大同杯物理竞赛专题汇编-光

大同杯物理竞赛专题汇编一一光.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.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.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 三主政径为d2的圆形光斑。若在障碍物圆孔处嵌入一块薄凹6三 "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)25cm(C)20cm(D)15cm.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.（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.(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.(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)10cm(B)15cm(C)20cm(D)25cm.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a、折射角B的说法中正确的是()(A)a=60°,B<60°(B)a=60°,B>60°(C)a=30°,B<30°(D)a=30°,B>30°.如图所示，平面镜OM与ON夹角为口一条平行于平面镜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)4°.凸透镜的焦距为力点光源与和光屏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/<L<"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)L2f (B)L2f (C)H (D).、:丘+/)L-/).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)55cm.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.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)24cm.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.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.如图所示，平面镜OM与ON镜面之间夹角为a，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，贝Ua的最小值是( )(A)30° (B)40° (C)50° ①)60°.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-3-

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（）A.fi=30cm,f2=15cm B.fi=15cm,f2=15cmC.f1=30cm,f2=20cm D.f1=45cm,f2=30cm.如图20所示，遮光板A与光屏B平行放置且相距为d。在A的中光斑，则该透镜的焦距大小可能为（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（D.dd

—1—

d-d1D.dd

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d-d1 2A. ,1, B. ,2,C. ,1,d+dd+dd-d1 2 1 2 2 1.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.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（）40°80°120°160°40°80°120°160°.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;A.四个虚像，三个实像;C.三个虚像，一个实像B.四个虚像，一个实像D.三个虚像，两个实像.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TOC\o"1-5"\h\z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 fSF FB.两个实像，一个虚像 -3C.一个实像，两个虚像D.一个实像，三个虚像.如图所示，平面镜OA与OB夹角为a,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a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a必须满足的条件是 。.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。.【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。.【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NMON比地球自转的角速度求得。若入射角为a，折射角为V，则：在4AON中得，V=90°-ZMON-ZMOB①；在4BOM中得，NMOB=90°-a ②；联立①②得，NMON=a- ③在4AON中得，sinV=ON/OA=0.997,所以V=85.5°根据折射定律，i=sina/sinY，所以a根6.3将a、Y代入③得：NMON=0.8°t=NMON：360°X24X3600=190.5秒故选B。.【答案】C则其像点在N。【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，由已知OM=S=10cm，又因为d1=lcm，d2=0.5cm，所以则其像点在N。根据透镜成像公式一+一=F得，一一一，所以f=20cmuvf.【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： -； 一无解若位于A左侧，则：—-—；— -联立求解得：e60cm.【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。.【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。设锐角的角度为仇根据对称性，NSOS「NS10s4=NSOS2=NS20sr0所以NS30s4=360°-0若相邻的两个像之间的距离相等，则要NS30s4=0,那么仅当0=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。.【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：--- ①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： -②联立①②求解得：上15cm或者上10cm。故选AB。.【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，所以入射他=30°。光由水折射向空气，折射角会大于入射角，所以B>30°.【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0角的整数倍。故选D。.【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L—u 1 1 1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+=.，v uv f所以：L-uL一u（L一u）（u一f）Lr』u、 =c= =一+1一（一+—）vuf uffufu-f， u、 L u ， u、要使上式取最大值，则要（+p）最小。仅当=F时，（+F）最小。u f u f u f按上述方式进行讨论，C一样成立）也即u=vLf，故选Co（注：当u<f时，v按上述方式进行讨论，C一样成立）.【答案】D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。1 1 1【分析】根据凸透镜成像公式：1 1 1【分析】根据凸透镜成像公式：u+v=f,当点光源距离透镜30cm时，像S'距离透镜--10-.【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。.【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1 1 1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u+v=f得：1u+11u+1-[u6u3u1f1f1 1 1—— = \o"CurrentDocument"f u 6u f “口 一或 <1 1 1 解得上8cm或上24cm—二\o"CurrentDocument"[u 3u f.【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。-11-.【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D17.1参照答案】B.【名坤解析当凸透镜焦距很小时：远近不同的物体箭成像二靠近焦点位置，所以,像次相机不用调隹的奥秘是采用了短隹距的镜头，使远迁不同的物体成像的位置相差不大，选项B正确.［参照答案］1名师解析］：设平行光束宽度为D，图片（a）所示的两个透镜焦点在透镜右侧重合,则有：D/d=fM；fi=15+h图8：b）所示的两个透镀焦点在由透镜之间重合，则有：D/4i=承小联立解得fL=3［cm,f2=15cmc选项A正翻口［参照答案］AC1名师解析】若为凸透境，由两种情泥，一种是焦距小于心时有虫=又，解得『士—，比项A/d-j 国i,内正匾另一种是焦龙大丁山则有名=/匚，解得卜一一，选痂匚正施若为凹透镣，贝［有：当_=」3_,./.f-d0T ./i+d解得出要_,诜均CF密.［厂廿］-12-.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，把光屏移到任何位置，都不能在屏上得到物体的像，选项C错误。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，选项D正确。.答案：AC解析：入射光线与平面镜的夹角为70°，入射角为20°。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，若旋转时入射角增大，则入射角增大为60°,根据反射定律,入射光线与反射光线的夹角为2X60°=120°,选项C正确。若旋转时入射角减小，则入射角为20°,根据反射定律，入射光线与反射光线的夹角为2X20°=40°,选项A正确。