2021学年3.3 光的直线传播当堂达标检测题

3.3 光的直线传播

         掌握光在均匀的介质中沿直线传播；

         利用光的直线传播解决实际问题，如：用来解释影子的形成、日食、月食等现象；

         知道光在真空中和空气中的传播速度，知道光在其他介质中的传播速度比在真空中的速度小；

         光的直线传播现象，小孔成像的深度探究；

光沿直线传播的条件：光在同种均匀介质中沿直线传播。

光在真空中的传播速度：约为3x108m/s。

常见的光的直线传播现象：日食（月亮在中间）、月食、人的影子、小孔成像（如树荫下的光斑）。

日食：当月球转到地球和太阳之间，并且在同一直线上时，月球就挡住了射向地球的太阳光，形成日食。

月食：当地球转到月球和太阳之间，并且在同一直线上时，地球就挡住了射向月球的太阳光，形成月食；

小孔成像：烛焰上部发出的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了下部；烛焰下部发出的光线，由于光的直线传播，通过小孔后，射到了上部，就形成了相对于烛焰倒立的像。

实验：小孔成像的深度探究

1、明暗：d1越小；d2越小；小孔的直径越大，成像越亮；

2、大小：h2=(d2/d1)h1

d1不变；d2越大，成像越大；

d2不变，d1越小，成像越大。

3，清晰度：小孔直径越小，成像越清晰。

注：

小孔成像只有孔径足够小的时才会成物体倒立的实像，像的形状与物体相同，与孔形状无关。

如果孔太大，就不成像了，在光屏上留下的是跟孔形状相同的光斑，而不是物体的像（大孔其实可以成像，但要收到清晰像需要很大的距离，孔越大像越不清晰，孔大到一定程度成的像就很难分辨了，且生成距离很远）。

孔大小和像距有个临界值，即使这能成像，但像距小到一定程度，就不成物的像了，而是孔的形状相关的像。

考点一 光的直线传播

例1与“立竿见影”现象原理相同的是 (　　)

A.平静湖边，倒影可见

B.山间小溪，清澈见底

C.林荫树下，光斑点点

D.雨过天晴，彩虹出现

【答案】C

【解析】A、平静的湖面相当于平面镜，倒影属于平面镜成像，是利用光的反射，故A不符合题意； B、小溪底部反射的光线从水中斜射出后，发生了折射，然后进入人的眼睛，人看到的小溪的底部是变浅的，故B不符合题意。 C、林荫树下，光斑点点，是由于光的直线传播形成的，与“小孔成像”形成原因相同。故C符合题意。 D、雨过天晴，天空出现美丽的彩虹，是光的色散现象，即光的折射，故D不符合题意；

变式1  2019年将出现三次日食、两次月食天象，其中我国范围内可看到1月6日的日偏食、7月17日的月偏食和12月26日的日偏食。日全食发生的原因是由于，位于中间位置的是（选填“月球”、“地球”或“太阳”）。

【答案】光的直线传播；月球

【解析】由于光在同一种均匀介质中是沿直线传播的，当月亮运行到太阳和地球之间时，太阳射向地球的光线被月球部分遮挡，就会形成日食。

考点二 光速及其应用

例2今年4月，天文学家公布了首次直接拍摄到的黑洞照片，如图所示。2016年人类探测到距离我们13亿光年处的两个巨大黑洞“相撞”时发出的引力波，引力波以光速传播，它在真空中的传播速度是km/s，本次探测到的引力波是年前发出的；本次发现的引力波先后到达两个监测站的时间差为7×10-4s，则两个监测站之间距离为km。

【答案】3×105；13亿；210

【解析】引力波的传播速度与光速相同为3×105km/s；根据光年是光一年所走的距离，则引力波是13亿年前发出的；引力波的传播速度是3×105km/s=3×108m/s，由v= s/t 可得： s=vt=3×108m/s×7×10-4s=2.1×105m=210km；

变式1站在百米赛跑终点的计时员，应从（选填“听到枪声”或“看到发令枪冒烟”）开始记时才不会影响运动员的成绩，否则按另一种方式计时，会导致运动员成绩（选填“偏好”或“偏差”）。

【答案】看到发令枪冒烟；偏好

【解析】因为声音传播速度比光传播速度慢，故终点计时员应看到发令枪冒烟开始计时，若听到枪声再计时，记录时间会偏小，导致运动员成绩偏好；

考点三 小孔成像

例2如图，将易拉罐的上部剪去，蒙上半透明纸，在罐底部开一小孔，用它做小孔成像实验，观察物体，下列说法中错误的是（　　）

A．像与物上下颠倒，左右相反

B．物体做顺时针转动时，像做逆时针转动

C．物体离得越近，像就越大

D．在物体距小孔不变的情况下，半透明纸与小孔距离越大，像越大

【答案】B

【解析】A、小孔所成的像是倒立的实像，则像与物上下颠倒，左右相反，故A正确； B、小孔所成的像是倒立的，像与物左右关系相反，所以物体做顺时针转动时，像也做顺时针转动，故B错误； C、小孔所成的像，大小取决于像到小孔的距离，物体离得越近，像就越大，故C正确； D、在物体距小孔不变的情况下，半透明纸是像的位置，因为成像的大小取决于像到小孔的距离，则半透明纸与小孔距离越大，像也越大，故D正确；

变式1小明通过阅读课本了解到小孔会成上下颠倒，左右相反的像，为了验证这个说法，他准备制作几个发光字来进行实验，其中最适合的是（）

【答案】D

【解析】ABC中形状的光源，左右颠倒后，形状和原来是一样的，所以不能明显的表现出左右颠倒的特性； D选项中形状的光源，上下颠倒、左右颠倒后，形状和原来都是不一样的，所以能明显的表现出小孔成像的特性；

一、单选题

1．百米赛跑终点计时员必须在看到发令枪冒白烟时就开始计时，而不能听到枪声才开始计时，是 （　　）

A．离起跑线太远，怕听不清枪声

B．听枪声计时不准确，使运动员的成绩偏高

C．看烟计时比较方便

D．听枪声计时不准确，使运动员的成绩偏低

2．为了研究孔的大小对光斑的影响。设计了四种有不同形状孔的卡甲，并用另一张卡片乙覆盖在甲上。如图所示，从图中位置沿箭头方向水平移动，观察光斑形状的变化情况，下列合乎要求的是 （　　）

A． B． C． D．

3．下列说法中正确的是 （　　）

A．立竿见影是光的折射现象

B．光在真空中的传播速度约为3.0×108

C．小孔成像表明光在同一种均匀介质中是沿直线传播的

D．太阳发光说明太阳不是光源

4．2011年1月4日下午6点8分至23分，X射线太空望远镜拍摄到了美丽震慑的日环食。当发生日环食时，透过茂密的树叶，在树下地面上形成的亮斑是 （　　）

A．圆环形的 B．圆形的 C．树叶形的 D．小孔的形状

5．关于光的传播，下列说法正确的是 （　　）

A．光在同种均匀介质沿直线传播 B．光的传播需要介质

C．“光年”是光传播速度的单位 D．“天文数据”是古代人的数字

6．作为2020年最值得期待的天文现象一“日环食”天文景观如图所示，于6月21日“夏至日”下午在天空上演。此次日环食是21世纪有史以来发生日食时间最长的一次，这样的日环食也被称为“金边日食”，发生这种天文现象时，太阳，地球和月亮的位置关系是 （　　）

A．太阳一地球一月亮 B．地球一太阳一月亮

C．月亮一太阳一地球 D．地球一月亮一太阳

7．太阳光通过树叶间的空隙，在地上形成许多圆形的光斑，这些圆形光斑是 （　　）

A．树叶的虚像 B．树叶的实像 C．太阳的虚像 D．太阳的实像

8．战国时期，《墨经》中记载了影子的形成、平面镜的反射等光学问题．图中的光学现象与影子的形成原理相同的是 （　　）

A．湖中倒影 B．日食现象

C．海市蜃楼 D．雨后彩虹

二、填空题

9．光在同一介质中沿直线传播，小孔成像的原因就是光的，像的性质是立的像（填“虚”或“实”）。

10．《墨经》中记载：“景，光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下。”这是世界上首次对小孔成像现象的描述。文中描述的像是（选填“正立”或“倒立”）的，其成像原理是。

11．如图通过三个小孔看烛焰，人眼能看到烛焰，这三个小孔的摆放要求是，人看到烛焰是______（正立/倒立）的。

12．光在同种均匀介质中沿________，下列物体中不是光源的是________填序号）。

①闪电②太阳③金星④点燃的蜡烛

13．光在真空中传播速度为km/s；15℃时空气中的声速是m/s；人们以_____为单位来表示声音强弱的等级。

14．龙龙在“制作小孔成像观察仪”活动中，将制作好的圆筒插入易拉罐中，如图所示的观察仪圆筒可以在易拉罐中前后移动。根据你的观察回答下列问题：

(1)为使看到的像更清晰，圆简的_______（A/B）端是用半透明薄纸制成的光屏；

(2)用制成的小孔成像观察仪观察物体时，得到_________的实像。（选填“正立”，“倒立”）；

(3)将圆筒AB向后拉，则光屏上看到像的大小变___________。

三、实验题

15．如图所示，用易拉罐制作的简易针孔照相机，做小孔成像实验。

(1)利用它观察蜡烛的成像时，孔对着______，膜对着______，（以上两格选填“蜡烛”或“眼睛”）可观察所成的像；

(2)该现象可以用______来解释；

(3)将蜡烛靠近针孔照相机少许，蜡烛的像将______（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

(4)若只将小圆孔改成三角形小孔，可以在照相机上看到光斑的形状是______（选填“三角形”、“圆形”或“烛焰”）。

四、计算题

16．激光测距技术广泛应用在人造地球卫星测控、大地测量等方面，人类利用激光测距仪测量月球与地球的平均距离约为3.84×108米。现在用激光反射器向月球发射激光信号，则：

(1)经过多少秒在地面接收到返回的激光信号？

(2)能否用超声波代替激光测量地球和月亮之间的距离？为什么？

五、综合题

17．今年中秋月是“十五的月亮十七圆”人们在欣赏最圆月的同时，还可以目睹到少见的半影月食全过程所谓的“半影月食”，其实是月食的一种当地球运行到太阳和月球之间，并且三者恰好或几乎在同一条①（选填“直线“或”平面“）上时，太阳到月球的光线就会部分或完全地被地球所遮挡，这就产生了月食按月亮被遮挡范围的不同，月食分为月全食月偏食和半影月食等三种其中，半影月食发生时，月球进入地球半影，地球挡住了部分太阳照向。

月球的光，所以月球看上去要比平时②（填“暗“或”亮“）一些。

（1）请将上述文中的空格填写完整①_____；②_____。

（2）如图1三个圆中地球、月亮、太阳的大致位置是_____。

A．太阳月亮地球B．太阳地球月亮C．地球太阳月亮

（3）我们平时所看到的月亮_____（选填“是”或“不是”）光源，月食形成的原理是_____。

（4）国庆期间晴天的正午时分，走在长广溪湿地树林下李华看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑（如图2所示，这是_____（选填“太阳“、”树叶的缝隙”或“树叶”）的_____（选填“实像”或“影子”“虚像），光斑大小不同的原因是树叶缝隙到地面的距离_____（选填”不同“、”相同“）。

1．B

【详解】

终点计时员看到发令枪冒烟开始计时，而不是听到枪声开始计时，是因为光速比声速大，听到枪声再计时，记录时间会偏小，导致运动员成绩偏高；

故选B。

2．A

【详解】

由图可知，A图中卡片乙向左移动，孔的形状始终是三角形，井且逐渐变小，A符合要求；BCD三图中随着卡片乙向左移动，孔的形状发生了变化，不符合要求。

故选A。

3．C

【详解】

A．立竿见影是光沿直线传播形成的，A不符合题意；

B．光在真空中的传播速度为3.0×108m/s，B不符合题意；

C．小孔成像是在同种介质中光沿直线传播形成的，C符合题意；

D．太阳发光，太阳是光源，D不符合题意。

4．A

【详解】

太阳光透过树叶的缝隙，会在地上形成圆形的光斑，这是小孔成像现象，是由于光的直线传播造成的；光斑的形状与小孔形状无关，与物体的形状相同，所以日环食时形成的光斑也是圆环形的，故A符合题意，BCD不符合题意。

故选A。

5．A

【详解】

A．光在同种均匀介质沿直线传播，故A正确；

B．光可以在真空中传播，光的传播不需要介质，故B错误；

C．“光年”是天文学中常用的路程单位，不是光传播速度的单位，故C错误。

D．“天文数据”是天文学上的相关数字，不是古代人的数字，故D错误；

故选A。

6．D

【详解】

日环食也被称为“金边日食”，是地球上的人们看不到太阳称为日食，说明太阳被月亮挡住了，故月亮在太阳和地球之间，故太阳和地球、月亮之间的位置关系是太阳、月球、地球，或者地球、月亮、太阳，当地球在太阳和月亮之间时，可能会看不见月亮，发生月食现象，不是日食，故选D。

7．D

【解析】

树阴下的地面上出现的圆形光斑，是太阳光通过浓密的树叶中的小孔所成的太阳的像，是实像，是由光的直线传播形成的．故选D．

点睛：光沿直线传播现象，知道影子的形成、日月食的形成、小孔成像都是光沿直线传播形成的．

8．B

【分析】

明确影子是由光的直线传播形成的现象，然后分析各个选项形成原理，选出符合题意的选项．

【详解】

A、湖中倒影是平面镜成像，属于光的反射现象，故A不符合题意；

B、日食的形成，是光的直线传播形成的现象，故B符合题意；

C、海市蜃楼属于光的折射现象，故C不符合题意；

D、雨后天空出现彩虹，是由于太阳光照到空气中的小水滴上，被分解为绚丽的七色光，即光的色散，属于光的折射，故D不符合题意．

故选B．

9．直线传播倒立实像

【详解】

[1][2][3]小孔成像是光沿直线传播形成的，成的是倒立的实像，大小与像到小孔的距离有关。

10．倒立光的直线传播

【详解】

[1]根据“下者之人也高；高者之人也下”可知，小孔成像是倒立的像。

[2]小孔成像是光在同种均匀介质中沿直线传播形成的。

11．三个小孔在同一直线上正立

【详解】

[1][2]根据光的直线传播可知，当三个小孔与烛焰、眼睛在同一条直线上时，我们就能看到后面的蜡烛，且看到的烛焰是正立的，

12．直线传播金星

【详解】

(1)[1]光在均匀的介质中沿直线传播。

(2)[2]光源是指的能够自行发光的物质，闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象，我们能看到光，故闪电是光源，太阳能发光，是光源，金星是行星，不能自主发光，故金星不是光源，点燃的蜡烛能够发光，故是光源。

13．3×105340分贝

【详解】

[1]光在真空中的传播速度是3×105km/s。

[2]15℃时空气中的声速为340m/s。

[3]物理中以分贝（dB）为单位来表示声音的强弱。

14．A倒立大

【详解】

(1)[1]由图可知，易拉罐左端为小孔，圆筒从右端插入，为了减小外面光线的影响，看得更清楚，A端是用半透明薄纸制成的光屏。

(2)[2]小孔成像成倒立的实像。

(3)[3]将圆筒AB向后拉，增大光屏与小孔之间的距离，光屏上的像将变大。

15．蜡烛眼睛光的直线传播原理变大烛焰

【详解】

(1)[1][2]小孔成像是由于光沿直线传播，光线通过小孔后在膜上成倒立的实像，则孔应对着蜡烛，膜对着眼睛。

(2)[3]小孔成像是由于光在同种均匀介质中沿直线传播形成的。

(3)[4]当蜡烛靠近小孔时，由于膜与小孔的距离不变，改变物体与小孔之间的距离，光经过小孔后发散程度更大，则所成像变大。

(4)[5]若只将小圆孔改为三角形小孔，小孔成像与物体形状有关，与小孔无关，则像的形状不变，故可在照相机上看到倒立烛焰的像。

16．(1)2.56秒；(2)这种方法不能用来测量地球和月球之间的距离，因为声波在真空中不能传播。

【详解】

(1)已知光的传播速度为3×108m/s，往返的路程为

2s＝2×3.84×108m＝7.68×108m

根据可知经过月球反射返回地球共需的时间

(2)因为地球到月球之间是真空，声音的传播需要介质，声音不能在真空中传播，所以这种测量法不能测量地球到月球之间的距离。

答：(1)经过2.56秒后在地面接收到返回的激光信号。(2)这种方法不能用来测量地球和月球之间的距离，因为声波在真空中不能传播。

17．直线暗B不是光的直线传播太阳实像不同

【详解】

（1）[1][2]太阳、地球、月球位于同一条直线上，当不透明的地球位于太阳与月球之间，地球挡住了沿直线传播的太阳光，太阳光照不到月球上，在地球上看不到月球的现象就是月食，所以月食是由于光的直线传播形成的，发生月食时，在中间位置的是地球；半影月食发生时，月球进入地球半影，地球挡住了一部分太阳照向月球的光，所以月球看上去要比平时暗一些；

（2）[3]由于是地球挡住了太阳射向月亮的光，地球在二者中间，B符合题意；

（3）[4][5]自身能够发光的物体叫做光源，太阳、萤火虫自身能够发光，而月亮自身是不会发光的，我们之所以能够看见月亮，是因为月亮能够反射太阳光进入我们的眼睛，所以月亮不是光源；月食形成的原理是光沿直线传播；

（4）[6]树叶的缝隙其实就是一个个小孔，圆形光斑就是太阳的实像；

[7]地面上的圆形光斑就是由于树叶之间形成许多小孔，由于光的直线传播形成的太阳的像；

[8] 树叶的缝隙，也就是小孔，距离地面的远近不同，形成的光斑大小不同；距离越远，形成的光斑越大，距离越近，形成的光斑越小。