冲击2010中考物理综合复习精品之光学

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冲击2010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,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‎50mmC‎.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°。‎
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