專題2　光學（原卷版）

專題2光學【命題重點】光學現象的判斷、光具對光的作用、光的反射定律、折射定律與光路可逆的應用、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、實驗、證明都會出現。【方法要點】不管題目中是否要求畫光路圖,解題時利用好光路圖可以協助解題。【例題精析】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．如圖所示為水位測量儀的示意圖。從A點發(fā)出的一束激光，該激光與水平面夾角為45°，經水面反射后，在光屏上B點形成一個光斑，光斑位置隨水位變化而發(fā)生變化。當A點與水面相距3m時，A與它在水中的像A′之間的距離為m；若水位下降0.5m，則光斑B（選填“向左”或“向右”）移動了m。（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的光線經過兩個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°類型2平面鏡成像為避免汽車在高速行駛時，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據能通過前擋風玻璃豎直呈現在駕駛員正前方，下列判斷正確的是（）A．前擋風玻璃與水平面的夾角應為60° B．行車數據在前擋風玻璃上所成的是實像 C．前擋風玻璃成數字“6”的像在顯示器屏幕上應為“9” D．前擋風玻璃所成的像過高，可將顯示器沿水平方向靠近擋風玻璃在研究平面鏡成像特點的實驗中，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向右移動了一段距離，在此過程中，棋子E的像（填“會”或“不會”）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，畫出小亮看到棋子E的像的光路圖。（D點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，應采取的具體操作步驟是?！跋У娜梭w”是一種傳統魔術，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，以形成錯覺，以下說法正確的是（）A．把兩面鏡子換成玻璃不影響魔術效果 B．左右背景顏色統一替換不影響效果 C．魔術過程中可以任意調整平面鏡的夾角 D．人的軀干被遮擋是由于光的折射類型3光的折射為了確定水中物體所成像的位置，小科進行了如下探究：①把一個小燈泡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將另一個相同的小燈泡b放在水面上方，調整其位置，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，把刻度尺的零刻度線對準燈泡b，水面處對應的刻度如圖所示，則燈泡b到水面的距離為mm。（2）燈泡a的像到水面的距離（填“大于”“小于”或“等于”）燈泡b到水面的距離。（3）la與lb之間的大小關系為：lalb（填“＞”“＜”或“＝”）在探究“光從空氣斜射入水和油時，哪種液體對光的偏折本領較大”的實驗中，小明提出如下實驗方案：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，記錄對應的光斑位置，再通過分析就可得到實驗結論。經討論，同學們認為這一方案是可行的，于是進行了探究實驗。（1）要實現探究目標，他們應選擇圖乙中的（選填字母序號）兩圖示實驗，實驗中用的研究的方法是。（2）某小組同學正確實驗后，所記錄的三次光斑的相對位置如圖丙所示，經分析可知：光從空氣斜射入水和油時，對光的偏折本領較大。如圖所示，一根長度為L的直薄木條上有兩個觀察小孔。兩小孔之間的距離為d，d恰好是一個人兩眼間的距離，當木條水平放置時，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類型4凸透鏡成像如圖為商場中經常看到的廣告投影燈及其內部結構示意圖，為了在地面上得到更大的、清晰的廣告圖標像，下列操作可行的是（）A．增大投影燈離地距離，適當增大鏡頭到廣告片距離 B．增大投影燈離地距離，適當減小鏡頭到廣告片距離 C．減小投影燈離地距離，適當增大鏡頭到廣告片距離 D．減小投影燈離地距離，適當減小鏡頭到廣告片距離小樂利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。（1）當小樂將三個元件移動到圖示位置時，光屏中心出現了清晰的像，則光屏上像的性質為。（2）在（1）的基礎上，保持凸透鏡不動，將蠟燭移至20cm刻度處，若仍要在光屏上得到清晰的像，應進行的操作是。（3）若實驗中用發(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，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，理論上應將光屏向（選填“左”或“右”）移到合適位置，這是因為凸透鏡對紅光的偏折能力更（選填“強”或“弱”）。實驗中有時需要將一束粗平行光變成細平行光，這可以利用兩塊透鏡的組合來解決。請在圖的兩個方框中各畫出一種組合方式（要在圖中畫清光束粗細的變化），分別寫出兩塊透鏡間的距離S跟兩塊透鏡到各自焦點的距離f1、f2的關系。s＝，s＝。

【針對訓練】一．選擇題（共4小題）1．如圖，在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，小明同學發(fā)現在光屏上呈現一個清晰的倒立放大的像，如果此時小明取下凸透鏡，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），此時光屏上（）A．看不到像 B．呈現一個倒立、放大的像 C．呈現一個倒立、縮小的像 D．以上現象都有可能2．如圖所示，主光軸上有一點光源，在透鏡的另一側有一光屏。光屏、點光源通過凸透鏡在光屏上形成一個光斑，現讓光屏稍微靠近凸透鏡，光斑的面積會減小，設凸透鏡的焦距為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f3．城市的很多街口都安裝了360°高清晰攝像頭，由公安局實施24小時監(jiān)控，來保護人民的安全，攝像機的像距幾乎不變，但鏡頭的功能類似于人眼睛的晶狀體，焦距可以調節(jié)，如圖所示，某嫌疑犯在成像板上已經成清晰的像，此時鏡頭的焦點在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，所成的像都是正立縮小的實像 B．如果該人遠離鏡頭，鏡頭的焦點可能變在a點 C．如果該人靠近鏡頭，鏡頭的焦點可能變在c點 D．如果該人靠近鏡頭，鏡頭的焦點可能變在b點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，移動蠟燭到光具座的左端并點燃，再移動光屏至如圖所示位置時，在光屏中央得到一個清晰的像。保持凸透鏡位置不變，通過移動蠟燭及光屏的位置，下列成像情況符合實際的是（）A．若蠟燭放置在10厘米刻度線處，移動光屏，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，移動光屏，可在光屏上呈清晰縮小的像 D．若蠟燭和光屏同時向右移動相同的距離，一定不可能在光屏上呈清晰的像二．填空題（共2小題）5．圖甲是傳統激光斜射式光電鼠標簡化光路，這種鼠標在緊貼其底部的反射面1上時，反射光線能被感應器接收到，鼠標能正常工作，但在距離稍遠的反射面2上就會失靈。圖乙是一種采用“針光技術”的光電鼠標簡化光路（為方便讀圖，與反射面垂直的兩條光線特意略錯開），這種鼠標在反射面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，解釋此時鼠標會失靈的原因：。（2）圖乙中，反射面上的光線入射角是度（3）根據所學的科學知識可知，圖乙的玻璃片上發(fā)生了光的哪些現象？。6．（1）在光學中，折射率是這樣定義的，讓光線從真空（或空氣）射入某介質發(fā)生折射，如果入射角是i，折射角是r，則該介質的折射率為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（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，玻璃對這種光的折射率為2，則出射光線與入射光線的間距x為。（sin15°＝0.26）三．實驗探究題（共3小題）7．某興趣小組探究凸透鏡成像的規(guī)律。（1）實驗開始前，首先在光具座上依次安裝蠟燭、凸透鏡和光屏并進行調節(jié)，使它們的中心在同一高度，其目的為了。（2）實驗中，已經在光屏上呈清晰的像，現保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭向右移動一小段距離，為在光屏上再次得到清晰的像，應將光屏向；若保持光屏和凸透鏡的位置不變，應在凸透鏡左側附近安裝一個焦距適當的透鏡（選填“凸”或“凹”）。8．（1）小金在實驗室里做光的反射規(guī)律實驗：他把一張白紙平鋪在木板上，把一個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，他在ON的另一側觀察到了反射光OB．接著他讓白紙沿ON折疊90°，這時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。（2）小金對平面鏡成像的特點進行研究，他在水平桌面上放一玻璃板按如圖乙所示進行實驗。①實驗中他發(fā)現無論怎樣移動玻璃板后面的蠟燭，都不能與放在玻璃板前的蠟燭的像完全重合，其原因是。②上述問題解決后，小金順利完成了實驗。這個實驗中，細心的小金透過玻璃板觀察蠟燭的像時，看到像的后面還有一個較模糊、與像有部分重疊的像，出現兩個像的原因是。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。實驗桌上有如圖所示的實驗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。小金利用上述器材設計實驗驗證自己的觀點，請回答：（1）實驗步驟：將4個疊放的棋子作為物體放在平面鏡前面的白紙上，在平面鏡后面改變另外4個疊放的棋子的位置，使得從不同角度觀察，鏡后的4個棋子與鏡前4個棋子的像均完全重合；后續(xù)的實驗步驟是。（2如果操作正確，則實驗現象和結論是。（3）在實驗過程中，如果將玻璃板繞EF軸做順時針轉