名师推荐中考物理综合复习精品之光学

冲击 2010 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 sm /103 8 ，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（u ） 像距（ v ） 像的性质 应用大小 倒正 虚实 无限远 fv  极小 光斑 测 f fu 2 fvf 2 缩小 倒立 实像 照相机 fu 2 fv 2 等大 倒立 实像 1. 4 vuf  （测 f ） 2. vu  最小 fuf 2 fv 2 放大 倒立 实像 幻灯机 fu  无限远 1. 平行光源 2. 测 f fv  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 vu  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）。 B A空气 玻璃 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 S ，过 S 作界面垂线交界面于 O 点，截取 OSOS  。 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， SAN 为入射角； NAB 为反射角； ACN 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， S 是 S 的像，过 S 作直线垂直于平面镜交平面镜于 O 点，截取 SOOS  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。 S O S′ 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。 E B A D C 50°N 65° F N′O 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  25)6590( ，所以较小的角 NDO  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。 D AB C N F 65° 50° E N′ 50° O 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 O，过O作 MN 的平行线 NM  ， NM  与 MN 的距离就 是所求的 h，如图 9 所示。 B M′ h A M O O′ N′ C N 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。 A B 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。 B 图 11 答案：如图 12 所示。 A B 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 光斑 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。 光斑 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 skm /103 5 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 f ，将物体从距离透镜 f6 处移到距透镜 f3 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。 地球 太阳视位 地平线 太阳实位 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。 A B C O 图 3 【试题答案】 1. D 导解：光在空气中的传播速度是 sm /103 8 。 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. 5103 ；真空； 8103 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°。 30° 玻璃 空气 法线 O A B C