4.1 光的直线传播（考点解读）（解析版）

41 光的直线传播（考点解读）（解析版） 1、光源和光线 （1）光源：正在发光的物体叫光源，光源可分为自然光源和人造光源。 （2）光线：光线是表示光的传播方向的直线，光线是一种几何的抽象，在实际当中不可 能得到一条光线．口语中光线亦可指光源辐射的光。 2、光速和光年 （1）光速：光在真空中的传播速度是 ，而在空气中传播速度接近于在真 空中的传播速度，也认为是 ，光在水中的传播速度约为 ，在玻璃中的传播速度约为 。 （2）光年：光年是指光在1 年中的传播距离，1 光年946×1015m。 3、光在均匀介质中沿直线传播 （1）光在同一种均匀介质中沿直线传播。 （2）光能在固体、液体、气体中传播。 （3）光沿直线传播的前提是在同种均匀介质中。光的直线传播不仅是在均匀介质，而且 必须是同种介质。可以简称为光的直线传播，而不能为光沿直线传播。 （4）光在两种均匀介质的接触面上是要发生折射的，此时光就不是直线传播了。 4、光直线传播的应用：（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。 【考点1 光源和光线】 【典例1-1】（2022 秋•常州期末）生活中许多物体可以发光，下列物体中属于光源的一组 是（ ） ．太阳、月亮、工作的台灯 B．闪电、镜子、发光的水母 ．太阳、烛焰、波光粼粼的水面 D．火焰、工作的手电筒、发光的萤火虫 【答】D 【分析】根据光源的概念答题：自身能够发光的物体叫做光源；自身不发光反射其它物 体的光的物体不是光源。 【解答】解：、太阳、月亮、工作的台灯中，月亮自身不能发光，不是光源，故错误； B、闪电、镜子、发光的水母，镜子自身不发光，不是光源，故B 错误； 、太阳、工作的手电筒、波光粼粼的水面，波光粼粼的水面自身不能发光，不是光源， 故错误； D、火焰、灯光、发光的萤火虫，自身都能发光，都是光源，故D 正确。 故选：D。 【典例1-2】下列关于光线的说法正确的是（ ） ．光线就是很细的光束 B．光源能射出无数条光线 ．人们用一条带箭头的实线表示光线，用的是理想模型法 D．光线是用来表示光传播方向的直线，常用虚线表示 【答】 【分析】知道光的传播方向是确实存在，但难以分析探究，于是用一条有方向的直线表 示，这种方法是用一个抽象的“模型”来形象地突出事物的主要特征。 【解答】解：、光线只是表示光传播方向的一条直线，并不是很细的光束，故错误， B、光源是能发光的物体，所以能发光，但不是射出光线，故B 错误； 、人们用一条看得见的实线来表示光线，用到理想模型法，故正确。 D、因为光的传播方向是确实存在，为了分析探究，于是用一条有方向的实际直线表示， 即光线，光线常用实线来表示。故D 错误。 故选：。 【典例1-3】（2021 秋•楚雄州期末）太阳、月亮、钻石，其中属于光源的是 太阳 。太 阳光从太阳传到地球用时500s，则太阳到地球的距离是 15×10 11 m。 【答】太阳；15×1011。 【分析】（1）自身能发光的物体叫光源； （2）根据速度公式计算太阳到地球的距离。 【解答】解：太阳自身能够发光，是光源，月亮、钻石自身不能发光，不是光源； 太阳到地球的距离是： s＝vt＝3×108m/s×500s＝15×1011m/s。 故答为：太阳；15×1011。 【变式1-1】（2022 秋•南县期末）我们生活在一个五彩缤纷的世界里，光是主角。下列物 体属于光源的是（ ） ．璀璨的钻石 B．皎洁的月亮 ．火辣的太阳 D．明亮的铜镜 【答】 【分析】自身能发光的物体叫光源。 【解答】解：璀璨的钻石、皎洁的月亮、明亮的铜镜，自身都不能发光，不属于光源； 火辣的太阳，自身能发光，属于光源。故BD 错误，正确。 故选：。 【变式1-2】（2021 秋•裕华区校级期中）物理学中用一条带箭头的直线表示光的传播路径 和方向，并将这条带箭头的直线称为光线，这种研究方法叫建立模型法，下面关于光和 光线的说法中正确的是（ ） ．光和光线都是真实存在的 B．光和光线都不是真实存在的 ．光是真实存在的，而光线不是真实存在的 D．光不是真实存在的，而光线是真实存在的 【答】 【分析】在物理学中，用一条带箭头的直线表示光的传播路径，叫光线，光线不是实际 存在的，用到了模型法，而光是实际存在的。 【解答】解： 物理学中用一条带箭头的直线表示光的传播路径和方向，这种带箭头的直线称为光线； 光是实际存在的，而实际上光线并不存在，是为了研究问题方便而构建的模型，这种研 究问题的方法称为模型法，故正确。 故选：。 【变式1-3】（2022 秋•江阳区期末）研究光现象时，建立了“光源”“光线”两个概念， 其中 光线 是为了描述物理现象建构的模型，真实并不存在；我们作出“明亮的月 亮不是光源”的判断，依据是 月亮自身不发光 。 【答】光线；月亮自身不发光。 【分析】（1）光线是为了描述物理现象建构的模型，真实并不存在。用一个带箭头的 直线表示光的传播方向。 （2）自身能够发光的物体叫光源。月亮自身不能发光，不是光源。太阳是光源。 【解答】解：研究光现象时，建立了“光源”“光线”两个概念，其中光线是为了描述 物理现象建构的模型，真实并不存在；我们作出“明亮的月亮不是光源”的判断，依据 是月亮自身不发光。 故答为：光线；月亮自身不发光。 【考点2 光速和光年】 【典例2-1】（2023•墨玉县模拟）向月球发射激光，经27s 后接收到月球表面反射回来的 激光，则月球和地球之间的距离为（激光在空间传播速度＝3×105km/s）（ ） ．81×108km B．405×105km ．3×105km D．3×108km 【答】B 【分析】根据题意知激光从月球传到地球所用的时间为t＝ ×27s＝135s，利用速度公式 就会算出月球和地球之间的距离。 【解答】解：根据题意向月球发射激光，经27s 后接收到月球表面反射回来的激光，那 么激光从月球传到地球所用的时间为t＝ ×27s＝135s， 根据速度公式v＝ 得s＝vt＝135s×3×105km/s＝405×105km， 故选：B。 【典例2-2】（2023•东明县三模）电闪雷鸣的天气里，人们往往先看到闪电再听到雷声， 这是因为，光在空气中传播的速度 大于 声速（选填“大于”或“小于”）；小明 从看到耀眼的闪光2s 后才听到轰隆隆的雷声，则打雷处大约距离小明 680 m（假设 v 声＝340m/s）；“神舟六号”的航天员如果在飞船外共同作业时，必须借助电子通信 设备进行交流，原因是 真空不能传声 。 【答】大于；680；真空不能传声。 【分析】（1）光在空气中的传播速度约为3×108m/s，声音在空气中的传播速度约为 340m/s，光速大于声速；根据s＝vt 计算路程； （2）声音需要介质进行传播，声音不能在真空中传播。 【解答】解：（1）光在空气中的传播速度约为3×108m/s，声音在空气中的传播速度约 为340m/s，故电闪雷鸣的天气里，人们往往先看到闪电再听到雷声； 已知v＝340m/s，t＝2s， 打雷处大约距离小明： s＝vt＝340m/s×2s＝680m； （2）因为太空中没有空气，所以声音不能在太空中传播，因此在舱外他们之间的交流 必须用电子通信设备。 故答为：大于；680；真空不能传声。 【变式2-1】（2023•曾都区模拟）最近《三体》电视剧正在热播，老师在追剧时看到一个 情节，由于老师计算能力不强，所以来问问大家，已经知道三体舰队的宇宙飞船速度可 以达到光速的十分之一，而三体星系距离太阳系4 光年。三体舰队如果以十分之一光速 匀速航行，多少年会到达太阳系呢（ ） ．4 年 B．40 年 ．400 年 D．04 年 【答】B 【分析】光年就是光在一年的时间里所经过的距离；知道速度和路程，根据速度的变形 式t＝ 可以求出时间。 【解答】解：已经三体舰队的宇宙飞船速度：v＝ ，三体星系距离太阳系：s＝4 光年 ＝4 年×， 根据速度公式得，到达太阳系的时间：t＝ ＝ ＝40 年。故B 正确，D 错误。 故选：B。 【变式2-2】（2023•盐城开学）伽利略为了测定光在空气中传播的速度，设计了一实验， 选择两个距离15km 的山头，在一个山头上设置了一个光源，测定出从这个光源发出的 光传播到另一个山头并返回的 时间 ，然后根据公式计算出光速，这个设计虽然合 理，但实验却没有成功，其失败的原因的是 人的反应时间大于光传播的时间，导致 时间测量很不准确 。 【答】时间；人的反应时间大于光传播的时间，导致时间测量很不准确。 【分析】（1）已知光运动的路程，计算光的速度。根据 分析； （2）根据光速的大小分析测量失败的原因。 【解答】解：由 可知，路程已知，要测出光速，还需要测量时间； 因为光速非常快，在15km 距离上往返需要的时间极短，人的反应时间大于光传播的时 间，导致时间测量很不准确，所以实验无法完成。 故答为：时间；人的反应时间大于光传播的时间，导致时间测量很不准确。 【考点3 光在均匀介质中沿直线传播】 【典例3-1】（2023•文山州模拟）“禾下乘凉梦”是袁隆平先生的中国梦，意思是水稻下 面可乘凉，这是因为水稻下面形成了阴影区域，下列现象与阴影的形成原理相同的是（ ） ． 手影游戏 B． 筷子“折断” ． 雨后彩虹 D． 水中倒影 【答】 【分析】（1）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就 会出现光的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成 的； （2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体 的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的； （3）光在同一均匀介质中沿直线传播，光沿直线传播的例子有：小孔成像、影子的形 成、日食和月食现象等。 【解答】解：阴影是由光的直线传播形成的； 、手影游戏，是由光的直线传播形成的，故正确； B、筷子“折断”，是由光的折射形成的，故B 错误； 、雨后彩虹，是由光的折射形成的，故错误； D、水中倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故D 错误。 故选：。 【典例3-2】（2022 秋•太平区校级期末）在2022 年11 月8 日晚，年度最值得期待的重磅 天象——月全食闪亮登场，中国大部分地区都看到了全食阶段。从物理学的角度分析月 食属于光的 直线传播 现象。如图中能描述其形成原因的是 乙 （填“甲”或 “乙”）图。月亮 不是 （填“是”或“不是”）光源。 【答】直线传播；乙；不是。 【分析】（1）光在同种均匀介质中是沿直线传播的。 （2）月食是一种当月球运行进入地球的阴影（阴影又分本影和半影两部分）时，原本 可被太阳光照亮的部分，有部分或全部不能被直射阳光照亮，使得位于地球的观测者无 法看到普通的月相的天文现象。 （3）自身能发光的物体叫光源。 【解答】解：（1）2022 年11 月8 日，天空中出现了月食这一难得的景象，从物理角度 讲，月食是光的直线传播现象，能正确描述其形成原因的是图2 乙。此时太阳、地球、 月球在一条直线上，月球部分或全部在地球的影子里面； （2）月亮本身不会发光，不是光源。 故答为：直线传播；乙；不是。 【变式3-1】（2023•海口一模）日晷是我国古代劳动人民用来计时的一种工具。如图所示， 通过观察直杆在太阳下影子的位置就可知道时间。下列现象与日晷工作原理相同的是（ ） ．筷子“弯折” B．小孔成像 ．桥的倒影 D．海市蜃楼 【答】B 【分析】日晷工作原理是光沿直线传播；逐项分析各情景运用的光学知识进行作答。 【解答】解：日晷工作原理是光沿直线传播； 、筷子“弯折”，是由光的折射形成的，故错误； B、小孔成像，是由光沿直线传播形成的，故B 正确； 、桥的倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故错误； D、海市蜃楼，是由光的折射形成的，故D 错误。 故选：B。 【变式3-2】（2022 秋•商南县期末）汽车盲区，是指驾驶员位于正常驾驶座位置，其视线 被车体遮挡而不能直接观察到的那部分区域，盲区形成的原因是 光的直线传播 ； 为减小噪音，汽车的排气管上都安装有消声器，消声器的作用是在 声源 处减弱噪 音的；汽车的倒车雷达是利用 超声波 （选填“超声波”，“次声波”）传递信息 的。 【答】光的直线传播；声源；超声波。 【分析】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播； （2）防治噪声可以从噪声的产生、噪声的传播及噪声的接收这三个途径进行防治； （3）现代汽车广泛利用了倒车雷达，它在工作时会发出超声波，这些声波遇到障碍物 时会反射回来，根据回声到来的方位和时间，可以确定障碍物的位置。 【解答】解：（1）光在同种均匀介质中沿直线传播；故盲区的形成是由于光的直线传 播； （2）汽车的排气管上都安装有消声器是在声源处减弱噪声； （3）倒车雷达利用反射的超声波来区分障碍物的距离，是利用了超声波传递信息。 故答为：光的直线传播；声源；超声波。 【考点4 光直线传播的应用】 【典例4-1】（2023•平遥县一模）如图，是小芳自制的简易计时模型，将它放置水平地面 上，根据圭杆影子所处的方位计时。下列选项中和该原理相同的是（ ） ．形影相随 B．雨后彩虹 ．水中倒影 D．海市蜃楼 【答】 【分析】（1）光在同种均匀介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、 影子的形成、日食和月食等； （2）光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象，例如水面上出现岸上物体 的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的； （3）光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时，就会出现光 的折射现象，例如水池底变浅、水中筷子看起来变弯、海市蜃楼等都是光的折射形成的。 【解答】解：圭杆影子是由光的直线传播形成的； 、形影相随，影子是由光的直线传播形成的，故正确； B、雨后彩虹，属于光的色散现象，是由光的折射形成的，故B 错误； 、水中倒影，属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故错误； D、海市蜃楼是由光的折射形成的，故D 错误。 故选：。 【典例4-2】（2023•威海模拟）我国古代天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器，其 中圭表就是典型的代表。圭表（如图所示）包括圭和表两部分，正南北方向平放的尺， 叫作圭，高度为946m，合 946×10 9 m；直立在平地上的标竿或石柱，叫作表，圭和 表相互垂直。依据圭表正午时表影长度的变化，就能推算出二十四节气，依据表影长短 的周期性变化，就能确定一回归年的天数。圭表的工作原理是光的 直线传播 。 【答】（1）946×109；（2）直线传播。 【分析】（1）1m＝1×109m，据此换算； （2）光在同种均匀介质中沿直线传播。 【解答】解：（1）表的高度946m＝946×109m； （2）由题意可知，圭表的工作原理是光的直线传播。 故答为：（1）946×109；（2）直线传播。 【变式4-1】（2023•昆明一模）有两个小朋友站在一盏电灯下，脚下是其在灯光下的影子， 如图中的情景符合实际的是（ ） ．甲 B．乙 ．丙 D．丁 【答】 【分析】光在同种均匀介质中是沿直线传播的。影子、小孔成像、日食、月食等都是光 的直线传播的实例。 【解答】解：光射到不透明物体上以后，由于光在同种均匀介质中是沿直线传播的，会 在不透明物体的后面留下物体的影子。 、灯光在中间，左边的小朋友的影子在左边，不会在右边，故不符合题意； B、灯光在中间，左边的小朋友的影子在左边，右边小朋友的影子在右边，故B 不符合 题意； 、灯光在中间，左边的小朋友的影子在左边，右边小朋友的影子在右边，故符合题意； D、灯光在中间，左边的小朋友的影子在左边，右边小朋友更靠近光源，他的影子在右 边，且应该更短些，故D 不符合题意。 故选：。 【变式4-2】（2023 春•西峰区校级月考）如图，用步枪进行瞄准练习时，当眼睛看到瞄准 点、准星和标尺缺口这三者重合时，就认为三者在同一条直线上，即可以射中目标。这 说明 光在同种均匀介质中沿直线传播 。 【答】光在同种均匀介质中沿直线传播。 【分析】光在同种均匀介质中沿直线传播，产生的现象有小孔成像、激光准直、影子的 形成、日食和月食等。 【解答】解：用步枪进行瞄准练习时，当眼睛看到瞄准点、准星和标尺缺口这三者重合 时，就认为三者在同一条直线上，即可以射中目标。这说明光在同种均匀介质中沿直线 传播。 故答为：光在同种均匀介质中沿直线传播。 一、选择题。 1．（2021 秋•博望区校级期中）下列说法正确的是（ ） ．光源能射出无数条光线 B．光线就是很细的光束 ．光线不是真实存在的 D．光线是用来表示光的传播方向的直线，常用虚线表示 【答】 【分析】（1）物理学中用一条带箭头的直线表示光的传播路径，这条直线叫光线； （2）光线实际不存在，是为了形象描述光的传播特点而假想出来的，采用的是模型法。 【解答】解：、光源是能发光的物体，所以能发光，但不是射出光线，故错误； B、光线只是表示光传播方向的一条直线，并不是很细的光束，故B 错误； 、光线实际不存在，人们用一条看得见的实线来表示光线，用到理想模型法，故正确； D、因为光的传播方向是确实存在，为了分析探究，于是用一条有方向的实际直线表示， 即光线，光线常用实线来表示，故D 错误。 故选：。 2．（2022 秋•冠县期末）下列有关声与光的说法中正确的是（ ） ．超声波和次声波的传播都需要介质 B．光在空气中的传播速度约为340m/s ．“金光闪闪”说明金子是光源 D．“声”和“光”总是沿直线传播 【答】 【分析】（1）声音的传播需要介质，真空不能传声； （2）光在空气中的传播速度约是3×108m/s； （3）光源是指自身能够发光的物体，靠反射别的物体发光的物体不是光源； （4）光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，在不均匀的介质中传播方向会发生改 变，这就是光的折射现象。 【解答】解：超声波和次声波都属于声音，声音的传播都需要介质，故正确； B、声音在15℃空气中的传播速度约为340m/s，光在空气中的传播速度约是3×108m/s， 故B 错误； 、“金光闪闪”说明金子能够反射光线，而它自身不会发光，因此不是光源，故错误； D、“光”只有在同种、均匀、透明介质中沿直线传播，故D 错误。 故选：。 3．（2023•连平县二模）图中能说明光的直线传播的现象是（ ） ． 水中倒影 B． 日晷上针的影子 ． 雨后彩虹 D． 折断的铅笔 【答】B 【分析】（1）光在同种均匀物质中沿直线传播，在日常生活中，激光准直、小孔成像 和影子的形成等都表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的； （2）当光照射到物体表面上时，有一部分光被反射回来，例如：平面镜成像、水中倒 影等； （3）当光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会偏折，发生折射现象，如：看 水里的鱼