大同杯物理竞赛专题汇编——光

精品文档大同杯物理竞赛专题汇编光1. 地球的自转让我们每天能看到“日出”和“日落”现象.若地球表面不存在大气层(假设)，则“日出”和“日落”时间，相比现在( )(A)“日出”提前，“日落”推迟(B)“日出”推迟，“日落”提前(C)“日出”和“日落”都会提前(D)“日出”和“日落”都会推迟2. 在上题中，己知地球半径为6400km，再给定以下理想条件：地球表面的大气层平均厚度为20km，大气均匀且折射率为1.001。在地球表面不存在大气层(假设)的条件下，在赤道地面上观察“日出”时间和现在相差约( )(A)2分50秒(B) 3分10秒(C) 5分30秒(D) 8分20秒3. 一束平行于凸透镜L1主光轴的平行光经透镜会聚到焦点，现在L1的右侧一倍焦距内某位置放置一障碍物P，且与主光轴垂直，其中心有一个直径为d1的圆孔，圆心位于主光轴上，如图所示，在障碍物的右侧，距离障碍物S处垂直主光轴放置一个光屏(图中未画出)，屏上出现了一个直径为d2的圆形光斑。若在障碍物圆孔处嵌入一块薄凹透镜L2，屏上恰好出现一个亮点。己知S=10cm，d1=lcm，d2=0.5cm，则凹透镜L2的焦距大小为( )(A)30cm (B)25 cm (C)20 cm(D)15 cm4. 如图所示，点光源位于凸透镜的主光轴上(图中未画出凸透镜的位置)，当点光源位于A点处，像成在B点；当点光源位于B点处，像成在C点。己知AB=5cm，BC=10cm。则凸透镜的焦距大小为( ) (A) lcm (B)5cm(C) 30cm (D) 60cm 5. （多选）平面镜M，N镜面垂直放置，一束会聚光束(图中未画出)入射到平面镜M的镜面上，通过两个平面镜的反射可能( )(A)成一个实像，没有虚像(B)成一个实像和两个虚像(C)成两个虚像，没有实像(D)成一个实像和一个虚像6.（多选）平面镜M、N镜面之间成一个锐角，角平分线上有一个点光源S，则点光源S通过两个平面镜( )(A)至少成四个像(B)所成的像和点光源在同一个圆周上(C)相邻的两个像之间的距离相等(D)所有像的亮度均相同7（多选）物体的高度为12cm，与凸透镜的主光轴垂直放置，经凸透镜成高度为6cm的缩小像。若将物体朝透镜方向靠近24cm，经凸透镜成高度为30cm的放大像，则此凸透镜的焦距大小可能为( )(A) 10 cm (B)15 cm (C)20 cm (D ) 25cm8. 一束平行光从水中射入空气，OA是其中的一条反射光线，如图所示。若OA与水面夹角为60，关于入射角、折射角的说法中正确的是( )(A)=60，60(C)=30，309. 如图所示，平面镜OM与ON夹角为，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)l(B)2(C)3(D)410. 凸透镜的焦距为f，点光源S2和光屏M位于凸透镜的左右两侧，点光源位于凸透镜的主光轴上，光屏与凸透镜的主光轴垂直并和点光源的距离保持L不变，且fL4f。左右移动凸透镜的位置，当光屏上的光斑最小时，凸透镜与点光源的距离为( )(A)(B)(C)(D)11. 凸透镜的焦距大小为20cm，点光源位于透镜主光轴上距离光心30cm，现移动凸透镜，使点光源距离凸透镜100cm，该过程中，点光源的像移动的路程为( )(A)25cm (B)35cm (C)45cm (D)55cm12. 能够成缩小像的光学元件是( )(A)凸面镜 (B)凸透镜 (C)平面镜 (D)凹透镜13. 物体通过凸透镜所成像的放大率为6，若将物体靠近透镜4cm，则所成像的放大率为3，则透镜的焦距可能为( )(A) 8cm (B)12cm (C)20cm (D)24cm14.如图所示的日食现象，又称为日蚀，是一种天文现象。当月球运行至太阳与地球之间时，对地球上的部分地区来说，月球挡住了太阳的一部分或全部光线，看起来好像是太阳的一部分或全部消失了，这就是日食现象。若在地球上同一地点的同一天时间里观察日食现象，不可能出现的是( )(A)日全食和日环食都能观测到(B)日偏食和日环食都能观测到(C)日偏食和日全食都能观测到(D)只观测到了日偏食15.小明利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图所示。他注意到让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离。在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，凸透镜的实际焦距( ) (A)一定小于L (B)一定大于L (c)可能等于L (D)可能小于L、也可能大于L 16. 如图所示，平面镜OM与ON镜面之间夹角为，在两平面镜角平分线上有一个点光源S，如果要保证S发出的任意一条光线最多只能产生四次反射，则的最小值是( ) (A)30 (B)40 (C)50 (D)6017. 用普通相机拍照时，要根据物距进行“调焦”，使用起来不太便捷。有一种“傻瓜”相机，只要将景物全部纳入取景区内，不论景物的远近，都能得到比较清晰的像，从而使拍照的过程变得十分快捷。这种“傻瓜”相机不用调焦的奥秘是（ ） A采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大B采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大 C采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同 D采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同18. 焦距为f1的凸透镜与焦距为f2的凹透镜的主光轴重合，光心间为15cm。平行于主光轴的一束平行光通过两透镜后得到一束宽度为d的平行光束，如图8（a）所示；若将两透镜位置互换，将得到一束宽度为4d的平行光束，如图8（b）所示。则（ ） Af1=30cm,f2=15cm Bf1=15cm,f2=15cm Cf1=30cm,f2=20cm Df1=45cm,f2=30cm19.如图20所示，遮光板A与光屏B平行放置且相距为d。在A的中央挖一直径为d1的圆孔，并在孔内嵌入与孔等大的薄透镜L。现有一束平行光束垂直照射遮光板，在光屏上形成了一个直径为d2的圆形光斑，则该透镜的焦距大小可能为（ ） A B C D 20. 物、透镜、光屏置于光具座上，下列说法中正确的是( ) A如透镜是凸透镜，则不论物体放在透镜左方何处，把透镜右方的光屏移到适当位置，一定能在屏上得到物体的像B如透镜是凸透镜，则不论物体放在透镜左方何处，去掉光屏而用眼睛从右向左沿主轴直接观察，一定看不到物体的像C如透镜是凹透镜，则不论物体放在透镜左方何处，把光屏移到适当位置，一定能在屏上得到物体的像D如透镜是凹透镜，则不论物体放在透镜左方何处，去掉光屏而用眼睛从右向左沿主轴直接观察，一定能看物体的像21. 入射光线与平面镜的夹角为70，若入射光线方向不变，使平面镜绕入射点沿入射光线与法线构成的平面顺时针方向旋转40后，入射光线与反射光线的夹角为（ ）A. 40B. 80C. 120D. 16022. 两平面镜，凸透镜的主光轴恰好是该直角的角平分线，凸透镜的光心为O,A点恰好是凸透镜的焦点，光源S位于主光轴上，通过该系统，光源S所成的像为 ( )A.四个虚像，三个实像； B. 四个虚像，一个实像 C. 三个虚像，一个实像 D.三个虚像，两个实像23.平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S,关于点光源在该光具组中成像情况的判断，正确的是 （ ）A两个实像，两个虚像B两个实像，一个虚像C一个实像，两个虚像D一个实像，三个虚像24. 如图所示，平面镜OA与OB夹角为，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必须满足的条件是_。25.如图所示，不透光小圆盘P和小圆形发光面S的半径均为R，平行竖直放置，二者相距为2d。在它们正中间放置一个焦距为d的凹透镜，透镜的主光轴通过P和S的圆心。在P的右侧相距d处，放置一平行于圆盘面的光屏M（足够大）。则不透光圆盘P在光屏M上形成的本影（发光面S发出的任何光线都不能进入该区域内）面积为_；不透光圆盘P有光屏M上形成的半影（发光面S发出的光线中只有部分能进入该区域内）面积为_。1.【答案】B【分析】由于存在大气层，阳光射入大气层的时候会发生折射，导致太阳在地平线以下时，阳光就可以照到地球上某些地方。所以选B。2.【答案】B【分析】假设从北极的上方的高空观察地球，则模型图如图所示。太阳光视为平行光，若没有大气层，则此时M点才会看到日出。而因为有大气层的存在，阳光射进大气层时会发生折射，如果一束阳光照射到A发生折射后，照亮M点左侧最远的N，则N点即可看到日出。N点转到M的时间即为题目要求的时间，可通过MON比地球自转的角速度求得。若入射角为，折射角为，则：在AON中得，=90-MON-MOB ；在BOM中得，MOB =90- ；联立得，MON=- 在AON中得，sin=ON/OA=0.997，所以=85.5根据折射定律，i=sin/ sin，所以=86.3将、代入得：MON= 0.8t=MON360243600=190.5秒故选B。B3.【答案】C【分析】设L2的光心为O，根据光路的可逆性，若将M点看成发光点，则其像点在N。由已知OM=S=10cm，又因为d1=lcm，d2=0.5cm，所以ON=20cm。根据透镜成像公式得，110-120=1f，所以f=20cm4.【答案】D【分析】根据题意和凸透镜成像规律，凸透镜可能位于AB之间，或者A的左侧。若位于AB之间，设物距为u，则：1u+15-u=1f ；15-u-115-u=1f 无解若位于A左侧，则：1u-15+u=1f ；15+u-115+u=1f 联立求解得：f=60cm5.【答案】AD【分析】因为光线是会聚的，经过平面镜反射后不会改变传播关系，所以肯定会成一个实像。若光线经过M反射会聚后，不能再照射到镜面N上则不会形成虚线，若能照射镜面N上则可以又成一个虚像，故选AD。6.【答案】AB【分析】如图，点光源S会分别在M、N中成像，所成的像又会分别在N、M中再成像，所以A正确。由于像关于平面镜对称，所以光源与像到锐角定点O的距离均相同，所以B正确。设锐角的角度为，根据对称性，SOS1=S1OS4=SOS2=S2OS3=所以S3OS4=360- 若相邻的两个像之间的距离相等，则要S3OS4=，那么仅当=72时才成立，所以C不正确。由于光经过反射后，会有部分能量被吸收，所以所有像的亮度不同。故D不正确。7.【答案】AB【分析】如图，设物距为u，由题意此时像距为u/2，根据凸透镜成像公式得：1u+2u=1f 将物体朝透镜靠近24cm，物距为u-24，像的高度为30cm，则像距为2.5（u-24），且此时所成的像可能为实像也可能为虚像，根据凸透镜成像公式得：1u-2412.5（u-24）=1f 联立求解得：f=15cm或者f=10cm。故选AB。8. 【答案】D【解析】本题考查的是光的反射和折射规律。由反射光线和水面的夹角为60，可知反射角为30，反射角等于入射角，所以入射角=30。光由水折射向空气，折射角会大于入射角，所以309. 【答案】D【解析】如图，入射光线每被反射一次，与镜面的夹角就增加。如果多次反射沿原光路返回，则最后入射的光线须垂直镜面。因此，90应该是角的整数倍。故选D。10. 【答案】C【解析】如图，设点光源此时距离透镜u，像距离透镜v，则光屏距离透镜为L-u。若要光屏上的光斑面积最小，则要最大，即光屏尽量要离像最近。又因为，所以：=要使上式取最大值，则要最小。仅当时，最小。也即，故选C。（注：当uf时，v值为负，按上述方式进行讨论，C一样成立）11.【答案】D【分析】根据凸透镜成像公式：，当点光源距离透镜30cm时，像S距离透镜为60cm。如图，当点光源距离透镜100cm时，像S距离透镜为25cm，则此时S距离透镜的初始位置为95cm，所以像S相对于像S距离为35cm。又因为物距为2f时，物像之间的距离最短，最短距离为80cm，所以像先向左移动10cm，再向右移动到最终的位置。因此，这一过程中点光源的像移动的路程为55cm。12.【答案】ABD【解析】凸面镜能使平行光线发生散射，从而使反射光线的反向延长线成的虚像比实物小；凸透镜的物距大于2f时，成缩小的实像；平面镜成与实物等大的虚像，凹透镜可以当缩小镜使用，能成缩小的虚像。13.【答案】AD【分析】本来物体通过透镜成放大的像，则物体可能在距离透镜一倍焦距到两倍焦距之间的位置，也可能在距离透镜一倍焦距之内的位置。而物体物体靠近透镜，放大率却减小了，说明物体可能在距离透镜一倍焦距到两倍焦距之间的位置，移动后距离透镜不到一倍焦距的距离；或者物体本身就在距离透镜一倍焦距之内。根据透镜成像公式得： 解得 f=8cm 或 f=24cm14.【答案】A【分析】如图，当人随地球运动到B区时会看到日全食，运动到A区时会看到日偏食，运动到C区时会看到日环食。综合分析只有A不可能发生。 15.【答案】D【分析】（1）凸透镜正对阳光，光线平行于凸透镜的主光轴，经凸透镜会聚在主光轴上最小、最亮的点，该点是凸透镜的焦点，在焦点左右的光点不是最小最亮的，测量的焦距偏大或偏小，如下图：当测量距离为L时，焦距可能大于L，也可能小于L，故选D17.18.19.20. 答案：D解析：如透镜是凸透镜，只有物体放在透镜左方焦距之外，把透镜右方的光屏移到适当位置，才能在屏上得到物体的像，选项A错误。如透镜是凸透镜，物体放在透镜左方焦距之内，去掉光屏而用眼睛从右向左沿主轴直接观察，可以看到物体的像，选项B错误。如透镜是凹透镜，则不论物体放在透镜左方何处，把光屏移