專題2 光學(xué)(解析版)_第1頁
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文檔簡介

專題2光學(xué)【命題重點(diǎn)】光學(xué)現(xiàn)象的判斷、光具對(duì)光的作用、光的反射定律、折射定律與光路可逆的應(yīng)用、平面鏡成像規(guī)律、凸透鏡成像規(guī)律和視覺。題型較分散:選擇、填空、作圖、實(shí)驗(yàn)、證明都會(huì)出現(xiàn)。【方法要點(diǎn)】不管題目中是否要求畫光路圖,解題時(shí)利用好光路圖可以協(xié)助解題?!纠}精析】類型1光的反射如圖是我市南塘印象景區(qū)的夜景,圖中橋洞與水中的倒影組成了一個(gè)圓的形狀。若多日下雨造成水位上漲,則橋洞與其倒影大致形狀是()A. B. C. D.【解答】解:根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)可知,像與物體是等大的、對(duì)稱的;當(dāng)水面上升后,水面以上的橋拱不再是半圓形,所以成的像也不是半圓形,只是半圓的一部分,而且水上部分和水中的像是關(guān)于水面對(duì)稱的,因此,B圖是正確的。故選:B。如圖所示為水位測量儀的示意圖。從A點(diǎn)發(fā)出的一束激光,該激光與水平面夾角為45°,經(jīng)水面反射后,在光屏上B點(diǎn)形成一個(gè)光斑,光斑位置隨水位變化而發(fā)生變化。當(dāng)A點(diǎn)與水面相距3m時(shí),A與它在水中的像A′之間的距離為6m;若水位下降0.5m,則光斑B向右(選填“向左”或“向右”)移動(dòng)了1m?!窘獯稹拷猓海?)根據(jù)平面鏡成像中的像物等距可知,A點(diǎn)與水面相距3m,則A與它在水中的像A′之間的距離為3m+3m=6m;(2)水位下降了0.5m,因?yàn)閺腁點(diǎn)發(fā)出的一束與水平面成45°角,所以CG=1若光斑B向右移動(dòng)到E點(diǎn),如下圖所示:由數(shù)學(xué)知識(shí)可知,BE=OF=2CG=2×0.5m=1m。故答案為:6;向右;1。(多選)如圖所示,平面鏡OM與ON的夾角為θ,一條平行于平面鏡ON的光線經(jīng)過兩個(gè)平面鏡的多次反射后,能夠沿著原來的光路返回。則平面鏡之間的夾角可能是()A.1° B.2° C.3° D.4°【解答】解:根據(jù)光的反射定律,畫光的反射光路圖如下圖所示,由圖知:因?yàn)榈谝粭l入射光線平行于下面平面鏡,所以第一條入射光線與上面平面鏡的夾角為θ,光線第一次反射的入射角為:90°﹣θ;結(jié)合幾何知識(shí)可知:第二次入射時(shí)的入射角為:90°﹣2θ;第三次的入射角為:90°﹣3θ;第N次的入射角為:90°﹣Nθ。要想延原來光路返回需要光線某次反射的入射角為零所以有90°﹣Nθ=0,解得:θ=90°N,由于N為自然數(shù),所以故選:ABC。類型2平面鏡成像為避免汽車在高速行駛時(shí),駕駛員低頭觀看儀表信息造成事故,人們發(fā)明了如圖甲所示的抬頭顯示器。圖乙為其原理圖,水平放置的顯示器上行車數(shù)據(jù)能通過前擋風(fēng)玻璃豎直呈現(xiàn)在駕駛員正前方,下列判斷正確的是()A.前擋風(fēng)玻璃與水平面的夾角應(yīng)為60° B.行車數(shù)據(jù)在前擋風(fēng)玻璃上所成的是實(shí)像 C.前擋風(fēng)玻璃成數(shù)字“6”的像在顯示器屏幕上應(yīng)為“9” D.前擋風(fēng)玻璃所成的像過高,可將顯示器沿水平方向靠近擋風(fēng)玻璃【解答】解:A、車輛抬頭顯示器水平放置在中控臺(tái)上,通過擋風(fēng)玻璃成垂直于水平面的像,由于像和物關(guān)于鏡面對(duì)稱,則擋風(fēng)玻璃與水平面夾角為45度,故A錯(cuò)誤;B、擋風(fēng)玻璃相當(dāng)于平面鏡,根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)可知,擋風(fēng)玻璃上所成的像是虛像,故B錯(cuò)誤;C、根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn),像和物關(guān)于鏡面對(duì)稱,司機(jī)在擋風(fēng)玻璃上看到的數(shù)字6與其在顯示器屏幕上的數(shù)字是對(duì)稱的,所以不是9,故C錯(cuò)誤;D、因?yàn)橄竦狡矫骁R的距離隨著物體到鏡面的距離減小而減小,當(dāng)發(fā)現(xiàn)擋風(fēng)玻璃所成的像過高,不便于觀察,這時(shí)就需要將顯示器沿水平方向靠近擋風(fēng)玻璃,故D正確。故選:D。在研究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中,小明將玻璃板豎直放在水平桌面的白紙上,沿玻璃板在紙上畫一條直線MN,取兩枚相同的棋子E和F。(1)小明將棋子E放在玻璃板前,移動(dòng)玻璃板后面的棋子F,直到它看上去與棋子E的像完全重合,如圖甲所示。(2)為了讓坐在右側(cè)的小亮也看到棋子E的像,小明把玻璃板沿直線MN向右移動(dòng)了一段距離,在此過程中,棋子E的像不會(huì)(填“會(huì)”或“不會(huì)”)向右平移。請你在圖乙所示的俯視圖中,利用平面鏡成像的特點(diǎn),畫出小亮看到棋子E的像的光路圖。(D點(diǎn)為小亮眼睛所在位置)。(3)為了證明玻璃板中所成的像是虛像,應(yīng)采取的具體操作步驟是在像的位置放一張白紙,觀察像能否成在白紙上,若燭焰的像不能成在白紙上;則說明平面鏡所成的像為虛像?!窘獯稹拷猓海?)在實(shí)驗(yàn)過程中,小明把玻璃板沿直線MN向右移動(dòng)了一段距離,根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)中的像距等于物距可知,棋子E和平面鏡之間的距離不變,根據(jù)物像到平面鏡的距離相等,E的像和平面鏡之間的距離也不變,所以鏡中的棋子E的像不移動(dòng);作出發(fā)光點(diǎn)E在平面鏡中的像點(diǎn)E′,連接E′D交與平面鏡于點(diǎn)O,連接EO作出入射光線,連接OD作出反射光線,如圖:;(3)為了說明平面鏡中所成的像是實(shí)像還是虛像,應(yīng)采取的具體操作步驟是:在像的位置放一張白紙,觀察像能否成在白紙上,若燭焰的像不能成在白紙上;則說明平面鏡所成的像為虛像。故答案為:(2)不會(huì);見上圖;(3)在像的位置放一張白紙,觀察像能否成在白紙上,若燭焰的像不能成在白紙上;則說明平面鏡所成的像為虛像?!跋У娜梭w”是一種傳統(tǒng)魔術(shù),觀眾從正前方只能看到演員露出的頭顱,仿佛軀干和四肢消失一般,其奧秘是桌腿間有兩個(gè)成一定角度放置的平面鏡,分別用左右背景所形成的像來“遮擋”身體,以形成錯(cuò)覺,以下說法正確的是()A.把兩面鏡子換成玻璃不影響魔術(shù)效果 B.左右背景顏色統(tǒng)一替換不影響效果 C.魔術(shù)過程中可以任意調(diào)整平面鏡的夾角 D.人的軀干被遮擋是由于光的折射【解答】解:A、鏡子是不透明的,玻璃是透明的,若換成玻璃就會(huì)看到演員的軀干和四肢,故A錯(cuò)誤;B、左右背景顏色統(tǒng)一替換,觀眾看到的還是演員露出的頭顱的畫面,只是和后背景顏色不同,但是不影響魔術(shù)效果,故B正確;C、魔術(shù)過程中不可以任意調(diào)整平面鏡的夾角,比如夾角過大,坐在正前方的觀眾甚至?xí)吹阶约旱南?,故C錯(cuò)誤;D、鏡子是不透明的,由于光的直線傳播,所以正前方的觀眾看不到鏡子后面的物體,人的軀干被遮擋,故D錯(cuò)誤;故選:B。類型3光的折射為了確定水中物體所成像的位置,小科進(jìn)行了如下探究:①把一個(gè)小燈泡a放在水中某處,觀察a所成像的位置,并用刻度尺測量a到水面的距離la。②將另一個(gè)相同的小燈泡b放在水面上方,調(diào)整其位置,使它在水中的像與燈泡a的像重合。③用刻度尺測量燈泡b到水面的距離lb。(1)測量時(shí),把刻度尺的零刻度線對(duì)準(zhǔn)燈泡b,水面處對(duì)應(yīng)的刻度如圖所示,則燈泡b到水面的距離為81.1mm。(2)燈泡a的像到水面的距離等于(填“大于”“小于”或“等于”)燈泡b到水面的距離。(3)la與lb之間的大小關(guān)系為:la>lb(填“>”“<”或“=”)【解答】解:(1)根據(jù)圖可知,燈泡b到水面的距離為8.11cm=81.1mm;(2)因?yàn)槠矫骁R成正立、等大的虛像,并且像到平面鏡的距離和物到平面鏡的距離相等,所以燈泡a的像到水面的距離與燈泡b到水面的距離一定相等;(3)把一個(gè)小燈泡a放在水中某處,從燈泡a發(fā)出的光線由水中進(jìn)入空氣時(shí),在水面上發(fā)生折射,折射角大于入射角,折射光線進(jìn)入人眼,人眼會(huì)逆著折射光線的方向看去,看到是a的虛像,比a的實(shí)際位置高一些,a到水面的距離la>Ia像=lb,所以la>lb。故答案為:(1)81.1;(2)等于;(3)>。在探究“光從空氣斜射入水和油時(shí),哪種液體對(duì)光的偏折本領(lǐng)較大”的實(shí)驗(yàn)中,小明提出如下實(shí)驗(yàn)方案:先讓一束入射光從空氣直接斜射入透明的空水槽中,記錄下光斑位置(如圖甲所示);接著分別倒入水和油,記錄對(duì)應(yīng)的光斑位置,再通過分析就可得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。經(jīng)討論,同學(xué)們認(rèn)為這一方案是可行的,于是進(jìn)行了探究實(shí)驗(yàn)。(1)要實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo),他們應(yīng)選擇圖乙中的B、D(選填字母序號(hào))兩圖示實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)中用的研究的方法是控制變量。(2)某小組同學(xué)正確實(shí)驗(yàn)后,所記錄的三次光斑的相對(duì)位置如圖丙所示,經(jīng)分析可知:光從空氣斜射入水和油時(shí),油對(duì)光的偏折本領(lǐng)較大?!窘獯稹拷猓海?)根據(jù)控制變量法的思想,要探究水和油對(duì)光的偏折本領(lǐng)大小,必須控制入射角和液面的高度相同,只改變光線傳播的介質(zhì),因此符合條件的有B、D兩圖;(2)根據(jù)記錄,油中光斑的位置距離空氣比較遠(yuǎn),因此油對(duì)光線的偏折程度大,對(duì)光的偏折本領(lǐng)較大。故答案為:(1)B、D;控制變量;(2)油。如圖所示,一根長度為L的直薄木條上有兩個(gè)觀察小孔。兩小孔之間的距離為d,d恰好是一個(gè)人兩眼間的距離,當(dāng)木條水平放置時(shí),此人想通過兩觀察孔看見此木條在平面鏡M里完整的像,那么選用的平面鏡寬度至少是()A.L2 B.d2 C.L+d2【解答】解:用左眼看右邊的,用右眼看左邊的。如圖所示(OQ部分的長度即所求的平面鏡寬度)根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)以及光的反射定律,AM=BM,AO=BO,CQ=DQ,CN=DN,BD=AC,由圖可知,四邊形BDAC為矩形,過點(diǎn)F作ED的平行線,與平面鏡所在直線交于點(diǎn)P,與BD的延長線交于點(diǎn)G,則四邊形EFGD、EFPO是平行四邊形,則EF=QP=DG=d,OP是△BFG的中位線,OP=12BG又因?yàn)镺P=OQ+QP,AC=BD=L,所以O(shè)Q=OP﹣PQ=12(BD+DG)﹣PQ=故選:D。類型4凸透鏡成像如圖為商場中經(jīng)??吹降膹V告投影燈及其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,為了在地面上得到更大的、清晰的廣告圖標(biāo)像,下列操作可行的是()A.增大投影燈離地距離,適當(dāng)增大鏡頭到廣告片距離 B.增大投影燈離地距離,適當(dāng)減小鏡頭到廣告片距離 C.減小投影燈離地距離,適當(dāng)增大鏡頭到廣告片距離 D.減小投影燈離地距離,適當(dāng)減小鏡頭到廣告片距離【解答】解:屏幕上的像的大小不取決于屏幕的大小,而是取決于物距和像距,要使像更大一些,要減小物距,增大像距,所以增大投影燈離地距離,同時(shí)減小廣告片與鏡頭的距離;故只有B選項(xiàng)說法正確。故選:B。小樂利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。(1)當(dāng)小樂將三個(gè)元件移動(dòng)到圖示位置時(shí),光屏中心出現(xiàn)了清晰的像,則光屏上像的性質(zhì)為倒立縮小的實(shí)像。(2)在(1)的基礎(chǔ)上,保持凸透鏡不動(dòng),將蠟燭移至20cm刻度處,若仍要在光屏上得到清晰的像,應(yīng)進(jìn)行的操作是將光屏向右移至合適位置,待光屏上有較清晰像后再左右移動(dòng)光屏,直到光屏上的像最清晰。(3)若實(shí)驗(yàn)中用發(fā)綠光的F字形作光源,也恰好在圖示位置,光屏上有清晰的F字形的像,此時(shí),將光源換成大小和形狀都相同、發(fā)紅光的F字形,要在光屏上得到清晰的像,理論上應(yīng)將光屏向右(選填“左”或“右”)移到合適位置,這是因?yàn)橥雇哥R對(duì)紅光的偏折能力更弱(選填“強(qiáng)”或“弱”)?!窘獯稹拷猓海?)根據(jù)能在光屏上成像,得出一定是實(shí)像,再根據(jù)物距大于像距,可知,光屏上的像為倒立縮小的實(shí)像;(2)在(1)的基礎(chǔ)上,保持凸透鏡不動(dòng),將蠟燭移至20cm刻度處,根據(jù)物近像遠(yuǎn)像變大的特點(diǎn),若仍要在光屏上得到清晰的像,應(yīng)進(jìn)行的操作是將光屏向右移至合適位置,待光屏上有較清晰像后再左右移動(dòng)光屏,直到光屏上的像最清晰;(3)若實(shí)驗(yàn)中用發(fā)綠光的F字形作光源,也恰好在圖示位置,光屏上有清晰的F字形的像,此時(shí),將光源換成大小和形狀都相同、發(fā)紅光的F字形,要在光屏上得到清晰的像,紅光的偏折能力沒有綠光的偏折強(qiáng),理論上應(yīng)將光屏向右移到合適位置,這是因?yàn)橥雇哥R對(duì)紅光的偏折能力更弱。故答案為:(1)倒立縮小的實(shí)像;(2)將光屏向右移至合適位置,待光屏上有較清晰像后再左右移動(dòng)光屏,直到光屏上的像最清晰;(3)右;弱。實(shí)驗(yàn)中有時(shí)需要將一束粗平行光變成細(xì)平行光,這可以利用兩塊透鏡的組合來解決。請?jiān)趫D的兩個(gè)方框中各畫出一種組合方式(要在圖中畫清光束粗細(xì)的變化),分別寫出兩塊透鏡間的距離S跟兩塊透鏡到各自焦點(diǎn)的距離f1、f2的關(guān)系。s=f1+f2,s=f1﹣f2?!窘獯稹拷猓海?)當(dāng)最下面的出射光線與最上面的光線相對(duì)應(yīng)時(shí),光線經(jīng)過凸透鏡折射后要會(huì)聚于一點(diǎn),即其右焦點(diǎn);此時(shí)的光線要過第二個(gè)凸透鏡的左焦點(diǎn),然后平行射出才出現(xiàn)圖示的現(xiàn)象。故答案如圖所示。若設(shè)第一個(gè)凸透鏡的焦距為f1,第二個(gè)凸透鏡的焦距為f2.由此可知兩塊透鏡的距離s跟兩個(gè)透鏡到各自焦點(diǎn)的距離f1、f2的關(guān)系是:s=f1+f2。(2)當(dāng)兩條最上面的光線是一條光線時(shí),首先經(jīng)過凸透鏡的會(huì)聚,然后要在經(jīng)過凹透鏡的發(fā)散才能在最上面。因?yàn)槌錾涔饩€與入射光線都是平行光,所以第一次折射后的折射光線要過凸透鏡的焦點(diǎn),第二次的入射光線要射向凹透鏡的另一個(gè)焦點(diǎn)。且兩個(gè)透鏡的焦點(diǎn)重合在F點(diǎn)。答案如圖所示。若設(shè)第一個(gè)凸透鏡的焦距為f1,凹透鏡的焦距為f2.由此可知兩塊透鏡的距離s跟兩個(gè)透鏡到各自焦點(diǎn)的距離f1、f2的關(guān)系是:s=f1﹣f2。故答案為:【針對(duì)訓(xùn)練】一.選擇題(共4小題)1.如圖,在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,小明同學(xué)發(fā)現(xiàn)在光屏上呈現(xiàn)一個(gè)清晰的倒立放大的像,如果此時(shí)小明取下凸透鏡,并將帶有小孔的遮光板換上去(小孔與凸透鏡光心位置重合),此時(shí)光屏上()A.看不到像 B.呈現(xiàn)一個(gè)倒立、放大的像 C.呈現(xiàn)一個(gè)倒立、縮小的像 D.以上現(xiàn)象都有可能【解答】解:由圖可知,物距小于像距,根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知,此時(shí)成倒立放大的實(shí)像;由于凸透鏡成像是光的折射,對(duì)光線有會(huì)聚作用;而小孔成像的原理是光的直線傳播,所以,此時(shí)用一個(gè)帶有小孔的紙板替換凸透鏡,小孔的位置恰好為原來凸透鏡的光心處,像到小孔的距離大于物到小孔的距離,此時(shí)光屏上成的是倒立放大的實(shí)像。故選:B。2.如圖所示,主光軸上有一點(diǎn)光源,在透鏡的另一側(cè)有一光屏。光屏、點(diǎn)光源通過凸透鏡在光屏上形成一個(gè)光斑,現(xiàn)讓光屏稍微靠近凸透鏡,光斑的面積會(huì)減小,設(shè)凸透鏡的焦距為f,由此可判斷()A.d一定小于f B.d一定大于2f C.d一定大于f,小于2f D.d可能大于2f,也可能小于f【解答】解:如圖一,點(diǎn)光源在焦點(diǎn)上,點(diǎn)光源射出的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸。(如黑色的光線)當(dāng)點(diǎn)光源在一倍焦距以內(nèi),點(diǎn)光源射出的光線,經(jīng)凸透鏡之后也會(huì)聚一些,但是不會(huì)到達(dá)平行光線的位置,如紅色光線會(huì)聚在光屏上,形成比較大的光斑,光屏向凸透鏡靠近時(shí),光斑會(huì)減小。如圖二,點(diǎn)光源在一倍焦距和二倍焦距之間,點(diǎn)光源在另一側(cè)會(huì)形成倒立、放大的實(shí)像,光屏沒有放在實(shí)像的位置,而是放在和點(diǎn)光源距凸透鏡等距離的位置上,光屏靠近凸透鏡光斑會(huì)增大。如圖三,點(diǎn)光源在二倍焦距以外,點(diǎn)光源在另一側(cè)會(huì)形成倒立、縮小的實(shí)像,到達(dá)實(shí)像位置后,光線繼續(xù)向外傳播,光屏沒有放在實(shí)像的位置,而是放在和點(diǎn)光源距凸透鏡等距離的位置上,光屏靠近凸透鏡光斑會(huì)減小。所以光屏和點(diǎn)光源與凸透鏡等距離時(shí),當(dāng)點(diǎn)光源在一倍焦距以內(nèi)和二倍焦距以外,光屏上形成光斑,光屏靠近凸透鏡時(shí),光斑減小。故選:D。3.城市的很多街口都安裝了360°高清晰攝像頭,由公安局實(shí)施24小時(shí)監(jiān)控,來保護(hù)人民的安全,攝像機(jī)的像距幾乎不變,但鏡頭的功能類似于人眼睛的晶狀體,焦距可以調(diào)節(jié),如圖所示,某嫌疑犯在成像板上已經(jīng)成清晰的像,此時(shí)鏡頭的焦點(diǎn)在F處,在監(jiān)控此人的過程中(該人在成像板上的像保持清晰),下列說法正確的是()A.不管該人走近還是走遠(yuǎn),所成的像都是正立縮小的實(shí)像 B.如果該人遠(yuǎn)離鏡頭,鏡頭的焦點(diǎn)可能變在a點(diǎn) C.如果該人靠近鏡頭,鏡頭的焦點(diǎn)可能變在c點(diǎn) D.如果該人靠近鏡頭,鏡頭的焦點(diǎn)可能變在b點(diǎn)【解答】解:A、人始終在成像板上成像,說明凸透鏡成實(shí)像,實(shí)像都是倒立的,故A錯(cuò)誤;B、如果該人遠(yuǎn)離鏡頭,物距增大,像距減小,像點(diǎn)更靠近凸透鏡的焦點(diǎn),在鏡頭和成像板不動(dòng)的情況下,鏡頭的焦點(diǎn)應(yīng)該變在c點(diǎn),故B錯(cuò)誤;CD、如果該人靠近鏡頭,物距減小,像距增大,像點(diǎn)更遠(yuǎn)離凸透鏡的焦點(diǎn),在鏡頭和成像板不動(dòng)的情況下,鏡頭的焦點(diǎn)可能變在a點(diǎn)或b點(diǎn),故C錯(cuò)誤,D正確。故選:D。4.將焦距為10厘米的凸透鏡固定在光具座中央50厘米刻度線處,移動(dòng)蠟燭到光具座的左端并點(diǎn)燃,再移動(dòng)光屏至如圖所示位置時(shí),在光屏中央得到一個(gè)清晰的像。保持凸透鏡位置不變,通過移動(dòng)蠟燭及光屏的位置,下列成像情況符合實(shí)際的是()A.若蠟燭放置在10厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,在光屏上都不能呈清晰的像 B.若蠟燭放置在35厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,可在光屏上呈清晰放大的像 C.若蠟燭放置在45厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,可在光屏上呈清晰縮小的像 D.若蠟燭和光屏同時(shí)向右移動(dòng)相同的距離,一定不可能在光屏上呈清晰的像【解答】解:凸透鏡的焦距是10cm,凸透鏡固定在光具座上50cm刻度線處,A、小楊將蠟燭移至10cm刻度線處時(shí),蠟燭到透鏡的距離大于2倍焦距,移動(dòng)光屏,就會(huì)得到倒立、縮小的實(shí)像,故A錯(cuò)誤;B、若蠟燭放置在35cm刻度線處,蠟燭到透鏡的距離大于1倍焦距小于2倍焦距,移動(dòng)光屏,就會(huì)得到倒立、放大的實(shí)像,故B正確;C、若蠟燭放置在45cm刻度線處,蠟燭到透鏡的距離小于1倍焦距,成正立放大的虛像,在光屏上不能承接,故C錯(cuò)誤;D、凸透鏡成實(shí)像時(shí)有物近像遠(yuǎn)像變大的特點(diǎn),也就是成實(shí)像時(shí)物體和光屏的移動(dòng)方向一致,所以蠟燭和光屏同時(shí)向右移動(dòng)相同的距離,有可能在光屏上呈清晰的像,故D錯(cuò)誤;故選:B。二.填空題(共2小題)5.圖甲是傳統(tǒng)激光斜射式光電鼠標(biāo)簡化光路,這種鼠標(biāo)在緊貼其底部的反射面1上時(shí),反射光線能被感應(yīng)器接收到,鼠標(biāo)能正常工作,但在距離稍遠(yuǎn)的反射面2上就會(huì)失靈。圖乙是一種采用“針光技術(shù)”的光電鼠標(biāo)簡化光路(為方便讀圖,與反射面垂直的兩條光線特意略錯(cuò)開),這種鼠標(biāo)在反射面1和反射面2上都能正常工作。(1)請分析圖甲中反射面2上的反射光線,解釋此時(shí)鼠標(biāo)會(huì)失靈的原因:感應(yīng)器接收不到反射面2上的反射光線。(2)圖乙中,反射面上的光線入射角是0度(3)根據(jù)所學(xué)的科學(xué)知識(shí)可知,圖乙的玻璃片上發(fā)生了光的哪些現(xiàn)象?光的反射、光的折射?!窘獯稹拷猓海?)先畫出在反射面2上的入射點(diǎn)O,再根據(jù)光的反射定律畫出反射光線,如圖所示:由圖知,此時(shí)感應(yīng)器接收不到反射面2上反射光線,所以鼠標(biāo)會(huì)失靈;(2)圖乙中反射光線沿原路返回,所以入射光線是垂直入射的,則入射角為0°。(3)因?yàn)椴A峭该鞯?,所以光在空氣和玻璃兩種介質(zhì)的界面上同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象。故答案為:(1)感應(yīng)器接收不到反射面2上的反射光線;(2)0;(3)光的反射、光的折射。6.(1)在光學(xué)中,折射率是這樣定義的,讓光線從真空(或空氣)射入某介質(zhì)發(fā)生折射,如果入射角是i,折射角是r,則該介質(zhì)的折射率為n=sinisinr,如圖1為某光線通過等腰三角形三棱鏡(頂角為2α)的光路圖,則該三棱鏡的折射率為cotα(2)將三棱鏡換成如圖2所示平行玻璃磚,平行玻璃磚的厚度為d。某光線斜射到玻璃磚的上表面,α=45°,光線從玻璃磚的下表面射出,玻璃對(duì)這種光的折射率為2,則出射光線與入射光線的間距x為0.3d。(sin15°=0.26)【解答】解:(1)先作左邊界面的斜面的法線,再作右邊斜面的法線,當(dāng)光線從左邊以α角入射時(shí),此時(shí)的入射角i=90°﹣α,讓光線從右邊可逆方向以α角入射求出此時(shí)的折射角,發(fā)現(xiàn)兩入射角相等,這說明了中間光線和兩側(cè)的斜邊夾角相等,說明和底邊平行,即CD∥BC,則當(dāng)光線從左邊以α角入射時(shí),此時(shí)的折射角為r=90°?180?2α2n=sinisinr=(2)由α=45°,光線從玻璃磚的下表面射出,玻璃對(duì)這種光的折射率為2,可得,sinαsinr=sin45°cosr=dOB=∠BOD=∠EOD﹣∠r=45°﹣30°=15°,則sin15°=BD解得BD≈0.3d,x=BD=0.3d。故答案為:cotα;0.3d。三.實(shí)驗(yàn)探究題(共3小題)7.某興趣小組探究凸透鏡成像的規(guī)律。(1)實(shí)驗(yàn)開始前,首先在光具座上依次安裝蠟燭、凸透鏡和光屏并進(jìn)行調(diào)節(jié),使它們的中心在同一高度,其目的為了使像成在光屏的中央。(2)實(shí)驗(yàn)中,已經(jīng)在光屏上呈清晰的像,現(xiàn)保持凸透鏡的位置不變,將蠟燭向右移動(dòng)一小段距離,為在光屏上再次得到清晰的像,應(yīng)將光屏向右;若保持光屏和凸透鏡的位置不變,應(yīng)在凸透鏡左側(cè)附近安裝一個(gè)焦距適當(dāng)?shù)耐雇哥R(選填“凸”或“凹”)。【解答】解:(1)實(shí)驗(yàn)開始前,首先在光具座上依次安裝蠟燭、凸透鏡和光屏并進(jìn)行調(diào)節(jié),使它們的中心在同一高度處,是為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央;(2)實(shí)驗(yàn)中,已經(jīng)在光屏上呈清晰的像,說明此時(shí)成實(shí)像;在圖所示情況下,保持凸透鏡的位置不變,將蠟燭向右移動(dòng)一小段距離,物距變小,像距應(yīng)變大,此時(shí)成像于光屏后,所以應(yīng)向右調(diào)節(jié)光屏;若光屏和凸透鏡的位置不變,為了使光屏上仍然成清晰的像,由于凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用,則應(yīng)在凸透鏡左側(cè)附近安裝一個(gè)焦距適當(dāng)?shù)耐雇哥R,使光線提前會(huì)聚,才能在光屏上再次得到清晰的像;故答案為:(1)使像成在光屏的中央;(2)右;凸。8.(1)小金在實(shí)驗(yàn)室里做光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn):他把一張白紙平鋪在木板上,把一個(gè)小平面鏡豎直立在白紙上。在白紙上畫出一條垂直于鏡面的直線ON,作為研究光的反射規(guī)律的參考直線。用激光筆沿著白紙的表面,讓光斜射到平面鏡上,觀察反射光,然后用筆描出入射光和反射光的徑跡,如圖甲所示。小金讓光沿AO方向照射在平面鏡的O點(diǎn),他在ON的另一側(cè)觀察到了反射光OB.接著他讓白紙沿ON折疊90°,這時(shí)他只觀察到了入射光,而反射光在紙上看不到了,這樣做的目的是為了探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面上。(2)小金對(duì)平面鏡成像的特點(diǎn)進(jìn)行研究,他在水平桌面上放一玻璃板按如圖乙所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。①實(shí)驗(yàn)中他發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)玻璃板后面的蠟燭,都不能與放在玻璃板前的蠟燭的像完全重合,其原因是玻璃板與紙面不垂直。②上述問題解決后,小金順利完成了實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,細(xì)心的小金透過玻璃板觀察蠟燭的像時(shí),看到像的后面還有一個(gè)較模糊、與像有部分重疊的像,出現(xiàn)兩個(gè)像的原因是玻璃板太厚。【解答】解:(1)將一束光貼著紙板A沿EO射到O點(diǎn),若將紙板B向前或向后折,此時(shí)在紙板B上看不到反射光,這樣做的目的是探究反射光線、法線、入射光線是否在同一平面內(nèi)。(2)①像與物是關(guān)于鏡子對(duì)稱的,實(shí)驗(yàn)時(shí)玻璃板要豎直放置,如果不豎直,成的像就偏高或偏低,后面的蠟燭是擺在桌面上的,不論怎樣移動(dòng)后面的蠟燭都不可能與前面蠟燭的像完全重合。②由于像是由光的反射形成的,而普通玻璃太厚,兩面都能反射光,能成兩個(gè)像,所以通過玻璃板該同學(xué)看到了同一個(gè)蠟燭的兩個(gè)像。故答案為:(1)探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面上;(2)①玻璃板與紙面不垂直;②玻璃板太厚。9.小金在走近玻璃門的過程中,感覺自己玻璃門中的像越來越大,因此小金認(rèn)為:物體在平面鏡中像的大小與物體到平面鏡間的距離有關(guān)。實(shí)驗(yàn)桌上有如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置其中的透明薄玻璃為平面鏡),還提供了完全相同的中國象棋棋子8個(gè)。小金利用上述器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己的觀點(diǎn),請回答:(1)實(shí)驗(yàn)步驟:將4個(gè)疊放的棋子作為物體放在平面鏡前面的白紙上,在平面鏡后面改變

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