第4章 光现象
一、单选题
1．某同学雷雨天看到闪电2s后听到雷声，已知、，则打雷处的云层距离他大约（ ）
A．680m B．340m C．6×108m D．3×108m
2．日晷是我国古代创造的一种精度很高的计时工具，主要由晷盘、晷针和底座组成。如图所示，关于日晷的说法错误的是（ ）
A．日晷是利用晷盘上影子的长短和方向来计时
B．晷针的影子是由于光的直线传播形成的
C．能看见日晷上“子丑寅卯”等文字，是因为光的镜面反射
D．图中日晷显示的时间大约是上午9点
3．“以铜为镜,可以正衣冠”的光学原理是
A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的折射 D．光的色散
4．一个水深30m湖面上方，有一名跳伞运动员正从高40m的空中以5m/s的速度匀速下降，则他在水中的像（ ）
A．始终在水面下30m，且像的大小不变
B．像以10m/s的速度向水面靠拢，且像逐渐变大
C．像以10m/s的速度向水面靠拢，且像大小不变
D．像以10m/s的速度向他本人靠拢，且像的大小不变
5．如图所示是小明画出的蜡烛火焰上一点S的成像光路图。下列关于这个光路图的分析中错误的是（ ）
A．此图说明，平面镜成像是由于光的反射形成的
B．像点S'和发光点S到镜面的距离相等
C．人眼只有在图示的位置才能看到烛焰的像
D．从S点射向镜面的光经过镜面反射后，所有反射光线的反向延长线均经过S'
6．如图所示，a、b、c三条光线会聚于P点，若在P点之前任意放平面镜，则（ ）
A．三条反射光线一定会相交于一点
B．三条反射光线一定不相交于一点
C．三条反射光线可能相交于一点，也可能不相交于一点
D．三条反射光线的反向延长线相交于镜后一点
7．利用如图所示的装置，探究平面镜成像的特点。下列说法正确的是（ ）
A．将光屏放到像的位置，光屏能够接收到像
B．将蜡烛A远离半透明玻璃板，它所成的像逐渐变小
C．用半透明玻璃板代替平面镜，目的是便于确定像的位置
D．把纸板放在玻璃板和B蜡烛之间挡住B蜡烛，从A侧将看不到像
8．周末，小军来到安徽新四军江北指挥部纪念馆参观，他发现了一些光现象，有阳光下树林的影子，有水中树林的影子，有水中鱼儿的倩影，还有天空中的彩虹，其中是由光的反射形成的现象是（ ）
A．阳光下树林的影子 B．水中树林的影子
C．水中鱼儿的倩影 D．天空中的彩虹
9．图中关于光学现象的描述或解释正确的是（ ）
A．甲图中“月食”是光的反射形成的
B．丙图中白光通过三棱镜会分解成多种色光，在光屏上铺上一层红纸，只能看到黑色
C．图乙所示炎热夏天公路上的海市蜃楼景象，是由光的折射现象造成的
D．丁图中漫反射不遵循光的反射规律
10．下列关于光现象的分析与描述，正确的是（ ）
A．平面镜成像大小与物体到镜面的距离无关，物体距平面镜近或远，所成的像大小不变
B．我们站在湖水边，看到“鱼儿”在清澈的水中游动，实际看到的是鱼儿的实像
C．电视机遥控器是利用紫外线进行遥控的
D．雨后的彩虹是由光的反射形成的
11．世界因光而变得五彩缤纷，如图所示的光现象中，由于光的反射形成的是（ ）
A．冬奥会大跳台在水中的倒影 B．树荫下的圆形光斑
C．倒入水后，杯底看上去升高了 D．雨后天空中出现彩虹
二、填空题
12．小明同学在学习光学知识的时候知道了光在真空中的传播速度为3×108m/s，通过查资料又知道了从太阳发出的光大约需要经500s才能传播到地球上，据此可以计算出太阳到地球的距离大约是 km。
13．在2022年11月8日，安徽省第十五届省运动会圆满闭幕，芜湖市体育代表队获得金牌数首次破百，其中射击项目获得26金，芜湖学子郑仁博不畏强手，一人独得2金一银，为芜湖赢得荣誉，他在射击瞄准时需要做到“三点一线”，这是依据 原理。
14．阳光明媚的夏天，在茂密的树下常常看到一个个小亮斑，这些小亮斑其实是太阳 （选填“正立”或“倒立”）的 （选填“实”或“虚”）像，因为光在空气中沿 传播。在一张不透光的纸上打一个极小的“△”形孔，让太阳光垂直射到这张纸上经过这个小孔，这时在地面可以看到 （ 选填“圆形”、“三角形”或“方形”）小亮斑。
15．“我挥一挥衣袖不带走一片云彩”，是现代诗人徐志摩脍炙人口的《再别康桥》中的诗句。我们看到云彩在湖面荡漾，是光的 （填“反射”或“折射”）现象。
16．在做探究光的折射规律实验时，小马同学按如图所示方式将光从玻璃斜射入空气中，发现既发生了光的反射现象，也发生了光的折射现象。如图是小马观察到的部分光路图，请你完成下列问题：
（1）请你在图中大致画出法线和折射光线；
（2）当图中入射角增大到某一角度，折射角将达到90度，折射光线会完全消失，入射光线全部被反射回来，这种现象叫做全反射。当光从空气斜射入玻璃中时， （填“会”或“不会”）发生全反射现象。
17．雨天的夜晚，我们在马路上有时可以看到路灯周围一圈圈美丽的彩虹。这是由于在雨天，空气中充满着细小的水珠，路灯的光透过小水珠发生光的 现象，不同颜色的光在灯的周围“编织”成一圈圈美丽的彩虹。
三、作图题
18．如图所示，物体AB放在平面镜前，请作出物体AB在平面镜中所成的像。
19．小明用激光笔、玻璃砖等器材，在做“光的反射和折射”实验时，根据实际光路进行描点，画出了光由空气进入玻璃中时发生反射和折射的光路图，如图所示。请你帮助小明补画出该光路图中的法线MN和界面PQ。
20．一束红光按如图所示的方向，通过等腰直角三棱镜，请大致画出光进入三棱镜后，在斜边上第一次反射时的反射光线和折射光线。
21．将一根笔直的筷子斜放在装有清水的碗里，看到筷子没入水中的部分向上翘起，如图甲所示。来自筷子A点的光AO和AO′从水斜射入空气时发生偏折，如图乙所示，请大致做出AO′的折射光线O′C，并标出像A′的位置。
四、实验题
22．在“探究光的反射规律”时，小光同学进行了如图所示的实验。
（1）如图甲所示，先将平面镜A放在水平桌面上，再将硬纸板B垂直于平面镜A放置其上，让激光紧贴纸板射向O点。通过多次改变入射光的方向，测得了几组数据如表所示，由此可得出结论：光反射时， ；
序号 入射角 反射角
1 30° 30°
2 45° 45°
3 60° 60°
（2）接下来，老师使用一套新的实验装置演示，如图乙所示。先用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾，将平面镜放在一个能转动的水平圆台上，用固定的红色激光笔发出一束垂直射向平面镜的光ON，然后用另一个绿色激光笔向O点发出一束光AO，经平面镜反射后沿OB方向射出。缓慢转动圆台，从反射光线那一侧观察，看到三束光相互 ，说明在反射现象中，反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
23．在“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示，平面镜放在水平桌面上，白色纸板ENF竖直立在平面镜上，纸板由EF两部分组成，可以绕ON翻折。在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。
次数 1 2 3 4
∠i 30 45 65 80
∠r 30 45 65 80
（1）实验选用白色硬纸板表面要尽可能粗糙一些，其目的是使光在纸板上发生 反射（选填“镜面”或“漫”）；
（2）图中AO射到镜面上O点，右侧纸板上会显示出反射光束OB。小静想要探究反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内，应 。
（3）为了探究反射角与入射角的关系，该同学多次改变入射的角度，取下纸板，用量角器测量ON两侧的入射角∠i和反射角∠r，并将数据记录在表格中，根据表格中的数据可得到的结论是： 。
24．如图所示的是“探究光的反射规律”实验。平面镜M水平放置，白色纸板EF竖直立在平面镜M上，纸板上的直线ON（即法线ON）垂直于镜面。
（1）为了探究反射角与入射角的大小关系，应进行的操作是 （选填序号）；
A．改变纸板与平面镜之间的夹角
B．沿ON向后转动纸板右半部分
C．改变入射光线AO与法线NO的夹角
（2）在实验过程中，进行多次实验，获得的数据如下表所示。结合表中数据，可得到关于反射角与入射角之间关系的结论： 。
实验次数 1 2 3 4
入射角/° 15 30 45 60
反射角/° 15 30 45 60
25．小明用如图所示的装置探究光的反射定律，纸板垂直放在水平桌面的平面镜上；
序号 入射角 反射角
1 30° 60°
2 45° 45°
3 55° 35°
（1）让入射光贴着纸板A沿EO射向平面镜上的O点，将纸板B沿PQ剪开后将其上半部分向后翻折，观察到纸板B （选填“上”或“下”）半部分的光线消失，此现象说明：反射光线、入射光线和法线 。
（2）多次改变入射光的方向，观察并描绘光的径迹，量出入射角和反射角并记录在表格中，不能得出反射角等于入射角的结论，其原因可能是 。
26．小明在“探究光的反射定律”实验中：
（1）小明先做了如图甲所示的实验，接着他逆着原来的反射光线射入，并向后转折纸板F如图乙，他看到光线沿着OB射出，请你画出此时相应的入射光线AO；
（2）为了进一步验证反射定律中光线和角的关系，如图丙所示，小明将底部平面镜的一端垫高，他观察到入射角看起来明显小于反射角。请你分析小明观察到此现象的原因： 。
27．小丽在做“探究光的反射定律”的实验，如图所示，平面镜M放在水平桌面上，E、F是两块粘接起来的硬纸板，垂直于镜面且可绕ON转动。
（1）如图，当E、F在同一平面上时，让入射光线AO沿纸板E射向镜面，此时在F上可看到反射光线OB，是因为光在F上发生了 ；（选填“镜面反射”或“漫反射”）
（2）实验中发现，光屏上AO光路在平面镜M中会出现一个像OC（图中未画出），若入射角AON为。则AO与OC的夹角度数为 。
28．小安坐公交车回家时发现两个问题：一是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；二是发现公交车的前挡风玻璃是竖直的，而自己家轿车的前挡风玻璃却是倾斜的。为此他进行了探究实验。
（1）用如图甲所示的器材进行实验时，应选择在 （选填“亮”或“暗”）的环境中进行；
（2）如图乙所示，当玻璃板倾斜时，蜡烛A的像是图中的 （选填“A1”“A2”或“A3”）。
29．小明同学在进行光学实验的探究过程中：
（1）如图（a）探究“光的反射”实验中，如果硬纸板没有与平面镜垂直放置，当光贴着硬纸板入射时，此时入射光线、反射光线 （选填“在”或“不在”）同一平面内；
（2）接着他又探究了“平面镜成像特点”，如图（b），实验中，他正在透过玻璃板观察蜡烛A的像，若用物理书挡在玻璃板的后面，那么小明 （选填“能”或“不能”）看到蜡烛A的像；
30．小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中，用于探究光的折射规律，实验测得的数据如下表。
入射角
折射角 41.7
（1）分析实验数据可知：当入射角增大时，折射角增大，且折射角 （选填“小于”、“等于”或“大于”）入射角；
（2）当入射角增大到时，折射角会达到。若继续增大入射角，将会发现折射光线消失，而只存在反射光线，这种现象称为全反射现象。根据实验分析，小明思考如果将一细光束从空气斜射到水中时， （选填“可能”或“不可能”）发生全反射现象。
五、综合题
31．小梦同学通过一块平面镜看到了蜡烛的像（如图甲所示），于是她思考平面镜的成像原因，画出了如图乙所示的光路图，请在图乙中画出S的像（只画出S的像，用S'，表示）( )。为了进一步探究所成的像是实像还是虚像，接下来的操作是： 。
参考答案：
1．A
【详解】因为光的速度非常快，从闪电发生的位置到人需要的时间可以忽略不计，所以打雷处的云层距离他大约为
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．C
【详解】A．在阳光下“晷针”的影子在“晷盘”的位置和长度与不同时刻是太阳的位置有关，所以利用晷盘上影子的长短和方向可以计时，故A正确，不符合题意；
B．在太阳光的照射下看到的影子是由光的直线传播形成的，故B正确，不符合题意；
C．能看见日晷上“子丑寅卯”等文字，是因为反射光线是向着四面八方的，是漫反射，故C错误，符合题意；
D．由图可知，影子在日晷的右下方，说明此时太阳在日晷的左上方，大约是上午9点，故D正确，不符合题意。
故选C。
3．B
【详解】“以铜为镜,可以正衣冠”的意思是一个人用铜鉴当镜子，可以照见衣帽是不是穿戴得端正．这种镜一面磨光发亮，一面铸刻花纹，照光亮的一面，可以照出人的基本模样，运用了平面镜成像的原理，属于光的反射现象，故B选项符合题意．
4．D
【详解】平静的湖面相当于平面镜，运动员以5m/s的速度向下运动，运动员在水面下的像也要以5m/s的速度向上运动，如果以运动员为参照物，他们的距离每秒钟靠近了10m，所以相对于运动员本人，其像的速度是10m/s，方向向上；像与物的大小总是相同的，运动员的大小不变，像的大小不变，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
5．C
【详解】A．据平面镜成像的原理可知，平面镜中的像是由于光的反射形成的，故A正确，不符合题意；
B．据平面镜成像的特点可知，烛焰在平面镜中成的像是虚像，虚像S′和发光点S到镜面的距离相等，故B正确，不符合题意；
C．只要反射光线能进入人的眼镜中，就能看到烛焰的像，故C错误，符合题意；
D．由图可知，从S点射向镜面的光经过镜面反射后，所有反射光线的反向延长线均经过S'，故D正确，不符合题意。
故选C。
6．A
【详解】如图所示，a、b、c三条光线会聚于P点，若在P点之前任意放一平面镜，则根据光路的可逆性可知，三条反射光线一定相交于一点P'，P′、P关于镜面对称，如图所示：
故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
7．C
【详解】A．平面镜成的像为虚像，而虚像不能成在光屏上，故将光屏放到像的位置，光屏不能够接收到像，故A错误；
B．平面镜成的像与物大小相等，将蜡烛A远离半透明玻璃板，它所成的像大小不变，故B错误；
C．半透明玻璃板有透光性，既能成像，也能确定像的位置，故用半透明玻璃板代替平面镜，目的是便于确定像的位置，故C正确；
D．平面镜成像属于光的反射，把纸板放在玻璃板和B蜡烛之间挡住B蜡烛，从A侧仍能看到像，故D错误。
故选C。
8．B
【详解】A．影子的形成说明光是沿直线传播的，由于光的直线传播，被物体挡住后，物体后面就会呈现出阴影区域，就是影子，故A不符合题意；
B．水中的倒影，属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，故B符合题意；
C．看到水中的鱼是由于光从水中斜射入空气中，进入人的眼睛的，是光的折射现象形成的虚像，故C不符合题意；
D．雨过天晴时，常在天空出现彩虹，这是太阳光通过悬浮在空气中细小的水珠折射而成的，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散现象，故D不符合题意。
故选B。
9．C
【详解】A．月食是由于光的直线传播形成的，故A错误；
B．色光照射到红纸上，红光会被反射，其他色光被红纸吸收，看到的是红色，故B错误；
C．海市蜃楼是物体发出的光线穿过不均匀的空气时发生折射形成的，故C正确；
D．漫反射和镜面反射都遵循光的反射规律，故D错误。
故选C。
10．A
【详解】A．平面镜中所成的像与物体等大，与物距远近无关，所以物距改变，物体的大小不变，则像的大小也不变，故A正确；
B．在湖边看到水中的鱼儿，是鱼儿的身上的光线斜射向空气中时发生偏折形成的虚像，故B错误；
C．遥控器是利用红外线来工作的，故C错误；
D．雨后的彩虹是光的色散，光的折射形成的，故D错误。
故选A。
11．A
【详解】A.冬奥会大跳台在水中的倒影属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，故A正确；
B.树荫下的圆形光斑属于小孔成像，是由于光沿直线传播形成的；故B错误；
C.倒入水后，杯底看上去升高了，是由于光的折射形成的，故C错误；
D.光通过水珠形成的彩色光带属于光的色散现象，是由于光的折射形成的，故D错误；
故选A。
12．1.5×108
【详解】根据光的传播速度和速度公式得到，太阳到地球的距离为
s=vt=3×108m/s×500s=1.5×1011m=1.5×108km
13．光的直线传播
【详解】光在同种均匀介质中沿直线传播，射击瞄准时要做到“三点一线”，这是利用光的直线传播的原理。
14． 倒立 实 直线 圆形
【详解】[1][2][3]太阳光沿直线传播经过树叶间的缝隙，在地上形成光斑，这是小孔成像，小孔成的像是倒立的实像。
[4]小孔成像中，像的形状与小孔的形状无关，像的形状取决于物体的形状，因此太阳仍然成圆形的像。
15．反射
【详解】湖面相当于平面镜，我们看到云彩在湖面荡漾，是平面镜成像现象，是光的反射现象。
16． 不会
【详解】（1）[1]首先作出法线MN，光从玻璃中斜射入空气中，折射角大于入射角，所以折射光线将远离法线，作出折射光线OC，如下图所示
（2）[2]只有入射角大于或等于临界角，才会发生全反射，因此光只有从水或玻璃射向空气时，才会发生全反射；光线从空气中斜射入玻璃中不能观察到全反射现象。
17．色散
【详解】雨天的夜晚，空气中充满着细小的水珠，这些小水珠是球形的，相当于三棱镜，路灯发出的光透过小水珠反射和折射，不同颜色的光波长不同，就会发生光的色散现象，在灯的周围“编织”成一圈圈美丽的彩虹。
18．
【详解】平面镜成像时像与物关于平面镜对称，先作出端点A、B关于平面镜的对称点、，用虚线连接、，即为物体AB在平面镜中所成的像，如图所示：
19．
【详解】光从空气斜射入玻璃时，在空气与玻璃的界面上，光会发生反射现象与折射现象，法线与界面垂直。由光的反射定律知：反射光线与入射光线在界面的同侧，在同一种介质中，反射光线与入射光线位于法线的两侧，入射光线射向界面，反射光线背离界面射出；反射角等于入射角。由折射规律知：光从空气斜射入水时，入射光线与折射光线在界面的两侧，折射光线与入射光线位于法线的两侧，折射角小于入射角。由光路图及以上光的反射及折射规律可确定法线及界面，MN是法线，PQ是界面。如图所示：
20．
【详解】光从空气垂直射入三棱镜的直角边时不发生折射，在斜边上，先做出法线，根据光的反射定律并结合相关几何知识可知，此时反射角和入射角都等于45°，因此反射光线和如射光线的夹角为90°，反射光线水平向右；根据光的折射定律可知，光从玻璃斜射入空气，折射光线远离法线，如下图所示：
21．
【详解】分别过O′和O点作法线，根据光的折射定律，光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，入射角变大、折射角也变大，故A点反射的光AO′从水斜射入空气时，对应的折射角大于光AO斜射入空气时的折射角，折射光线O′C较OB远离法线；反向延长OB和O′C的交点就是像A′的位置，如下图所示：
22． 反射角等于入射角 重合
【详解】（1）[1]分析表中数据，可得光在发生反射时反射角等于入射角。
（2）[2]反射定律：入射光线、反射光线、法线位于同一平面内，入射光线和反射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角。入射光线、反射光线、法线位于同一平面内且光路可逆，所以从反射光线那一侧观察，三束光相互重合。
23． 漫 见解析 反射角等于入射角
【详解】（1）[1]为了看清楚纸板上的光路，白色的纸板材质应较粗糙些，光射在上面发生了漫反射，反射光线射向各个方向，无论从哪个角度看，都能看得清楚。
（2）[2]探究反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内，将纸板F绕ON向后翻折，如果纸板F上不能出现反射光线，说明反射光线的位置没有发生变化，也就是说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
（3）[3]根据表中的数据可以得出结论：光发生反射时，反射角等于入射角。
24． C 当光发生反射时，反射角等于入射角
【详解】（1）[1]在探究反射角与入射角的大小关系时，为了得出普遍的规律，应多次改变入射角的大小，这样才能避免结论的偶然性，应进行的操作是改变入射光线AO与法线NO的夹角，故AB不符合题意，C符合题意。
故选C。
（2）[2]根据分析表格中的实验数据，可得出结论：当光发生反射时，反射角等于入射角。
25． 上 在同一平面 把反射光线与镜面的夹角当成了反射角
【详解】（1）[1][2]如图所示，将纸板B沿PQ剪开，把纸板B的上半部分向后翻折，发现在硬纸板的上半部分看不到反射光线，下半部分有反射光线，说明光在反射时，反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
（2）[3]根据表格数据可知，入射角与反射角之和为90°，其原因可能是把反射光线与镜面的夹角当成了反射角，所以不能得出反射角等于入射角的结论。
26． 误认为法线还是竖直向下的
【详解】（1）[1]依据光的反射定律作图：法线已作出，OB为反射光线，根据反射角等于入射角作出入射光线，如图所示：
（2）[2]如图丙所示，入射光线不变，将底部平面镜的一端垫高，只是改变了光线的入射点，法线的位置也随之改变，法线始终垂直于平面镜，此时小明误认为法线还是竖直向下的，所以他观察到入射角看起来明显小于反射角。
27． 漫反射 70°
【详解】（1）[1]由题意知，纸板E、F应垂直放置于平面镜上，这样反射光线可以在硬纸板上呈现，由于光在纸板F上发生了漫反射，所以此时可以在纸板F上可看到反射光线OB。
（2）[2]由题意知，入射角AON为55°，则入射光线AO与镜面的夹角为
90°-55°=35°
根据平面镜成像的特点知，AO与像OC关于平面镜对称，则AO光路与OC光路的夹角度数为
2×35°=70°
28． 暗 A2
【详解】（1）[1]实验环境应选放在较暗的地方，这样增加烛焰、像与环境的对比度，使观察效果更明显。
（2）[2]根据平面镜所成的像和物体关于镜面对称，蜡烛A的像是图中的A2。
29． 在 能
【详解】（1）[1]如果纸板和平面镜不垂直，则镜面的法线不在纸板上，入射光沿纸板照射后，反射光线不在纸板上，则我们在纸板上看不到反射光线，但此时反射光线，入射光线和法线在同一平面内。
（2）[2]用物理书挡在玻璃板的后面，并不影响平面镜成像，所以小明能看到蜡烛A的像。
30． 大于 不可能
【详解】（1）[1]由表格数据可知，光从水中斜射到空气中时，折射角随着入射角的增大而增大，且折射角大于入射角。
（2）[2]由于光路是可逆的，当光束从空气斜射到水中时，折射角一直小于入射角，当入射角增大到90°时，折射角小于90°，折射光线不会消失，故不可能发生全反射现象。
31． 将光屏放在像的位置，直接观察光屏上是否成像
【详解】[1]因为反射光线的反向延长线过像点，所以将图中两条反射光线反向延长，它们的交点即为所求S的像，光路图如下图所示：
[2]为了判断所成的像是实像还是虚像，接下来的操作是在蜡烛B的位置放光屏，并从玻璃板后观察光屏上是否成像。
