷爷的更重一些，小明的爸爸是近视眼。他们三付眼镜都放在报纸上，如图6示。现在爷爷要看书，让小明把眼镜给他，小明应该拿其中的 ( ) 二、填空题（每空1分，共25分） 12．光从空气中以跟水平方向成600角，投射到平静的水面上，发生反射时，反射光线与入射光线间成______角，发生折射时，折射角_____300；折射光的传播速度_____3×105千米/秒 13．平面镜竖立于桌面上，距它8厘米远处直立着一支铅笔，这时铅笔在镜中的像距离镜面为_____厘米。若把平面镜平行推移到原来铅笔所成像的位置上，像移动了_________厘米。 14．放大镜是一个短焦距的______透镜，观察时要让透镜到物体的距离______焦距，观察者应_______透镜看物体就可以看到物体________像。 15．一个凸透镜的焦距为10厘米；当把物体沿主光轴从距透镜25厘米处向15厘米处移动时，图1 图2 图3 图4 图5
图6 东北师大附中物理竞赛专题训练 命题人：谢晓峰 2008-9 -22
2 像距的变化是________，像的大小变化是________，像的倒正变化是________。 16．用照相机拍摄，选定景物时，调节镜头改变的是______距。拍近景物时，镜头调节的方向是________；拍远景物时，镜头调节的方向是_____。 17．生活中梳妆台上的大镜子是______镜，观察细小东西的放大镜是_____镜，道路拐弯处立的是______镜。 18．凸透镜的焦距为f，当把一个物体从离透镜1．5f处沿主轴移到5f处的过程中，物像间距 离的变化情况是_______。 19．图7是发生日食时月球影区的分布。当人随地球运动到______区时，会看到日全食，运动到________区时，会看到日偏食，运动到________区时会看到日环食。 20．如果一个物体能反射所有色光，则该物体呈现 色；如果一个物体能吸收所有色光，则该物体呈现 色． 21. 冬冬在探究光的色散现象时，看到白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、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不同呢? 请写出你的推断：____色光对凸透镜的焦距大，你推断的理由是：______________________ 三、作图题与实验题（每图3分， 22．图8中表示一束光AO从空气投射到平行玻璃板上，画出它经玻璃板表面的反射光路，进入玻璃板里的光路，透过玻璃板的射出光路。 23．在图9中，光束从左方射入每个方框，画出在每个框内各放入什么适当的光学元件，才会产生图中的效果。出射光束标注的字母a’，b’，分别对应于入射光束的两个边缘。 24．如图10所示，AB是从点光源S发出的投射到平面镜MN上的一束入射光，CD是从S发出的另一束入射光的反射光，请据此在图上画出点光源S的位置。 25．根据图11中所示的条件，画出物体AB经凸透镜所成的像，说明是怎样的像。 26．图12中，S是点光源，E是具有开口的屏。画出S射出的两条光线，并由此确定，眼睛在屏右方什么范围内能看到S。 27．图13是研究凸透镜成像的实验，光屏上得到的是实像。在图上画出光线AC和AD经透镜折射后的传播方向。
28．在两相交平面镜a、b之间有一发光点S，如图14所示。试画出S发出的一条光线，使它分别经a、b两镜面各反射—次后，仍回到S点。并说明你的作图依据。 29．为得到下列同样的光路，在下列的A、B、C三个图上填画不同的面镜或透镜。
30．根据图15中所示的条件，画出物体AB经凹透镜所成的像，说明是怎样的像。
31．如图16所示，S是一个发光点，S’是它在平面镜中成的像，SA是S发出的一条光线，请在图中画出平面镜的位置和SA经平面镜反射后的光线。
图7 图8
图9 图10 图11 图12 图13 图14 图15 图16 东北师大附中物理竞赛专题训练 命题人：谢晓峰 2008-9 -22
3 物理竞赛专题训练（光学部分2） 一、选择题(每小题3分，共48分) 1． 用一架镜头焦距不变的照相机，给一个人照2寸的半身像，再用该相机给他照一张2寸的全身像，应 ( ) A． 使照相机与人的距离增大，适当缩短暗箱长度 B．使照相机与人的距离增大，适当增加暗箱长度 C．使照相机与人的距离减小，适当缩短暗箱长度 D．使照相机与人的距离减小，适当增加暗箱长度 2． 在观察凸透镜成像的实验中，当烛焰从3倍焦距处移到2倍焦距处的过程中，数值减小的物理量是 ( ) A．像的大小 B．像与物的距离 C．像与透镜的距离 D．透镜的焦距 3． 用凸透镜在光屏上得到烛焰清晰的实像，如果将透镜的表面遮去其下面的一半，结果是( ) A．像的上半部分没有了 B．像的下半部分没有了 C．像全存在，但上半部分变暗了 D．整个像存在，但像变暗了 4． 一物体在透镜前20cm处，当它向远离透镜方向移动时，其倒立像的移动的速度小于物体移动速度，可见此透镜是 ( ) A．凸透镜、焦距小于10cm B．凸透镜、焦距大于10cm C．凹透镜、焦距小于10cm D．凹透镜、焦距大于10cm 5． 物体距凸透镜20cm时，在凸透镜的另一侧距镜30cm的光屏上得到清晰的像，则该像是( ) A．放大的 B．缩小的 C．等大的 D．无法判断 6． 摄影工作者在水面上拍摄水下物体，刚好得到清晰的像，若将水抽干再拍摄，为了得到清晰的像，他应该 ( ) A．把照相机的镜头往前伸 B．增大暗箱的长度 C．增大照相机与物体的距离 D．换用焦距较大的透镜的镜头 7． —个人用立正的姿势站在竖立的平面镜前，由于位置不合适，以致看不到自己右胳膊的像。如果此人要看到自己全身的像，则必须 ( ) A．向左移动 B．向右移动 C. 向前移动 D．向后移动 8． 小明决定自己给自己照一张手拿相机拍照的像，他想出了一个好主意：对着穿衣镜照相，当他距离镜面2米时，正准备按下快门，突然为凋焦犯起愁来，请你告诉他把相机的距离标志调到 ( ) A．2米 B．4米 C．小于2米 D．大干4米 9． 白天在房间里照镜子时，为了能清晰地看到自己的面孔，应该 ( ) A．镜子正对着窗口 B. 面部正对着窗口 C．面部和镜子都侧对窗口 D．镜子怎样放胃都一样 10．光和声音从空气中进入水中时，它们的传播速度 ( ) A．光速变大，声速变小 B．光速变小，声速变大 C．都变大 D．都变小 11．在凸透镜的主轴上距透镜1．5f到2f处，横卧一根粗细均匀的细杆 AB，如图1所示。关于细杆AB的像A’，B’的粗细和指向，下面说 法正确的是 ( ) A．A’端粗B’端细，A’B’和AB的指向相同 B．A’端粗B’端细，A’B’和AB的指向相反 C．A’端细B’端粗，A’B’和AB的指向相同 D．A’端细B’端粗，A’B’和AB的指向相反 12．在离焦距20厘米的凸透镜正前方100厘米处，一物体以10厘米／秒 的速度向凸透镜靠拢，运动7秒钟时，物体所成的像为 ( ) A．倒立放大的实像 B．倒立缩小的实像 C．倒立等大的实像 D．正立放大的虚像 13．一人在马路旁的一间理发室内靠门面东而坐，他从平面镜中看到一辆摩托车从东向西驶来，并向北转弯，这辆摩托车实际上是 ( ) A．从东向西行驶向北转弯 B．从东向西行驶向南转弯 C．从西向东行驶向北转弯 D．从西向东行驶向南转弯 14．大伟同学在课外按如图2所示的装置做小孔成像实验。如果易拉罐底部有一个很小的三角形小孔，则他在半透明纸上看到的像是：（ ） A．蜡烛的正立像 B．蜡烛的倒立像 C．三角形光斑 D．圆形光斑 15．上题中若将蜡烛向小孔移动一些，则他在半透明纸上看到的像（ ） A．变大 B．变小 C．不变 D．无法判断 16. 如图3所示是小芳同学制作的模型照相机。通过调整内外纸筒的相对距离，可以在半透明膜上看到远处景物倒立的像。使用此模型照相机，下列说法正确的是（ ） A.看到远处景物的像是虚像 B.如果看远处是很清晰，那么看近景时，应把内纸筒向外拉一些 C.应把内纸筒朝明亮的室外，凸透镜朝较暗的室内 D.凸透镜与半透明膜之间的距离相当于凸透镜的焦距 二、填空题（每空1分，共20分） 17．一位同学看到远方闪电开始计时，过了t时间后听到雷击声。如果已知光在空气中传播的速度为C，声音在空气中传播的速度为V，若用C、V、t三个量表示打雷处跟同学的距离，则S＝_________由于C》V，则上述距离可近似地表示为S=________。 图1 图2 图3