备战2023年中考科学二轮专题导练 考点17 光学

考点17 光学

考点精讲

一、光的产生和传播

（1）光：自身会发光的物体。

（2）光的直线传播：光在同一均匀物质中是沿直线传播的（影子的形成，日食月食等现象）。

（3）光线：我们常用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这样的直线叫光线。

（4）小孔成像：①原因：光的直线传播。②倒立实像。③与孔的形状无关，只与孔的大小有关，孔要足够小。

（5）光速：真空中：3*10m/s；水中约为真空中3/4；玻璃中约为真空中2/3。

（6）光年：光在一年里传播的距离，约为9.46*10千米。

二、光和颜色

1. 光的色散

（1）单色光和复色光：不能再分散的光叫单色光，能继续分散的光叫复色光。

（2）光的色散现象：太阳光通过棱镜后被分解成各种颜色的光，在白屏上形成一条彩色光带：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，这种现象叫光的色散。

（3）红外线：①把一个灵敏温度计放在红色光以为的部分，发现温度计温度上升，说明这里也有光的辐射，只是肉眼看不到，我们称这种光为红外线。②应用：家用遥控器，红外线烤箱。

（4）紫外线：①把感光胶片放到紫光以外的部分，发现胶片仍会感光，说明这里也有看不见的光，我们称为紫外线。②应用：消毒灭菌，验钞。

2. 物体的颜色

（1）透明物体的颜色是由透过的色光决定的，只透过绿色的玻璃我们看到它是绿色的。

（2）不透明物体的颜色是由反色的光的颜色决定的。

（3）白色物体反射所有颜色光，黑色物体吸收所有颜色光。

（4）光的三原色：红绿蓝。

三、反射和折射

1. 光的反射：（1）概念：光射到物体表面时，有一部分光会被物体表面反射回来，这种现象叫光的反射。

（2）反射定律：①反射光线、入射光线、法线，三线共面。②反射角等于入射角。

 ③反射光线，入射光线在法线两侧。

（3）光路可逆：光路是可逆的。

（4）镜面反射：发生在表面光滑的物体上，平行光入射到物体表面上，反射光平行射出。（如：镜面、平静的水面、抛光的金属面）

（5）漫反射：发生在表面粗糙的物体上，平行光入射到物体表面上，反射光射向各个方向。

（6）漫反射和镜面反射都遵循反射定律。

2. 平面镜：（1）平面镜成像的特点：等大、等距、垂直、虚像、左右反向。

（2）成像原理：光的反射定律。

（3）作用：①成像 ②改变光路

（4）凸面镜：发散光线（如停车场拐角处的安全镜）

（5）凹面镜：会聚光线（如太阳灶、手电筒）

3. 光的折射：（1）概念：光从一种介绍射到另一种介质时，传播的方向会发生偏折，这种现象叫光的折射。

（2）折射定律：三线共面、折入两侧、折随入变。

（3）光路可逆

（4）成像：岸上观察河水中物体感觉会变浅（高），河里观察按上物体感觉会变高，两者都是变高，观察到的都是虚像。

四、透镜

1. 凸透镜：（1）概念：中间厚、边缘薄的透镜。（2）作用：会聚光线。

（3）焦点和焦距：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于一点，这一点叫凸透镜的焦点（F），焦点到凸透镜光心的距离叫焦距（f）。

2. 凹透镜：（1）概念：中间薄、边缘厚的透镜。作用：发散光线。
3. 凸透镜成像规律：（1）实像：由实际光线会聚而成的像。虚像：由实际光线的反向延长线会聚而成的像。（2）物距：物体到凸透镜的距离。像距：像到凸透镜的距离。

（3）规律：

（4）巧记：一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小。物近像远像变大；物远像近像变小。

真题解析

例题

1．如图所示的四种情景，下列说法中正确的是（　　）

A．图甲中，针孔照相机是利用凸透镜成像原理制成的

B．图乙中，小猫看到水中的鱼是光的折射形成的虚像

C．图丙中，侧面看到白纸很亮、镜子很暗，是因为光照到白纸上发生了镜面反射

D．图丁中，小芳站在平面镜前照镜子，在她向后退的过程中，她在镜中的像变小

答案

1．B

【解析】

【详解】

A．小孔照相机是利用光的直线传播规律成像的，属于小孔成像，故A错误。

B．小猫看到水中游动的鱼是光折射形成的虚像，故B正确。

C．当手电筒的光正对着平面镜照射时，在平面镜上会发生镜面反射，反射光线会集中在竖直方向，所以从侧面观察几乎没有光线进入眼睛，看到的平面镜是暗的；而光线在白纸上会发生漫反射，反射光线射向各个方向，所以在侧面看到的白纸是亮的，故C错误。

D．平面镜所成的像与物体是等大的，她向后退的过程中，小芳在平面镜中像的大小不变，故D错误。

故选B。

2．爱因斯坦曾说过：“提出一个问题，往往比解决一个问题更重要，因为解决问题也许仅仅是一个数学上或实验上的技能而已，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看待旧的问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”请你根据下列两张图片各提出一个有价值的科学问题。

图甲：___________。图乙：___________。

答案

2．     见解析     见解析

【解析】

【详解】

[1]图甲中可以从运动和静止相对性角度提出问题：选择其中一只大雁为参照物，另一只大雁是运动的还是静止的？

[2]图乙中铅笔在水中“折断”，从光现象角度提出问题：水中铅笔为什么会向上弯曲？

3．白光经过三棱镜后，会在棱镜另一侧的光屏上出现一条彩色光带，其光路示意图如图甲所示，这是光的__________（填“反射”或“折射”）现象。现有一束红光AB，射到长方体玻璃砖上，入射角为，折射角为红，从玻璃砖中出来的光线为CD，CD的反向延长线与AB相距h红，如图乙所示。若把红光改为紫光，保持入射角不变，则红__________紫，h红__________h紫（填“大于”“小于”或“等于”）。

答案

3．     折射     大于     小于

【解析】

【详解】

[1][2][3]由图甲可知白光从空气斜射入玻璃，再从玻璃斜射入空气，发生两次折射，因白光是复色光，其中的红光与紫光的折射不同，在入射角相同时，红光的折射角更小，紫光的折射角更大，所以β红大于β紫；

如下图所示，BC'是紫光第一次的折射光，C'D'是紫光第二次的折射光，由图可知紫光与原入射光相比偏移h紫较大，即h红小于h紫。

4．现在许多手机都用上了双摄像头，即广角（焦距短）+长焦镜头（焦距长）组合来实现光学变焦。当想要拍摄广角照片时，可以使用_______（选填“左”或“右”）摄像头取景，此时如果不改变手机与景物的距离，想要拍长焦的照片，除要切换摄像头外，还需要_______（选填“伸长”或“缩短”）镜头与感光板之间的距离，结果所成的像_______（选填“变大”或“变小”）。

答案

4．     左     伸长     变大

【解析】

【详解】

[1]由图可知，左摄像头拍摄的角度较大（即拍摄范围较大），为广角镜头。所以，当想要拍摄广角照片时，需要使用拍摄范围大的广角镜头，即使用左摄像头；

[2][3]如果不改变手机与景物的距离，想要拍长焦的照片，需要切换长焦像头；由于凸透镜的焦距变大，相当于减小了物距，所以要增大像距，则需要伸长镜头与感光板之间的距离，像距变大，像会变大。

5．小科用图做“探究凸透镜成像规律”的实验，所使用的凸透镜焦距是15cm。

（1）当把凸透镜固定在50cm，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，光屏应在__________（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰的像。若得到清晰的像后，只将光屏和蜡烛的位置对调，则像的大小__________（填“变小”“不变”或“变大”）。

（2）当蜡烛逐渐燃烧变短时，光屏上烛焰的像将随之__________（填“上升”或“下降”）。

（3）小科将图中凸透镜的上半部分遮住，若要使蜡烛继续在光屏上成像，光屏应如何移动？__________。

A．向左移动　　B．向右移动　　C．保持原来位置不变　　D．无论如何移动都无法成像

答案：

5．     Ⅱ     变大     上升     C

【解析】

【详解】

（1）[1][2]凸透镜焦距是15cm，当把凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，物距为

50cm-15cm=35cm

大于2倍焦距，所以此时成倒立、缩小的实像，由凸透镜成像规律可知，像应在1倍焦距和2倍焦距之间，即光屏应在Ⅱ区域内左右移动；

若得到清晰的像后，只将光屏和蜡烛的位置对调，根据光路的可逆性可知，此时成的是倒立、放大的实像，即像的大小变大。

（2）[3]凸透镜成倒立的实像，蜡烛因为燃烧逐渐变短，相对于凸透镜向下移动，所以像逐渐向上移动。

（3）[4]小科将图中凸透镜的上半部分遮住，物距不变，所以像距也不变，所以若要使蜡烛继续在光屏上成像，光屏应该保持原来位置不变，故选C。

 突破提升

一、选择题

1．王老师在改作业时自言自语道：“老了，作业本上的字都看不清了，放远点就好了”由此可知，能解释王老师视力障碍的模型和所需配戴眼镜的镜片分别是题图中的（　　）

A．乙和丁 B．甲和丁

C．乙和丙 D．甲和丙

2．如图是小科探究光的反射定律的相关实验过程，其中 M 为水平放置的平面镜，E、F 为可以绕 ON 折转的纸板。下列叙述正确的是（　　）

A．图甲中∠AOP 是入射角

B．图甲中如果光线沿 BO 射入，可以沿 OA 射出

C．图乙中若将 F 板绕 ON 向后转，反射光线会消失

D．图甲中将入射光线沿 E 所在平面绕 O 点顺时针旋转，反射光线也随之顺时针旋转

3．望远镜起于眼镜。1608年，荷兰眼镜制造商汉斯·里帕希的一个学徒偶然发现，将两块透锴叠在一起可以清楚看到远处的东西。如图是一种望远镜的原理图，下列分析错误的是（　　）

A．物镜是凸透镜，可以用来矫正远视眼 B．目镜是凹透镜，能对光起发散作用

C．视觉在大脑皮层的视觉神经中枢形成 D．在视网膜上成的是正立缩小的实像

二、填空题

4．图1是人眼的结构示意图。我们看物体时，是通过睫状肌的伸缩来调节晶状体的弯曲程度，即改变晶状体的焦距，使远近不同的物体都能在视网膜上形成清晰缩小的实像。同时眼睛的瞳孔也能改变大小，以控制进入眼睛的光线量，起到保护视网膜作用。   

（1）眼睛像一架照相机，晶状体和角膜的组合体相当于照相机结构中的___________。       

（2）小明看远处物体时的成像情况如图2所示，则小明矫正视力时需要佩戴图3中的___________（选填“甲”或“乙”）眼镜。       

（3）人刚走进光线较暗电影院时，需要经过-段时间后才可看见周围的物体。这一变化过程，眼球中的瞳孔在逐渐___________（选填“变大”“不变”或“变小”）。

5．老师上课做光的反射演示实验，一固定在光发射一束光照在镜面上，光通过镜面反射后在天花板上形成一亮点，要将移到，可以将镜面___________（选填“上升”、“下降”或“不变”），也可以___________入射角（选填：“增大”、“减小”或“不变”）

三、简答题

6．（1）如图所示，把铜钱放在碗底B处，此时从A处不能看到铜钱，这是由于光在同一种均匀介质中是________传播的；接着加适量水，从A处恰好看到铜钱的像在E处，用激光笔从A点向________处（用图中字母表示）照射，可照亮铜钱。

（2）在自然界中，喷水鱼因特殊的捕食方式而得名，它能喷出一股水柱，准确击落空中的昆虫作为食物。下列各图中能正确表示喷水鱼看到昆虫像的光路图是________；

A．B．

C．D．

四、探究题

7．某科学兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的水透镜，并利用水透镜探究“透镜成像”，如图所示。

（1）图甲中，从形状上可以判断此时的水透镜是________（选填“凹”或“凸”）透镜。研究小组对水透镜中继续注入少许水，发现右侧玻璃容器光线会聚的焦点左移，抽出少许水后，焦点右移；并测得了水透镜的多个焦距值。这一现象说明水透镜的凸出程度越大，水透镜的焦距越________选填“大”或“小”）；

（2）如图乙，在光具座上固定好蜡烛和水透镜，移动光屏到如图的位置获得了一个清晰的像，这个像是倒立、________（选填“放大”或“缩小”）的实像。

8．利用如图装置进行探究光的反射规律实验

（1）让一束光贴着纸板 A 沿 EO 方向射向镜面，在纸板上可看到光线沿OF 方向射出。当让光线沿着___________方向入射，发现反射光线沿着 OE方向射出，说明光在反射时光路是________的。

（2）实验中，从教室各个方向都能观察到粗糙纸板表面反射的光线，这种反射属于_________反射。

9．在学习了光学知识后，某兴趣小组同学用玻璃杯和笔做了一些有趣的实验。

小柯先把笔放在空杯子后一定距离处（如图甲），然后向杯中注入水，看到了如图乙的现象。

小桥看到后很感兴趣，也进行了小柯的实验，但把笔放到注水玻璃杯后，却看到了如图丙现象，小桥思考后经过某一操作，终于看到了如小柯图乙的实验效果。

（1）小柯实验中，出现图乙的现象是因为注水的玻璃杯相当于______，从而形成了一个“倒”像。

（2）请分析小桥进行的操作是______，从而也达到了与小柯相同的实验效果。

（3）若将该注水的无盖玻璃杯移到固定在墙上的绿色环保标志“    ”的正前方，则站立时透过玻璃杯观察，下列图像中可能看到的是______。

A． B．             C． D．

10．小柯通过玻璃门（如图）简单地验证了平面镜成像的某些规律。

（1）先在房间 A 的地砖拼接处放一标记物，然后到房间 B，让自己的像落在标记物上， 此时他看到的自己的像是由于光的______而形成的______像（选填“虚”或“实”）；

（2）小桥选择用深色玻璃进行此实验，当他站在③位置观察时，发现效果比无色玻璃更好，原因是深色玻璃的透光效果差，相当于减弱了______房间的亮度。