2021年中考物理微专题复习 专题45 声光学计算类中考问题(教师版含解析).docx
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1、专题45 声光学计算类问题一、声学计算类问题需要掌握的基本知识1.声速:声音在介质中的传播速度简称声速。声速跟介质的种类和温度有关,声音在15空气中的传播速度是340m/s,在真空中的传播速度为0m/s。(1)声速的计算公式是v=s/t(2)声速的单位是m/s2.回声:由于声音在传播过程中遇到障碍物被反射回来而形成的。如果回声到达人耳比原声晚0.1s以上人耳能把回声跟原声区分开来,此时障碍物到听者的距离至少为17m。(1)利用回声可以测定海底深度、冰山距离、敌方潜水艇的远近.(2)测量方法是:测出发出声音到受到反射回来的声音讯号的时间t,查出声音在介质中的传播速度v,则发声点距物体S=vt/2
2、。3.周期:物体完成1次全振动所需要的时间叫做周期。4.频率:物体完成在1s时间内完成全振动的次数,叫做频率。二、光学计算类问题需要掌握的基本知识掌握光学的五个基本规律,能正确画出光路图,结合几何中的全等三角形、相似三角形的性质,结合代数中解不等式的方法以及其它办法,可以解决光学计算类问题。1光的直线传播规律光在同一种均匀透明介质中是沿直线传播的。2光的反射定律反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居于法线的两侧;反射角等于入射角。光的反射过程中光路是可逆的。即三线同面,法线居中,两角相等,光路可逆.3平面镜成像的特点成像特点:等大,等距,垂直,虚像。(1)像、物大小相等;
3、 (2)像、物到镜面的距离相等;(3)像、物的连线与镜面垂直;(4)物体在平面镜里所成的像是虚像。4光的折射规律在折射现象中,折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内;光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折(折射角入射角);光从水或其他介质中斜射入空气中时,折射光线向界面方向偏折(折射角入射角)。在折射现象中,光路是可逆的。在光的折射现象中,入射角增大,折射角也随之增大。在光的折射现象中,介质的密度越小,光速越大,与法线形成的角越大。5凸透镜成像的规律(具体见下表)物距像的性质像距U与v关系应用对应图倒、正放、缩虚、实uu放大镜1U=f光线平行射出,不成像2fu2fu2f倒立
4、缩小实像fvv照相机56光学常数(1)在计算中,真空或空气中光速c=3108m/s;(2)光年:光在一年中传播的距离,光年是长度(距离)单位;1光年9.46081015m9.46081012km。【例题1】(2020桂林模拟)汽车以15/的速度向对面高山驶去,在司机鸣笛后4听到了回声,求听到回声时,汽车距高山多远?(声音在空气中传播速度为340/)【答案】汽车距高山650【解析】遇到这样的问题可借助示意图分析汽车运动与声音传播的过程,如图所示,汽车在A鸣笛,经过4听到回声,声音从ABCB,传播距离为: 在声音传播的同时,汽车从A点向前行驶4s到B点,汽车运动的距离为:司机听到回声时距离高山的距
5、离为 【对点练习】科学工作者为了探测海底某处深度,向海底垂直发射超声波,经4s收到回波信号,海洋中该处的深度是多少?这种方法能否用来测月球与地球的距离?为什么?(声音在海水传播速度为1500m/s)【答案】海洋中该处的深度为3000m;不能,因为真空不能传声【解析】知道超声波从海面到海底再返回海面的时间,可以求出超声波从海面到海底用的时间,又知道声速,利用速度公式求海水的深度超声波属于声波,声波的传播需要介质,不能在真空中传播,而月球表面是没有空气的(1)超声波从海面到海底用的时间:t=4s/2=2s,该处海水的深度:h=s=vt=1500m/s2s=3000m(2)月球周围没有空气,声波不能
6、在真空中传播,故超声波不能到达月球,更不能利用声波的反射测出地球到月球的距离【例题2】(2020海南模拟)如图,入射光线与平面镜成30角,下列说法正确的是()A反射角是60 B入射角是30C反射光线与镜面的夹角是60 D入射角增大,反射角不变。【答案】A【解析】根据光的反射定律可知:入射角指入射光线与法线的夹角,反射角指反射光线与法线的夹角,在光反射时,反射角等于入射角。(1)因为入射光线与平面镜的夹角是30,所以入射角为90-30=60;根据光的反射定律:反射角等于入射角,所以反射角也为60,故A正确、B错;(2)反射光线与镜面的夹角是90-60=30,故C错误;(3)因为反射角等于入射角,
7、所以入射角增大,反射角也增大,故D错误。【对点练习】如图所示,入射光线与镜面成30,请按照要求作答:画反射光线;标出反射角【答案】如图所示。【解析】要解决此题,需要掌握光的反射定律的内容:反射光线与入射光线、法线在同一平面上;反射光线和入射光线分居在法线的两侧;反射角等于入射角可归纳为:“三线共面,两线分居,两角相等”要掌握入射角和反射角的概念:入射角是入射光线与法线的夹角;反射角是反射光线与法线的夹角过入射点O做出法线ON,已知入射光线与镜面的夹角为30,则入射角等于9030=60,根据反射角等于入射角,在法线的右侧即可做出反射光线OB【例题3】(2020江西模拟)如图所示,把一凸透镜放在平
8、面镜前,当用眼睛观察镜子时,光束似乎是从M处发散开来的,则光束会聚处和M点的距离是 m,该凸透镜的焦距是 m。【答案】0.6;0.2【解析】眼睛观察镜子时,感到光束是在M点发出的,根据物像关于平面镜对称,可以确定凸透镜焦点的位置,从而判断光束会聚处和M点的距离凸透镜的焦距由题知,当用眼睛观察镜子时,光束似乎是从M处发散开来的,则凸透镜的焦点在平面镜前面,而物体在平面镜中成像时,物像关于平面镜对称,根据平面镜成像特点作出凸透镜的焦点F,如图所示:光束会聚处F和M点的距离s=20.3m=0.6m;焦距是焦点到光心的距离,则凸透镜的焦距:f=0.5m0.3m=0.2m【对点练习】墙上挂着一块长30厘
9、米的平面镜,小明站在镜子前1.5米处,这时他正好可以看到身后的一根木杆,木杆高2米,那么这根木杆离人的距离应该是 (填写下面选项对应的英文字母)A19.5米 B7.0米 C10.0米 D8.5米【答案】B 【解析】设木杆(物)与人的距离是S,则物与镜的距离是(S+1.5),由平面镜成像规律,可得虚像与镜的距离也是(S+1.5)人眼与镜以及人眼与虚像组成的二个三角形是相似三角形,如图所示:则可得1.5+(S+1.5)=S+3,即=,解得S=7m【例题4】(2020广东模拟)一束光从空气斜射到某液面上同时发生反射和折射,入射光线与液面成37角,如图所示。若反射光线与折射光线的夹角为83,则反射角的
10、大小为 ,折射角的大小为 。 【答案】53;44【解析】要解决此题,首先要掌握光的反射定律的内容,知道反射角等于入射角。同时要掌握光的折射的规律,知道光从空气斜射入其它介质时,折射角小于入射角。由题意知,入射光线与液面成37角,则入射角为9037=53;反射角为53;则折射光线与界面的夹角为:8337=46,反射角为9046=44。【对点练习】如图,一束光线与水平面成30角斜射到水面上,同时发生反射和折射,请在图中画出反射光线和折射光线的大致方向,标出反射角的度数 30空气水60【答案】如图所示。【解析】图中入射光线与界面的夹角是30,入射角是入射光线与法线的夹角,因此入射角是9030=60;
11、反射角是反射光线与法线的夹角,反射角等于入射角也为60光由空气斜射进入水中时,折射光线向靠近法线方向偏折,折射角小于入射角,据此完成光路。 【例题5】(2020苏州模拟)如图所示,在”探究凸透镜成像的规律”实验中,烛焰在距离凸透镜8cm处时,在距离凸透镜15cm处的光屏上成倒立的像。保持蜡烛和光屏不动,现把凸透镜向光屏方向移动7cm,下列关于烛焰在光屏上成像的说法正确的是()A不能成清晰的像B成倒立的缩小的像C成倒立的放大的像D成倒立的等大的像【答案】B【解析】如图所示,在”探究凸透镜成像的规律”实验中,烛焰在距离凸透镜8cm处时,在距离凸透镜15cm处的光屏上成倒立的像。此时物距小于像距,f
12、u8cm2f,解得,4cmf8cm,v15cm2f,解得f7.5cm,焦距范围:4cmf7.5cm,保持蜡烛和光屏不动,现把凸透镜向光屏方向移动7cm,此时u8cm+7cm15cm2f,v15cm7cm8cm,fv2f,凸透镜成倒立缩小的实像,故ACD错误,B正确。【对点练习】如图所示,在”探究凸透镜成像的规律”实验中,烛焰在距离凸透镜8cm处时,在距离凸透镜15cm处的光屏上成倒立的像。保持蜡烛和光屏不动,现把凸透镜向光屏方向移动7cm,下列关于烛焰在光屏上成像的说法正确的是()A不能成清晰的像B成倒立的缩小的像C成倒立的放大的像D成倒立的等大的像【答案】B【解析】如图所示,在”探究凸透镜成
13、像的规律”实验中,烛焰在距离凸透镜8cm处时,在距离凸透镜15cm处的光屏上成倒立的像。此时物距小于像距,fu8cm2f,解得,4cmf8cm,v15cm2f,解得f7.5cm,焦距范围:4cmf7.5cm,保持蜡烛和光屏不动,现把凸透镜向光屏方向移动7cm,此时u8cm+7cm15cm2f,v15cm7cm8cm,fv2f,凸透镜成倒立缩小的实像,故ACD错误,B正确。一、选择题1.光从空气倾斜射入玻璃中,入射角为60,折射角可能为()A0 B35 C60 D90【答案】B 【解析】光的折射定律:折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,光由空气斜射进入水中或其它
14、透明介质中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;光由水或其它透明介质斜射进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角根据从空气斜射入水中时,入射角为60,折射角小于入射角故B可能正确,ACD一定错误2水平桌面上竖直放置着平面镜和直立的铅笔,平面镜中呈现铅笔的虚像当铅笔与平面镜之间的距离为8cm时,像的高度为h1,像到平面镜的距离为s1;当铅笔与平面镜之间的距离为4cm时,像的高度为h2,像到平面镜的距离为s2则下列四个选项中,判断正确的是()As1=s2 Bs1s2 Ch1h2 Dh1=h2【答案】D【解析】由平面镜成的像特点可知,平面镜成的像是正立等大的虚像,因为平面镜成的像到镜
15、的距离与物到镜的距离相等,所以铅笔离镜8cm,铅笔像离镜也应是8cm,铅笔离镜4cm,铅笔像离镜也应是4cm,故s1s2;又因为不论物离镜远还是近,像与物大小都相同,当铅笔远离镜子水平向右移动时,铅笔像的高度是不变的,即h1=h2【点拨】本题主要考查平面镜成像的特点,要求熟练掌握根据平面镜成像的特点:平面镜所成的像是虚像;像与物体的大小相同;像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等;像与物体相对于平面镜对称来解答此题3. 蜡烛放在如图所示位置,通过凸透镜成倒立、缩小的像。小红画了图中的光路。下列说法正确的是( )A. 小红画的光路是正确的 B. 透镜成的是虚像C.透镜的焦距小于10cm D.透
16、镜的焦距大于20cm【答案】C【解析】从图像分析,蜡烛在二倍焦距之外,成像在一倍焦距和二倍焦距之间;V2f,即20cm2f, f10cm。故选C。4.在“探究凸透镜成像的规律”时,将点燃的蜡烛放在距凸透镜30cm处,在透镜另一侧距离透镜16cm处的光屏上得到烛焰清晰的像。则下列相关说法正确的是( )光屏上成倒立、放大的实像照相机是利用这一成像原理工作的该透镜的焦距f一定满足8cmf15cm将近视镜片放在蜡烛和凸透镜之间,要使光屏上出现清晰的像,光屏应靠近透镜A只有和B只有和C只有和D只有和【答案】C【解析】蜡烛距离凸透镜30cm时,在透镜的另一侧16cm处光屏上得到一个清晰的像,物距大于像距,
17、成倒立缩小实像,是照相机的原理;故错误,正确;此时物体在二倍焦距以外,像在一倍焦距和二倍焦距之间,即30cm2f;2f16cmf,解得:8cmf15cm。故正确;近视镜片是凹透镜,对光线具有发散作用,所以近视镜片放在蜡烛和凸透镜之间,像将延迟会聚,为使光屏上看到清晰的像,采取的方法为:使光屏远离透镜,使像成在光屏上,故错误。5.在探究凸透镜成像规律的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的实像,下列说法正确的是( ) A.该凸透镜的焦距是20cmB.将蜡烛移动到20cm刻度处,移动光屏可得到倒立、放大的实像C.将蜡烛移动到35cm刻度处,为使烛焰在光屏上成一清晰
18、的像,应向右移动光屏D.将蜡烛移动到45cm刻度处,为使烛焰在光屏上成一清晰的像,应向右移动光屏【答案】C【解析】A由图可知,此时的物距为20cm,成的是倒立、等大的实像,则u=2f,故f=10cm,故A错误;B将蜡烛移动到20cm刻度处时,物距为50cm20cm=30cm2f,成的是倒立、缩小的实像,故B错误;C将蜡烛移动到35cm刻度处,u=50cm35cm=15cm,物距在一倍焦距和二倍焦距之间,像距应大于二倍焦距,故应向右移动光屏,才能在光屏上呈现清晰的像,故C正确;D将蜡烛移动到45cm刻度处,u=50cm45cm=5cm,物距小于焦距,成正立、放大的虚像,故光屏上接收不到像,故D错
19、误。6.科学家在南极洲发现一个陨石凹坑,形状如圆形平底锅,如图所示一科学家在圆心A点大喊一声,经过6s听到回声设空气中声速为340m/s,圆形凹坑的直径为( )AA510mB1020m C2040mD4080m【答案】C【解析】直径为S=vt=340m/s6s=2040m7.寄生蝇一旦听到蟋蟀发声,就能凭听觉确定其位置,将卵产于寄主体表,幼虫孵出后就钻入寄主体内吞食其身体寄生蝇一旦听到捕食者蝙蝠发声,就立刻逃逸蟋蟀发声频率是5.0103Hz蝙蝠发声频率是1.25105Hz林区需要吸引寄生蝇杀灭害虫;养蚕中心需要驱赶寄生蝇以保护蚕宝宝已知物体完成1次全振动所需要的时间叫做周期。林区和养蚕中心需要
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