光学竞赛题(附答案)(3)

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光学竞赛题

参考答案与试题解析

一、选择题 1．（3分）细心的小明同学注意到这样一个问题：如果打开窗户，直接看远处的高架电线，电线呈规则的下弯弧形；而如果隔着窗玻璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，而且，轻微摆动头部让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动．产生这种现象的原因是（ ） A．玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同 玻璃各部分的透光度不均匀 B． 玻璃各部分的厚度不均匀 C． D．玻璃上不同部位对光的反射不一样 考点： 光的折射现象及其应用． 专题： 应用题． 分析： 根据光的折射现象，从玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同这一角度入手，然后再对各个选项逐一分析即可． 解答： 解：A、如果隔着窗玻璃看，玻璃上不同部位对光的折射程度不同，而不是玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同，故本选项错误； B、因玻璃上不同部位透过光的颜色是相同的，都是透过白色光，故本选项错误； C、因玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同，所以如果隔着窗玻璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，当轻微摆动头部让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动．故本选项正确； D、因如果隔着窗玻璃看，玻璃上不同部位对光的折射情况不同，而不是反射情况不同． 故选C． 点评： 此题主要考查学生对光的折射现象及其应用，而且此题的中现象对学生来说并不陌生，但是要从光的折射角度来解释这一现象，尤其是“因玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同”这一点，对学生来说就增加了一定的难度，因平时的练习题目，只是简单地折射定律，因此，此题属于难题． 2．（3分）如图所示，平面镜OM与ON的夹角为θ，一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回，则两平面镜之间的夹角不可能是（ ）

20° 15° 10° 5° A．B． C． D． 考点： 光的反射定律． 专题： 光的传播和反射、平面镜成像． 分析： 要解决此题首先要明确下面两点： （1）做出光的反射光路图，根据光路图可以确定每次入射时入射角两个平面镜夹角θ的关系． （2）光线原路返回的含义：必须是经过多次反射后，最后的一次入射是垂直于其中的一个平面镜，即入射角等于零． 解答： 解：画光的反射光路图如下图所示，由图知：光线第一次反射的入射角为：90°﹣θ； ?2010-2014 菁优网

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www.jyeoo.com 第二次入射时的入射角为：90°﹣2θ； 第三次的入射角为：90°﹣3θ； 第N次的入射角为：90°﹣Nθ． 要想延原来光路返回需要光线某次反射的入射角为零 所以有 90°﹣Nθ=0， 解得：N=故选A． 由于N为自然数，所以θ不能等于20°． 点评： （1）此题考查了光的反射定律并结合了几何方面的知识． （2）明确此题中每一次反射，入射角与两平面镜之间夹角θ的关系是解决此题的一个难点，它利用了几何中三角形的外角等于不相邻的内角和的知识． 3．（3分）在探究凸透镜成像规律的实验中，我们发现像距v和物距u是一一对应的，在如图 所示的四个图线中，能正确反映凸透镜成像规律的应该是（ ）

A．图线A B． 图线B C． 图线C D． 图线D 考点： 凸透镜成像规律及其探究实验． 专题： 图析法． 分析： ①首先看清图象中的横轴表示物距，纵轴表示像距，根据凸透镜成像规律中的u=2f时，物距v=2f，求出其焦距． ②凸透镜成像时，像距、物距和焦距三者之间是有一定的联系的，若用一个公式表示，就是：+=（其中u表示物距，v表示像距，f表示焦距）， ③将ABCD4个图线中的物距、像距数值，分别代入+=逐一分析即可得出结论． 解答： 解：A、因为A图线中，物距和像距始终相等，不符合凸透镜成像规律中的物距和像距的关系．故本选项不能正确反映凸透镜成像规律； B、B图线中，随着物距的不断增大，像距在不断减小，不符合凸透镜成像规律中的物距和像距的关系．故本选项不能正确反映凸透镜成像规律； C、图线C，当物距为15cm时，像距为15cm，由凸透镜成像规律可知，u=2f，v=2f，此时f=7.5cm，当物距为35cm时，像距为5cm，代入+≠，故本选项不能正确反映凸透镜成像规律； D、图线D，当物距为10cm时，像距为10cm，由凸透镜成像规律可知，u=2f，v=2f，此时f=5cm，当物距 ?2010-2014 菁优网

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www.jyeoo.com 为30cm时，像距为6cm，代入+=，故本选项能正确反映凸透镜成像规律． 故选D． 点评： 此题主要考查学生对凸透镜成像规律的理解和掌握，此题对学生的要求比较高，第一，要求学生看懂图象，第二要求学生根据图象求出各自的焦距，第三，要求学生知道凸透镜成像时，像距、物距和焦距三者之间的关系，即+=，总之，此题难度较大，属于难题． 4．（3分）如图所示，竖直放置的不透光物体 （足够大）中紧密嵌有一凸透镜，透镜左侧两倍焦距处，有一个与主光轴垂直的物体AB，在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN，镜面与凸透镜的主光轴垂直，B、N两点都在主光轴上，AB与MN高度相等，且与透镜上半部分等高．遮住透镜的下半部分，则该光具组中，物体AB的成像情况是（ ）

A．两个实像，一个虚像 B． 一个实像，两个虚像 只有一个虚像 C．D． 只有一个实像 考点： 凸透镜成像的应用． 专题： 应用题． 分析： （1）平面镜成像的规律：虚像、物体和像大小相等、物体和像到镜面的距离相等，物体和像的连线与镜面垂直； （2）凸透镜成像规律：当物体位于凸透镜的2倍焦距处，成倒立、等大的实像． 解答： 解：①按题意，AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像． ②由于成像后的光线是射向右下方的，所以不能在平面镜上成像（平面镜只在主光轴的上方），所以只能成一个实像． ③如果平面镜足够大，则“AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像”又会在平面镜上成一个等大的虚像，平面像反射后的光线又会经凸透镜成一个缩小的倒立的实像（成在凸透镜左侧f与2f之间．此时相当于物距为4f．当然，也要满足凸透镜是足够大了才有此种情况）． 故选D． 点评： 此题主要考查凸透镜成像规律及其应用，此题的突破点是，AB只有在主光轴上的那点折射后入MN，其它均没有，故只有一个实像． 5．（3分）如图所示，P是一个光屏，屏上有直径为5厘米的圆孔．Q是一块平面镜，与屏平行放置且相距10厘米．O1、O2是过圆孔中心O垂直于Q的直线，已知P和Q都足够大，现在直线O1O2上光屏P左侧5厘米处放置一点光源S，则平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为（ ）

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www.jyeoo.com A．2米 B． 米 2C． 米 2D． 米 2 考点： 平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案；光的反射定律． 专题： 光的传播和反射、平面镜成像． 分析： 设出圆孔的半径与光斑的半径，通过画图找出二者之间的大小关系，再运用面积的计算公式进行计算即可． 解答： 解：设圆孔的半径为d，亮斑的半径为r． 作出光的传播路线图，由三角形的知识可得：r：d=25：5=5：1 而亮斑的面积： S=πr﹣πd 22=π（r﹣d） 22=π[（5d）﹣d] 2=π24d 2=π24×（2.5cm） 2=π150cm 2=0.015πm =m． 222故选C． 点评： 此题虽然是一道光学题，但难不在光学知识，却是数学知识，画出图形，通过三角形的关系找出两个圆的半径关系是解决问题最关键的一步． 6．（3分）如图（a）所示，平面镜OM与ON夹角为θ，光线AB经过平面镜的两次反射后出射光线为CD．现将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β，而入射光线不变，如图（b）所示．此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将（ ）

A．与原先的出射光线CD平行 与原先的出射光线CD重合 B． 与原先的出射光线CD之间的夹角为2β C．

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www.jyeoo.com D．与原先的出射光线CD之间的夹角为β 考点： 作光的反射光路图． 专题： 图析法． 分析： 若将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β，可知入射角增大或减小的度数，进而可知反射角增大或减小的度数，从而可知第一次反射的光线偏转的角度，因平面镜M1和M2一起以B为轴沿纸面转动时，保持α角不变，所以第二次反射的光线方向不变． 解答： 解：因为保持θ角不变，将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β，则入射角增大或减小β，反射角也增大或减小β，所以反射光线与入射光线的夹角是2β，即反射的光线偏转2β角，因为平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β时，两平面镜OM与ON互成θ角的角度没变，所以第二次反射的光线方向不变．又因为入射光线不变，所以此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将与原先的出射光线CD重合． 故选B． 点评： 此题主要考查了有关光的反射定律的应用，首先要掌握定律的内容，特别是反射角与入射角的关系，同时要掌握反射角与入射角的概念，知道这些角都是光线与法线的夹角． 7．（3分）小明坐在前排听讲座时，用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图象拍摄下来．由于会场比较暗，他使用了闪光灯．这样拍出来的照片（ ） A．比不用闪光灯清楚多了 与不用闪光灯的效果一样 B． 看不清投影到屏幕上的图象 C． D．色彩被“闪”掉了，拍到的仅有黑色的字和线条 考点： 镜面反射． 专题： 应用题． 分析： 闪光灯的光比投影仪的光强，白光盖过了投影仪的光．就像白天看星星一样，看不到的．银幕反射彩色的光本来就是漫反射，光很弱．如果用闪光灯，银幕反射白光强度大，只拍出白色银幕或者上面的污点．彩色图片被冲淡，拍不出了． 解答： 解：闪光灯的光照射到物体上，可以使物体表面的亮度增大，但闪光灯照射到银幕上以后，只能增加银幕的亮度，而不能增加图象的亮度，相反，图象的亮度和清晰度明显减弱，所以反而看不清银幕上的图象，而银幕上的污渍更加清晰了，银幕上的黑色的字和纸条实际上就是投影片上不透明物体的影子，即黑暗区域．因此不用闪光灯拍摄的效果好． 综上所述，只有选项C正确． 故选C． 点评： 此题不仅仅是考查凸透镜成像的规律，而主要考查光的反射和漫反射，有一定的拔高难度，属于难题． 8．（3分）如果不慎在照相机的镜头上沾上了一个小墨点，则照出的相片上（ ） A．有一个放大的墨点像 B． 有一个缩小的墨点像 一片漆黑 C．D． 没有墨点的像 考点： 凸透镜成像的应用． 专题： 应用题． 分析： 照相机的镜头是一个凸透镜． 物体有无数点组成，物体上任一点射向照相机镜头有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像． 当照相机的镜头上沾上一个墨点，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像． 解答： 解：当照相机的镜头上沾上一个墨点，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗． ?2010-2014 菁优网

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