初中物理光现象综合题

小明发现，晚上坐公交车时在车窗玻璃里看到另一个“自己”，而白天却看不清。结合平面镜成像知识，他思考以下问题：

（1）在车窗玻璃里看到的另一个“自己”是光的 　   　形成的像。

（2）如图甲所示，小车的前挡风玻璃是倾斜的，从光学角度分析，这样设计的目的是：　   　（写出一条）；此外，晚上开车时，来自后方车辆的强光入射到前挡风玻璃，被反射到 　   　（选填“上方”或“下方”），以减少对司机视线的干扰。

（3）在探究平面镜成像特点的实验中，如图乙所示。

①组装器材时，要使玻璃板与水平桌面相互 　   　。

②实验需要记录像与物的大小关系，还需要记录物理量 　   　和 　   　。

③实验中如果将蜡烛B也点燃，对实验的影响是 　   　（写出一条）。

如图所示，处于水中的点光源 $S$，发出一条光线从水中斜射入空气。

（1）在图中作出这条入射光线的反射光线与折射光线的大致位置；

（2）画出关于水面所成像的位置点；

（3）光在真空中的传播速度为　              　。

微波通信

电磁波可以用来传递信息，通常用于广播、电视等通信。微波是电磁波家族中的一员，它的性质比中波和短波更接近光波。信息理论表明，作为载体的电磁波，与中波和短波相比，微波在相同的时间内可以传输更多的信息。

用微波传递信息时，必须每隔 $50\mathit{km}$左右就要建设一个微波中继站，如图甲所示。信号传递的距离越远，需要的中继站越多。在雪山上、大洋中，根本无法建设中继站，所以人类用地球同步通信卫星做微波通信的中继站来进行通信。如图乙所示，在地球的周围均匀地配置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三颗同步通信卫星作为太空微波中继站，可使地球上任意两点间保持通信，接收地面站传来的电信号，经过处理后，再发送到另一个或几个地面站。现在通过卫星电视，某地举行体育赛事，其他地方的人几乎可以立刻看到现场的画面。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）用微波传递信息时，必须每隔 $50\mathit{km}$左右就要建设一个微波中继站，这是因为　    　（选填序号）。

①多修建中继站，有利于微波产生更多的信息

②微波的传播距离比中波近，只能传播 $50\mathit{km}$

③微波沿直线传播，不能沿地球表面绕射

（2）如图丙所示， $a$、 $b$分别是Ⅰ、Ⅱ两颗卫星正下方的地面站，把通信卫星假想成一个平面镜，要使地球上 $b$处地面站接收到 $a$处发送的信号，请仿照光路图，在图中画出平面镜及微波传播的路径和方向。

（3）已知三颗通信卫星距地面的高度都是 $3.58\times {10}^4\mathit{km}$，任意两颗卫星之间的距离都是 $7.30\times {10}^4\mathit{km}$．则 $a$处发送的微波信号传送到 $b$处所用的时间是　       　 $s$。

阅读短文回答问题：

激光的应用

1958年，人类在实验室里激发出一种自然界中没有的光，这就是激光。激光束的平行度特别好，在传播很远的距离后仍能保持一定的强度。激光的这个特点使它可以用来进行精确的测距。对准目标发出一个极短的激光脉冲，测量发射脉冲和接收反射脉冲的时间间隔，就可以求出目标的距离。激光测距雷达就是根据这个原理制成的。

由于平行度好，激光可以会聚到很小的一点上，让这一点照射到光盘上，就可以读出光盘上记录的信息，经处理后还原成声音和图象，由于会聚点很小，光盘记录信息密度很高。

激光还有一个特点是亮度高，也就是说，它可以在很小的空间和很短的时间内集中很大的能量，如果把强大的激光束会聚起来照射到物体上，可以使物体被照的部分迅速上升到极高的温度，最难熔化的物质在一瞬间也要汽化了。因此可以利用激光束来切割各种物质、焊接金属以及在硬质材料上打孔。医学上可以用激光作“光刀”来切割皮肤，切除肿瘤，还可以用激光“焊接”脱落的视网膜。强激光可以在瞬间破坏敌人的飞行器，在军事上有广泛的应用。

（1）激光在真空中的传播速度为　              　 $\mathit{km}/s$。

（2）激光测距与初中物理学到的　              　测距原理相同。

（3）用激光作“光刀”来切割皮肤、切除肿瘤、“焊接”脱落的视网膜，是利用激光的　   　的特点。

哈素海是呼和浩特市一处著名的旅游景点。深秋时节一群南归的鸿雁飞翔在清澈见底而且平镜的湖面上，如图所示。当某只鸿雁距水面 $120m$时，这只鸿雁的倒影与它的距离为　        　 $m$，该倒影是　      　（选填“实”或“虚”）像，它是由于光的　        　（选填“折射”或“反射”或“直线传播”）形成的；当鸿雁缓缓地向更高、更远的南方飞去时，它在水中像的大小将　        　（选填“变大”或“变小”或“不变”）。

某同学为了探究“平面镜成像时，像与物到平面镜的距离的关系”，所用的实验器材有：单面镀膜的玻璃板、支架、两个相同的跳棋、白纸和刻度尺。实验装置如图（甲）所示。

（1）在白纸上画一条直线，将玻璃板竖直立在白纸上，使玻璃板有膜那一面的下边线与直线重合。

（2）用镀膜玻璃板和跳棋做实验，实验环境有：①几乎无光的实验室，②有阳光的实验室，在　      　（选填“①”或“②”）中进行实验效果好。

（3）在同样的实验环境下，用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚，主要原因是：　                          　。

（4）在白纸上沿跳棋A和B的边缘画圈，测出物距u和像距v的值如下表：

实验次数	1	2	3
物距u/cm	3.39	5.11	6.39
像距v/cm		5.22	6.51

①如图乙所示，第1次实验测量的物距是A的右端到直线的距离，则像距v₁＝　    　cm。

②该同学发现三次实验的像距都比物距略大一些，原因是：　     　（只有一个正确选项，将正确选项的字母填在横线上）

A．刻度尺测量像距时存在误差         B．玻璃板有一定厚度

C．物和像的标记点不对应             D．玻璃板没有竖直放置

小明在探究“物距和物高一定时，物体经小孔所成的像的高度和像距的关系”时，所用的实验器材有：用发光二极管做成的物体、有小孔的方纸板、用半透明塑料膜做成的屏、量程为0～30cm的直尺，实验装置的示意图如图所示。

（1）该实验应该在较　     　的环境下进行。（选填“亮”或“暗”）

（2）记录的实验数据如表，请在方格纸上画出像高与像距的关系图象。

实验次数	1	2	3	4	5	6
物距u/cm	相同
物高h1/cm	相同
像距v/cm	4.0	8.0	12.0	16.0	20.0	24.0
像高h2/cm	2.0	4.1	6.0	8.0	9.9	12.0

（3）根据图象，得出的探究结论是：　                                         　。

（4）另一名同学在做该实验时，更换了部分实验器材，其实验装置的示意图如图所示。外筒（足够长）用不透明的材料制成，左端开有小孔；内筒（内径约14cm）的筒壁用不透明的材料制成，左端用半透明塑料膜做屏，并可以在外筒中自由地拉出或推入。其他器材不变。和小明所用的装置相比较，请说出该同学用这样的装置做实验的好处和不足。（各写一条即可）

好处：　                               　；

不足：　                               　。

某同学在看了《加勒比海盗》后，想象了电影后续的情节：

一段美好时光以后，黑珍珠号又回到了漂流瓶里，杰克船长被船员们抛弃在了一个荒岛上，如图，他右手拿着罗盘，左手拿着望远镜，回忆着以前的日子，想象着一段新的旅程。

请按以下方示例找出图中3个物理现象或者物体，填入下表（不能与示例相同）

	现象或者物体	物理知识
示例	太阳	热传递
①
②
③

用硬币做以下物理小实验

（1）甲图中，硬币的直径为 　　cm。

（2）图乙中，用力吹气能将硬币吹入盘中。吹气时，硬币上方空气流速大，气体压强 　 　。

（3）图丙中，将一枚硬币放在碗底，眼睛在A处恰好看不到它，保持人眼、碗和硬币的位置不变，要使眼睛再次看到"硬币"，以下方案：

①沿碗壁缓缓向碗中加水；

②在碗上方适当位置放一光屏；

③用手电筒照亮硬币；

④在碗上方适当位置放一平面镜；

其中可行的有 　　。

某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究"光从空气射入水中时的折射规律"。

（1）使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否 　 　。

（2）光从空气射入水中，入射点为 $\mathit{O}$ 点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图丙中，其中1和 $\mathbf{1}\mathbf{\text{'}}$ 、2和 $\mathbf{2}\mathbf{\text{'}}\mathbf{\dots }\mathbf{4}$ 和 $\mathbf{4}\mathbf{\text{'}}$ 分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而 　　，且折射角 　　（选填"大于"、"等于""小于" $\mathbf{)}$ 入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角等于 　　度。

如图所示的是一条经水面反射后的光线，在图中画出其入射光线的准确方向及对应的折射光线的大致方向。

小明身高1.7m，站在竖直放置的平面镜前1m处，他在镜中的像高是      m，他到像的距离是      m。若将一块木板放在平面镜前，如图所示，请画图说明他能否通过平面镜看到自己的脚尖。

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隐形飞机
隐形飞机之所以能“隐身”，主要是通过降低飞机的电、光、声这些可探测特征，使雷达等防空探测器不能够早期发现来实现的。
为了减弱飞机电、光、声这些可探测特征，这种飞机在外形设计上采用了非常规布局，消除小于或等于90°的外形夹角，减小飞机的横截面，同时改变外形减少雷达回波。发动机进气口置于机身背部或机翼上面，采用矩形设计并朝上翻。在材料使用上，大量采用宽波段吸波性轻质耐热复合材料，并在表面涂覆放射性同位素涂层，吸收雷达波和红外辐射，而造成雷达测量上的误差，从而达到“隐身”的效果。
此外，发动机还常采用了楔形二元喷管。外壳、机匣采用蜂窝状结构，使红外辐射降低90%，噪声也大为减小，真正做到不见其身、不闻其声。
（1）在晴好天气无遮挡情况下人眼的观察范围是2km，若此时空中一架距人1500m的隐身战机，仅凭人眼     （能/不能）发现。
（2）下列飞机中，从外形来说隐身效果最差的是     。

A                B                  C                D
（3）发动机进气口置于机身背部或机翼上面，主要是为了减少雷达对     （红外线/紫外线）的探测。
（4）隐形战机的噪声是在     减弱的。
（5）隐形飞机的机身材料选择时，下列考虑不正确的是（   ）

A．熔点高

B．密度小

C．反射能力强

D．热辐射弱

阅读短文，回答问题。
光的全反射
小慧在做光的折射规律实验时偶然发现：当激光从水中斜射向空气中时，当入射角增大到一定角度时，折射光线会消失，只剩下反射光线（如图甲所示）。这到底是什么原因呢?通过查阅资料，他终于明白了其中的奥妙。
   
（图甲）                                （图乙）
当光线从一种介质1（如水）射向另一种介质2（如空气）时，本来应该有一部分光进入介质2，称为折射光，另一部分光反射回介质1，称为反射光（如图乙所示）。但当介质1（如水）的折射率大于介质2（如空气）的折射率，即光从光密介质射向光疏介质时，折射角大于入射角，当入射角增大时，折射角也增大，但折射角先增大到90度，此时折射光消失，只剩下反射光，这种现象称为全反射现象。刚好发生全反射时的入射角叫做临界角。 只有入射角大于或等于临界角时，才会发生全反射现象。
光密介质和光疏介质是相对的。例如，水折射率大于空气，所以相对于空气而言，水就是光密介质；而玻璃的折射率比水大，所以相对于玻璃而言， 水就是光疏介质。介质的折射率小越小，光在其中传播的速度越快。
光纤通信就是利用光的全反射原理。光导纤维在结构上有内芯和外套两种不同介质，光从内芯传播时遇到光纤弯曲处，会发生全反射现象，而保证光线不会泄漏到光纤外。

（1）由全反射的条件可知，当光从空气斜射到水中时      （选填“会”或“不会”）发生全反射现象；若光由水进入空气的临界角是48.5°，则入射光以60°的入射角从水射向空气时        （选填“会”或“不会”）发生全反射现象。
（2）光导纤维的外套相对于内芯介质来说是           （选填“光疏介质”或“光密介质”）；外套的折射率          内芯介质（选填“大于”、“等于”或“小于”）； 红光在光纤中传播的速度          （同上）紫光。

如图所示为水位测量仪的示意图．A点与光屏PQ在同一水平面上，从A点发出的一束与水平面成45°角，方向不变的激光，经水面反射后，在光屏上的B点处形成一个光斑，光斑位置随水位变化而发生变化．

（1）A点与光屏在水中所成的像是      像（选填“虚”或“实”）；
（2）A点与水面相距3m，则A与它在水中的像A′之间的距离为     m；
（3）若光斑B向右移动了1m，说明水位     （选填“上升”或“下降”）了    m．