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C
D
A
A
C
B
【分析】
这道题的核心是区分光的直线传播、光的反射、光的折射三类常见光现象,解题思路如下:第一步先明确三类光现象的核心特征:光的直线传播是光在同种均匀介质中沿直线传播,典型实例有影子的形成;光的反射是光遇到障碍物后返回原介质传播,典型实例有平面镜成像、水面倒影;光的折射是光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生偏折,典型实例有池水看起来变浅。第二步逐个对应每个选项的诗词场景,判断其对应的光学原理,最终选出符合光的折射的选项即可。
【解析】
我们逐个分析选项:
A选项:“谁知明镜里,形影自相怜”描述的是平面镜成像,平面镜成像的原理是光的反射,不符合题意;
B选项:“举杯邀明月,对影成三人”中,地面上人的影子是光沿直线传播形成的,酒杯中月亮的虚像属于光的反射,没有涉及光的折射,不符合题意;
C选项:“潭清疑水浅”描述的是清澈的潭水看起来比实际深度更浅,这是由于池底反射的光从水中斜射入空气中时发生折射,折射光线偏折后进入人眼,人眼逆着折射光线看到的是池底位置偏高的虚像,属于光的折射现象,符合题意;
D选项:“江清月近人”描述的是江面上呈现出月亮的倒影,属于平面镜成像,原理是光的反射,不符合题意。
综上,答案选C。
【答案】
C
【知识点】
光的折射,光的反射,光的直线传播
【点评】
本题结合中华传统文化中的古诗词考查基础光学现象的辨析,情景新颖但考点基础,解题的关键是抓住三类光现象的本质差异,区分开“水面倒影(反射)”和“池水变浅(折射)”两类易混淆的场景即可顺利得分。
【难度系数】
0.8
【分析】
这道题要求选出利用红外线工作的设备,解题的核心思路是逐个辨析每个选项对应的工作原理,区分红外线、紫外线、超声波等不同物理载体的典型应用:先回忆各类常见设备的工作机制,逐一排查不属于红外线应用的选项,最终锁定正确答案。验钞依赖紫外线的荧光效应,交通测速多利用带多普勒效应的超声波/微波,B超是超声波的应用,只有体温枪是通过感知人体辐射的红外线实现测温,由此即可得到正确结果。
【解析】
我们逐个对选项进行分析:
A. 验钞机的工作原理是利用紫外线可以使荧光物质发光的特性,识别钞票上的特殊荧光标记,不属于红外线的应用,该选项错误。
B. 交通测速设备一般是利用超声波或者微波的多普勒效应,计算出车辆的行驶速度,没有使用红外线,该选项错误。
C. B超是利用超声波的反射成像原理,获取人体内部的组织信息,超声波属于声波范畴,和红外线无关,该选项错误。
D. 一切温度高于绝对零度的物体都会向外辐射红外线,体温枪正是通过检测人体辐射出的红外线的强度,换算得到对应的体温数值,是利用红外线工作的,该选项正确。
【答案】
D
【知识点】
红外线的应用,紫外线的特性,超声波应用
【点评】
本题属于物理常识类基础题,考察声、光相关知识在生活中的实际应用,只需要学生熟记红外线、紫外线、超声波的常见用途就可以轻松做出判断,能够帮助学生区分不同物理技术的适用场景。
【难度系数】
0.9
【分析】
我们可以分两步梳理解题思路:首先明确场景规律:斜插在水中的荧光棒发出的光线,同时在水和空气的分界面发生两种光学现象,一是光的反射,遵循反射定律,反射角等于入射角,反射光线返回水中;二是光的折射,光从光密介质水斜射入光疏介质空气时,折射角一定大于入射角,折射光线远离法线、进入空气。第二步逐一比对选项,先排除折射光线没有进入空气的错误选项,再排除折射角不符合规律的选项,即可得到正确答案。
【解析】
解:荧光棒位于水中,它发出的光线斜射向水与空气的分界面时:
1. 部分光线发生反射,反射角等于入射角,反射光线分布在水中,和入射光线关于法线对称;
2. 剩余部分光线发生折射,光从水斜射入空气,折射角大于入射角,折射光线远离法线,传播到空气侧。
对四个选项逐一判断:
选项B、C:折射光线始终分布在水面下方的水中,没有进入空气,不符合折射的传播逻辑,错误;
选项D:空气中的折射光线靠近法线,折射角小于入射角,不符合光从水斜射入空气的折射规律,错误;
选项A:水中的反射光线满足反射定律,空气侧的折射光线远离法线、折射角大于入射角,完全符合规律,正确。
【答案】A
【知识点】
光的反射定律,光的折射规律
【点评】
本题结合生活中水中物体的成像场景,同时考察光的反射和折射的综合应用,易错点是混淆不同介质入射时折射角和入射角的大小关系,需要牢记光从水斜射入空气时折射角必然大于入射角的核心规律。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先我们先判断透镜类型:凸透镜对平行太阳光有会聚作用,能形成会聚亮斑,凹透镜对光线有发散作用,正对太阳光时光斑始终比透镜面积大,不会出现这类会聚的亮斑,因此可以确定该透镜一定是凸透镜,直接排除凹透镜的相关选项。接下来回忆凸透镜对平行光的会聚规律:平行于主光轴的太阳光经过凸透镜后,会会聚在焦点处,焦点位置的光斑是最小最亮的,也就是太阳通过凸透镜成的实像。在焦点到透镜之间(透镜到纸的距离<焦距),光线还未会聚到焦点,光斑比焦点处大;在焦点外侧(透镜到纸的距离>焦距),光线经过焦点后发散,光斑也比焦点处大。现在已知当前光斑到透镜距离为L,不是最小光斑,分两种情况讨论:1. 若焦距f<L:此时纸在焦点外侧,透镜远离纸时,透镜到纸的距离持续增大,光线发散程度越来越高,光斑会一直变大;2. 若焦距f>L:此时纸在透镜和焦点之间,透镜远离纸时,距离先向f靠近,光斑先变小,到达f时最小,之后距离超过f,光斑再变大。结合两种情况逐一验证选项即可得到正确答案。
【解析】
解:
1. 判断透镜类型:透镜正对太阳光后下方形成亮斑,说明透镜对光线有会聚作用,因此一定是凸透镜;凹透镜对光有发散作用,无法形成这类会聚亮斑,因此C选项错误。
2. 分析B选项:太阳通过凸透镜所成的实像是焦点处的最小最亮光斑,题目中该光斑并非最小,因此这个光斑不是太阳的实像,B选项错误。
3. 分析A选项:若透镜远离纸的过程中光斑一直变大,说明当前纸的位置已经在焦点的外侧,也就是透镜到纸的距离L大于焦距f,即透镜的焦距一定小于L,A选项正确。
4. 分析D选项:若透镜远离纸的过程中光斑先变小再变大,说明透镜到纸的距离从L开始增大,先到达焦点位置,再超过焦点,说明初始的L小于焦距f,即焦距大于L,D选项错误。
综上,正确选项为A。
【答案】A
【知识点】
凸透镜会聚作用
凸透镜焦距测量
凹透镜发散作用
【点评】
本题的易错点是容易忽略“非最小光斑”存在两种位置的可能性,既可能在焦点前也可能在焦点后,需要结合移动透镜时光斑的变化反向推导焦距和L的大小关系,对逻辑分析能力有一定要求,需要同学们理清平行光经过凸透镜的完整光路变化。
【难度系数】
0.4
【分析】
首先从题图的刻度尺读取物距和像距:蜡烛在20.0cm刻度处,凸透镜在50.0cm刻度处,光屏在62.0cm刻度处,计算得物距u=30.0cm,像距v=12.0cm。此时光屏承接到清晰实像且u>v,说明成倒立缩小的实像,先根据成像规律推导焦距范围,再结合凸透镜成像特点、光路可逆原理逐一判断四个选项即可。
【解析】
解:第一步读取刻度计算物距、像距:
蜡烛对应刻度为20.0cm,凸透镜对应刻度为50.0cm,光屏对应刻度为62.0cm,因此:
物距$ u = 50.0\mathrm{cm} - 20.0\mathrm{cm} = 30.0\mathrm{cm} $
像距$ v = 62.0\mathrm{cm} - 50.0\mathrm{cm} = 12.0\mathrm{cm} $
此时成倒立缩小的清晰实像,满足成像规律:$ u>2f $、$ f<v<2f $,代入数值推导焦距范围:
由$ 30\mathrm{cm}>2f $,得$ f<15\mathrm{cm} $;
由$ f<12\mathrm{cm}<2f $,得$ 6\mathrm{cm}<f<12\mathrm{cm} $。
逐一判断选项:
A. 若焦距$ f=10.0\mathrm{cm} $,代入透镜成像公式$ \frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v} $,解得像距v=15cm,和题图中v=12cm不符,因此焦距不可能为10.0cm,A错误;
B. 此时成倒立缩小的实像,是照相机的工作原理,投影仪利用的是$ f<u<2f $成倒立放大实像的规律,B错误;
C. 根据光的折射光路可逆性,保持蜡烛和光屏位置不变,将透镜向左移动,当新的物距等于原像距12cm、新的像距等于原物距30cm时,光屏上可承接倒立放大的清晰实像,C正确;
D. 已知f>6cm,蜡烛右移到45cm刻度线时,物距$ u'=50\mathrm{cm}-45\mathrm{cm}=5\mathrm{cm}<f $,此时成正立放大的虚像,虚像无法在光屏上呈现,因此该过程中光屏上的像不会一直变大,物距小于焦距后光屏上不再有实像,D错误。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律,光路可逆
【点评】本题是凸透镜成像规律的典型应用题,解题核心是先准确读取物距像距推导焦距范围,再结合成像规律逐一辨析选项,易错点是忽略物距小于焦距时成虚像、无法在光屏呈现的特点,容易误选D。
【难度系数】0.6
【分析】
首先观察两幅图的成像特点:甲图中看到的字是正立、放大的,乙图中看到的字是倒立、放大的。接下来对应凸透镜成像的不同规律,分别判断甲乙对应的物距范围、像的虚实、成像应用,再逐一核对每个选项的描述,找出说法错误的选项。解题时要注意区分凸透镜成虚像和成实像时的像的大小变化规律,不要把两类规律记混。
【解析】
结合凸透镜成像规律逐一分析:
1. 先判断甲乙的成像性质:
甲图:成正立、放大的像,符合物距u<f(小于一倍焦距)时的成像特点,此时成正立、放大的虚像,是放大镜的工作原理。
乙图:成倒立、放大的像,符合物距f<u<2f(在一倍焦距和二倍焦距之间)时的成像特点,此时成倒立、放大的实像,是幻灯机/投影仪的工作原理。
2. 逐个判断选项:
选项A:甲图成正立虚像,乙图成倒立实像,描述正确。
选项B:甲图中书本应该在凸透镜一倍焦距以内,乙图中书本在一倍焦距和二倍焦距之间,该选项的描述完全颠倒,说法错误。
选项C:凸透镜成虚像时,物距越小(凸透镜靠近书本),虚像越小;凸透镜成实像时,遵循“物远像近像变小”的规律,凸透镜远离书本,物距变大,所成实像变小,描述正确。
选项D:甲图成像规律对应放大镜,乙图成像规律对应幻灯机,描述正确。
因此本题错误的是选项B。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律,实像与虚像,凸透镜应用
【点评】
本题是凸透镜成像的经典易错题,重点考察正立放大虚像、倒立放大实像两类成像情况的区分,很多同学容易混淆虚像的大小变化规律,误以为凸透镜靠近书本虚像变大,要牢记放大镜成像时,物体离放大镜越近,看到的虚像越小,离放大镜越远(不超过一倍焦距)虚像越大,同时要区分实像“物远像近像变小”的规律。
【难度系数】
0.6