第三章 光的世界 综合素质评价
一、填空题(每空2分，共30分)
1．晴朗的夜空下，小明观察到中国空间站飞过他的头顶。外表不能够发光的空间站是通过反射太阳光被小明观察到的，表明夜空中的空间站 (填“是”或“不是”)光源；为了看清楚空间站，小明应选择 (填“亮”或“暗”)的夜空。
2．太阳到地球的距离大约是1．5×1011 m，太阳发出的光要经过 s才能到达地球。(光速c取3．0×108 m/s)
3．“大湖名城、创新高地”，随着生态环境的不断改善，如今的合肥巢湖岸边也成了节假日人们休闲游览的胜地，人们在巢湖边上游览时常可以看到这样的美景奇观：“鸟在水中飞，鱼在云中游”，这里看到的水中的“云”是由于光的 形成的，人们看到的水中的“鱼”是由光传播形成的 像。
4．如图是“临摹神器”，将平板和镜M放在支架上调节到适当角度，则平板屏幕中的物体通过镜M成的像恰好落在水平桌面上的白纸上，即可对屏幕中的物体临摹。临摹时，将屏幕远离镜M时，通过镜M所成的像的大小会 (填“变大”“变小”或“不变”)。
(第4题)
5．如图是光在空气和水的界面EF处发生反射和折射的光路图，∠AOF＝35°。图中，反射角大小是 ，折射光线在 (填“水”或“空气”)中。
(第5题)
6．如图是子墨和爷爷在河中叉鱼的情景，子墨在船上看到河水中的“鱼”比鱼的实际位置要 (填“深”或“浅”)些。
(第6题)
7．条形码通常由黑色和白色的平行线条组成，这些线条的排列和间距代表了特定的信息。当条形码扫描器照射如图所示的条形码时，黑条纹将光 (填“反射”或“吸收”)，再通过电脑解码就可以获取考生相关信息。如果条形码稍微贴歪一些，将 (填“影响”或“不影响”)信息的读取。
(第7题)
8．有一光电控制液面高度的仪器，通过光束在液面上的反射光束打到光电屏上来显示液面高度，光路图如图所示。当入射光方向不变，光电屏上的点由S1移到S2时，表示液面 (填“上升”“下降”或“不变”)。
(第8题)
9．某人来到一健身中心，在平面镜中看到一个没有标明钟点数字的时钟钟面(12小时制)，镜面与钟面平行，如图甲所示，由此可知，当时的实际时间是 。某天他来到游泳池边，发现在竖直墙面上有一只挂钟，挂钟在水面下的像如图乙所示，则挂钟实际指示的时间是 。
(第9题)
10．如图所示，MN为平面镜，CD为光屏。它们均竖直放置，在平面镜N端正前方，位于MN、CD中点处有一激光源S。现S发出一束光向镜面投射，当光的入射点从N点单向移动到M点时，测得反射光在光屏CD上的移动速度是3 m/s，则入射光的入射点沿镜面移动的速度是 m/s。
(第10题)
二、选择题(每小题3分，共21分；每小题给出的四个选项中，只有一个选项是符合题意的)
11．早在战国时期，我国古代著名教育家、思想家墨子就在研究小孔成像的现象。如图所示，他用点燃的蜡烛作为光源，在木板上钻了一个小孔，发现光透过小孔在墙壁上形成一个倒立的像。下列说法正确的是( )
A．小孔成像现象能说明光沿直线传播
B．木板上的小孔一定是圆形的
C．保持蜡烛和墙的位置不变，将木板向靠近蜡烛的方向移动，烛焰在墙上的像会变小
D．烛焰在墙上形成的像是虚像
12．如图所示，小林同学晚上从远处走近一盏路灯又远离路灯的过程中，他的影子长度的变化情况是( )
A．一直在变短
B．一直在变长
C．先变短后变长
D．先变长后变短
13．如图所示，在井的上方放置一块平面镜，使跟水平方向成40°角的太阳光能竖直照到井底，则平面镜跟水平方向的夹角应是( )
A．25°
B．40°
C．60°
D．65°
14．如图所示是小明同学自制的潜望镜，利用它能在隐蔽处观察到外面的情况。当它正对甲处的“F”光源时，人眼在乙处观察到的像是( )
15．如图是晚上汽车在干燥的沥青路面和潮湿的沥青路面上行驶时大灯的部分光路图，在晚上开车时( )
A．光在潮湿的路面发生漫反射
B．光在干燥的路面发生镜面反射
C．对面无车时，驾驶员看潮湿的路面更亮
D．照射到干燥路面上的光遵循光的反射定律
16．标有甲点的筷子放在空碗中如图所示，向碗中加水至虚线处，观察到水中筷子向上折的场景，此时从碗口上方看筷子上的甲点，光的传播路径正确的图是( )
A B C D
17．“接天莲叶无穷碧，映日荷花别样红。”是著名诗人杨万里的诗句。我们能看到绿色的莲叶和红色的荷花，是因为( )
A．莲叶发出绿色的光 B．莲叶反射绿色的光
C．荷花吸收红色的光 D．荷花折射红色的光
三、实验题(第18小题8分，第19小题10分，第20小题10分，共28分)
18．某同学在“探究光的反射定律”时，实验装置如图所示，他先用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾，将平面镜放在一个能转动的水平圆台上，用一支固定的红色激光笔发出一束垂直射向平面镜的光ON，然后用另一支绿色激光笔向O点发出一束光AO，经平面镜反射后沿OB方向射出。请回答下列问题：
(1)实验中，用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾的目的是 (填“显示光路”或“降低温度”)。
(2)利用红色激光来显示法线的位置ON，此时入射光线ON的入射角的大小为 。
(3)缓慢转动圆台，可以看到三束光相互重合，说明在反射现象中，反射光线、入射光线、法线在 。
(4)在上述实验装置的基础上，该同学在玻璃罩内装入了量角器，多次改变AO与ON的夹角进行实验，测量并记录AO与ON的夹角、OB与ON的夹角。该同学所探究的问题是：光在反射时，反射角大小与 是否有关。
19．在探究平面镜成像特点实验中，如图所示。
(1)实验中用玻璃板代替平面镜完成实验的好处是 。
(2)若用光屏替换玻璃板后面的蜡烛B，在玻璃板后面观察光屏，光屏上将 (填“能”或“不能”)观察到前面点燃蜡烛A的像，这说明平面镜所成的是 像。
(3)三次实验后发现测出蜡烛B到玻璃板的距离都比蜡烛A到玻璃板的距离略大一些，原因是 。
A．刻度尺测量像距时存在误差
B．玻璃板有一定厚度
C．物和像的标记点不对应
D．玻璃板没有竖直放置
(4)若将玻璃板竖直向上慢慢提起，蜡烛A的像会 (填“上移”“下移”或“不动”)。
20．【新考法·新定义】如图甲所示，小明在探究光的折射现象时，将一束光线以50°入射角斜射入杯中，在杯底形成光斑，然后逐渐往杯中加水，观察杯底光斑的位置变化。他对实验中光偏折程度的差异产生了兴趣。为了定量反映这种差异，他将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”。根据所学知识和生活经验，小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜想：
猜想1：与液体深度有关；
猜想2：与液体种类有关；
猜想3：与入射光的颜色有关。
(1)图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为 ，加水过程中，杯底光斑向 (填“左”或“右”)移动。
(2)实验中通过观察分析认为猜想1不正确，因为水面上升(下降)，入射角和折射角都不变。为了继续探究猜想2，小明只将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度(如图乙所示)，杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合。对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比” (填“大”或“小”)。
(3)为了探究猜想3，小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光，杯底光斑位置如图丙所示，则 光的“偏折比”大。
(4)将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为0．8，则光在玻璃砖下表面折射时的“偏折比”为 。
四、作图与推导题(第21小题10分，第22小题11分，共21分；解答要有必要的公式和过程)
21．为倡导学生“爱好眼睛，保护视力”，学校组织医院医生为学生检查视力活动，如图，医生在为悦菲同学检查视力，悦菲同学观看的是平面镜中视力表的像。则：
(1)如果在平面镜后面放一块不透光的木头，悦菲同学还能看到视力表的像吗？
(2)悦菲同学距离视力表的像有多远？
(3)如果悦菲同学站起来，朝平面镜的方向走了3 s后，她距离视力表的像2.8 m，则悦菲同学走动的速度是多少？
22．如图所示为一块方形玻璃砖，光线AB从空气斜射到该方形玻璃砖。BC是光线AB的折射光线，其中MN和PQ是法线并且互相平行。
(1)作出光线BC从玻璃砖出来后的折射光线CD。
(2)请利用几何知识和光学知识，求证：AB∥CD。
参考答案
1．不是；亮 点拨：本身能发光且正在发光的物体是光源。夜空中的空间站不能发光，不是光源，空间站是通过反射其他光被小明观察到，所以，小明应选择亮的夜空。
2．500 点拨：太阳发出的光到达地球要用的时间为t＝＝＝500 s。
3．反射；虚 点拨：平静的水面相当于一平面镜，水中的“云”是云通过水面成的虚像，成像原理是光的反射。鱼反射的光由水中进入空气时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射光进入人眼，人眼逆着折射光看去，会看到鱼的虚像。
4．不变 点拨：平板屏幕中的物体通过镜M成的像属于平面镜成像，像和物体大小相等，将屏幕远离镜M时，通过镜M所成的像的大小会不变。
5．55°；水
6．浅 点拨：鱼反射的光从水中斜射入空气时，在水面发生折射，折射光线远离法线，而人眼逆着折射光看去，会看到比鱼实际位置要浅的虚像。
7．吸收；不影响 点拨：当条形码扫描器照射条形码时，黑条纹将光吸收，再通过电脑解码就可以获取考生相关信息；条形码稍微贴歪不影响信息的读取。
8．下降 点拨：由于入射光线是固定的，且光在液面上发生的是镜面反射，当液面发生变化时，新的反射光线与原来的反射光线是平行的。所以当光电屏上的点由S1移到S2时，液面是下降的。
9．7：25；3：55 点拨：对于图甲，根据平面镜成像特点，作出平面镜中钟表像的实际情况，如下图中粗箭头所示，可以看到钟表的实际时间是7：25。
对于图乙，根据平面镜成像特点，作出平面镜中挂钟像的实际情况，如下图中粗箭头所示，可以看到挂钟的实际时间是3：55。
10．1 点拨：如图所示，作S在平面镜MN中的像S1，连接S1C，与MN交于点B，由“位于MN、CD中点处有一激光源S”可知S1N＝S1A，则由相似三角形的性质可得NB＝AC，光斑在CD上扫过的长度是在MN上扫过长度的3倍。设光斑在MN上移动的速度为v，光斑在CD上移动的速度为v1，由反射光在光屏CD上的移动速度是3 m/s可知，由于时间相同，则3vt＝v1t，解得v＝1 m/s。
11．A
12．C 点拨：如图所示，在小林从远处走近路灯的过程中，路灯发出的射向小林头顶的光线与地面的夹角越来越大，小林在地面上的影子越来越短；远离路灯时，路灯发出的射向小林头顶的光线与地面的夹角越来越小，小林在地面上的影子又会变长。故选C。
13．D 点拨：从图中可以看出，入射光线与反射光线的夹角为90°＋40°＝130°，所以入射角为×130°＝65°，入射光线与平面镜的夹角为90°－65°＝25°，则平面镜与水平方向的夹角为40°＋25°＝65°。
14．A 点拨：潜望镜中使用的是两块平面镜，第一块平面镜成正立、等大、左右颠倒的像，第二块平面镜成正立、等大、左右再次颠倒的像，则最后所成的像就是跟原物完全一样的像，故A正确。
15．D 点拨：由图可知，光射到潮湿的沥青路面上容易发生镜面反射，光射到干燥的沥青路面上，反射光线射向四面八方，容易发生漫反射，故A、B错误；由于光射到潮湿的沥青路面上容易发生镜面反射，反射光线是平行射出的，很少的反射光线进入驾驶员眼睛，所以，对面无车时，驾驶员看潮湿的路面更暗，故C错误；照射到干燥路面上的光发生漫反射，漫反射遵循光的反射定律，故D正确。
16．A 点拨：水中筷子反射的光从水中斜射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线远离法线，而我们认为光是沿直线传播的，我们看到的水中筷子位置在折射光线的反向延长线上，比水中筷子的实际位置偏高，看起来筷子向上弯折，故只有图A符合题意。
17．B 点拨：莲叶不是光源，本身不发光，故A不符合题意；我们能看到莲叶是因为莲叶反射外界的光，绿色的莲叶只能反射绿色光，所以当太阳光照在莲叶上面时，只有绿色光被反射进入我们的眼睛，我们看到的莲叶是绿色的，故B符合题意；红色的荷花是不透明的物体，只反射红色光，吸收其他色光，故C不符合题意；荷花是不透明的物体，光照在荷花上面发生的是光的反射，不是折射，故D不符合题意。故选B。
18．(1)显示光路 (2)0° (3)同一平面内 (4)入射角大小
点拨：(1)实验中用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾，是为了清晰地显示出光传播的路径，便于完成实验。
(3)缓慢转动圆台，可以看到三束光相互重合，说明在反射现象中，反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
(4)实验中多次改变入射角，观察反射角的变化，是在探究反射角与入射角之间的关系。
19．(1)便于确定像的位置 (2)不能；虚 (3)B (4)不动
点拨：(1)用玻璃板代替平面镜是由于玻璃板透明，便于确定像的位置。
(2)虚像不能成在光屏上，若用光屏替换玻璃板后面的蜡烛B，在玻璃板后面观察光屏，光屏上将不能观察到前面点燃蜡烛A的像，这说明平面镜所成的是虚像。
(3)三次实验中的像距都比物距略大一些，是因为玻璃板有一定厚度，有两个反射面，而不是因为刻度尺测量像距时存在误差，故A不符合题意，B符合题意；物和像的标记点不对应属于操作出现了错误，不一定会导致三次实验的像距都比物距大，故C不符合题意；玻璃板没有竖直放置会导致像与蜡烛B无法在桌面上重合，不会导致三次实验的像距都比物距大，故D不符合题意。故选B。
(4)平面镜成的像与物关于镜面对称，实验中将玻璃板竖直向上提起，蜡烛A的位置不变，则其通过玻璃板成的像的位置不变，即像不动。
20．(1)0．7；右 (2)小 (3)红 (4)1．25
点拨：(1)图甲实验中，测得折射角为35°，已知入射角为50°，则偏折比＝＝0．7；当往杯中逐渐加水时，光的折射程度不变，但入射点逐渐抬高且向右移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在杯底的光斑会逐渐向右移动。
(2)将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度，杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合，如图1(为便于比较，在同一幅图中进行对比)，由图可知：在油中折射光线更靠近法线，即油中的折射角小于水中的折射角。由于入射角相同，且偏折比是折射角与入射角的比值，所以在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小。
(3)光线的入射角和入射点不变，红、蓝色激光的折射光线如图2所示，由图可知：红色激光的折射角大于蓝色激光的折射角。由于入射角相同，则根据“偏折比”的定义可知，红光的“偏折比”大。
(4)将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖的光路图如图3所示，当光在玻璃砖上表面折射时入射角为r，折射角为i，此时“偏折比”为0．8，即：＝0．8；当光在玻璃砖下表面折射时入射角为r'，折射角为i'，则∠r'＝∠i，∠i'＝∠r，所以，光在下表面折射时的“偏折比”为＝＝＝＝1.25。
21．解：(1)能。
(2)视力表到平面镜的距离是2.5 m，根据物与像到平面镜的距离相等，所以视力表像到平面镜的距离也是2.5 m，悦菲同学到平面镜的距离为2.5 m－0.4 m＝2.1 m，所以悦菲同学到视力表像的距离为2.5 m＋2.1 m＝4.6 m。
(3)3 s后，悦菲同学距离视力表的像2.8 m，则3 s内悦菲同学移动的距离s＝2.1 m－(2.8 m－2.5 m)＝1.8 m，
则悦菲同学走动的速度v＝＝＝0.6 m/s。
22．解：(1)如图所示。
(2)如下图所示，延长AB，反向延长CD，因为在光的折射现象中，光路是可逆的，所以∠4＝∠1；∠4和∠5互为余角，∠θ与∠1互为余角，则∠5＝∠θ；对顶角相等，即∠5＝∠6，所以∠6＝∠θ，玻璃砖的上下两个面是平行的，所以AB平行于CD。
