物理物理光学问题求解方法的专项培优 易错 难题练习题含答案.docx
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物理物理光学问题求解方法的专项培优易错难题练习题含答案
一、初中物理光学问题求解方法
1.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。
2.有一个焦距为f的凸透镜,现在将一个物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处,在此过程中()
A.物体和像之间的距离一直在减小B.物体和像之间的最小距离为4f
C.像的大小和物体大小的比值先减小后增大D.像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大
【答案】BD
【解析】
【详解】
A.从4f向2f移动过程中,物体和像之间的距离减小,从2f继续向1.5f处移动过程中,物体和像之间的距离增大,物体和像之间的距离先减小后增大,故不符合题意;
B.当物距等于2f时,像距等于2f,物体和像之间的距离最小为4f,故符合题意;
C.成实像时,物近像远像变大,物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处,物大小不变,像一直变大,因此像的大小和物体大小的比值一直变大,故不符合题意;
D.从4f向2f移动过程中,物体移动速度大于像的移动速度,从2f继续向1.5f处移动过程中,物体移动速度小于像的移动速度,因此像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大,故符合题意。
3.小磊在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将凸透镜A固定在光具座上35cm处,移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像,如图甲所示。
接着,他将凸透镜A换成凸透镜B并保持烛焰和透镜位置不变,移动光屏再次得到清晰的像如图乙所示。
则下列说法中正确的是( )
A.照相机的物镜成像原理与图甲相同B.放大镜的物镜成像原理与图乙相同
C.凸透镜A的焦距大于凸透镜B的焦距D.凸透镜B的焦距大于凸透镜A的焦距
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图甲可知,光屏上呈现倒立缩小的实像,所以照相机的物镜成像原理与图甲相同,故A正确;
B.由乙图可知,此时成倒立、放大的实像,所以放大镜的物镜成像原理与图乙不相同,故B错误;
CD.由甲图可知,物距
此时成倒立、缩小的实像,所以物距大于两倍焦距,所以
得
由乙图可知,物距仍为30cm,此时成倒立、放大的实像,所以物距处于f和2f之间,即
可得
所以A的焦距小于B的焦距;故C错误,D正确。
故选AD。
4.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。
5.在探究凸透镜成像规律"的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图甲所示。
实验前,让一束平行光射向凸透镜,如图乙所示,移动光屏,直到在光屏上会聚成一点。
实验中,学生多次移动蜡烛和光屏的位置进行实验探究。
探究完成后,小明拿来一只眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,且较靠近凸透镜,结果,光屏上原来清晰的像变模糊了,他只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到烛焰清晰的像。
下列有关说法中正确的是()
A.该凸透镜的焦距为60cm
B.随着蜡烛燃烧变短,光屏上的像将向上移动
C.当学生把蜡烛移动到80cm刻度处,再移动光屏,会成一个倒立、缩小的实像
D.小明拿来的眼镜是近视镜
【答案】BCD
【解析】
【详解】
A.由焦距的概念可知,
所以该凸透镜的焦距为10cm,A错误;
B.凸透镜在光屏上成倒立的实像,随着蜡烛燃烧变短,光屏上的像将向上移动,B正确;
C.由甲图知,80cm刻度处到凸透镜的距离为
所以
因此在光屏上成一个倒立、缩小的实像,C正确;
D.只将光屏远离凸透镜到适当的位置又在光屏上得到蜡烛清晰的像,说明物距不变,像距增大了,也就是眼镜对光具有发散作用,因此小明的眼镜是凹透镜,凹透镜用来矫正近视眼也叫近视镜,D正确。
故选BCD。
6.在“探究凸透镜成像的规律”时,将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm处,在透镜另一侧距离透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像。
下列说法正确的是()
A.此时的成像特点与投影仪相同
B.该透镜的焦距满足8cmC.将蜡烛和光屏互换后,光屏上不能承接到清晰的像
D.将蜡烛和光屏同时远离凸透镜,可再次承接到清晰的像
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.由题可知,蜡烛放在距凸透镜30cm处,在透镜另一侧距离透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像,物距大于像距,光屏上成倒立缩小的实像,与照相机原理相同,故A不正确;
B.由凸透镜成像规律可知,此时物距在二倍焦距以外,像距在一倍焦距和二倍焦距之间,即
,
即
,
可得
,
则
透镜的焦距满足
,故B正确;
C.由光路可逆原理可知,将蜡烛和光屏互换后,光屏上能承接到清晰的像,故C项不正确;
D.将蜡烛远离凸透镜时,光屏要靠近凸透镜,才能在光屏上成清晰的像,故D项不正确。
故选B。
7.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.
8.如图所示,纸筒底部中心开一小孔a,又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c,蜡烛放在纸筒前,此时光屏上观察到三个像.在b、c两孔处放置两相同的三棱镜,同时移动光屏,到某一位置时光屏上只出现一个清晰的更亮的像.则b、c两小孔处三棱镜放置的方式可能是
A.
B.
C.
D.
【答案】A
【解析】
【详解】
三棱镜具有偏折光的能力,要想使光都会聚在光屏中心的位置,则在b、c两处放置的三棱镜的方式应该是凸透镜的形状(中间厚,边缘薄),故BCD项不符合题意,A项符合题意。
9.如图甲所示,在探究“平面镜成像时,像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系?
”实验中,桌上已给出的实验器材有:
带支架的玻璃板、铅笔、刻度尺、打火机各一个;完全相同的蜡烛两个(A、B);白纸一张。
A蜡烛是“物”。
实验中,确定A蜡烛的像的位置后,在白纸上沿蜡烛A和蜡烛B的边缘画圆,并测出相应的物距u和像距v。
第一次实验测量的物距是A的右端到直线的距离,蜡烛B的位置如图乙所示。
下列说法正确的是
A.实验中应只点燃A蜡烛
B.应在“M”侧观察蜡烛A经玻璃板所成的像
C.多次改变A蜡烛的位置,获得多组数据是为了减小误差
D.第一次实验测量的像距v1=3.50cm
【答案】ABD
【解析】
【详解】
AB.做实验时,只点燃蜡烛A,蜡烛A在玻璃板中成像,观察蜡烛的像时,眼睛要在蜡烛A的一侧,眼睛既能看到蜡烛A,又能看到代替蜡烛A像的蜡烛B,当B好像被点燃时,说明B与A的像完全重合,说明A与A的像大小相同;故A、B正确;
C.实验中,多次改变A蜡烛的位置,主要是为了获得多组数据归纳出物理规律,使实验结论具有普遍性,故C错误;
D.实验测量的物距是A的右端到直线的距离,则根据对称性可知,像距应是B的左端到直线的距离,由图知:
刻度尺上1cm之间有10个小格,所以一个小格代表的长度是0.1cm,即此刻度尺的分度值为1mm,所以此时对应的像距v=3.50cm,故D正确。
10.小红在做“探究凸透镜成像的规律”的实验中,在光屏上得到了烛焰清晰的缩小的像。
小红保持凸透镜的位置不变,将光屏和蜡烛的位置互换,这时,她在光屏上可以看到( )
A.正立、放大的像B.正立、缩小的像
C.倒立、缩小的像D.倒立、放大的像
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
由题意可知,在光屏上得到了烛焰清晰的缩小的像,那么物距大于两倍焦距,像距小于两倍焦距大于一倍焦距;当保持凸透镜的位置不变,将光屏和蜡烛的位置互换,物距是小于两倍焦距大于一倍焦距,像距是大于两倍焦距,由于光的可逆性,根据凸透镜的成像规律可知,这时成倒立、放大的实像。
故选D。
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.将一长方形玻璃砖沿对角线切开,并分开一段距离放置,所图所示.四条光线沿图示位置入射,能得到右边出射光线的只可能是
A.光线aB.光线bC.光线cD.光线d
【答案】C
【解析】
【详解】
光线垂直于界面入射时,光线的传播方向不变;光从左侧玻璃中斜射入空气中时,折射角大于入射角,故从左侧玻璃中出来的折射光线会向上偏折;
光从空气中斜射入右侧玻璃中时,折射角小于入射角(此时的折射角等于左侧玻璃中的入射角),故折射光线与原入射光线平行射出,即最后射出的光线如上图所示;d光线由于未垂直界面入射,因此无法垂直射出,故选C.
13.用凸透镜成像时,定义像与物的大小之比为“放大率”,则在物体成像的情况下()
A.物距一定时,焦距越小放大率越大
B.物距一定时,焦距越大放大率越大
C.焦距一定时,物体离透镜越近放大率越大
D.焦距一定时,物体离同侧焦点走近放大率越大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.当物体在凸透镜上成实像时,即物体放在1倍焦距以外时,通过做图可以知道,物距一定时,焦距越大则放大率越大;当物体在凸透镜成虚像时,即物体放在1倍焦距以内时,通过做图可以知道,物距一定时,焦距越小则放大率越大;故A、B均不对;
C.当凸透镜的焦距一定时,物体成虚像时,通过做图可以知道,物体离透镜越近,放大率越小,故C是不对的;
D.当成实像时才是物体离透镜越近,放大率越大,故也可以说是物体离同侧的焦点越近时,放大率越大,这个规律不但对于成实像时适用,成虚像时也同样适用,故D是正确的。
故选D。
14.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.
15.小明探究“凸透镜成像规律”,当蜡烛到透镜的距离是30cm时,调节透镜另一侧的光屏,屏上得到清晰放大的像。
下列判断中正确的是()
A.此时的像是正立放大的虚像
B.该透镜的焦距是15cm
C.当蜡烛到透镜的距离是60cm时,调节光屏,屏上可得缩小的像
D.当蜡烛到透镜的距离是15cm时,调节光屏,屏上可得放大的像
【答案】C
【解析】
【详解】
AB.像能用光屏承接,说明像是实像,虚像不能用光屏承接,凸透镜成放大的实像时,v>2f,f
故AB错误;
C.当u=60cm时,由f<30cm可知2f<60cm,即u>2f。
当物距大于2f时,f故C正确;
D.当u=15cm时,由30cm<2f可知15cm故D错误。
16.如图,正午时,太阳光直射在水平地面,取一圆形薄透镜正对阳光,在距透镜20cm的地面上得到一个光斑,其直径与透镜直径相等,透镜的焦距是
A.10cmB.20cm
C.30cmD.40cm
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知该透镜为凸透镜,根据凸透镜对光有会聚作用,以及在距透镜20cm的地面上得到一个光斑的直径与透镜直径相等,得到透镜的焦距是
。
故B、C、D项不符合题意,A项符合题意。
17.如图四幅图均为九年级课本中电学实验实物连接图,其中电表的左接线柱均为“﹣”接线柱,四幅图的电路连接均有错误,其中有三幅图可通过改变一根导线的一端就可以修改正确,只有一幅图是需要改变多根导线的一端才可以修改正确的,这幅图是
A.
用电压表则灯L2两端的电压
B.
探究并联电路干路电流与各支路电流的关系
C.
伏安法测小灯泡的电阻
D.
在电阻一定时探究电流与电压的关系
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.如图电压表测量的总电压,要用电压表则灯L2两端的电压,将电压表连接L1左端一端,改接到L2左端即可,故A不符合题意;
B.探究并联电路干路电流与各支路电流的关系,电流表应分别测量干路电流、两支路电流,如图将电源负极连接下面灯泡左端的连线,改接到下方电流表的负接线柱,即为正确的电流,故B不符合题意;
C.如图,伏安法测小灯泡的电阻的实验电路中,电流表的正负接线柱接反了,且滑动变阻器连接了上面的两个接线柱,所以最少两处需要改正,故C符合题意;
D.如图,在电阻一定时探究电流与电压的关系,电流表应串联,电压表应并联在电阻两端,所以将电阻右端到电流表的连线,改接到电压表的负接线柱即为正确的电路,故D不符合题意;
18.有一圆柱形敞口容器,从其左侧某一高度斜射一束激光,在容器底部产生一个光斑O,如图所示,下列操作使光斑向左移动的是:
()
A.保持水面高度不变使激光笔向右平移B.保持激光射入角度不变使水面上升
C.保持激光射入角度不变使水面下降D.保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.保持水面高度不变使激光笔向右平移,即入射光线向右平移,入射角不变,折射角也不变,所以在容器底部产生一个光斑也向右平移,故A项不符合题意;
B.保持激光射入角度不变使水面上升,则入射点向左移动,入射角不变,折射角也不变,折射光线与原光线平行向左平移,所以在容器底部产生一个光斑也向左平移,故B项符合题意;
C.保持激光射入角度不变使水面下降,则入射点向右移动,光线在容器底部产生一个光斑也向右平移,故C项不符合题意;
D.保持水面高度和入射点不变使激光入射角增大,则折射角也增大,折射光线远离法线,光线在容器底部产生一个光斑也向右平移,故D项不符合题意。
故选B。
19.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。
20.要使光线经过某一个光学元件后发生图示的偏折,可供选用的元件有:
①平面镜;②凸透镜;③凹透镜。
能达成该目标的所有光学元件有( )
A.①②B.②③C.①③D.①②③
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
光线如果按照下面的传播路径,这三种光学元件都是可以达成目标的,如下图所示。
故选D。