中考物理培优专题复习光学问题求解方法练习题含答案.docx
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中考物理培优专题复习光学问题求解方法练习题含答案
一、初中物理光学问题求解方法
1.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
【答案】D
【解析】
【详解】
A.该人走近还是走远时,所成的像是倒立的实像,不是正立的,A错误;
B.如果该人远离镜头,那么物距变大,像距变小,像更靠近焦点,如果还想要像成在成像板上,那么焦距应该变大,焦点不可能在a点,B错误;
CD.如果该人靠近镜头,那么物距变小,像距变大,像更远离焦点,如果还想要像成在成像板上,那么焦距应该变小,焦点不可能在c点,可能变在b点,C错误、D正确.
2.拿一副远视眼镜放在凸透镜前,如图所示,光屏上出现烛焰清晰的像,移走远视眼镜,烛焰的像变得模糊,为了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是( )
A.将蜡烛远离凸透镜B.将光屏靠近凸透镜
C.将光屏远离凸透镜D.将光屏和蜡烛同时靠近凸透镜
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
A.远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,拿一副远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,移走远视眼镜,远视眼镜对烛焰光线的会聚作用消失,烛焰的像会远离凸透镜,像距变大,由于烛焰的像不在光屏上,所以光屏上烛焰的像变得模糊了,若将蜡烛远离凸透镜,物距变大,根据凸透镜的成像规律,像距会变小,当像距减小的距离与移走远视眼镜像距变大的距离相等时,光屏上就能成清晰的烛焰的像,故A符合题意;
BC.由于移走远视眼镜后,烛焰的像会远离凸透镜,像距变大,若将光屏靠近凸透镜,光屏离烛焰的像的距离更大了,像会变得更加模糊了,若将光屏远离凸透镜,光屏就会靠近烛焰像的位置,当光屏正好移到烛焰像的位置,光屏上就能成清晰的烛焰的像,故B不符合题意,C符合题意;
D.由于移走远视眼镜后,烛焰的像会远离凸透镜,像距变大,若将蜡烛靠近凸透镜,物距变小,根据凸透镜的成像规律,烛焰的像离凸透镜更远了,像距变得更大,将光屏靠近凸透镜,光屏离烛焰的像的距离就更大了,像会变得更加模糊了,故将光屏和蜡烛同时靠近凸透镜,烛焰的像会更加模糊,故D不符合题意。
故选AC。
3.如图,F为凸透镜的两个焦点,A′B′为物体AB的像,则AB在()
A.图中Ⅰ区域,箭头水平向左
B.图中Ⅱ区域,箭头水平向左
C.图中Ⅰ区域,箭头方向向左斜下方
D.图中Ⅰ区域,箭头方向向左斜上方
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
根据图中告诉的像距与焦距的关系,结合凸透镜成像的规律即可确定像与物体之间的大小关系,以及物距与焦距的关系.由题意知,像在一倍焦距和二倍焦距之间,根据凸透镜成像的特点,此时物体应在二倍焦距以外,且成的像是倒立缩小的实像,因此物体应比A′B′大,箭头方向向上;像在主光轴下方,根据凸透镜的三条特殊光线,利用折射时光路是可逆的,作出物体AB,由图可知;则物体应在主光轴上方,所以物体在图中Ⅰ区域,箭头方向向左斜上方.
故选D.
4.如图所示,将凸透镜看作是眼睛的晶状体,光屏看作是眼睛的视网膜,烛焰看作是被眼睛观察的物体.拿一副远视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,而拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊.拿走远视眼镜后,为了能在光屏上重新得到清晰的像,有以下几种操作:
①只将蜡烛远离凸透镜; ②只将光屏靠近凸透镜;③只将光屏远离凸透镜;④将光屏和蜡烛同时适当远离凸透镜.其中可行的操作是
A.只有②B.只有③C.只有①③D.只有①③④
【答案】D
【解析】
远视眼镜是凸透镜,首要的问题是知道凸透镜对光线有会聚作用,拿一个远视镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,而蜡烛烛焰的像实际上在光屏后;拿走远视镜则烛焰的像变得模糊,原因是烛焰清晰的像在光屏的后面,可以用增大光屏与凸透镜的距离或增大蜡烛与凸透镜的距离使得光屏上呈现一个清晰的像的目的,因此①③④都可以.
故选D.
【点睛】远视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太弱或眼球的前后方向太短造成的,因此要让光线在进入眼睛以前提前会聚一下,所以要带凸透镜来矫正.
5.如图所示的两个平面镜相交成55°角,一束光线AO射到其中一个平面镜上,要使经另一镜面一次反射后,最后的光线从OA路径传播出去,角α应为
A.35°B.55°C.45°D.90°
【答案】A
【解析】
【详解】
根据题意可知,反射光线与镜面PN垂直,由图知,两块平面镜相交成55°角,则
∠POB=90°-55°=35°,
因为反射现象中反射角等于入射角,法线垂直镜面,且平分入射光线与反射光线的夹角,则反射光线与镜面的夹角也等于入射光线与镜面的夹角,所以AO与平面镜MP的夹角α=∠POB=35°,故选A.
6.如图所示,一束光从介质甲射向介质乙,两种介质中有一种是空气,另一种是玻璃,MN是其分界面。
则图中的折射角和甲介质的种类分别是
A.50°,空气B.50°,玻璃
C.60°,空气D.60°,玻璃
【答案】D
【解析】
【详解】
由图可知,过入射点作出法线,水平直线MN为界面,竖直虚线为EF法线;
因为入射角是入射光线与法线的夹角,反射角是反射光线与法线的夹角,折射角是折射光线与法线的夹角;且入射光线与折射光线,入射光线与反射光线均据法线两侧,因此CO为入射光线,OB为反射光线,OA为折射光线,则折射角
∠AOE=90°-30°=60°
入射角
∠COF=90°-40°=50°
入射角小于折射角,因此可得甲介质是玻璃,故选D。
7.3D电影具有三维立体视觉效果,拍摄时,将两个摄像头按照人两眼间的距离放置,同时拍摄,制成胶片;放映时,两个放映机在银幕上呈现两个略有差异的画面,观看者带上特殊眼镜后,就能看到立体效果.关于3D电影,下列说法不正确的是
A.光在银幕上发生的是漫反射
B.画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像
C.拍摄时,两摄像头中心间的距离约为7cm
D.放映时,胶片到放映机镜头的距离大于2倍的镜头焦距
【答案】D
【解析】
【分析】
凸透镜成像规律是:
u>2f,成倒立、缩小的实像,应用是照相机;2f>u>f,成倒立、放大的实像,应用是投影仪;u<f,成正立、放大的虚像,应用是放大镜.
为了使电影院里的每一位观众都能看到银幕上的画面,幕布表面比较粗糙,当光线射到的幕布上,反射光线会射向四面八方,这种反射称为漫反射.
人的两眼之间大约有6厘米的距离,所以在观看除了正前方的物体外,两只眼睛必然有角度的不同,这个差别在大脑中就能自动形成上下、左右、前后、远近的区别,从而产生立体视觉.
【详解】
A.观众能从各个不同的角度看到银幕上的画面,这是由于光在银幕上发生了漫反射,故A正确,不符合题意;
B.人眼的晶状体相当于凸透镜,人眼相当于一架微型照相机,画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像,故B正确,不符合题意;
C.人的两眼之间大约有6厘米的距离,拍摄时,为了产生立体视觉.两镜头中心间的距离约为7cm,故C正确,不符合题意;
D.放映时,胶片到放映机镜头的距离在一倍焦距和2倍焦距之间,银幕上呈现的是倒立、放大的实像,故D错误,符合题意.
【点睛】
解决本题的关键是掌握凸透镜成像的三种情况及其应用,另外本题还考查了能从各个角度看到物体就是发生了漫反射的缘故,此题涉及到的3D电影的相关知识,有一定的难度.
8.用三块凸透镜做成像实验,在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下,得到的实验结果如下:
透镜甲成放大、倒立、实像;透镜乙成缩小、倒立、实像;透镜丙成放大、正立、虚像。
由此可知甲、乙、丙三个透镜的焦距关系为()
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】
在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下,说明物距u相等,甲透镜成放大、倒立的实像,说明
,所以
;乙透镜成缩小、倒立的实像,说明
,所以
;丙透镜成放大、正立的虚像,说明
;所以,
。
故选B。
9.凸透镜成像实验中,移动蜡烛到某位置时,能在光屏上再次成清晰缩小的像,则下列说法能成立的是
A.同时移动蜡烛与光屏,且移动距离相同时,有可能在光屏上再次成清晰缩小的像;
B.若将一老花镜放到凸透镜前方,光屏远离透镜时能再次会看到烛焰清晰的像;
C.换用焦距较小的凸透镜后,仍要在光屏上得到清晰的像,如果只移动光屏,光屏必须靠近凸透镜:
D.保持物体和光屏位置不变,移动凸透镜,一定可以在光屏上得到另一个清晰的像:
【答案】CD
【解析】
【详解】
A.物体要成倒立、缩小、实像时物体移动距离应该大于光屏移动距离,故A项不符合题意;
B.老花镜是凸透镜,若将一老花镜放到凸透镜前方,则蜡烛发出的光经凸透镜和老花镜后会提前会聚,此时光屏应该靠近透镜才会看到烛焰清晰的像;B项不符合题意;
C.换用焦距较小的凸透镜后,相当于增大物距,当物体成实像时,随着物距
增大,像距减小,同时像也在减小。
故要在光屏上成清晰的像,应将光屏向靠近透镜方向移动;C项符合题意;
D.根据光路可逆性可知,在保持物体和光屏位置不变时,移动凸透镜,可以光屏上成一个倒立、放大、实像,此时物距刚好是原来的像距,像距刚好是原来物距,D项符合题意;
10.如图所示,水平桌面上斜放着一个平面镜M,桌面上的小球按图示方向滚动.要使小球在平面镜中所成的像沿竖直方向下落,则镜面与桌面间的夹角α应为( )
A.90°B.60°C.45°D.30°
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意,小球水平向右运动,小球的像竖直向下运动.根据平面镜成像的特点可知,小球实际的运动路线与它的像运动路线应该是关于平面镜对称的,所以平面镜应当是两条路线的角平分线.所以图中的
.故C符合题意.
11.晚上,在桌面上铺一张白纸,把一块小平面镜平放在白纸上,让手电筒的光正对平面镜和白纸照射,如图所示,从侧面看去,会看到的现象和对此分析正确的是( )
A.镜子比较亮,因为它发生了镜面反射
B.镜子比较亮,因为它发生了漫反射
C.白纸比较亮,因为它发生了镜面反射
D.白纸比较亮,因为它发生了漫反射
【答案】D
【解析】
【分析】
人看物体的条件是物体发出的光线或反射的光线进入人的眼睛,进入眼睛的光越多,感觉越亮,进入的越少感觉越暗;平行光线射向平滑的反射面,反射光线平行射出,平行光线射向粗糙的反射面将发生漫反射,反射光线射向四面八方。
【详解】
光照到平面镜上发生镜面反射,如图手电筒正对着平面镜向下照射,此时反射光线竖直向上射出,而人从侧面观察,所以这部分反射光线不能进入侧面的人眼中,所以看到镜子是暗的;而光照到白纸上发生漫反射,反射光线向四面八方,有一部分反射光线进入了人眼,所以人看到白纸比较亮。
故选D。
【点睛】
解题思路:
仔细分析题目中的情境,注意区分发生的反射现象属于镜面发射还是漫反射,再根据二者的特点进行作答。
12.某同学在做凸透镜成像实验时,当物距u=30厘米,像距v=20厘米时,光屏上呈现烛焰清晰的像。
若烛焰移到离凸透镜12厘米处,所成的像一定是
A.倒立的B.正立的C.放大的D.缩小的
【答案】C
【解析】
【详解】
当物距u=30cm,像距v=20cm时,光屏上呈现烛焰清晰的像,所以
,
,
所以凸透镜的焦距为:
。
若将烛焰置于距凸透镜12cm处时,即u=12cm,有两种情况:
若焦距在10cm和12cm之间则
,
物体通过凸透镜成倒立、放大的实像;若焦距在12cm和15cm之间,则
,
物体通过凸透镜成正立、放大的虚像。
由以上知,故只有C正确。
故选C。
13.如图所示,若要让反射光线射中天花板上的新目标,下列方法不可行的是()
A.只将平面镜竖直向上平移一段距离
B.只将平面镜水平向右平移一段距离
C.只将平面镜绕O点顺时针转动一定角度
D.只将激光笔的入射光绕O点逆时针转过一定角度
【答案】B
【解析】
【详解】
A.只将平面镜竖直向上平移一段距离,那么入射点O点在水平方向上会右移,反射光线在水平方向上也会右移,那么反射光线能够射中天花板上的新目标,A项不合题意;
B.只将平面镜水平向右平移一段距离,那么入射点O点的位置不变,反射光线的位置也不变,那么反射光线不能射中天花板上的新目标,选项B符合题意;
C.只将平面镜绕O点顺时针转动一定角度,那么入射角会变小,反射角也会变小,反射光线也会绕O点顺时针转动一定角度,反射光线能够射中天花板上的新目标,C项不合题意;
D.只将激光笔的入射光绕O点逆时针转过一定角度,那么入射角会变小,反射角也会变小,反射光线也会绕O点顺时针转动一定角度,反射光线能够射中天花板上的新目标,D项不合题意。
14.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
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
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
简易“傻瓜”照相机镜头的焦距不能改变,暗箱长度也不能改变。
拍照时只要把景物全部纳入取景器内,无论物距如何变化,都能拍出比较清晰的照片,这主要是因为这种照相机的焦距小,物距都远大于2倍焦距,像距接近焦距,这样远近不同的物体成像的位置相差不大,所以不用调节。
故选B。
15.透镜在我们的生活和学习中应用广泛,下列说法正确的是
A.近视眼镜利用了凸透镜对光的会聚作用
B.照相时,被照者应站在照相机镜头的2倍焦距以外
C.放大镜可使物体成倒立放大的虚像
D.使用投影仪时,投影仪镜头到屏幕的距离应在1倍焦距和2倍焦距之间
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.近视眼镜利用了凹透镜对光的发散作用,故A错误;
B.照相机利用凸透镜成倒立缩小的实像的原理制成,照相时,被照者应站在照相机镜头的2倍焦距以外,即物距大于二倍焦距,像距在一倍到二倍焦距之间,成倒立缩小的实像,故B正确;
C.放大镜使用时物距小于焦距,可使物体成正立放大的虚像,故C错误;
D.使用投影仪时,投影仪镜头到屏幕的距离应在2倍焦距以外,成倒立放大的实像,故D错误。
故选B。
16.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(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(b)所示.则()
A.f1=30cm,f2=15cmB.f1=15cm,f2=15cm
C.f1=30cm,f2=20cmD.f1=45cm,f2=30cm
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由图a可知,设入射光的宽度为H,由于其出来的平行光的宽度为d,则根据光路图的比例可知
由图b可知,由于入射光的宽度仍为H,由于其出来的平行光的宽度为4d,则根据光路图的比例可知
解之得f1=2f2,结合四个选项可知选A。
17.物体放在凸透镜前30厘米处;在透镜另一侧距离透镜20厘米的光屏上成清晰实像。
则()
A.焦距可能为18厘米
B.此时凸透镜成倒立放大的实像
C.当物体远离凸透镜10厘米,移动光屏找到实像后,此实像变大了
D.当物体靠近凸透镜10厘米,为了在光屏上得到清晰的实像,光屏应远离透镜10厘米
【答案】D
【解析】
【详解】
根据凸透镜的成像规律,当
,
,成倒立、缩小的实像,即
;由题意可以知道物距
,像距
,这种情况是成倒立、缩小的实像,即
化简可得
所以凸透镜的焦距不可能是18cm;当物体远离凸透镜10cm,物距变大,依然大于两倍焦距,像距变小,所成的实像会变小;当物体靠近凸透镜10cm,物距
,那么
为了在光屏上得到清晰的实像,根据光路的可逆性,此时像距
,光屏应远离透镜10cm;故选D。
18.如图所示,MN为透镜L的主光轴,AB为一条从左边射向透镜后折射的光线,由此可以判定( )
A.若L是凸透镜,B点一定是L的焦点
B.若B点是L的焦点,则L一定不是凸透镜
C.若B点是L的焦点,AB的入射线一定平行于主光轴
D.若AB的入射光线是从无穷远处主光轴上一点发出的,则L一定不是凹透镜
【答案】D
【解析】
【分析】
凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用,据此分析判断。
【详解】
A.若L是凸透镜,入射光线平行于主光轴,则B点为凸透镜的焦点,若入射光线没有平行主光轴,则折射光线不会通过焦点,B当然也不是焦点,故A错误;
BC.若B点是L的焦点(可以是实焦点,也可以是虚焦点),L可能为凸透镜,也可能为凹透镜。
当L为凸透镜时,AB的入射线一定平行于主光轴;当L为凹透镜时,AB的入射线一定不平行于主光轴,故BC错误;
D.若AB的入射光线是从无穷远处主光轴上一点发出的,L若是凹透镜,将变得发散,不会折射到B,所以一定不是凹透镜,而是凸透镜,故D正确。
故选D。
19.如图所示,平面镜和长为10cm的细铅笔均竖直放置在水平桌面上,铅笔与平面镜之间的距离为15cm,则
A.向上移动平面镜,铅笔的像也向上移动
B.为使铅笔在平面镜中成完整的像,平面镜应至少高10cm
C.铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时,铅笔与它的像平行
D.铅笔和平面镜均水平向右移动10cm,铅笔像的位置不变
【答案】C
【解析】
【详解】
A.由平面镜成像规律可知物与像关于平面镜成轴对称关系,向上移动平面镜对称轴位置不变,铅笔的像位置也不变;
B.由平面镜成像规律可知物与像大小相等,当铅笔紧贴平面镜时,平面镜至少高为10cm,当铅笔远离平面镜时,小于10cm也可以成完整的像;
C.由平面镜成像规律可知物与像关于平面镜成轴对称关系,铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时,铅笔平行于平面镜,铅笔的像也平行于平面镜,因此铅笔与它的像平行;
D.由平面镜成像规律可知物与像到平面镜的距离相等,当铅笔和平面镜均水平向右移动10cm,像的位置也向右移动了10cm.
20.某人站在离湖岸边8m的C处,刚好能看见湖对岸的一棵树HG在水中的完整的像,如果眼距地面的高度为l.6m,湖两岸均高出湖水面lm.湖宽50m,则该树HG的高度为()
A.10mB.9mC.8mD.7m
【答案】C
【解析】
【详解】
某人刚好能看见湖对岸的一棵树HG在水中的完整的像,这就意味着树H在水中的像
与人眼的连线刚好经过距离C处8m的湖岸边,作出树HG在水中的像
,如下图所示.
可知
可求得
,那么
,三角形
与三角形
相似,可知
可求得
,那么
即该树HG的高度为8m,故选C.
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