專(zhuān)題2　光學(xué)（原卷版）

專(zhuān)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(jué)。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(huà)光路圖,解題時(shí)利用好光路圖可以協(xié)助解題?！纠}精析】類(lèi)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．如圖所示為水位測(cè)量?jī)x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m；若水位下降0.5m，則光斑B（選填“向左”或“向右”）移動(dòng)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(jīng)過(guò)兩個(gè)平面鏡的多次反射后，能夠沿著原來(lái)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(lèi)型2平面鏡成像為避免汽車(chē)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(chē)數(shù)據(jù)能通過(guò)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(chē)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(guò)高，可將顯示器沿水平方向靠近擋風(fēng)玻璃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(huà)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(guò)程中，棋子E的像（填“會(huì)”或“不會(huì)”）向右平移。請(qǐng)你在圖乙所示的俯視圖中，利用平面鏡成像的特點(diǎn)，畫(huà)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?！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(lái)“遮擋”身體，以形成錯(cuò)覺(jué)，以下說(shuō)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(guò)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類(lèi)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(cè)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(cè)量燈泡b到水面的距離lb。（1）測(cè)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(guān)系為：lalb（填“＞”“＜”或“＝”）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(guò)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（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。（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)，對(duì)光的偏折本領(lǐng)較大。如圖所示，一根長(zhǎng)度為L(zhǎng)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(guò)兩觀察孔看見(jiàn)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(lèi)型4凸透鏡成像如圖為商場(chǎng)中經(jīng)常看到的廣告投影燈及其內(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小樂(lè)利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。（1）當(dāng)小樂(lè)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。（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。（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（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（選填“強(qiáng)”或“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(lái)解決。請(qǐng)?jiān)趫D的兩個(gè)方框中各畫(huà)出一種組合方式（要在圖中畫(huà)清光束粗細(xì)的變化），分別寫(xiě)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＝，s＝。

【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(guò)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f3．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(lái)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(lèi)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(guò)程中（該人在成像板上的像保持清晰），下列說(shuō)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?cè)赼點(diǎn) C．如果該人靠近鏡頭，鏡頭的焦點(diǎn)可能變?cè)赾點(diǎn) D．如果該人靠近鏡頭，鏡頭的焦點(diǎn)可能變?cè)赽點(diǎn)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(guò)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(jiǎn)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(jiǎn)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(kāi)），這種鼠標(biāo)在反射面1和反射面2上都能正常工作。（1）請(qǐng)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：。（2）圖乙中，反射面上的光線入射角是度（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？。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(guò)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(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。（sin15°＝0.26）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(kāi)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。（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；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)耐哥R（選填“凸”或“凹”）。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(huà)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。（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(wú)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。②上述問(wèn)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(guò)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。9．小金在走近玻璃門(mén)的過(guò)程中，感覺(jué)自己玻璃門(mén)中的像越來(lái)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(guó)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(qǐng)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，在平面鏡后面改變另外4個(gè)疊放的棋子的位置，使得從不同角度觀察，鏡后的4個(gè)棋子與鏡前4個(gè)棋子的像均完全重合；后續(xù)的實(shí)驗(yàn)步驟是。（2如果操作正確，則實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論是。（3）在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如果將玻璃板繞EF軸做順時(shí)針轉(zhuǎn)