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光的反射如图是我市南塘印象景区的夜景，图中桥洞与水中的倒影组成了一个圆的形状。若多日下雨造成水位上涨，则桥洞与其倒影大致形状是（）A． B． C． D．如图所示为水位测量仪的示意图。从A点发出的一束激光，该激光与水平面夹角为45°，经水面反射后，在光屏上B点形成一个光斑，光斑位置随水位变化而发生变化。当A点与水面相距3m时，A与它在水中的像A′之间的距离为m；若水位下降0.5m，则光斑B（选填“向左”或“向右”）移动了m。（多选）如图所示，平面镜OM与ON的夹角为θ，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。则平面镜之间的夹角可能是（）A．1° B．2° C．3° D．4°类型2平面镜成像为避免汽车在高速行驶时，驾驶员低头观看仪表信息造成事故，人们发明了如图甲所示的抬头显示器。图乙为其原理图，水平放置的显示器上行车数据能通过前挡风玻璃竖直呈现在驾驶员正前方，下列判断正确的是（）A．前挡风玻璃与水平面的夹角应为60° B．行车数据在前挡风玻璃上所成的是实像 C．前挡风玻璃成数字“6”的像在显示器屏幕上应为“9” D．前挡风玻璃所成的像过高，可将显示器沿水平方向靠近挡风玻璃在研究平面镜成像特点的实验中，小明将玻璃板竖直放在水平桌面的白纸上，沿玻璃板在纸上画一条直线MN，取两枚相同的棋子E和F。（1）小明将棋子E放在玻璃板前，移动玻璃板后面的棋子F，直到它看上去与棋子E的像完全重合，如图甲所示。（2）为了让坐在右侧的小亮也看到棋子E的像，小明把玻璃板沿直线MN向右移动了一段距离，在此过程中，棋子E的像（填“会”或“不会”）向右平移。请你在图乙所示的俯视图中，利用平面镜成像的特点，画出小亮看到棋子E的像的光路图。（D点为小亮眼睛所在位置）。（3）为了证明玻璃板中所成的像是虚像，应采取的具体操作步骤是。“消失的人体”是一种传统魔术，观众从正前方只能看到演员露出的头颅，仿佛躯干和四肢消失一般，其奥秘是桌腿间有两个成一定角度放置的平面镜，分别用左右背景所形成的像来“遮挡”身体，以形成错觉，以下说法正确的是（）A．把两面镜子换成玻璃不影响魔术效果 B．左右背景颜色统一替换不影响效果 C．魔术过程中可以任意调整平面镜的夹角 D．人的躯干被遮挡是由于光的折射类型3光的折射为了确定水中物体所成像的位置，小科进行了如下探究：①把一个小灯泡a放在水中某处，观察a所成像的位置，并用刻度尺测量a到水面的距离la。②将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调整其位置，使它在水中的像与灯泡a的像重合。③用刻度尺测量灯泡b到水面的距离lb。（1）测量时，把刻度尺的零刻度线对准灯泡b，水面处对应的刻度如图所示，则灯泡b到水面的距离为mm。（2）灯泡a的像到水面的距离（填“大于”“小于”或“等于”）灯泡b到水面的距离。（3）la与lb之间的大小关系为：lalb（填“＞”“＜”或“＝”）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）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，实验中用的研究的方法是。（2）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。如图所示，一根长度为L的直薄木条上有两个观察小孔。两小孔之间的距离为d，d恰好是一个人两眼间的距离，当木条水平放置时，此人想通过两观察孔看见此木条在平面镜M里完整的像，那么选用的平面镜宽度至少是（）A．L2 B．d2 C．L+d2类型4凸透镜成像如图为商场中经常看到的广告投影灯及其内部结构示意图，为了在地面上得到更大的、清晰的广告图标像，下列操作可行的是（）A．增大投影灯离地距离，适当增大镜头到广告片距离 B．增大投影灯离地距离，适当减小镜头到广告片距离 C．减小投影灯离地距离，适当增大镜头到广告片距离 D．减小投影灯离地距离，适当减小镜头到广告片距离小乐利用光具座研究凸透镜成像的规律。（1）当小乐将三个元件移动到图示位置时，光屏中心出现了清晰的像，则光屏上像的性质为。（2）在（1）的基础上，保持凸透镜不动，将蜡烛移至20cm刻度处，若仍要在光屏上得到清晰的像，应进行的操作是。（3）若实验中用发绿光的F字形作光源，也恰好在图示位置，光屏上有清晰的F字形的像，此时，将光源换成大小和形状都相同、发红光的F字形，要在光屏上得到清晰的像，理论上应将光屏向（选填“左”或“右”）移到合适位置，这是因为凸透镜对红光的偏折能力更（选填“强”或“弱”）。实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决。请在图的两个方框中各画出一种组合方式（要在图中画清光束粗细的变化），分别写出两块透镜间的距离S跟两块透镜到各自焦点的距离f1、f2的关系。s＝，s＝。

【针对训练】一．选择题（共4小题）1．如图，在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，小明同学发现在光屏上呈现一个清晰的倒立放大的像，如果此时小明取下凸透镜，并将带有小孔的遮光板换上去（小孔与凸透镜光心位置重合），此时光屏上（）A．看不到像 B．呈现一个倒立、放大的像 C．呈现一个倒立、缩小的像 D．以上现象都有可能2．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f3．城市的很多街口都安装了360°高清晰摄像头，由公安局实施24小时监控，来保护人民的安全，摄像机的像距几乎不变，但镜头的功能类似于人眼睛的晶状体，焦距可以调节，如图所示，某嫌疑犯在成像板上已经成清晰的像，此时镜头的焦点在F处，在监控此人的过程中（该人在成像板上的像保持清晰），下列说法正确的是（）A．不管该人走近还是走远，所成的像都是正立缩小的实像 B．如果该人远离镜头，镜头的焦点可能变在a点 C．如果该人靠近镜头，镜头的焦点可能变在c点 D．如果该人靠近镜头，镜头的焦点可能变在b点4．将焦距为10厘米的凸透镜固定在光具座中央50厘米刻度线处，移动蜡烛到光具座的左端并点燃，再移动光屏至如图所示位置时，在光屏中央得到一个清晰的像。保持凸透镜位置不变，通过移动蜡烛及光屏的位置，下列成像情况符合实际的是（）A．若蜡烛放置在10厘米刻度线处，移动光屏，在光屏上都不能呈清晰的像 B．若蜡烛放置在35厘米刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈清晰放大的像 C．若蜡烛放置在45厘米刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈清晰缩小的像 D．若蜡烛和光屏同时向右移动相同的距离，一定不可能在光屏上呈清晰的像二．填空题（共2小题）5．图甲是传统激光斜射式光电鼠标简化光路，这种鼠标在紧贴其底部的反射面1上时，反射光线能被感应器接收到，鼠标能正常工作，但在距离稍远的反射面2上就会失灵。图乙是一种采用“针光技术”的光电鼠标简化光路（为方便读图，与反射面垂直的两条光线特意略错开），这种鼠标在反射面1和反射面2上都能正常工作。（1）请分析图甲中反射面2上的反射光线，解释此时鼠标会失灵的原因：。（2）图乙中，反射面上的光线入射角是度（3）根据所学的科学知识可知，图乙的玻璃片上发生了光的哪些现象？。6．（1）在光学中，折射率是这样定义的，让光线从真空（或空气）射入某介质发生折射，如果入射角是i，折射角是r，则该介质的折射率为n=sinisinr，如图1为某光线通过等腰三角形三棱镜（顶角为2α）的光路图，则该三棱镜的折射率为（2）将三棱镜换成如图2所示平行玻璃砖，平行玻璃砖的厚度为d。某光线斜射到玻璃砖的上表面，α＝45°，光线从玻璃砖的下表面射出，玻璃对这种光的折射率为2，则出射光线与入射光线的间距x为。（sin15°＝0.26）三．实验探究题（共3小题）7．某兴趣小组探究凸透镜成像的规律。（1）实验开始前，首先在光具座上依次安装蜡烛、凸透镜和光屏并进行调节，使它们的中心在同一高度，其目的为了。（2）实验中，已经在光屏上呈清晰的像，现保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向右移动一小段距离，为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向；若保持光屏和凸透镜的位置不变，应在凸透镜左侧附近安装一个焦距适当的透镜（选填“凸”或“凹”）。8．（1）小金在实验室里做光的反射规律实验：他把一张白纸平铺在木板上，把一个小平面镜竖直立在白纸上。在白纸上画出一条垂直于镜面的直线ON，作为研究光的反射规律的参考直线。用激光笔沿着白纸的表面，让光斜射到平面镜上，观察反射光，然后用笔描出入射光和反射光的径迹，如图甲所示。小金让光沿AO方向照射在平面镜的O点，他在ON的另一侧观察到了反射光OB．接着他让白纸沿ON折叠90°，这时他只观察到了入射光，而反射光在纸上看不到了，这样做的目的是为了。（2）小金对平面镜成像的特点进行研究，他在水平桌面上放一玻璃板按如图乙所示进行实验。①实验中他发现无论怎样移动玻璃板后面的蜡烛，都不能与放在玻璃板前的蜡烛的像完全重合，其原因是。②上述问题解决后，小金顺利完成了实验。这个实验中，细心的小金透过玻璃板观察蜡烛的像时，看到像的后面还有一个较模糊、与像有部分重叠的像，出现两个像的原因是。9．小金在走近玻璃门的过程中，感觉自己玻璃门中的像越来越大，因此小金认为：物体在平面镜中像的大小与物体到平面镜间的距离有关。实验桌上有如图所示的实验装置其中的透明薄玻璃为平面镜），还提供了完全相同的中国象棋棋子8个。小金利用上述器材设计实验验证自己的观点，请回答：（1）实验步骤：将4个叠放的棋子作为物体放在平面镜前面的白纸上，在平面镜后面改变另外4个叠放的棋子的位置，使得从不同角度观察，镜后的4个棋子与镜前4个棋子的像均完全重合；后续的实验步骤是。（2如果操作正确，则实验现象和结论是。（3）在实验过程中，如果将玻璃板绕EF轴做顺时针转