中考物理综合复习之光学

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中考物理综合复习精品之光学 ‎（一）光的直线传播 ‎1. 光在同一种均匀的介质中是沿直线传播的，要会利用光的这种性质解决、解释生产和生活中的简单问题。‎ ‎2. 光在不同介质中传播的速度不同，光在真空中的速度是，光在其他介质中的速度比在真空中的速度小，应用以上规律可以推算出距离。‎ ‎3. 用实际例子来证明光在同种均匀的介质中是沿直线传播的。‎ ‎（二）光的反射 ‎1. 光射到物体表面上的时候，有一部分光被物体表面反射回去的现象叫光的反射。‎ ‎2. 光的反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角。‎ 光在反射时光路是可逆的。‎ 利用以上的规律解决控制光路的问题，达到理论联系实际的目的。‎ ‎3. 光射到任何表面都会发生反射。光在平滑表面上的反射叫镜面反射；光在粗糙不平的表面上的反射叫漫反射。‎ 镜面反射和漫反射都遵守光的反射定律。‎ 根据两种不同反射特点，解释一些现象，说明它们的简单应用。‎ ‎（三）平面镜成像 平面镜成像特点：物体在平面镜里成的是虚像；像和物体大小相等，它们的连线跟镜面垂直，它们到镜面的距离相等。‎ 利用以上特点画平面镜成像图、确定平面镜位置，通过光源的虚像找入射点、确定平面镜所成虚像的观察范围及解决其他实际问题。‎ ‎（四）光的折射 ‎1. 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的折射。‎ ‎2. 光的折射规律：折射光线与入射光线、法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居法线两侧；光从空气斜射入水和其他介质中时，折射角小于入射角；当入射角增大时折射角也增大，但总是小于入射角；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变；在折射时光路是可逆的。应用以上知识解决平板玻璃侧移、三棱镜偏折、透过不同介质观察物体位置等问题。‎ ‎（五）透镜 透镜有两类：凸透镜和凹透镜。凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。需要掌握三条特殊光线的光路。‎ ‎（六）凸透镜成像 凸透镜成像及应用表 物距（）‎ 像距（）‎ 像的性质 应用 大小 倒正 虚实 无限远 极小 光斑 测 缩小 倒立 实像 照相机 等大 倒立 实像 ‎1. ‎ ‎（测）‎ ‎2. 最小 放大 倒立 实像 幻灯机 无限远 ‎1. 平行光源 ‎2. 测 同侧 放大 正立 虚像 放大镜 掌握凸透镜成像的规律，并会利用它们来判断像的性质、虚实分界点、倒正分界点及放大还是缩小分界点；判断物体移动速度与像的移动速度之间关系；判断焦距；判断变化。‎ ‎【典型例题】‎ ‎[例1] 如图1所示，AB为一条从空气射向玻璃与空气界面时的一条反射光线，请你完成光路并指出入射角、反射角和折射角（入射角、反射角要准确，折射光线画出大致方向）。‎ 图1‎ 解析：本题综合反射和折射的知识。要画反射现象的光路，根据平面镜成像特点，先找出虚像位置可使问题简化，此处无光源，无虚像，可在反射光线的反向延长线上虚拟一个虚像，再找出对应的虚拟的物，问题就解决了，在作出了反射光路基础上，再根据折射规律画出折射光线。‎ 答案：将反射光线反向延长，在延长线上任取一点，过作界面垂线交界面于O点，截取。连接SA、SA就是入射光线，过A作直线垂直界面即为法线，然后过A点作出折射角比入射角小的折射光线AC。如图2所示，为入射角；为反射角；为折射角。‎ 图2‎ 方法提炼：作光路图时，有时虚拟一个物体的像可使解题过程简便，在折射现象里，光从空气（或真空）到介质，入射角大于折射角，光从介质到空气（或真空），入射角小于折射角，（入射角为0°时，入射角等于折射角）。‎ ‎[例2] 有一光源放在平面镜前，经平面镜得到两条反射光线，如图3所示，根据平面镜成像特点，确定光源S的位置并完成光路图。‎ 图3‎ 解析：要找到光源位置，根据平面镜成像特点，找到像的位置根据对称性就能求出光源位置，而像的位置可由反射光线反向延长得到。‎ 答案：反向延长两条反射光线交于S，是S的像，过作直线垂直于平面镜交平面镜于O点，截取找到S点，如图4所示，S即为所求的光源位置，再将光源与两条反射光线连接起来完成光路图。‎ 图4‎ 易错分析：解此题是用的一种逆向思维方法，虽逆向思维，还是离不开平面镜成像特点。这类反射光路问题，简便的方法就是找到虚像，再根据平面镜成像特点作图。若直接根据光的反射定律作图也可，但要繁琐许多。‎ ‎[例3] 如图5所示，用自制的针孔照相机观察烛焰，有以下四种说法，其中正确的有（ ）‎ A. 薄膜上出现的像是倒立的 B. 薄膜上的像可能是缩小的也可能是放大的 C. 保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动薄膜，烛焰的像更明亮 D. 保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动薄膜，烛焰的像变小 图5‎ 解析：针孔照相机的针孔很小，烛焰上部的光通过小孔直射到薄膜下部，烛焰下部的光通过小孔直射到薄膜的上部，成的像是倒立的，烛焰和薄膜离小孔的距离不同，像可以是缩小的，也可以是等大或放大的，保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉薄膜，像距变大，像也变大，但像变暗，向前推动薄膜，像距变小，像变小，像就更明亮些。‎ 答案：ABD 拓展延伸：对本题如果分析不全，很容易漏选D，对针孔照相机，要弄懂其原理，原理弄懂了，关于它的各种说法就能辨别真伪了。‎ ‎[例4] 为什么从圆形玻璃鱼缸的上方看水显得浅？从旁边看鱼显得大？把鱼缸放在阳光下，为什么鱼缸的影子里有个较亮的光斑？‎ 解析：要学会联想法，鱼缸中间凸起，使我们想到鱼缸相当于一个凸透镜，用凸透镜解释缸中鱼变大，在太阳下有光斑就不困难了。‎ 答案：从鱼缸上方看鱼缸，鱼缸底上的光通过水射向空气发生了折射，故看起来显得浅；从旁边看，凸形的水相当于一个凸透镜，金鱼游到鱼缸边附近时，处在这个凸透镜的焦点之内，凸透镜起放大镜的作用，我们实际上看到了金鱼的放大的虚像，鱼缸在太阳光下相当于一个凸透镜，对太阳光有会聚作用，会聚点处形成一个较亮的光斑。‎ 找出规律：凡是联系实际的题，我们要善于将实际情况与一些物理模型进行对比，看它是否符合某一物理模型的特征；找到了物理模型，就能用物理原理来解释现象了。‎ ‎[例5] 如图6所示，OC，OD是光从空气射入玻璃发生折射的光的传播路线，EF是空气与玻璃的分界面，N为法线，图中A侧物质是 ，B侧物质是 ，入射角是 ，折射角是 ；在图中标出光线方向并画出反射角。‎ 图6‎ 解析：当光从空气射入玻璃时，入射角大于折射角，OC与法线的夹角是50°，OD与法线的夹角是，所以较小的角为折射角，因此可判断A侧物质是玻璃，B侧物质是空气，入射角为50°，折射角为25°，由反射定律知反射角等于入射角等于50°。‎ 答案：玻璃；空气；50°；25°光路图如图7所示。‎ 图7‎ 方法提练：本题找出哪是玻璃哪是空气是解题的关键，可以用假设法也可用分析法解本题。例如假设DO是入射光线，则入射角为25°，折射角为50°，折射角大于入射角，与题意矛盾，故只能是CO是入射光线，利用结论“光从空气（真空）到介质，折射角小于入射角，光从介质到空气（真空），折射角大于入射角”解题往往是奏效的。‎ ‎[例6] 如图8所示，由A点发出一束激光在液面MN上的O点发生反射，反射光线的光斑射到B点，由于液面高度发生变化，反射光斑由B移到C点（B和C是屋顶上的两点），试用作图法画出液面变化的高度。‎ 图8‎ 解析：由于液面上升或下降，A点虚像不好确定，所以不好找虚像。根据题意，入射光线的方向是不会改变的，由于液面总是水平的，故入射角不会改变，由反射定律，反射角也不会改变，所以液面改变后，反射光线的方向应当与BO平行，根据这一思路，就很好作图了。‎ 答案：过C点作BO的平行线交AO的延长线于，过作MN的平行线，与MN的距离就是所求的h，如图9所示。‎ 图9‎ 方法提练：分析题意，要善于找出哪些是不变的，哪些是按什么规律变化的，从中找出便于作图的元素，问题就迎刃而解了。‎ ‎[例7] 如图10所示，请根据光线的传播情况，在方框内画出合适的一个光学元件，并完成光路图。‎ 图10‎ 解析：这是一道典型的光学“黑匣”问题，它要求我们根据入射光线和出射光线判断方框内的光学元件的种类，并画出光路图，对于A图，平行光变成会聚光，根据凸透镜对光线的作用，可判断出A框中是凸透镜，对于B图，是两条可相交的光线变成平行光，我们知道，会聚于凹透镜虚焦点的光，经凹透镜折射后平行于主轴射出，若根据这一思路画出图来，应当如图11所示，结果两条光线之间的距离不能达到要求，且上面的光线不能到达下边射出，下面的光线也不能到达上边射出，由此想到方框内不能是凹透镜，那就只能是凸透镜了。进一步想到，两条入射光线只有相交于凸透镜焦点，再分散射向凸透镜，其出射光线恰好能平行于主光轴射出，能满足本题要求，问题解决。‎ 图11‎ 答案：如图12所示。‎ 图12‎ 方法提炼：解答此类题目一是要熟悉两种透镜对光的作用规律，二是要注意入射光线和相应的出射光线的位置和方向，而第二点是往往容易忽视的，结果会导致选错元件，会聚光射向方框，但不等于射到透镜上的光一定是会聚光，可能是会聚光，也可能是会聚后的发散光。‎ ‎[例8] 如图13所示，有一束光线射入杯中，在杯底形成光斑，逐渐往杯中加水，光斑将（ ）‎ A. 向右移动 B. 向左移动 C. 不动 D. 无法判断 图13‎ 解析：往杯中加水，光射到水面上，入射角不变，折射角不变，入射点向右移动，在杯底形成的光斑随之向右移动。‎ 答案：A 易错分析：若误认为入射角不变，折射角不变，光斑不动，就错误了，当折射光线方向不变，入射点向右移动时，折射光线是向右移动的一些平行光线。如图14所示。‎ 图14‎ ‎[例9] 物体距凸透镜‎20cm时，在凸透镜另一侧距凸透镜‎35cm的光屏上得到清晰的像，则该像是（ ）‎ A. 放大的 B. 缩小的 C. 等大的 D. 虚像 解析：根据题意，由于是在屏上成像，肯定是实像；又由于像距大于物距，说明物体处于1倍焦距到2倍焦距之间，所以成的像是放大倒立实像。‎ 答案：A 方法提炼：凸透镜成像问题中，在屏上成像，肯定是实像，虚像只能用眼看到。在成像问题中，不管是平面镜、凸透镜还是凹透镜（组合光具除外），只要是虚像，必是正立的，实像必是倒立的，凸透镜（或凹透镜）成像，像距大于物距，必是放大的像，物距大于像距，必是缩小的像，这些结论对快速解题有很好的作用。‎ ‎【模拟试题】‎ ‎（答题时间：60分钟）‎ 一. 单项选择题 ‎1. 下列说法中，不正确的是（ ）‎ A. 光在玻璃中的速度比在真空中小 B. 光在真空中的速度是 C. 光在同一种均匀介质中沿直线传播 D. 光在空气中的传播速度是‎340m/s ‎2. 关于SARS病毒传播的下列说法中，正确的是（ ）‎ A. 它通过光线传播，看一下非典病人就会被传染上 B. 跟非典病人打电话，就会被传染得病 C. SARS病毒通过飞沫、水等传播 D. 只要不跟非典病人握手，就不会被传染上SARS病毒 ‎3. 下列现象中，不能用光的直线传播来解释的是（ ）‎ A. 不透明的物体被光线照射时，后面形成影子 B. 日食、月食的形成 C. 平静的湖面上看到山的倒影 D. 晚上探照灯的光束照到很远 ‎4. 潜望镜观察到的像是下列情况的哪一种（ ）‎ A. 正立缩小的实像 B. 正立等大的实像 C. 倒立放大的虚像 D. 正立等大的虚像 ‎5. 晚上在水平面上铺上一张白纸，把一块小平面镜放在纸上，让手电筒的光正对着平面镜照射，从侧面看去（ ）‎ A. 镜面、白纸都是亮的，因为都有光的反射 B. 镜面、白纸都是暗的，因为侧面没有反射光线 C. 镜面是暗的，因为它发生的是镜面反射，纸是亮的，因为它发生的是漫反射 D. 镜面是亮的，因为它发生的是镜面反射，纸是暗的，因为它发生的是漫反射 ‎6. 平面镜厚‎2mm，一只铅笔尖贴着镜面，则笔尖和它的像之间的距离为（ ）‎ A. ‎1mm B. ‎2mm C. ‎4mm D. ‎‎8mm ‎7. 如图1所示，是某同学从平面镜里看到的挂在墙上走时准确的时钟的像，则这时的实际时间是（ ）‎ A. 10时10分 B. 13时50分 C. 14时52分 D. 10时20分 图1‎ ‎8. 下列说法错误的是（ ）‎ A. 镜面反射和漫反射是不同的 B. 法线就是垂直镜面的一条光线 C. 折射角、反射角和入射角都有可能相等 D. 平面镜所成的像一定是等大的虚像 ‎9. 用凸透镜在光屏上得到火焰的像，如果用黑纸遮住凸透镜的下半部，屏上的像（ ）‎ A. 上半部分没有了 B. 下半部分没有了 C. 无任何变化 D. 依然完整，光亮度减弱 ‎10. 测绘人员绘制地图时从高空向地面照相，若相机镜头焦距为‎50mm，则胶片到镜头的距离（ ）‎ A. ‎100mm外 B. 恰为‎50mm C‎.50mm以内 D. 略大于‎50mm ‎11. 凸透镜的焦距是，将物体从距离透镜处移到距透镜处，物与像之间的距离（ ）‎ A. 变大 B. 不变 C. 变小 D. 无法判断 ‎12. 小周拿着一个直径比较大的放大镜，伸直手臂观看远处的物体，可以看到物体的像，下列说法正确的是（ ）‎ A. 观察到的像一定是正立的像 B. 观察到的像一定是虚像 C. 观察到的像一定是倒立的像 D. 观察到的像一定是放大的像 ‎13. 人站在平面镜前以‎0.5m/s的速度向镜走去，此时镜中的像向镜面移动的速度为（ ）‎ A. ‎1 m/s B. ‎0.5m/s C. ‎0m/s D. ‎0.25m/s ‎14. 在焦距是‎20cm的凸透镜正前方‎100cm处，一个物体以‎10cm/s的速度沿透镜主光轴靠近透镜，当物体运动到第6s时，此时物体所成像为（ ）‎ A. 倒立、放大实像 B. 倒立、缩小实像 ‎ C. 正立、放大虚像 D. 等大、倒立实像 ‎15. 用“傻瓜”照相机照集体照时，从取景框内发现左侧有部分人超过取景框范围，为了照出满意的照片，应该（ ）‎ A. 照相机略向左转 B. 照相机略向右转 C. 照相机离人群稍远一点 D. 照相机离人群稍近一点 二. 填空题 ‎16. 太阳光与地面成30°角，为使太阳光平行地面传播，平面镜与地面应成 或 角；若太阳光与平面镜成30°角，此时反射光平行地面射出，则平面镜与地面 角。‎ ‎17. 早晨，我们看见太阳的视位置比它的实际位置要高一些（如图2所示），这是光的 ‎ 现象。‎ 图2‎ ‎18. 在竖直放置的平面镜前有一支铅笔，要使铅笔的像跟铅笔相互垂直，铅笔应该和镜面成 度角，如果铅笔尖紧贴镜面时，笔尖距它的像的距离为‎4mm，则镜子的厚度为 m。‎ ‎19. 光在真空中的传播速度是 km/s，光在空气中的速度十分接近光在 中的速度，也可以认为是 m/s。‎ ‎20. 站在河边看到清澈水中的游鱼和山的倒影，实际看到的是鱼的 像和山的 像。前者是由于光的 造成的，后者是由于光的 造成的。‎ ‎21. 幻灯机的镜头相当于一个 ，透明的幻灯片到镜头的距离比镜头 稍大，用强光照射幻灯片，可以把幻灯片上的画面放映到 上，形成 立 的 像，为了使观众看到正立的像，幻灯片要 着播在架上，聚光镜的作用是增加照到幻灯片上的 。‎ 三. 简答题 ‎22. 到北极探险的工作人员丢失了火种，在冰天雪地中如何获得火？‎ ‎23. 人站在向阳的窗户边，手拿平面镜，要从镜中看清自己的面部情况，人应面对窗户还是背对窗户？为什么？‎ 四. 作图题 ‎24. 如图3所示，有一条光线从空气斜射到玻璃，入射角是60°，入射光线、反射光线、折射光线在图中用带箭头的线表示，O是入射点，已知OB、OC是垂直的，AO、OC间夹角是150°，请在图中画出法线和空气、玻璃分界面，标出折射角的大小。‎ 图3‎ ‎【试题答案】‎ ‎1. D 导解：光在空气中的传播速度是。‎ ‎2. C 导解：掌握SARS传播与预防的常识。‎ ‎3. C 导解：平静的湖面上看到山的倒影是光的反射形成的。‎ ‎4. D 导解：潜望镜有两个平面镜物体经平面镜两次成像。‎ ‎5. C 导解：平面镜发生镜面反射，白纸发生的是漫反射。‎ ‎6. C 导解：平面镜的反射面是玻璃表面的涂层，笔尖到涂层之间的距离就是物体到反射面之间的距离。‎ ‎7. B 导解：平面镜成像有对称性。‎ ‎8. B 导解：不要忘记特殊光线。‎ ‎9. D 导解：画折射光路图再作判断。‎ ‎10. D 导解：用凸透镜成像规律作图。‎ ‎11. C 导解：物体从距离透镜6倍焦距处移到3倍焦距处；物距减小了3倍焦距但像距增大不到1倍焦距，故物与像之间的距离变小。‎ ‎12. C 导解：观看远处物体，物距大于焦距。‎ ‎13. B 导解：平面镜的对称性判断。‎ ‎14. D 导解：第6s时物体运动到距离凸透镜‎40cm处，即为2倍焦距处，在光屏上应成倒立等大的实像。‎ ‎15. C 导解：照相机离人群稍远一点会使像变小一些，将部分超过取景框范围的人包括到取景框中。‎ 二. ‎ ‎16. 15°；75°；30°导解：入射光线与反射光线夹角有小于90°和大于90°两种情况。‎ ‎17. 折射 导解：太阳光通过不均匀大气层，发生折射。‎ ‎18. 45°或135°；0.002 导解：平面镜成像规律 ‎19. ；真空； 导解：光的传播速度要求记忆 ‎20. 虚；虚；折射；反射 导解：水中的鱼的像是光的折射产生的，山的倒影是光的反射形成的。‎ ‎21. 凸透镜；焦距；银幕；倒；放大；实；倒；亮度 导解：幻灯机原理 三.‎ ‎22. 在北极工作人员可以将冰块制成凸透镜的形状，然后利用凸透镜在太阳光下能将阳光会取到焦点，引燃易燃物质取火。‎ ‎23. 人应面对窗户，因为人照镜子是利用脸部漫反射光射到平面镜，再反射到人眼中，人才看清镜中的像，人面朝窗户，面部漫反射光就多些，镜中的像才会清楚些。导解：看清看不清与光的多少有关 四.‎ ‎24. 如图所示 导解：作AB之间夹角的平分线为法线与法线垂直的为空气、玻璃分界面，根据题目给定的角度不难求出折射角为30°。‎