山東省高唐縣琉寺中學(xué) 李洪生
一、光現(xiàn)象判斷類
例1．（2013·婁底）如圖所示的四種現(xiàn)象中，由光的直線傳播形成的是（ ）
解析：由于空氣分布不均勻，物體發(fā)出或反射的光在不均勻的空氣中傳播時(shí)會發(fā)生折射，海市蜃樓是由光的折射產(chǎn)生的現(xiàn)象；插入水中的樹枝好像彎折了，這是樹枝的光進(jìn)入人眼時(shí)在水面發(fā)生了折射；水中的倒影，是平面鏡成像，是由光的反射形成的；手影是由光的直線傳播形成的；故選D。
例2．（2013·重慶）在如圖所示的光現(xiàn)象中，屬于光的直線傳播的是（ ）
解析：鉛筆好像在水面處“折斷”了，是由光的折射造成的，屬于光的折射現(xiàn)象；“樹林中的陽光”是沿直線傳播的光，屬于光的直線傳播現(xiàn)象；“平面鏡中的陶罐”和水中樹的“倒影”，屬于平面鏡成像，是由于光的反射形成的。故選B。
例3．（2013·長沙）下列現(xiàn)象中與平面鏡成像原理一致的是（ ）
解析：手影是由于光在同種均勻的介質(zhì)中沿直線傳播形成的；水中的倒影是平面鏡成像現(xiàn)象，故屬于光的反射；鋼筆“錯位”是光線通過玻璃進(jìn)入空氣發(fā)生兩次折射；彩虹屬于光的折射現(xiàn)象。故選B。
例4．（2013·天津）下列現(xiàn)象由光的折射形成的是（ ）
A．橋在水中形成“倒影”
B．手在燈光下形成影子
C．池水看起來比實(shí)際淺
D．汽車后視鏡可擴(kuò)大視野
解析：橋在水中的倒影，是平面鏡成像現(xiàn)象，屬于光的反射；“手影”，屬于光的直線傳播；池水變淺，屬于光的折射現(xiàn)象；凸面鏡可以擴(kuò)大視野，是光的反射現(xiàn)象。故選C。
例5 （2013·德州）下列成語涉及的光現(xiàn)象與其物理知識相符的是（ ）
A．鑿壁偷光——光的反射
B．一葉障目——光的折射
C．猴子撈月——光的折射
D．杯弓蛇影——光的反射
解析：鑿壁偷光，是利用光的直線傳播；“一葉障目，不見泰山”是指一片葉子擋在眼前就看不見東西了，這是因?yàn)楣馐茄刂本€傳播的；水中撈月，水中的月亮是平面鏡成像，利用了光的反射；杯弓蛇影是弓在液面形成的倒影，利用了光的反射。故選D。
二、光路圖識別類
例6．（2013·棗莊）下列光路圖中，正確表示了光從空氣進(jìn)入水中的是（ ）
解析：根據(jù)光的折射規(guī)律分析，折射光線、入射光線、法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)，當(dāng)光從空氣斜射入水中時(shí)，折射角小于入射角，當(dāng)光從水中斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角。故選A。
例7．（2013·臨沂）下列光線在空氣與水的界面處發(fā)生反射和折射的光路圖中正確的是（ ）
解析：當(dāng)光從空氣斜射入水中時(shí)，在發(fā)生光的反射時(shí)，反射角等于入射角；在發(fā)生光的折射的同時(shí)，在水面處會發(fā)生光的反射。光從水中斜射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角；在發(fā)生光的折射時(shí)，折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)。故選B。
三、平面鏡成像特點(diǎn)類
例8．（2013·天津）某同學(xué)站在豎直放置的平面鏡前1m處，他在鏡中的像與他相距（ ）
A．0.5m B．1m C．2m D．3m
解析：因平面鏡成像時(shí)物距與像距相等，此時(shí)站在豎直平面鏡前1m處，物距為1m，所以像距也為1m，而鏡中的像與他相距為物距與像距之和為2m。故選C。
例9 （2013·鎮(zhèn)江）舞蹈演員站在平面鏡前訓(xùn)練。下列說法正確的是（ ）
A．演員在平面鏡中成實(shí)像
B．演員遠(yuǎn)離平面鏡時(shí)，在平面鏡中所成的像變小
C．演員靠近平面鏡時(shí)，像遠(yuǎn)離平面鏡
D．演員以0.5m/s的速度運(yùn)動時(shí)，像也以0.5m/s的速度運(yùn)動
解析：演員在平面鏡中成虛像；因平面鏡成正立、等大的虛像，故演員遠(yuǎn)離平面鏡時(shí)，在平面鏡中所成的像的大小不變；物體到平面鏡的距離與像到平面鏡的距離相等，則演員靠近平面鏡時(shí)，像也靠近平面鏡；平面鏡所成的像與物體關(guān)于平面鏡對稱，故演員以0.5m/s的速度運(yùn)動時(shí)，像也以0.5m/s的速度運(yùn)動。故選D。
例10．（2013·臨沂）如圖1所示，在觀察平面鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，下列敘述錯誤的是（ ）
A．平面鏡成像遵循光的反射規(guī)律
B．蠟燭燭焰在平面鏡中成的像是虛像
C．把蠟燭移近平面鏡時(shí)，它的像會遠(yuǎn)離平面鏡
D．燭焰與像的連線與鏡面垂直
解析：平面鏡成像遵循光的反射規(guī)律；燭焰在平面鏡中成的像無法呈現(xiàn)在光屏上，所以是虛像；因?yàn)槲矬w與像到平面鏡的距離相等，所以燭焰移近平面鏡時(shí)，它的像會靠近平面鏡；通過實(shí)驗(yàn)證明，燭焰與像的連線與鏡面垂直，若不垂直就無法觀測到像了。故選C。
四、凸透鏡成像規(guī)律類
例11．（2013·廣州）如圖2所示蠟燭在光屏上成清晰縮小的像。下列哪一項(xiàng)操作可能使?fàn)T焰在光屏上成清晰放大的像（ ）
A．透鏡不動，蠟燭、光屏靠近透鏡
B．透鏡不動，蠟燭、光屏向右移動
C．透鏡、光屏都不動，蠟燭向右移動
D．蠟燭、光屏都不動，透鏡靠近光屏
解析：由圖可知所成像為清晰縮小的像，物距u>2f，像距f<v<2f，此時(shí)要成清晰放大的像，則需要調(diào)整物距f<u<2f，像距v>2f。故選 B。
例12．（2013·棗莊）在做“探究凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)”時(shí)，將焦距為10cm的凸透鏡和蠟燭放在光具座上，位置如圖3所示。則在光屏上（ ）
A．成倒立放大的實(shí)像
B．倒立縮小的實(shí)像
C．光屏上不會得到像
D．距大于10cm小于20cm
解析：由圖知，蠟燭到凸透鏡的距離是16cm，焦距為10cm，物體處于凸透鏡的1倍和2倍焦距之間，所以此時(shí)成倒立放大的實(shí)像。此時(shí)像距大于2倍焦距。故選A。
例13．（2012·常州）如圖4所示，一束平行光經(jīng)過一凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏的位置直到在屏上得到一個最小、最亮的光斑。小明用此凸透鏡做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，當(dāng)物體距凸透鏡3Ocm 時(shí)，重新調(diào)節(jié)光屏的位置，清晰可得（ ）
A．倒立縮小的實(shí)像
B．倒立等大的實(shí)像
C．倒立放大的實(shí)像
D．正立放大的虛像
解析：從圖中光屏上最小、最亮的光斑到透鏡的距離就是焦距f=10cm；當(dāng)物體距凸透鏡3Ocm 時(shí)，物距u=30cm＞2f，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，此時(shí)凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像。故選A。
例14 （2013·天津）在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡和光屏在光具座的位置如圖5所示，此時(shí)在光屏上得到燭焰清晰的像；若保持透鏡位置不動，將蠟燭移到光具座的40cm刻度處，對于此時(shí)像的性質(zhì)判斷正確的是（ ）
A．一定是放大的像
B．一定是縮小的像
C．一定是倒立的像
D．一定是正立的像
解析：由圖知，物距大于像距，此時(shí)成倒立縮小的實(shí)像，因此物距大于2倍焦距，像距處于1倍和2倍焦距之間。
物距u=50cm-30cm=20cm；像距v=65cm-50cm=15cm。由上分析得： 20cm＞2f，f＜15cm＜2f。解得：7.5cm＜f＜10cm。
將蠟燭移到光具座的40cm刻度處時(shí)，物距=50cm-40cm=10cm，處于1倍和2倍焦距之間，所以成倒立放大的實(shí)像。故選AC。
五、實(shí)驗(yàn)探究類
例15．（20133·東營）小明在探究“光反射時(shí)的規(guī)律”時(shí)將一塊平面鏡放在水平桌面上，再把一張紙板放置在平面鏡上。
（1）小明讓一束光貼著紙板射到O點(diǎn)（如圖6甲），要使入射光線和其反射光線的徑跡同時(shí)在紙板上出現(xiàn)，紙板與平面鏡的位置關(guān)系是_______（選填“一定垂直”、“一定不垂直”或“可以垂直也可以不垂直”）。
（2）小明探究反射角和入射角之間的關(guān)系時(shí)，三次改變?nèi)肷浣莍的大?。ㄈ鐖D6乙），實(shí)驗(yàn)所測數(shù)據(jù)如下表，他根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出的結(jié)論和其他同學(xué)的結(jié)論并不一致。請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析小明實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)錯誤的原因是_______。
實(shí)驗(yàn)次數(shù)
入射角
反射角
第一次
20°
70°
第二次
30°
60°
第三次
50°
40°
解析：（1）要使入射光線和其反射光線的徑跡同時(shí)在紙板上出現(xiàn)，則法線必須與平面鏡垂直，并且反射光線、入射光線和法線必須在同一平面內(nèi)，因此紙板與平面鏡的位置關(guān)系必垂直；
（2）根據(jù)反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射線與法線的夾角，入射角是入射線與法線的夾角，當(dāng)入射角分別為20°、30°、50°時(shí)，反射線與法線的夾角，即反射角也應(yīng)分別是20°、30°、50°，而70°，60°，40°正好是反射光線與鏡面的夾角，所以是把反射光線與鏡面的夾角當(dāng)成了反射角。
故答案為：（1）一定垂直；（2）把反射光線與鏡面的夾角當(dāng)成了反射角。
例16．（2013·日照）如圖7所示是小芳同學(xué)探究“平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)裝置。
（1）在實(shí)驗(yàn)中用透明的玻璃板代替平面鏡，主要是利用玻璃透明的特點(diǎn)，便于_______。
（2）在豎立的玻璃板前放一支點(diǎn)燃的蠟燭M，可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像。小明拿另一支大小相同的蠟燭N在玻璃板后面移動，直到它跟蠟燭M的像完全重合。由此可以得出的結(jié)論是_______。
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，小芳同學(xué)應(yīng)在_______（填“M”或“N”）側(cè)觀察蠟燭M經(jīng)玻璃板所成的像。
（4）細(xì)心的小芳透過玻璃觀察蠟燭M的像時(shí)，看到在像的后面還有一個較模糊、與像有部分重疊的像，出現(xiàn)兩個像的原因是_______。
（5）經(jīng)過三次實(shí)驗(yàn)，記錄的像A'、B'、C'與物A、B、C對應(yīng)的位置如圖7所示。為了得到更多的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，接下來小明應(yīng)該進(jìn)行的操作是：_______。
解析：（1）用玻璃板代替平面鏡，便于確定像的位置，確定出像的位置，才能比較像和物的大小。
（2）未點(diǎn)燃的蠟燭與點(diǎn)燃的蠟燭的像完全重合，可知蠟燭和他成的像大小相等；
（3）因?yàn)槠矫骁R所成的像是虛像，在玻璃板前蠟燭M這一側(cè)不同的位置觀察才能看到蠟燭的像；
（4）由于像是由光的反射形成的，而普通玻璃的兩面都能反射光，能成兩個像，所以通過玻璃板該同學(xué)看到了同一個蠟燭的兩個像。
（5）本實(shí)驗(yàn)是探究驗(yàn)證平面鏡成像的特點(diǎn)，所成的像是虛像；像和物體各對應(yīng)點(diǎn)的連線與平面鏡垂直；像和物體各對應(yīng)點(diǎn)到平面鏡間距離相等。他們下一步應(yīng)該連接像與物的對應(yīng)點(diǎn)，判斷連線與鏡面是否垂直；通過歸納處理即可得出如下結(jié)論：物和像的連線與鏡面垂直，物體和像到鏡面的距離相等。
故答案為：（1）確定像的位置；（2）像和物大小相等；（3）M；（4）玻璃板比較厚，蠟燭經(jīng)過兩個反射面都會形成像；（5）連接對應(yīng)的像點(diǎn)和物點(diǎn)，判斷連線是否和鏡面垂直；測出像點(diǎn)和物點(diǎn)到玻璃板的距離進(jìn)行比較。
例17．（2013·蘇州）某同學(xué)在做探究光的折射特點(diǎn)實(shí)驗(yàn)，如圖8所示是光從空氣射入水中時(shí)的光路，實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)。通過實(shí)驗(yàn)還得到如下數(shù)據(jù)：
入射角α
0°
15°
30°
45°
60°
反射角β
0°
15°
30°
45°
60°
折射角γ
0°
11.3°
22.1°
35.4°
40.9°
（1）分析表中數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：
①光從空氣斜射到水面時(shí)，將同時(shí)發(fā)生______和______現(xiàn)象；
②光從空氣斜射到水面時(shí)，折射角隨入射角的變化關(guān)系是：______，且折射角______（大于/等于/小于）入射角。當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于零。該同學(xué)根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)中的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論②總結(jié)出了光的折射特點(diǎn)。
（2）請你對該同學(xué)通過上述探究實(shí)驗(yàn)得出光的折射特點(diǎn)的過程作出評價(jià)。
是否存在不足？答：______（是/否）；請簡要說明理由：______。
解析：（1）①光從空氣斜射到水面時(shí)，將同時(shí)發(fā)生反射和折射現(xiàn)象；②由表中數(shù)據(jù)可知，光從空氣斜射到水面時(shí)，當(dāng)入射角不斷增大時(shí)，折射角也隨之增大，故折射角隨②入射角的變化關(guān)系是：折射角隨入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。當(dāng)光從空氣垂直射到水面時(shí)，折射角等于零。
（2）評價(jià)：存在不足，應(yīng)該換用其他透明介質(zhì)再做此實(shí)驗(yàn)，這樣得出的結(jié)論將更具有普遍性。
故答案為：（1）①反射；折射；②折射角隨入射角的增大而增大；小于；（2）是；三次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以，但沒有換用其他透明介質(zhì)做此實(shí)驗(yàn)。
例18．（2013·重慶）如圖9所示，一束平行光經(jīng)過一凸透鏡，調(diào)節(jié)光屏的位置直到在光屏上得到一個最小、最亮的光斑。小楠用此凸透鏡做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，并用蠟燭作光源，實(shí)驗(yàn)裝置如圖10所示。
(1)該凸透鏡的焦距為_______cm。
(2)實(shí)驗(yàn)前要調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心與燭焰的中心大致在_________。
(3)當(dāng)蠟燭、凸透鏡位于圖10中刻度對應(yīng)的位置時(shí)，光屏上得到一個清晰的像，該像是一個倒立、____ (選填“放大”或“縮小”)的實(shí)像，此時(shí)所成的像與______所成的像性質(zhì)相同(選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”)。
(4)如果她將蠟燭移到圖10中30cm刻度線處，這時(shí)光屏應(yīng)向_______ (選填“左”或“右”)移動才能在光屏上得到清晰的像。
解析：（1）由圖知，光斑即焦點(diǎn)處，從焦點(diǎn)到凸透鏡的距離為焦距，所以焦距f=40cm-30cm=10cm；
（2）實(shí)驗(yàn)過程中，調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使蠟燭、凸透鏡和光屏三者中心大致在同一高度，目的是使?fàn)T焰的像成在光屏的中央；
（3）當(dāng)蠟燭、凸透鏡位于圖10中刻度對應(yīng)的位置時(shí)，物距在大于1倍焦距而小于2倍焦距，凸透鏡能成倒立縮小的實(shí)像，照相機(jī)是根據(jù)這個原理制成的；
（4）保持凸透鏡位置不變，把點(diǎn)燃的蠟燭放在光具座30cm刻度處，物距為u=50cm-30cm=20cm，u=2f，成倒立、等大的實(shí)像。像成在二倍焦距的位置，光屏在70cm的位置，所以光屏向右移動。
故答案為：（1）10；（2）同一高度；（3）縮?。徽障鄼C(jī)；（4）右。
例19．（2013·鎮(zhèn)江）在學(xué)完凸透鏡成像規(guī)律后，小明選擇了一塊焦距未知的凸透鏡，對凸透鏡成像特點(diǎn)作了進(jìn)一步探究。
（1）為測量凸透鏡焦距，他讓一束平行光正對射向該透鏡，須調(diào)節(jié)光屏位置直到在屏上得到一個______的光斑。圖11是調(diào)節(jié)完成的狀態(tài)，該透鏡的焦距f=______cm；
（2）小明按圖12組裝好實(shí)驗(yàn)裝置。在只移動透鏡的情況下，他發(fā)現(xiàn)都不能在光屏上成清晰的像。由此，你猜想造成上述現(xiàn)象的原因是______；
（3）如圖13所示，蠟燭在光具座上A處時(shí)，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為______的實(shí)像。若把蠟燭從A處向左移動距離s到C，為在光屏上再次成清晰的像，則他應(yīng)將光屏向______移動，移動距離s′______s。
解析：（1）讓一束平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后，在光屏上形成了一個最小、最亮的光斑，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，由圖11可知：焦點(diǎn)到光心的距離是25cm-15cm=10cm，所以凸透鏡的焦距是10cm。
（2）由圖12可知，此時(shí)u＞2f，在只移動透鏡的情況下，當(dāng)物距u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像，此時(shí)2f＞v＞f，但光屏的位置就不符合2f＞v＞f；當(dāng)2f＞u＞f時(shí)，成倒立、放大的實(shí)像，此時(shí)v＞2f，同樣光屏的位置也不符合v＞2f；因此都不能在光屏上成清晰的像。要想在光屏上得到像，就得將光屏遠(yuǎn)離透鏡，因此造成都不能在光屏上成清晰的像的原因是蠟燭和光屏間距離較小。
（3）由圖13可知，物距小于像距，由凸透鏡成像規(guī)律可知，可在B處的光屏上成一清晰的像，所成像為倒立、放大的實(shí)像；凸透鏡位置不變，蠟燭向左移動，物距增大，像距減小，光屏向左移動才能接到清晰的像。當(dāng)物距等于2f，此時(shí)像距也為2f，物像之距最小。當(dāng)由A處向左移動時(shí)，由于物體向2f處靠近，所以物像之距在減小，因?yàn)槲矬w向左移動，像也向左移動，所以物體移動的距離s小于像移動的距離s′。
故答案為：（1）最小最亮；10；（2）蠟燭和光屏間距離較??；（3）倒立、放大；左；＞。
