12讲 光的直线传播、光速、光年与光的反射（教师版） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共34 页 初中物理自主招生讲义12 光的直线传播、光速、光年与光的反射 1 光直线传播的应用 【知识点的认识】光直线传播的应用的原理就是光在均匀介质中直线传播．光沿直线传播 的应用实例很多，例如：（1）小孔成像；（2）射击瞄准；（3）激光准直；（4）排直队 要向前看齐等．（5）影子的形成（6）日月食的形成 【命题方向】给出一些光的现象（光的直线传播、光的反射、光的折射）来判断是否是光 的那种现象是命题的关键． 【解题方法点拨】只要判断好直线传播的条件就可以解答． 一．光直线传播的应用（共20 小题） 1．路灯高度为68 米，人的高度为17 米，当人行走时，头顶的影子在地面上以1 米/秒的速 度匀速移动，则（ ） ．人不可能匀速行走 B．人以075 米/秒的速度匀速行走 ．人以05 米/秒的速度匀速行走 D．人以025 米/秒的速度匀速行走 2．夜晚，人们仰望天空，有时能看到闪烁的人造地球卫星。地球赤道处有一观察者，在日 落4 小时后看到一颗人造地球卫星从赤道正上方高空中经过，设地球半径为R，则这颗 人造地球卫星距赤道地面的高度至少为（ ） ． B．R ．2R D．4R 3．2009 年7 月22 日上午益阳出现了日食现象。小华借助如图所示的小孔成像实验装置对 当时发生日食的太阳进行观察，纸盒上扎有圆形小孔，则她在半透明光屏上看到像的形 状是图中的（ ） ． B． ． D． 4．晚上，小明挑着一盏不带光源的工艺品小灯笼在家里玩。当把小灯笼移到发光面较大的 吸顶灯正下方时（如图所示），会在小灯笼正下方的水平白纸上出现一个影子，关于这 第1 页/ 共34 页 个影子的形状，图中正确的是（ ） ． B． ． D． 5．夜晚有两个高矮不同的小朋友和B，比B 高，相距d ′ 。他们分别站在路灯下，点是路灯 在地面上的投影。、B ′ 两人的连线通过点，如图所示。他们头部分别在地面上留下两个 ′ 影子和B′，相距d′ ′ ′ ，当两人沿过点的直线，以相同的速度向右行进时。和B′的距离将 （ ） ．不断增大 B．不断减小 ．先增大，后减小 D．先减小，后增大 6 ．下列光现象中，由于光的直线传播而形成的是（ ） ． 平面镜中的像 B． 小孔成像 ． 放大的邮票 D． 拱桥的倒影 7 ．月食现象形成的原因是（ ） ．太阳光从侧面照射到月球上 B．射向月球的太阳光，途中被地球挡住 ．射向地球的太阳光，途中被月球挡住 D．射向月球的太阳光，一部分被月球吸收 了 第1 页/ 共34 页 8 ．如图所示的四个事例中，由光直线传播形成的是（ ） ． 日食的成因 B． 古代潜望镜 ． 冰透镜取火 D． 一笔三折 9．如图所示，用自制针孔照相机观察烛焰，有以下四句说法 ．薄膜上出现烛焰的像是倒立的 b．薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的 ．保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，烛焰的像变大 d．保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，烛焰的像更明亮 对于这四句说法，其中正确的是（ ） ．bd B．d ．b D．d 10 ．如下短句或词语涉及到的知识与光的直线传播无关的是（ ） ．立竿见影 B．一叶障目 ．鱼翔浅底 D．三点对一线 11．当太阳、水星、地球运行到一条直线上时，在地球上可以观察到太阳上有一个小黑斑 “ ” 在缓慢移动，这种现象称为水星凌日，是难得的天文奇观下列关于该现象的说法中正 确的是（ ） ．小黑斑是水星在太阳上形成的影子 B．小黑斑是由于水星挡住了太阳射向地球的一部分光而形成的 ．小黑斑是水星在太阳上形成的像 D．小黑斑是地球在太阳上形成的像 （多选）12．某人身高17 米，为了测试路灯的高度。他从路灯正下方沿平直公路以1 米/秒的速度匀速走开。某时刻他的影子长为13 米，再经过2 秒钟，他的影子长为18 第1 页/ 共34 页 米，则下列说法正确的是（ ） ．路灯距离地面85 米 B．路灯距离地面约为48 米 ．头顶的影的移动速度大小保持不变 D．头顶的影的移动速度越来越大 （多选）13．2009 年7 月22 日，在我国长江流域发生了500 年一遇的日全食，是因为通常 日全食观察时间只有两三分钟，但本次日全食观察时间长达6 分钟，是近500 年间在我 “ ” 国境内全食持续时间最长的一次。世界天文学界甚至称此次日食为中国日全食。假设 若干年以后，长江流域将观察到日环食，那么正确的说法是（ ） ．附近区域虽观察不到日环食，但可能观察到日偏食 B．附近区域既观察不到日环食，也不可能观察到日偏食 ．发生日环食时，地月距离比日全食时会近些 D．发生日环食时，地月距离比日全食时会远些 14．2010 年1 月15 日发生了全球未来一千年内持续时间最长的日环食，也是我国22 年来 “ ” 的首次日环食。如图所示，发生日环食时太阳、地球、月球应处在同一直线上，则地 球应在图中 “ ” “ ” 所示的位置。（选甲或乙） 15．有一根高度为1m 的竖直放置的标杆，在太阳光照下，它的影长为11m．同时有一根 竖直放置的电线杆，它的高度是6m，影长为 m。 16．2002 年6 月11 日早晨，在我国中部和东部地区观察到了日偏食现象，这是由于光的 而形成的，观察的区域处于 的影子之中。 17 “ ” ．在制作小孔成像观察仪活动中，小明把制作好的圆筒插入易拉罐中，如图所示，圆 筒的 （/B）端是半透明薄纸制成的光屏。 （1）用制成的小孔成像观察仪观察静物时，小明移动圆筒位置，增大光屏与小孔之间 距离，则光屏上像将 （变大/不变/变小），且所成的像是物体 “ （选填正 ” “ ” 立或倒立）的像。 （2）后来，小明拿掉圆筒上的光屏，仍然像刚才那样观察，他 “ ” “ （选填能或不 ” 能）观察到像。 第1 页/ 共34 页 18．夏令营活动中，小芳同学在南京红山森林公里迷了路。但她发现草坪上一根直立的杆 子的影长先慢慢变短，后以慢慢变长。若图中直杆的影子最短，请你在图中用箭头标出 正南的方向。 19 “ ” ．请用光路图画出井底之蛙视野的范围。 20．灯距地面的高度为，身高为l 的人以速度υ 匀速直线行走，如图所示。 （1）有甲、乙两位同学对人的头顶的影子的运动情况分别谈了自己的看法，甲同学认 为人的头顶的影子将做匀加速直线运动，而乙同学则依据平时看到的自己的影子的运动 情况，认为人的头顶的影子将做匀速直线运动，你认为甲、乙两位同学对人的头顶的影 子的运动情况的看法，谁的看法是正确的？ （2）请说明你的判断依据： （3）求人影的长度随时间的变化率。 2 光的传播速度与光年 【知识点的认识】光（电磁波）在真空中的传播速度．目前公认值为＝299 792 458 米/秒 （精确值），一般四舍五入为3×108米/秒，是最重要的物理常数之一．光能通过的物质叫 做（光）介质，光在介质中传播的速度小于在真空中传播的速度，在水中的速度： 第1 页/ 共34 页 225×108m/s 光在玻璃中的速度：20×108m/s 光在冰中的速度：230×108m/s 光在空气中的速 度：30×108m/s 光在酒精中的速度：22×108m/s． 光年，长度单位，光年一般被用于衡量天体间的距离，其意思是指光在真空中行走一年的 距离，是由时间和光速计算出来的．宇宙中天体间的距离非常大，若以常见的公里或千米 为单位计算非常麻烦，以光年来计量就容易多了．光在真空中一年所经过的距离称为一个 光年．光速为30 万千米每秒，也就是3×108米×（36525×24×60×60）秒（儒略年长度等于 36525 日，以2000 年1 月15 日（记作20000）为标准历元）所以，一光年就是94607×1015 米． 【命题方向】直接考查光速的大小，光速的单位换算：m/s km/s ﹣ ，光年是谁的单位都是命 题的小知识点．【解题方法点拨】记住光的传播速度，理解光年的单位． 二．光的传播速度与光年（共2 小题） 21．如图所示是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图，图中P 为可旋转的八面 镜，S 为发光点，T 是望远镜，平面镜与凹面镜B 构成了反射系统。八面镜距反射系统 的距离为B＝L（L 可长达几十千米），且远大于B 以及S 和T 到八面镜的距离。现使 八面镜转动起来，并缓慢增大其转速，当每秒转动次数达到0时，恰能在望远镜中第一 次看见发光点S ，由此迈克尔逊测出光速。以下分析正确的是（ ） ．第一次光点开始经一系列的反射再到达望远镜所用的时间为 B．八面镜从图示位置转四分之一圈过程中，能在望远镜中看见四次发光点S ．测出光速＝16L0 D．如果改八面镜为六面镜，且六面镜距反射系统的距离为B＝ 时，缓慢增大其转 速，当每秒转动次数达到 ，六面镜从图示位置转六分之一圈时，恰能在望远镜中第 第1 页/ 共34 页 一次看见发光点S 22．物理小组的同学想利用闪电和雷声的时间间隔计算闪电发生位置到他们的距离，以下 是四位同学提出的不同方，其中计算结果误差最小的应该是（ ） ．记录刚刚看到闪电至刚刚听到雷声的时间，再乘以声速 B．记录刚刚看到闪电至雷声刚刚结束的时间，再乘以声速 ．由两位同学分别按选项，B 两种方法测量时间，求平均值后，再乘以声速 D．由一位同学按照选项的方法，多测几次对应不同闪电与雷声的时间间隔，求平均值 后，再乘以声速 3 光的反射现象 【知识点的认识】一种光学现象，指光在传播到不同物质时，在分界面上改变传播方向又 返回原来物质中的现象。光的反射分为漫反射和镜面反射两类，镜面反射反射面平滑，漫 反射反射平面不平整，凹凸不平。镜面反射和漫反射的相同点就是都遵循反射定律。 【命题方向】 给出一些光的现象（光的直线传播、光的反射、光的折射）来判断是否是光的那种现象， 属于光的反射，应当属于哪类？镜面反射和漫反射是否遵循反射定律？是命题方向。 【解题方法点拨】知道光的反射现象的定义及分类，熟记特点。 三．光的反射现象（共17 小题） 23 ．下列现象属于光的反射的是（ ） ．雨后的彩虹 B．树荫下的光斑 “ ” ．池水看起来浅 D．树在水中的倒影 24 ．如图所示的光现象中，由于光的反射形成的是（ ） ． 手在屏幕上形成的手影 B． 鸟巢在水中形成的 倒影 ． 人透过水球成的像 D． 勺柄好像在水面处折 第1 页/ 共34 页 断 25 ．下列关于光的反射的一些说法中，正确的是（ ） ．我能看到卷子上的字，是由于我的眼睛发出的光射到了字上 B．我要想在墙上的大镜子前看到我的全身像，镜子的高度至少要与我的身高一样 ．平面镜也可成缩小的像 D．如果我在一块平面镜中看到了你的眼睛，那么你也一定会通过这面镜子看到我的眼 睛 26 “ ” ．如图是好莱坞大片《盗梦空间》里所谓镜子时刻的场景。像这样多次反复成像所需 要的平面镜至少（ ） ．1 块 B．2 块 ．3 块 D．4 块 27．如图所示，一平面镜放在圆筒的中心处，平面镜正对筒壁上一点光源S，点光源发出 一细光束垂直射向平面镜。平面镜从图示位置开始绕圆筒中心轴匀速转动，在转动10° 角时，点光源照射到筒壁上的反射光斑转过的角度为（ ） ．40° B．20° ．10° D．0° 28 ．图中的现象是由于光的反射而形成的是（ ） ． 倒立的人像 B． 手影 ． 桥在水中的倒影 D． 放大的文字 第1 页/ 共34 页 29．如图，清澈平静的湖面上空，有只白鹭正向下俯冲捕食。白鹭向下俯冲过程中，通过 湖面所成像的虚、实及其像的大小变化是（ ） ．虚像、变大 B．虚像、不变 ．实像、变大 D．实像、不变 30．7 月2 日中午时分，太阳光几乎是直射我市，此时在武黄高速公路上有很多汽车在行 驶。八年级学生小明坐在爸爸车内，发现前车后窗玻璃反射的太阳光，总是能够射入他 的眼中，很刺眼。爸爸改变车道行驶，就好多了，请你根据所学的知识判断当时前车是 哪种车型（ ） ． B． ． D． 31 ．如图所示的四种情景，属于光的反射现象的是（ ） ． 树荫下形成圆形光斑 B． 斑马倒影 ． “ ” 水面折枝 D． 日全食 32．如图所示，用手电筒对着平面镜中的像照射时，观察到像比原来亮多了，其原因是（ ） ．光射到像上，所以会变亮 B．光反射到物上，物变亮，所以像也变亮 第1 页/ 共34 页 ．镜子比原来亮，所以像也比原来亮D．有光照射，更便于观察，所以觉得像比原来 亮 33．电视机的遥控器可以发射一种看不见的光，叫做红外线，用它可以实现对电视机的控 制。有时遥控器并没有对准电视机的控制窗口，而是沿某一合适的方向对准墙壁按下按 钮，也可以控制电视机，这是利用了（ ） ．光的反射 B．光的折射 ．光的直线传播 D．光速很大 34 ．下列现象中，由光的反射形成的是（ ） “ ” ．平静的河面映出桥的倒影 B．月光下人在地面上的影子 ．树荫下的光斑 D “ ” ．注水后的游泳池看上去变浅 35．（多选）如图是我们熟悉的二维码的图片，现在，无论是大街上络上还是生活中二维 码已经随处可见。二维码也成为手机生活服务的重要入口，扫一扫可团购餐饮，扫一扫 可拿到打折电影票等等，手机扫描二维码的原理是，手机扫描二维码，相当于给二维码 拍一张照片，识别软件正是依靠颜色的深浅来完成对二维码识别，关于涉及到的物理知 识，下列说法正确的是（ ） ．二维码中各个区域对各种色光的反射能力相同 B．扫描仪获取二维码信息，是二维码反射的光经过摄像头对光的折射而成像 ．当扫描获取二维码信息，能将接收的折射光转换成数字信号 D．扫描仪能识别二维码本身发出的亮暗不同的光 36．如图所示，平面镜M 与镜面之间夹角为α，在两平面镜角平分线上有一个点光源S， 如果要保证S 发出的任意一条光线最多只能产生四次反射，则α 的最小值是 。 第1 页/ 共34 页 37．在水平桌面上有一光源，发出一束光线竖直向上射到桌面上方离桌面1 米处水平放置 的平面镜点上。当平面镜绕点转动时，发现反射光点在水平桌面上移动了1 米，此时平 面镜与水平方向夹角为 ，若平面镜绕点匀速转动一圈的时间为24 秒钟，则反射 点从起始位置在桌面上移动 米所需时间为 秒。 38 “ ” ．天黑了，小明打开客厅的灯，会在窗玻璃上看到另一个自己，这是由于 形成 “ ” 的；同时，小丽玩起了手影游戏，墙壁上的大雁是由于 形成的。 39 ．二维码在现代生活中随处可见，我们看见二维码是光在二维码图上发生了 “ ” “ ” （填反或折）射。 第1 页/ 共34 页 初中物理自主招生讲义12 光的直线传播、光速、光年与光的反射 答与解析 1．路灯高度为68 米，人的高度为17 米，当人行走时，头顶的影子在地面上以1 米/秒的速 度匀速移动，则（ ） ．人不可能匀速行走 B．人以075 米/秒的速度匀速行走 ．人以05 米/秒的速度匀速行走 D．人以025 米/秒的速度匀速行走 答与解析：如分析中的图，当人在路灯的正下方时，人的影子在B 点，当人从B 向B'移 动时，人头顶的影子从B 点向点移动， 人和影子移动的时间是相同的，设人和影子移动的时间是t，人移动的速度为v， 根据速度公式得，BB'＝vt，B＝1m/s•t， 所以B'＝B BB' ﹣ ＝1m/s•t vt ﹣， △ 人移动时，'B' DB ∽△ ， 所以， ＝ ， 所以， ＝ ， 解得，v＝075m/s。故选：B。 2．夜晚，人们仰望天空，有时能看到闪烁的人造地球卫星。地球赤道处有一观察者，在日 落4 小时后看到一颗人造地球卫星从赤道正上方高空中经过，设地球半径为R，则这颗 人造地球卫星距赤道地面的高度至少为（ ） ． B．R ．2R D．4R 答与解析：假设地球是正圆形，最后看到太阳时它位于所处点的切线方向，日落后4 小 时即地球转过60 度。沿转60 度后的那一点画地球切线，将人所在点和地心连线并延 长，两条线的交点即为卫星的最低高度，最后再将地心和60 度点相连，即成一个一锐 角为30 度的直角三角形，地心和卫星和连线为斜边，那么得出地球在4 小时内转过的 角度为 ×4＝60°，由此可知是直角三角形，所以可以求得高度＝R。 第1 页/ 共34 页 故选：B。 3．2009 年7 月22 日上午益阳出现了日食现象。小华借助如图所示的小孔成像实验装置对 当时发生日食的太阳进行观察，纸盒上扎有圆形小孔，则她在半透明光屏上看到像的形 状是图中的（ ） ． B． ． D． 答与解析：由小孔成像的特点可知日偏食经小孔成的像的缺口正好在日偏食缺口的对 侧，所以选项D 符合题意；故选：D。 4．晚上，小明挑着一盏不带光源的工艺品小灯笼在家里玩。当把小灯笼移到发光面较大的 吸顶灯正下方时（如图所示），会在小灯笼正下方的水平白纸上出现一个影子，关于这 个影子的形状，图中正确的是（ ） ． B． ． D． 答与解析： 发光面较大的吸顶灯的光被灯笼遮挡后，在后边形成一个黑色的区域，叫做影子，即灯 笼影子，是光的直线传播形成的，因为吸顶灯的面积较大，所以在灯笼影子的边缘是光 第1 页/ 共34 页 线较暗的半影区，中间是没有光线的全影区，半影区与全影区没有明显界限，所以符合 实际。故选：。 5．夜晚有两个高矮不同的小朋友和B，比B 高，相距d ′ 。他们分别站在路灯下，点是路灯 在地面上的投影。、B ′ 两人的连线通过点，如图所示。他们头部分别在地面上留下两个 ′ 影子和B′，相距d′ ′ ′ ，当两人沿过点的直线，以相同的速度向右行进时。和B′的距离将 （ ） ．不断增大 B．不断减小 ．先增大，后减小 D．先减小，后增大 答与解析：如图所示：设小朋友身高为，灯高度为 由图中两个斜三角形相似可得： ＝ ＝ ， 因为＞b，所以v 影＞v b 影， 同理，当两人头部的影子达到重合后，再继续远离路灯时， 因为比B 高，即＞b， 此时影子会超过B 的影子， 两者的距离变化为：先减小，后增大。 此题也可假设，B 两人站在一起，则的影子比B 长。两人一起往前走，由此可知，两人 影子之间的距离会不断增大。现在站在B 后，两人影子移动速度仍符合假设的规律，因 此的影子会先追上B 的影子，然后再超过它。所以'和B'的距离会先减小，后增大。故 选：D。 第1 页/ 共34 页 6 ．下列光现象中，由于光的直线传播而形成的是（ ） ．