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TYPE4專題4　光學(xué)專題
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　　命題重點(diǎn):光的反射定律的應(yīng)用、平面鏡成像的特點(diǎn)、光的折射規(guī)律的應(yīng)用,以及凸透鏡成像規(guī)律中有關(guān)眼球成像原理的應(yīng)用,反射與折射中光路的可逆性。
　　方法要點(diǎn):光路圖是解決光學(xué)問題的根本、不管是光的反射還是折射,是平面鏡成像、小孔成像還是凸透鏡成像有了光路圖,分析問題就能更直觀。因此,解題時(shí)要充分運(yùn)用好光路圖,若題目沒有給出光路圖,則必須自己畫出光路圖。
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類型一　光的反射與平面鏡成像
/1 [2018·杭州模擬] 小金用圖T4-1所示裝置探究平面鏡成像特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)探究的步驟如下:
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圖T4-1
A.在水平桌面上鋪一張白紙,將一塊玻璃板豎立在紙上,在紙上記下玻璃板的位置。
B.選取兩支大小相同的蠟燭,把一支蠟燭點(diǎn)燃放在玻璃板的前面,看到玻璃板后面有蠟燭的像時(shí),在紙上記下蠟燭的位置A。
C.拿另一支沒有點(diǎn)燃的蠟燭,豎立著在玻璃板后面移動(dòng),直到它與前面的蠟燭的像完全重合,在紙上記下該蠟燭的位置A'。
D.移動(dòng)點(diǎn)燃的蠟燭到另一位置,重做上面的實(shí)驗(yàn),在紙上記錄物與像的位置B、B',C、C'。
(1)剛開始,小金在做步驟C時(shí),無論怎么移動(dòng)蠟燭,都無法使它與前面的蠟燭的像完全重合。請(qǐng)分析產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因?　　　　　　　　　　　　。經(jīng)過改正后,小金重新實(shí)驗(yàn)。?
(2)步驟D的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖?　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)圖乙是物、像的位置實(shí)驗(yàn)記錄,請(qǐng)你利用測量工具對(duì)圖乙的實(shí)驗(yàn)記錄作出處理,并得到相應(yīng)規(guī)律　 。?
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1.[2017·嘉興] 黑暗的房間里有兩盞電燈,只有一盞燈點(diǎn)亮,但人能看到未點(diǎn)亮的燈泡。以下對(duì)于“看到未點(diǎn)亮燈泡”所畫的光路圖,正確的是(　　)
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圖T4-2
2.[2018·溫州] 如圖T4-3所示為玩具鳥在平面鏡中的成像示意圖。下列能改變像的位置的是 (　　)
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圖T4-3
A.豎直上移玩具鳥 B.豎直下移平面鏡
C.人向平面鏡靠近 D.像與鏡間放一木板
3.[2017·寧波] 把兩塊厚度不計(jì)且足夠大的平面鏡OM、ON垂直粘合在一起,并豎立在地面上,俯視圖如圖T4-4所示。當(dāng)小科站立在某個(gè)位置時(shí),他通過平面鏡所成像的個(gè)數(shù)為m,看到自己完整像的個(gè)數(shù)為n。下列對(duì)小科在不同位置時(shí),m、n的分析,不符合實(shí)際的是 (　　)
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圖T4-4
A.在a點(diǎn)或e點(diǎn)時(shí),m=1,n=0
B.在b點(diǎn)或d點(diǎn)時(shí),m=1,n=1
C.在c點(diǎn)時(shí),m=2,n=2
D.在f點(diǎn)時(shí),m=0,n=0
4.[2018·杭州模擬] 如圖T4-5所示為小紅同學(xué)探究平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)裝置圖,她將一塊玻璃板豎直架在水平桌面上的白紙上,并保持玻璃板與水平桌面垂直,再取兩根完全相同的蠟燭 A 與 B 分別豎直置于玻璃板兩側(cè)的白紙上,點(diǎn)燃玻璃板前的蠟燭 A,移動(dòng)玻璃板后的蠟燭B 進(jìn)行觀察和調(diào)整,使它與蠟燭A的像重合,多次改變蠟燭A到玻璃板的距離重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)。
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圖T4-5
(1)分別測量玻璃板到物(蠟燭 A)以及玻璃板到對(duì)應(yīng)的像(蠟燭 B)的距離u和v,總結(jié)歸納得到的結(jié)果是v　　　(選填“大于”“等于”或“小于”)u。?
(2)移走蠟燭B,并在其所在位置放一光屏,這時(shí)觀察者直接觀察光屏,看不到蠟燭A 的像,由此可知平面鏡所成的像是　　　　。?
(3)小紅在家中照平面鏡時(shí),發(fā)現(xiàn)她在鏡中的像“近大遠(yuǎn)小”,于是她認(rèn)為:物體在平面鏡中所成像的大小與物體到平面鏡的距離有關(guān)。請(qǐng)運(yùn)用上述實(shí)驗(yàn)分析說明“像的高度 h 與物體到平面鏡的距離 u 是否有關(guān)系”的問題。
類型二　光的折射
/2 [2016·寧波] 如圖T4-6所示,在“觀看水中的硬幣”活動(dòng)中,把一枚硬幣固定在空杯的底部,找一個(gè)角度使你剛好看不到硬幣的最右端A點(diǎn)。保持眼睛和杯子的位置不變,在同學(xué)逐漸把水加入到杯中的過程中,硬幣上的B點(diǎn)和C點(diǎn)能先后被你看到。
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圖T4-6
(1)你所看到的水中硬幣是一個(gè)變　　　　的虛像。?
(2)圖中畫出了剛看到C點(diǎn)時(shí)光的傳播示意圖,入射角是αC;若剛看到B點(diǎn)時(shí)的入射角是αB,則αB　 　αC。?
【解法指導(dǎo)】 本題關(guān)鍵問題在于如何運(yùn)用光的折射規(guī)律作出光路圖,從光路圖求解。光路如圖T4-7所示,其中1代表人眼恰好看到C點(diǎn)時(shí)水面的位置,2代表恰好看到B點(diǎn)時(shí)水面的位置。從圖上可以看出,要看到C和B點(diǎn)的虛像,必須使CD和BE這兩條入射光線的折射光線都落在直線AO上。這就意味著CD和BE兩條入射光線的折射光線位置重合,折射角相等,根據(jù)折射規(guī)律,這兩條入射光線的入射角也必然相等。
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圖T4-7
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1. [2018·棗莊] 詩句“大漠孤煙直,長河落日?qǐng)A”給我們展現(xiàn)了一幅美麗的畫卷。其實(shí)詩人觀察到的落日并非太陽的實(shí)際位置(如圖T4-8所示),而是太陽光經(jīng)過不均勻的大氣層發(fā)生了　　　　所成的像,太陽實(shí)際在圖中　　　　(選填“甲”或“乙”)位置。?
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圖T4-8
2.[2018·溫州模擬] 科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),螞蟻在穿越不同材料的區(qū)域時(shí),其路徑類似于光在不同介質(zhì)中的折射路徑,如圖T4-9所示,當(dāng)螞蟻沿著aO路線從材料1穿越到材料2時(shí),接下來的路線是(　　)
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圖T4-9
A.1 B.2
C.3 D.4
3.[2016·煙臺(tái)] 有經(jīng)驗(yàn)的漁民都知道,只有瞄準(zhǔn)魚的下方才能把魚叉到,如圖T4-10所示。圖T4-11所示的光路圖中,能夠正確說明叉到魚的道理的是 (　　)
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圖T4-10
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圖T4-11
4.[2018·鹽城] 有一圓柱形敞口容器,從其左側(cè)某一高度處斜射一束激光,在容器底部產(chǎn)生一個(gè)光斑O,如圖T4-12所示。下列操作使光斑向左移動(dòng)的是 (　　)
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圖T4-12
A.保持水面高度不變,使激光筆向右平移
B.保持激光射入角度不變,使水面上升
C.保持激光射入角度不變,使水面下降
D.保持水面高度和入射點(diǎn)不變,使激光入射角增大
類型三　凸透鏡成像
/3 [2016·杭州] 實(shí)驗(yàn)室利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。當(dāng)三個(gè)元件移動(dòng)到圖T4-13所示位置時(shí),光屏上出現(xiàn)了清晰的像。回答下列問題:
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圖T4-13
(1)光屏上的像的性質(zhì)為　 。?
(2)關(guān)于本實(shí)驗(yàn)中得到的像在生活中的應(yīng)用,舉一個(gè)例子:　　　　 。?
(3)從圖中讀出物距為　　　　cm,并推算出焦距為　　　　(填字母)。?
A.f<15 cm
B.15 cmC.f>30 cm
(4)如果保持蠟燭與凸透鏡的位置不變,撤去光屏,是否仍然成像?　　　　　　。?
【解法指導(dǎo)】 當(dāng)物距u>2f時(shí),像距與焦距的關(guān)系為f/
1.[2018·湖州] 小華在研究凸透鏡成像規(guī)律時(shí),將平行光正對(duì)凸透鏡照射,另一側(cè)的光屏移動(dòng)到距凸透鏡10厘米處時(shí),得到一個(gè)最小、最亮的光斑。接著把光源換成蠟燭,調(diào)整好相關(guān)器材的高度,將凸透鏡固定在光具座中央50厘米刻度線處,移動(dòng)蠟燭到光具座的左端并點(diǎn)燃,再移動(dòng)光屏至如圖T4-14所示位置時(shí),在光屏中央得到一個(gè)清晰的像。保持凸透鏡位置不變,通過移動(dòng)蠟燭及光屏的位置,下列成像情況符合實(shí)際的是 (　　)
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圖T4-14
A.若蠟燭放置在10厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,在光屏上都不能呈清晰的像
B.若蠟燭放置在30厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,可在光屏上呈清晰縮小的像
C.若蠟燭放置在35厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,可在光屏上呈清晰放大的像
D.若蠟燭放置在45厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,可在光屏上呈清晰放大的像
2.[2017·杭州] 小金在實(shí)驗(yàn)室利用光具座探究凸透鏡成像的規(guī)律。
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圖T4-15
(1)當(dāng)小金將三個(gè)元件移動(dòng)到圖示位置時(shí),光屏上出現(xiàn)了清晰的像。請(qǐng)你根據(jù)此現(xiàn)象回答下列問題:光屏上像的性質(zhì)為　　　　　　　　,并推算出焦距為　　　　cm。?
(2)保持蠟燭和凸透鏡位置不變,小金換了個(gè)凸透鏡繼續(xù)實(shí)驗(yàn),并使透鏡光心、蠟燭焰心和光屏中心三者高度相同,但在透鏡右側(cè)無論怎樣移動(dòng)光屏都無法在光屏上成像(光具座足夠長),請(qǐng)你幫助小金分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因?　 。?
3.[2017·臺(tái)州] 在探究凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)中,小柯不斷改變蠟燭到透鏡的距離,移動(dòng)光屏尋找蠟燭的像,并將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表格中。
序號(hào)
蠟燭到透鏡
的距離/cm
像的特點(diǎn)
1
20.0
倒立、縮小的實(shí)像
2
16.0
倒立、等大的實(shí)像
3
12.0
倒立、放大的實(shí)像
4
6.0
?
(1)第4次實(shí)驗(yàn)中,小柯移動(dòng)光屏只觀察到模糊的圓形光斑。若要觀察到此時(shí)所成的像,正確的操作是　。?
(2)小柯在第1次實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,換用另一個(gè)凸透鏡后,發(fā)現(xiàn)光屏上的像不清晰。把光屏慢慢地向凸透鏡方向移動(dòng),光屏上又出現(xiàn)了清晰的像。若第1次實(shí)驗(yàn)?zāi)M的是正常眼球的成像情況,則換用透鏡后的實(shí)驗(yàn)是在模擬?
的成像情況。
參考答案
◆分類突破
例1　(1)平面鏡沒有放垂直,有傾斜
(2)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)使實(shí)驗(yàn)結(jié)論具有普遍性,避免偶然性
(3)像和物到平面鏡的距離相等、像和物的連線與平面鏡垂直
針對(duì)訓(xùn)練
1.D　2.A　3.C
4.(1)等于　(2)虛像
(3)多次改變蠟燭A的位置重復(fù)實(shí)驗(yàn),從不同角度觀察,若每次蠟燭B與蠟燭A的像完全重合,則說明像的高度h與物體到平面鏡的距離u無關(guān);若蠟燭B與蠟燭A的像不能完全重合,則說明像的高度h與物體到平面鏡的距離u有關(guān)。
例2　(1)淺　(2)等于
針對(duì)訓(xùn)練
1.折射　乙
2.C　3.C　4.B　
例3　(1)倒立、縮小的實(shí)像　(2)照相機(jī)　(3)40.0　B
(4)仍然成像
針對(duì)訓(xùn)練
1.C　[解析] 由題意可知,該凸透鏡的焦距f=10 cm。當(dāng)蠟燭放置在10厘米處,此時(shí)物距u=40 cm,滿足u>2f條件,成倒立、縮小的實(shí)像,可以在光屏上呈清晰的像,故A錯(cuò)誤。當(dāng)蠟燭放置在30厘米處,此時(shí)物距u=20 cm,滿足u=2f條件,成倒立、等大的實(shí)像,可以在光屏上呈清晰的像,故B錯(cuò)誤。當(dāng)蠟燭放置在35厘米處,此時(shí)物距u=15 cm,滿足f2.(1)倒立、等大的實(shí)像　20　
(2)因?yàn)閾Q的凸透鏡焦距大于或等于40 cm,所以物距小于或等于焦距,得不到實(shí)像
3.(1)在光屏一側(cè)透過透鏡觀察蠟燭所成的像　
(2)近視眼

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