專題2 光學(xué)（原卷版）

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)?！痉椒ㄒc(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【例1】如圖所示，若在平面鏡不動(dòng)的情況下，要讓激光筆射中目標(biāo)，可保持激光筆的入射點(diǎn)不變，將其順（選填“順”或“逆”）時(shí)針轉(zhuǎn)過一定的角度；也可保持入射角不變，把激光筆向左（選填“左”或“右”）平移一段距離?！咀兪?】如圖所示，在豎直平面xoy內(nèi)，人眼位于P（0，4）位置處，平面鏡MN豎直放置其兩端M、N的坐標(biāo)分別為（3，1）和（3，0），某發(fā)光點(diǎn)S在該豎直平面y軸的右半部分某一區(qū)域內(nèi)自由移動(dòng)時(shí)，此人恰好都能通過平面鏡看見S的像，則該區(qū)域的最大面積為（）（圖中長度單位為：米）A．0.5米2 B．3.5米2 C．4米2 D．4.5米2類型2平面鏡成像【例2】如圖所示，兩平面鏡所成夾角α為銳角，平行于S2的光線射向S1，經(jīng)過4次反射后的光線與S1平行，則角度α＝?！咀兪?】如圖所示，用手電筒對(duì)著平面鏡中的像照射時(shí)，觀察到像比原來亮多了，其原因是（）A．光照射到了像上，所以像會(huì)比原來亮 B．光反射到物上，物變亮，所以像也變亮 C．鏡子比原來亮，所以像也比原來亮 D．有光照射，更便于觀察，所以覺得像比原來亮類型3光的折射【例3】一束激光從某種玻璃中射向空氣（如圖一所示），保持入射點(diǎn)不動(dòng)，改變?nèi)肷浣牵看卧黾?.2°），當(dāng)入射角增大到41.8°時(shí)，折射光線消失（如圖二所示），只存在入射光線與反射光線，這種現(xiàn)象叫做光的全反射，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)的入射角叫做這種物質(zhì)的臨界角。當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。（1）上述玻璃的臨界角是。（2）當(dāng)光從空氣射向玻璃，（填“會(huì)”或“不會(huì)”）發(fā)生光的全反射現(xiàn)象。（3）一個(gè)三棱鏡由上述玻璃構(gòu)成，讓一束光垂直于玻璃三棱鏡的一個(gè)面射入（如圖三所示），請(qǐng)?jiān)趫D中完成這束入射光的光路圖?！咀兪?】在研究光的折射時(shí)，小明知道光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角小于入射角；光從水中斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角。小明想：光在其他透明介質(zhì)的分界面上發(fā)生折射時(shí)有什么規(guī)律呢？即在什么條件下折射角小于入射角，在什么情況下折射角大于入射角。為了研究這個(gè)問題，他在老師的指導(dǎo)下作了如下實(shí)驗(yàn)：讓一激光筆射出的光束從水中斜射入玻璃，再從玻璃斜射入冰、空氣中，（光路圖如圖所示）．然后老師又告訴他光在一些透明介質(zhì)中的傳播速度（如下表）物質(zhì)水玻璃冰空氣酒精光速（米/秒）2.25×1082.0×1082.30×1083.0×1082.2×108（1）觀察光路圖，可以發(fā)現(xiàn)光從水斜射入玻璃時(shí)，折射角（填“大于”或“小于”）入射角。（2）仔細(xì)觀察圖中的光路，對(duì)照表中的數(shù)據(jù)，可以得出結(jié)論，當(dāng)時(shí)，折射角小于入射角；反之，折射角大于入射角。類型4凸透鏡成像【例4】如圖所示，AC為入射光線，CB為折射光線，且AO＜OB．已知AO＝10cm，該凸透鏡的焦距可能是（）A．f＝10cm B．f＝5cm C．f＝8cm D．f＝12cm【變式4】照相時(shí)，通過選擇不同的“光圈”可以控制鏡頭的進(jìn)光面積；選擇不同的快門速度；可以控制鏡頭的進(jìn)光時(shí)間。兩者結(jié)合的目的是使底片受到的光照量保持一定而得到好照片，表中列出了照相機(jī)光圈與快門的幾種正確組合。在“快門”一行中，“25”表示快門打開的時(shí)間是125秒。在“光圈”一行中，“15”表示鏡頭透光部分的直徑等于鏡頭焦距的1光圈20128.5632快門9162550100400900A．18 B．17 C．15 D．14類型5凸透鏡成像的應(yīng)用【例5】如圖亮亮探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)情況，A、B、C、分別是燃燒的蠟燭、凸透鏡、光屏，它們都豎立在光具座上，此時(shí)屏上出現(xiàn)清晰的像，A、B、C所處位置對(duì)應(yīng)的標(biāo)尺刻度如圖。（1）圖示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以說明的成像特點(diǎn)。（填“照相機(jī)”“幻燈機(jī)”或“放大鏡”）（2）亮亮通過上網(wǎng)檢閱科技資料發(fā)現(xiàn)，凸透鏡成像規(guī)律符合公式1u+1（3）取下該凸透鏡，將它作為放大鏡用來觀察墻上地圖的細(xì)微處，則該凸透鏡與墻壁的距離應(yīng)；（4）若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)一下，可到的像?！咀兪?】小明同學(xué)利用圖示裝置來研究凸透鏡成像。（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)整燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在，目的是。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，在光屏上得到了一個(gè)清晰的像，但像的位置偏高，你解決的方法是將光屏移動(dòng)（填“向上”或“向下”）（3）如圖1所示，當(dāng)凸透鏡位于光具座A處時(shí)，恰好在光屏上成清晰的像，所成像的性質(zhì)是；利用這一規(guī)律可制成（選填“照相機(jī)”或“幻燈機(jī)”）；蠟燭燃燒一段時(shí)間后，燭焰的像將位于光屏中心的方；（4）在保持（2）中蠟燭和光屏位置不變的情況下，將凸透鏡向右移到B處（圖中未標(biāo)出），光屏上再次成清晰的像，成的是（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的像；（5）在上述探究活動(dòng)中，若已知蠟燭與光屏間的距離為L0＝45cm，與凸透鏡第一次所在位置A間的距離為L＝15cm，如圖2所示，則該透鏡焦距f15cm（選填“＞”“＜”或“＝”），透鏡先后兩次所在位置A、B之間的距離S＝cm（6）最后小明用不透光的紙板遮擋住凸透鏡的上半邊，然后前后移動(dòng)光屏，他（填“能”或“不能”）在光屏上看到完整的像?！踞槍?duì)訓(xùn)練】一．選擇題（共8小題）1．黑板用久后變光滑的部分容易發(fā)生鏡面反射，使部分位置看不清字。當(dāng)太陽光如圖中情形射入，最有可能看不清字的位置是（）A．甲同學(xué) B．乙同學(xué) C．丙同學(xué) D．丁同學(xué)2．照相機(jī)和放大鏡都是凸透鏡成像原理的具體應(yīng)用。對(duì)應(yīng)圖，下列關(guān)于照相機(jī)、放大鏡使用和成像的說法正確的是（）A．照相機(jī)：被拍物體應(yīng)在甲區(qū)域內(nèi)，成倒立縮小實(shí)像 B．照相機(jī)：被拍物體應(yīng)在乙區(qū)域內(nèi)，成倒立縮小實(shí)像 C．放大鏡：被觀察物體應(yīng)在乙區(qū)域內(nèi)，成正立放大虛像 D．放大鏡：被觀察物體應(yīng)在丙區(qū)域內(nèi)，成正立放大實(shí)像3．如圖所示，凸透鏡豎直放置，凸透鏡焦距為f，現(xiàn)有一點(diǎn)光源S在凸透鏡左側(cè)以凸透鏡兩倍焦距處為圓心，在經(jīng)過主光軸的豎直平面內(nèi)做順時(shí)針圓周運(yùn)動(dòng)，半徑為r，且r＜f，則在下列關(guān)于點(diǎn)光源所成的像的運(yùn)動(dòng)軌跡的各圖中，正確的是（）A．B． C．D．4．如圖所示，有一塑石英正方體，內(nèi)有一空氣層，當(dāng)一束平行光垂直通過石英正方體時(shí)，光在空氣層中發(fā)生的現(xiàn)象是（）A．光束在空氣層中將變的發(fā)散 B．光束在空氣層中將變的會(huì)聚 C．光束在空氣層中傳播方向不會(huì)發(fā)生變化 D．光束在空氣層中將發(fā)生反射5．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f6．在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)像距v和物距u是一一對(duì)應(yīng)的，在如圖所示的四個(gè)圖線中，能正確反映凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)該是（）A．圖線A B．圖線B C．圖線C D．圖線D7．如圖所示，物體AB直立于平面鏡前?，F(xiàn)在物體與平面鏡之間稍靠近鏡面上方的一側(cè)插入一塊不透光的木板CD，木板CD的下端與物體AB的中點(diǎn)等高，則物體在平面鏡內(nèi)（）A．只有AB下半部分的虛像 B．不出現(xiàn)AB的虛像 C．只有AB下半部分的實(shí)像 D．仍有AB完整的虛像8．在圖甲、乙所示的虛線方框內(nèi)各放置一個(gè)透鏡，發(fā)光點(diǎn)S發(fā)出的兩束光通過透鏡前后的方向如圖所示，則（）A．甲為凹透鏡，乙為凸透鏡 B．甲、乙都為凸透鏡 C．甲為凸透鏡、乙為凹透鏡 D．甲、乙都為凹透鏡二．填空題（共2小題）9．如圖所示，一點(diǎn)光源位于金屬圓筒內(nèi)部軸線上A點(diǎn)。圓筒軸線與凸透鏡主光軸重合，光屏與圓筒軸線垂直且距離透鏡足夠遠(yuǎn)。此時(shí)，點(diǎn)光源正好在光屏上形成一個(gè)清晰的像，測出此時(shí)凸透鏡與圓筒右端面的距離為L；向右移動(dòng)凸透鏡到適當(dāng)位置，光屏上再次出現(xiàn)了清晰的像。由于光源位于圓筒的內(nèi)部，無法直接測量出A與筒右端面的距離d，為了求出d的大小，在上述過程中還需要測量出的一個(gè)物理是；如果用N來表示該物理量的大小，則可以得出d為。10．如圖所示是一種液面升降監(jiān)測裝置原理圖。點(diǎn)光源S發(fā)出的一束激光與水平液面成50°角射向平靜的液面，則入射角為°；光經(jīng)液面反射后射到液面上方水平標(biāo)尺上的S′點(diǎn)，當(dāng)液面下降時(shí)，光點(diǎn)S′將（選填“向左”、“向右”或“不會(huì)”）移動(dòng)。三．作圖題（共2小題）11．如圖所示，MN為一平面鏡，P為一不透光的障礙物（箱子），人眼在S處，試用作圖法畫出人通過平面鏡能看到箱子右側(cè)多大范圍的地面。要求畫出所有必要光線的光路圖，并在直線CD上用AB線段標(biāo)出范圍。12．如圖所示，相距很近的兩束平行的紅光和紫光，間距為d，斜射到較厚的玻璃磚的上表面，并從玻璃磚的下表面射出，則下列現(xiàn)象可能的有哪些，并畫出相應(yīng)的光路。①兩條出射光線仍平行，但距離大于d②兩條出射光線仍平行，但距離小于d③兩條出射光線仍平行，但距離等于d④兩條出射光線不再平行。四．實(shí)驗(yàn)探究題（共2小題）13．小宇利用如圖所示裝置將一束紅光斜射到空氣中，用于探究“光的折射規(guī)律”。（1）為了更清晰地觀察水中的光路，可以采用的的方法。實(shí)驗(yàn)中，（填“能”或“不能”）看見反射光。（2）實(shí)驗(yàn)的折射光路如圖中所示，可以判定折射角（填“大于”、“小于”或“等于”）入射角。增大入射角觀察到折射角在（填“增大”或“減小”）。14．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）實(shí)驗(yàn)時(shí)，同學(xué)們?cè)谒鄣撞抠N上一把自制紙質(zhì)刻度尺，這樣做的目的是為了；（2）要實(shí)現(xiàn)探究目標(biāo)，他們應(yīng)選擇圖乙中的（選填字母序號(hào)）兩圖示實(shí)驗(yàn)，這樣選擇的目的是；（3）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)，對(duì)光的偏折本領(lǐng)較大。五．解答題（共3小題）15．在“探究光的反射規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，如圖所示，平面鏡M放在平