专题2 光学（原卷版）

专题2光学【命题重点】光学现象的判断、光具对光的作用、光的反射定律、折射定律与光路可逆的应用、平面镜成像规律、凸透镜成像规律和视觉。题型较分散:选择、填空、作图、实验、证明都会出现。【方法要点】不管题目中是否要求画光路图,解题时利用好光路图可以协助解题。【例题精析】类型1光的反射【例1】如图所示，若在平面镜不动的情况下，要让激光笔射中目标，可保持激光笔的入射点不变，将其顺（选填“顺”或“逆”）时针转过一定的角度；也可保持入射角不变，把激光笔向左（选填“左”或“右”）平移一段距离。【变式1】如图所示，在竖直平面xoy内，人眼位于P（0，4）位置处，平面镜MN竖直放置其两端M、N的坐标分别为（3，1）和（3，0），某发光点S在该竖直平面y轴的右半部分某一区域内自由移动时，此人恰好都能通过平面镜看见S的像，则该区域的最大面积为（）（图中长度单位为：米）A．0.5米2 B．3.5米2 C．4米2 D．4.5米2类型2平面镜成像【例2】如图所示，两平面镜所成夹角α为锐角，平行于S2的光线射向S1，经过4次反射后的光线与S1平行，则角度α＝。【变式2】如图所示，用手电筒对着平面镜中的像照射时，观察到像比原来亮多了，其原因是（）A．光照射到了像上，所以像会比原来亮 B．光反射到物上，物变亮，所以像也变亮 C．镜子比原来亮，所以像也比原来亮 D．有光照射，更便于观察，所以觉得像比原来亮类型3光的折射【例3】一束激光从某种玻璃中射向空气（如图一所示），保持入射点不动，改变入射角（每次增加0.2°），当入射角增大到41.8°时，折射光线消失（如图二所示），只存在入射光线与反射光线，这种现象叫做光的全反射，发生这种现象时的入射角叫做这种物质的临界角。当入射角大于临界角时，只发生反射，不发生折射。（1）上述玻璃的临界角是。（2）当光从空气射向玻璃，（填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。（3）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入（如图三所示），请在图中完成这束入射光的光路图。【变式3】在研究光的折射时，小明知道光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角。小明想：光在其他透明介质的分界面上发生折射时有什么规律呢？即在什么条件下折射角小于入射角，在什么情况下折射角大于入射角。为了研究这个问题，他在老师的指导下作了如下实验：让一激光笔射出的光束从水中斜射入玻璃，再从玻璃斜射入冰、空气中，（光路图如图所示）．然后老师又告诉他光在一些透明介质中的传播速度（如下表）物质水玻璃冰空气酒精光速（米/秒）2.25×1082.0×1082.30×1083.0×1082.2×108（1）观察光路图，可以发现光从水斜射入玻璃时，折射角（填“大于”或“小于”）入射角。（2）仔细观察图中的光路，对照表中的数据，可以得出结论，当时，折射角小于入射角；反之，折射角大于入射角。类型4凸透镜成像【例4】如图所示，AC为入射光线，CB为折射光线，且AO＜OB．已知AO＝10cm，该凸透镜的焦距可能是（）A．f＝10cm B．f＝5cm C．f＝8cm D．f＝12cm【变式4】照相时，通过选择不同的“光圈”可以控制镜头的进光面积；选择不同的快门速度；可以控制镜头的进光时间。两者结合的目的是使底片受到的光照量保持一定而得到好照片，表中列出了照相机光圈与快门的几种正确组合。在“快门”一行中，“25”表示快门打开的时间是125秒。在“光圈”一行中，“15”表示镜头透光部分的直径等于镜头焦距的1光圈20128.5632快门9162550100400900A．18 B．17 C．15 D．14类型5凸透镜成像的应用【例5】如图亮亮探究凸透镜成像规律的实验情况，A、B、C、分别是燃烧的蜡烛、凸透镜、光屏，它们都竖立在光具座上，此时屏上出现清晰的像，A、B、C所处位置对应的标尺刻度如图。（1）图示的实验现象可以说明的成像特点。（填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”）（2）亮亮通过上网检阅科技资料发现，凸透镜成像规律符合公式1u+1（3）取下该凸透镜，将它作为放大镜用来观察墙上地图的细微处，则该凸透镜与墙壁的距离应；（4）若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调一下，可到的像。【变式5】小明同学利用图示装置来研究凸透镜成像。（1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在，目的是。（2）实验时，在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，你解决的方法是将光屏移动（填“向上”或“向下”）（3）如图1所示，当凸透镜位于光具座A处时，恰好在光屏上成清晰的像，所成像的性质是；利用这一规律可制成（选填“照相机”或“幻灯机”）；蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的方；（4）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像；（5）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0＝45cm，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L＝15cm，如图2所示，则该透镜焦距f15cm（选填“＞”“＜”或“＝”），透镜先后两次所在位置A、B之间的距离S＝cm（6）最后小明用不透光的纸板遮挡住凸透镜的上半边，然后前后移动光屏，他（填“能”或“不能”）在光屏上看到完整的像。【针对训练】一．选择题（共8小题）1．黑板用久后变光滑的部分容易发生镜面反射，使部分位置看不清字。当太阳光如图中情形射入，最有可能看不清字的位置是（）A．甲同学 B．乙同学 C．丙同学 D．丁同学2．照相机和放大镜都是凸透镜成像原理的具体应用。对应图，下列关于照相机、放大镜使用和成像的说法正确的是（）A．照相机：被拍物体应在甲区域内，成倒立缩小实像 B．照相机：被拍物体应在乙区域内，成倒立缩小实像 C．放大镜：被观察物体应在乙区域内，成正立放大虚像 D．放大镜：被观察物体应在丙区域内，成正立放大实像3．如图所示，凸透镜竖直放置，凸透镜焦距为f，现有一点光源S在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心，在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动，半径为r，且r＜f，则在下列关于点光源所成的像的运动轨迹的各图中，正确的是（）A．B． C．D．4．如图所示，有一塑石英正方体，内有一空气层，当一束平行光垂直通过石英正方体时，光在空气层中发生的现象是（）A．光束在空气层中将变的发散 B．光束在空气层中将变的会聚 C．光束在空气层中传播方向不会发生变化 D．光束在空气层中将发生反射5．如图所示，主光轴上有一点光源，在透镜的另一侧有一光屏。光屏、点光源通过凸透镜在光屏上形成一个光斑，现让光屏稍微靠近凸透镜，光斑的面积会减小，设凸透镜的焦距为f，由此可判断（）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．在探究凸透镜成像规律的实验中，我们发现像距v和物距u是一一对应的，在如图所示的四个图线中，能正确反映凸透镜成像规律的应该是（）A．图线A B．图线B C．图线C D．图线D7．如图所示，物体AB直立于平面镜前。现在物体与平面镜之间稍靠近镜面上方的一侧插入一块不透光的木板CD，木板CD的下端与物体AB的中点等高，则物体在平面镜内（）A．只有AB下半部分的虚像 B．不出现AB的虚像 C．只有AB下半部分的实像 D．仍有AB完整的虚像8．在图甲、乙所示的虚线方框内各放置一个透镜，发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则（）A．甲为凹透镜，乙为凸透镜 B．甲、乙都为凸透镜 C．甲为凸透镜、乙为凹透镜 D．甲、乙都为凹透镜二．填空题（共2小题）9．如图所示，一点光源位于金属圆筒内部轴线上A点。圆筒轴线与凸透镜主光轴重合，光屏与圆筒轴线垂直且距离透镜足够远。此时，点光源正好在光屏上形成一个清晰的像，测出此时凸透镜与圆筒右端面的距离为L；向右移动凸透镜到适当位置，光屏上再次出现了清晰的像。由于光源位于圆筒的内部，无法直接测量出A与筒右端面的距离d，为了求出d的大小，在上述过程中还需要测量出的一个物理是；如果用N来表示该物理量的大小，则可以得出d为。10．如图所示是一种液面升降监测装置原理图。点光源S发出的一束激光与水平液面成50°角射向平静的液面，则入射角为°；光经液面反射后射到液面上方水平标尺上的S′点，当液面下降时，光点S′将（选填“向左”、“向右”或“不会”）移动。三．作图题（共2小题）11．如图所示，MN为一平面镜，P为一不透光的障碍物（箱子），人眼在S处，试用作图法画出人通过平面镜能看到箱子右侧多大范围的地面。要求画出所有必要光线的光路图，并在直线CD上用AB线段标出范围。12．如图所示，相距很近的两束平行的红光和紫光，间距为d，斜射到较厚的玻璃砖的上表面，并从玻璃砖的下表面射出，则下列现象可能的有哪些，并画出相应的光路。①两条出射光线仍平行，但距离大于d②两条出射光线仍平行，但距离小于d③两条出射光线仍平行，但距离等于d④两条出射光线不再平行。四．实验探究题（共2小题）13．小宇利用如图所示装置将一束红光斜射到空气中，用于探究“光的折射规律”。（1）为了更清晰地观察水中的光路，可以采用的的方法。实验中，（填“能”或“不能”）看见反射光。（2）实验的折射光路如图中所示，可以判定折射角（填“大于”、“小于”或“等于”）入射角。增大入射角观察到折射角在（填“增大”或“减小”）。14．在探究“光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如图甲所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验。（1）实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了；（2）要实现探究目标，他们应选择图乙中的（选填字母序号）两图示实验，这样选择的目的是；（3）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图丙所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，对光的偏折本领较大。五．解答题（共3小题）15．在“探究光的反射规律”的实验中，如图所示，平面镜M放在平