光学竞赛题(附答案)
物理竞赛光学专题40题刷题练习(带答案详解)
物理竞赛光学专题40题刷题练习（带答案详解)一、单选题1．有3种不同波长的光，每种光同时发出、同时中断，且光强都相同，总的光强为I，脉冲宽度(发光持续时间)为τ，光脉冲的光强I随时间t的变化如图所示。
该光脉冲正入射到一长为L的透明玻璃棒，不考虑光在玻璃棒中的传输损失和端面的反射损失。
在通过玻璃棒后光脉冲的光强I随时间t的变化最可能的图示是(虚线部分为入射前的总光强随时间变化示意图)( )A．B．C．D．【答案】D因为能量是没有损失的，所以通过玻璃棒后光脉冲的光强(图中实线总面积)应该与原来的光强(虚线面积)相同。
又因为是三种不同波长的光，所以在同种介质中传播的速度都不相同，所以到达玻璃棒右端点的时间都不同，故选项D符合题意，选项ABC不合题意。
2．埃及的古夫（Khufu）金字塔内有一条狭窄通道，尽头处被一块镶有两个铜制把手的石块堵住，如图所示．考古学家曾利用一台机器人来探测石块后面隐藏的秘密，该机器人上配备的探测设备有：（甲）超声波回声探测器、（乙）导电性传感器、（丙）可穿透石块的雷达．机器人沿着通道到达石块前，进行了以下探测工作：（1）两个铜把手在石块背面是否彼此连接；（2）石块是否能够移动；（3）在石块后面是否还有其他物体；（4）石块的厚度．针对上述各项探测工作，下表中哪一选项内所选的探测设备最合适?（）A．AB．BC．CD．D【答案】C研究两个铜把手在石块背面是否彼此连接，可以用导电性传感器测试(乙)，因铜导电而石块不导电，若两个铜把手连接，能形成通路，加上电源就能通电；即导电表示两个把手相连，不导电表示两个把手没有连接研究石块是否能够移动，可以用超声波回声探测器(甲)，测量声波碰到石块反射回来的时间差就能获得石块的速度；研究在石块后面是否还有其他物体可以用可穿透石块的雷达(丙)分析.测量石块的厚度可以用超声波回声探测器(甲)，利用前后表面反射波的路程差获得.A.乙丙乙甲与分析结果不相符；故A项不合题意.B.丙乙甲丙与分析结果相符；故B项不合题意.C. 乙甲丙甲与分析结果相符；故C项符合题意.D. 甲乙乙丙与分析结果不相符；故D项不合题意.3．根据光的薄膜干涉原理，可用下图甲的装置检查被检平面是否平整．如果被检平面是平整的，那么被检平面就与透明标准样板之问形成一层很薄的、横截面为三角形的空气层，此时若用平行的单色光按图甲所示的方式照射透明样板，便可看到彼此平行的、等间距的、明暗相间的条纹，如图乙所示．如果在某次检验中看到了如图丙所示的条纹，则据此可知，被检平面有缺陷处的缺陷类型属于（）A．凸起B．凹下C．可能凸起，也可能凹下D．无法判断【答案】B薄膜干涉是等厚干涉，即明条纹处空气膜的厚度相同。
光学影子竞赛题库及答案
光学影子竞赛题库及答案1. 光的传播方式是什么？答案：光以直线方式在均匀介质中传播。
2. 什么是光的折射？答案：光从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象称为折射。
3. 什么是全反射？答案：当光从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时，光线完全反射回原介质，这种现象称为全反射。
4. 什么是光的干涉？答案：两个或多个相干光波在空间相遇时，它们的振幅相加，形成加强或减弱的光强分布的现象称为光的干涉。
5. 描述一下光的衍射现象。
答案：当光波遇到障碍物或通过狭缝时，光波会绕过障碍物或在狭缝处扩展，形成光强分布的非均匀现象，这称为光的衍射。
6. 什么是光的偏振？答案：当光波的振动方向被限制在某一特定平面内时，这种光称为偏振光。
7. 什么是影子？答案：当光源的光线被不透明物体阻挡后，在物体背后形成的暗区即为影子。
8. 影子的形成原理是什么？答案：影子的形成是由于光的直线传播特性，当光线遇到不透明物体时，物体背后的区域因光线无法到达而形成暗区，即影子。
9. 描述一下日食的形成过程。
答案：日食是当月球位于地球和太阳之间，遮挡住部分或全部太阳光的现象。
根据月球遮挡太阳的程度，日食可以分为日偏食、日全食和日环食。
10. 影子的长度如何随物体与光源距离的变化而变化？答案：影子的长度与物体到光源的距离成反比。
当物体距离光源越远，影子越长；反之，影子越短。
11. 如何通过影子判断物体的高度？答案：可以通过测量物体的影子长度和已知高度的参照物的影子长度，利用相似三角形的原理来估算物体的高度。
12. 描述一下光的色散现象。
答案：光的色散是指当光通过透明介质（如棱镜）时，不同波长的光以不同的角度折射，导致光被分解成不同颜色的现象。
13. 什么是光的反射？答案：当光线遇到表面时，部分光线会按照一定规律返回原来的介质，这种现象称为光的反射。
14. 描述一下平面镜成像的特点。
答案：平面镜成像具有以下特点：像与物体等大，像与物体到镜面的距离相等，像与物体是对称的，且像为虚像。
八年级物理光学部分竞赛试题及标准答案
A B C D 班级：____________ 姓名：_____________一、选择题（1-10题单选，11-13多选。
10×2分+3×3分=29分） 1．如图所示的四种现象中，由于光的直线传播形成的是（ ）2.晴朗的天空飘着几朵白云，小聪同学向一个清澈的池塘看去，却发现红色的鲤鱼在白云间穿梭，以下分析正确的是 （ ）Ａ．云是实像，鱼是虚像 Ｂ．云是虚像，鱼是实像Ｃ．云和鱼都是虚像 Ｄ云和鱼都是实像3.如图4所示验钞机发出的“光”能使钞票上的荧光物质发光；家用电器的遥控器发出的“光”，能用来控制电风扇、电视机、空调器等。
对于它们发出的“光”，下列说法中正确的是（ ） A ．验钞机和遥控器发出的“光”都是紫外线 B ．验钞机和遥控器发出的“光”都是红外线C ．验钞机发出的“光”是紫外线，遥控器发出的“光”是红外线D ．验钞机发出的“光”是红外线，遥控器发出的“光”是紫外线4. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时，眼睛通过透镜观察到的虚像的情况是图中的（ ）5. 如图所示的是用来研究凸透镜成像规律的实验装置示意图(光屏未画出)，当蜡烛和透镜放在图示位置时，通过移动光屏，可以在光屏上得到与物体等大的像。
若透镜位置不变，将蜡烛移动到30cm 刻度线处，则 （ ）A. 移动光屏，可以在光屏上得到倒立放大的像B. 移动光屏，可以在光屏上得到倒立缩小的像C. 移动光屏，可以在光屏上得到正立放大的像D. 不论如何移动光屏，都不能在光屏上得到清晰的像 6. 小丽同学拍了一张1寸登记相后，又想拍一张2寸的登记相，摄影师应该采取的办法是 （ ） A. 靠近小丽，同时镜头往前伸 B. 靠近小丽，同时镜头往后缩 C. 远离小丽，同时镜头往前伸 D. 远离小丽，同时镜头往后缩 7. 如图所示，小刚同学手握放大镜，隔着放大镜看物体，则看到的（ ） A. 只能是正立放大的像 B. 只能是倒立缩小的像 C. 只能是倒立放大的像 D. 这三种像都可以看到8. 如图所示，在“研究凸透镜成像特点”的实验中，右侧光屏上出现了清晰的烛焰像。
初中科学竞赛辅导《光学》经典选择30题(Word版,含答案)
初中科学竞赛辅导《光学》经典选择30题1、如图两平面镜相交成60°角，一束光线AO射到平面镜MP AO重合，但方向相反，则光线AO与平面镜MP的夹角是（）A、30°B、45°21世纪教育C、60°D、90°2．如图所示，F为凸透镜的两个焦点，A＇B＇为物体AB的像，则物体AB在（）A．图中Ⅰ区域，比A＇B＇大，箭头方向向上B．图中Ⅱ区域，比A＇B＇大，箭头方向向下C．图中Ⅲ区域，比A＇B＇大，箭头方向向上D．图中Ⅳ区域，比A＇B＇小，箭头方向向下3．用可变焦的光学照相机可以把远处的景物“拉近”进行拍摄，就是说，虽然被拍摄的景物与照相机镜头之间的距离基本不变，但仍可以使底片上所成的像变大。
关于这个过程，下列说法中正确的是（）21世纪教育A．焦距变大，像距也变大 B．焦距变小，像距也变小C．焦距变大，像距变小 D．焦距变小，像距变大4．如图是潜望镜的示意图，观察者通过该潜望镜看到的物体的像的情况是（）A．同实际物体的上下、左右关系都是相反的B．同实际物体上下、左右关系都是一致的C．同实际物体的上下关系是一致的，而左右关系是相反的D．同实际物体的上下关系是相反的，而左右关系是一致的5．如图所示，F1、F2是凸透镜的焦点，S是放在凸透镜前的点光源，S’为S经凸透镜所成的像。
当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时（始终保持u>f），像S’的移动情况是（）A．沿平行主轴方向远离透镜移动B．沿O与S’连线方向远离透镜移动C．沿F2与S’连线方向远离透镜移动D．沿F1与S’连线方向远离透镜移动6．如图24-10所示，墙面上挂着标有“255”数字的牌子，在其相邻的一墙面上挂着一平面镜，地面上也放有一平面镜，通过平面镜不可能看到的数字是 ( )A. 522。
B. 552。
C. 225。
D. 252。
7．如图所示，在凸透镜的两个焦点处，垂直光轴放置两个大小相同的平面镜，镜面相对．每个平面镜都关于凸透镜的光轴上下对称．现在左侧平面镜的中心处挖去一个圆孔，在凸透镜左侧两倍焦距处一个点光源，则点光源在该光具组中所成的虚象个数为（）A．一个虚像21世纪教育B．两个虚像C．无数虚像D．一个虚像也没有8．如图所示，两个相互垂直的平面镜，在其中任一位置放置光源S，那么它所成的像共有（）A．1个 B．2个C．3个 D．4个9、坐在装有茶色玻璃汽车内的人能看到车外的人，而在车外的人不容易看到车内的人，对这种现象的解释正确的是（）（1）车外射入的光线要被茶色玻璃吸收一部分，车内的人受到较弱的光照射；（2）车外人反射到茶色玻璃上的光比车内人反射到茶色玻璃上的光强；（3）车内比车外暗，车内人的瞳孔张开得比车外大。
物理竞赛专题训练(光学)
初中竞赛专项训练—光的反射（每空8分共计120分）1.为了能迅速地判断出日食的食相，我们用线段MN 、PQ 分别表示太阳、月亮，地球上的观察者在A 点。
从A 点作射线AP 、AQ ，则可出现下列四种情况，如图所示。
观察者在A 点看到的食相情况是：甲图中可看到____________，乙图中可看到______________，丙图 中可看到___________， 丁图中可看到 _________________________。
2.如图所示，A 、B 两个平面镜平行放置，一束光线入射A 镜，反射后从B 镜射出．若保持入射光线不变，而只让B镜转动θ角，则转动后从B 镜射出的光线与A 镜的反射间的夹角为____________________。
3.如图，在圆筒中心放一平面镜，光点Ｓ1发光射到镜面上，反射光在筒壁上呈现光斑Ｓ2，当平面镜绕筒的中轴线Ｏ以角速度ω匀速 旋转一小角度时，光点Ｓ1在平面镜里的像Ｓ1′的角速度等于 ， 光斑Ｓ2在平面镜里的像Ｓ2′的角速度等于 。
4.如图所示,平面镜OM 1与OM 2成θ角,A 为OM 1上一点,光线从A 点出发,对于OM 2的入射角i 1是50º,经过来回四次反射后跟OM 2平行,则θ角为__________度。
5.如图所示，一发光点Ｓ从Ａ点沿ＡＢ连线方向做匀速直线运动，速度为ｖ＝3ｍ／ｓ，与出发点Ａ相距Ｌ＝3ｍ处有一垂直于纸面的轴Ｏ，ＯＡ垂直于ＡＢ，平面镜ＭＮ可绕Ｏ点旋转，为使发光点Ｓ经平面镜成的像始终处于与ＡＢ平行的ＰＯ连线上，经时间ｔ＝1ｓ后平面镜转过的角度是 。
6.如图所示，平面镜M 开始时与天花板AB 平行，M 与墙的距离为h 。
一束光线沿垂直天花板面方向射到平面镜上的O 点。
现让平面镜绕O 点且垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动，当M 转过θ角时，其反射光射到天花板上，形成一光点P 。
此时光点P 运动速度的_________m/s 。
7.如图所示,如xoy 平面内的S 点(位置坐标为x=100cm,y=50cm)有一射灯发出一束发散角为15度的光束，此光束在xoy 平面内匀速转动,转动为每分钟120圈.此光束转至某位置时,经位于x 轴上的平面镜反射后便可射到y 轴上的刻度尺MN 上(M,.N 两点的y 坐标分别为123cm 和50cm).图中PQ 为挡光板,使这些光束不能直接照射到MN 上,每次有镜面反射光照射到MN 上（包括MN 全部被照射和部分被照射）的时间为_________秒 （3＝1.73）8.图所示，在X 轴的原点放一点光源S ，距点光源为 a 处放一不透光的边长为a 的正方体物块。
高中物理竞赛几何光学测试题(含详细解析)
几何光学测试题1、如图（a ）所示，一细长的圆柱形均匀玻璃棒，其一个端面是平面（垂直于轴线），另一个端面是球面，球心位于轴线上．现有一很细的光束沿平行于轴线方向且很靠近轴线人射．当光从平端面射人棒内时，光线从另一端面射出后与轴线的交点到球面的距离为a ；当光线从球形端面射人棒内时，光线在棒内与轴线的交点到球面的距离为b ．试近似地求出玻璃的折射率n 。
2、内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R 的黑球，距球心为2R 处有一点光源S ，球心O 和光源S 皆在圆筒轴线上，如图所示．若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收，则筒的内半径r 最大为多少？3、如图1中，三棱镜的顶角α为60︒，在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为 30.0cm f =的两个完全相同的凸透镜L 1和 L 2．若在L 1的前焦面上距主光轴下方14.3cm y =处放一单色点光源S ，已知其像S '与S 对该光学系统是左右对称的．试求该三棱镜的折射率．4、如图（a ）所示，两平面镜A 和B 的镜面分别与纸面垂直，两镜面的交线过图中的O 点，两镜面间夹角为︒=15α，今自A 镜面上的C 点处沿与A 镜面夹角︒=30β的方向在纸面内射出一条光线，此光线在两镜面经多次反射后而不再与镜面相遇。
设两镜面足够大，1=CO m 。
试求：（1）上述光线的多次反射中，最后一次反射是发生在哪块镜面上？ （2）光线自C 点出发至最后一次反射，共经历多长的时间？5、有一水平放置的平行平面玻璃板H ，厚3.0 cm ，折射率 1.5n =。
在其下表面下2.0 cm 处有一小物S ；在玻璃扳上方有一薄凸透镜L ，其焦距30cm f =，透镜的主轴与玻璃板面垂直；S 位于透镜的主轴上，如图（a ）所示。
若透镜上方的观察者顺着主轴方向观察到S 的像就在S 处，问透镜与玻璃板上表面的距离为多少?6、望远镜的物镜直径D ＝250cm ，其焦距f ＝160m 。
光学竞赛题
光学竞赛题一、光的直线传播1、于日食和月食,下列说法中正确的个数是( )(1)在月球的本影区里可看到日全食 (2)在月球的半影区里可看到日偏食(3)在月球进入地球的半影区时,可看到月偏食(4)在月球完全进入地球的本影区时,可看到月全食(A)1个 (B)2个 (C)3个 (D)4个2、在公元前305年，著名天文学家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到0.1%。
他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城（今埃及阿斯旺）正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部，而远在Skm 以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子，他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为θ度，由此得出地球的周长为（ ）A ．km 360S⋅θB ．km 360θS⋅C ．km 180S⋅θD ．km 180θS⋅3、晴天里，某同学在操场上竖立一根直杆，地面上OA 是这根杆在太阳光下的投影，过了一段时间后，影子的位置移到了OB ，且OA=OB ，如图所示。
则BA 所指的方向是（ ）A ．东B ．西C ．南D ．北4、如图所示，点光源S 离开水平地面的距离为3米，在点光源S 的正下方有一个身高为1.5米的学生，现让这个学生从该位置开始以大小为1米/秒的速度匀速直立向右运动，则该学生头顶在地面上投影的运动速度大小变化情况是___________（变大、变小、不变），在该学生开始运动的6秒内，该学生头顶在地面上投影的运动的平均速度为_________米/秒。
5、两个身高不同的小朋友A 和B ，A 比B 高。
夜晚他们分别站在路灯下，相距为d ，O'点是路灯O 在地面上的投影，A 、B 两人足部的连线过O'点，如图所示。
他们头部分别在地面上留下两个影子A'和B'，相距为d'。
当两人沿着过O'的直线，以相同的速度行进，在A'尚未超过B'时，A'和B'的距离将（ ）A ．先增大，后减小B ．先减小，后增大C ．不断增大D ．不断减小二、平面镜成像范围6、如图所示，以平面镜的高度为直径作一圆，使圆所在平面与平面镜垂直。
2023年初中科学竞赛经典测试光学
初中科学竞赛经典测试1《光学》一、选择题（每题只有一种对旳选项, 每题3分, 共60分）1、现代医学对近视旳矫正有一种新旳技术, 就是用激光对近视患者旳角膜进行合适旳切削, 来矫正视力。
这种对角膜进行切削旳目旳是（）A.增长眼球拆光系统旳焦距 B、变化晶状体过凸旳状态C.减少进入眼球旳光线D.增强对晶状体旳调整能力2.如图用手电筒对着平面镜中旳像照射时, 观测到像比本来亮多了, 其原因是（）A. 光照射到了像上, 因此像会比本来亮 21cnjyB. 光反射到物上, 物变亮, 因此像也变亮C. 镜子比本来亮, 因此像也比本来亮D．有光照射, 更便于观测, 因此觉得像比本来亮3.如图24-10所示, 墙面上挂着标有“255”数字旳牌子, 在其相邻旳一墙面上挂着一平面镜, 地面上也放有一平面镜, 通过平面镜不也许看到旳数字是 ( )A.52....B.55.....C.22.....D.2524.如图所示, 一束光由空气进入某种透明物质时, 在界面上同步发生反射和折射旳光路, 则下列判断对旳旳是（）21cnjyA. AO也许是入射光线B. OB也许是折射光线C. OC必然是反射光线D. BO必然是入射光线5.如图所示, 两个并排且深度相似旳水池, 一种未装水, 另一种装水, 在两池旳中央各竖立一长度相似且比池深略长旳标杆, 此时, 阳光斜射到水池。
下列有关两水池中标杆旳影子旳说法中, 对旳旳是 ( ) 二十一世纪教育网版权所有A.装水旳池中标杆影子较...B.未装水旳池中标杆影子较长C.两池中标杆影子长度相...D.装水旳池中标杆没有影子6.某校新建成一种喷水池, 在池底中央安装了一只射灯。
池内无水时, 射灯发出旳一束光照在池壁上, 在S点形成一种亮斑, 如图所示。
现往池内注水, 水面升至a位置时, 站在池旁旳人看到亮斑旳位置在P点；假如水面升至b位置时, 人看到亮斑旳位置在Q点, 则（）A. P点在S点旳下方, Q点在S点旳上方B. P点在S点旳上方, Q点在S点旳下方C. P点在S点旳上方, Q点在S点旳上方D. P点在S点旳下方, Q点在S点旳下方7、在“研究凸透镜成象”试验中蜡焰在光屏上成一种清晰缩小旳象, 光屏离凸透镜旳距离为20厘米；当蜡焰距凸透镜旳距离为30厘米时, 蜡焰所成旳象（）A. 只也许是倒立缩小旳实象B. 只也许是倒立放大旳实象C. 只也许是正立放大旳象D. 倒立放大、缩小或等大旳实象都也许8、如图, 把由同种玻璃制成旳正方体玻璃砖A和半球形玻璃砖B放在报纸上, 若正方体旳边长和半球旳半径相似, 从正上方沿图中虚线(中心线)方向往下看中心线对准旳文字（）A.A和B中看到旳都比实际旳高B.A中看到旳比实际旳高. B中看到旳比实际旳低C、A中看到旳比实际旳高, B中看到旳与实际旳同样高D.A和B中看到旳都与实际同样高21cnjy9、正常人旳眼睛在水中看物体会一片模糊, 由于光从空气射人眼睛折射程度大, 而光从水中射入眼睛折射程度就明显减小。
光学竞赛试题
光学习题1.日光灯的发光效率比白炽灯高，是一种节能光源，但车床照明不使用日光灯，主要的原因是：[ ]A.日光灯是管形的，因此用它照明看不清零件的细节B.长期在日光灯照射下人感到疲劳C.日光灯发光是不连续的，所以在它照射下观看转动的物体会发生错觉D.日光灯长度大，不便于工人操作2.甲乙两人在照同一个镜子。
甲在镜中看到了乙的眼睛。
以下说法中正确的是[ ]A.乙也一定能看到甲的眼睛B.乙只能看到甲的眼腈C.乙不可能看到甲的跟睛D.乙不可能看到甲的全身3.检查视力时，要求眼睛与视力表相距5m。
医院里常按图所示的方式检查视力，让被检查者面对平面镜而坐，身后是视力表。
已知人距平面镜2m，那么视力表离平面镜的距离是[ ]A.5mB.2mC.3mD.4m4.一平面镜竖直挂在墙上，某人站在镜前1米处，从镜子里只看到自己的上半身。
他要看到自己的全身，则[ ]A.应后退到距镜2米远处B.应前进到距离0.5米远处C.应后退到距离4米远处D.无论前进或后退都不能宴现5．如图所示，水平桌面上斜放着一个平面镜，桌面上有一个小球向镜面滚去。
要使平面镜中小球的像沿竖直方向下落，则镜面与桌面间的夹角a应为[ ]A.30°B.45°C.60°D.90°6．小明的写字台上有～盏台灯。
晚上在灯前学习的时候，铺在台面上的玻璃“发出”刺眼的亮光，影响阅读。
在下面的解决方法中，最简单、效果最好的是[ ]A.把台灯换为吊灯B.把台灯放到正前方C.把台灯移到左臂外侧D.把台灯移到右臂外侧7.有一种自行车尾灯设计得很巧妙。
当后面汽车的灯光以任何方向射到尾灯时，它都能把光线“反向射回”。
下图是4种尾灯的剖面示意图，其中用于反光的镜面具有不同的形状。
能产生上述效果的镜面是[ ]8.站在哈哈镜前，会由于哈哈镜的特殊形状而使人体不同部位的像或被拉长或被压短而变形，令人发笑。
现有一个如图甲所示由两个水平方向的柱面镜连接而成的哈哈镜，竖直置于水平地面上。
物理竞赛试题与解答(光学)
式中 为地面出空气折射率。站在跑道的人，眼距地面h=1.7m，求他能看到的跑道的长度。
解：如图1所示，由于折射率随高度而增加，地面物体发光（或反射光）随着传播会向上偏折。将空气按高度为dy的许多薄层，则按折射定律，从地面发出光线经各薄层时有
式中 是光线在折射率为n，高度为y，厚度为dy的任意薄层中传播时，光线与界面法线的夹角。题设
（4）利用图4中的数据，依题意有关系
联立消去 后得
再代入题给的 、 表达式，写成波长 的方程
这是 的二次方程，代入题中所给 、 、 、 的值，求解得到
11、苏格兰球反射器是一个折射率为n的球，其半球面为反射面。选择适当的折射率可使前半球表面的后焦点正好落在后半球面的顶点，从而使光线反向返回。（如图所示）
所以
从图3中知，抛物线方程（3）在B点切线的倾角为 ，B点切线斜率为
利用题中告知的数学关系
得到
再利用
代入式（4）得到
讨论：（i）式（6）表示，如果介质的折射率按此y的函数变化，则在x=0ii）光线从x=0处垂直入射，而介质折射率与y有关，与x无关，似乎此入射光线不会沿着弯曲的路线传播，而是沿x直线传播。事实上，在几何光学中研究的光线，已经被理想化了，在自然界是没有的。光线代表一束很窄的光束，近似于平面波上的一个小片断，当这样的平面波垂直射入光学不均匀介质中，n小处走得快，n大处走得慢，光束向折射率大的一边偏折，于是光束的方向就弯曲了，而不会沿直线传播。
（1）计算它的折射率；
（2）试讨论与其反射效率有关的问题
解：（1）在空气中（n0=1）单球面折射焦距公式为
得 n=2
（2）与四面直角体不同，苏格兰反射器并没用到全反射原理，而是利用球面反射镜，因而损失部分能量，当光束口径较大时，还产生球差。忽略对光的吸收，光进入苏格兰球又返回空气，经过两次折射、一次反射。设折射面的能量投射率为T，反射面的能量反射率为R，则返回空气的能量效率为
物理竞赛光学试题
Dx
分析－－采用等效的虚光源后，有类似于扬氏干涉的干涉条纹；
22
t
S1 d S S2 L1 求等效光源S1和S2的间距d ： 棱镜角 很小 （1）条纹间距 Dx ： （2）肥皂膜厚度t ： 光程差的变化 偏向角 q n 1
X
q
O n
Dx
a
L2
屏
d 2L1q 2L1 n 1
16
n
a2 平面折射
R
n n' n n' s s' r
注意点：半球的 r = -R 求光轴上一点A（在O左方a处）的A 经过三次所成的像，
n A1 A2 O A’2 A’1 A”2 A”1 a l 2
aR 计算可得，最后的像A’在O右边s’A处： s ' A 2na R
A 经平面反射的像 A” 在O右边 a 处，两 条形像头尾相接， A1’ 与A2” 重合 显然 s’A< a 并且 s’A1 > s’A2
例4、 一个透明光学材料，折射率在 y 方向向两侧对称地降低： ，在xoy 平面内有一光线以入射角qo=30o 射向O点，求此光线能到达离 X 轴最远的距离。
n y n0 qy
解:
从上题可知，光线进入折射率非均匀介质后弯曲，而且是倾向于向折射率大的 方向偏折。
从图可知：光线 X 轴最远点 为切线在水平方向时的切点处。 沿Y 方向分割成一系列薄层，应用折射定律。
P点光线的方向由bx 决定:
n0 n1 sin b1 nx sin b x nA sin b A
n0 1 sin b x nx 1 4qx
Y
nx n0 1 4qx
光学竞赛题附答案
光学竞赛题一、选择题1．3分细心的小明同学注意到这样一个问题：如果打开窗户,直接看远处的高架电线,电线呈规则的下弯弧形；而如果隔着窗玻璃看,电线虽然整体上也呈弧形,但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲,而且,轻微摆动头部让视线移动时,电线上的不规则弯曲情景也在移动．产生这种现象的原因是A．玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同B．玻璃各部分的透光度不均匀C．玻璃各部分的厚度不均匀D．玻璃上不同部位对光的反射不一样2．3分如图所示,平面镜OM与ON的夹角为θ,一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后,能够沿着原来的光路返回,则两平面镜之间的夹角不可能是A．20°B．15°C．10°D．5°3．3分在探究凸透镜成像规律的实验中,我们发现像距v和物距u是一一对应的,在如图所示的四个图线中,能正确反映凸透镜成像规律的应该是A．图线A B．图线B C．图线C D．图线D4．3分如图所示,竖直放置的不透光物体足够大中紧密嵌有一凸透镜,透镜左侧两倍焦距处,有一个与主光轴垂直的物体AB,在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN,镜面与凸透镜的主光轴垂直,B、N两点都在主光轴上,AB与MN高度相等,且与透镜上半部分等高．遮住透镜的下半部分,则该光具组中,物体AB的成像情况是A．两个实像,一个虚像B．一个实像,两个虚像C．只有一个虚像D．只有一个实像5．3分如图所示,P是一个光屏,屏上有直径为5厘米的圆孔．Q是一块平面镜,与屏平行放置且相距10厘米．O1、O2是过圆孔中心O垂直于Q的直线,已知P和Q都足够大,现在直线O1O2上光屏P左侧5厘米处放置一点光源S,则平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为A．米2B．米2C．米2D．米2光学竞赛题6．3分如图a所示,平面镜OM与ON夹角为θ,光线AB经过平面镜的两次反射后出射光线为CD．现将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β,而入射光线不变,如图b所示．此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将A．与原先的出射光线CD平行B．与原先的出射光线CD重合C．与原先的出射光线CD之间的夹角为2βD．与原先的出射光线CD之间的夹角为β7．3分小明坐在前排听讲座时,用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图象拍摄下来．由于会场比较暗,他使用了闪光灯．这样拍出来的照片A．比不用闪光灯清楚多了B．与不用闪光灯的效果一样C．看不清投影到屏幕上的图象D．色彩被“闪”掉了,拍到的仅有黑色的字和线条8．3分如果不慎在照相机的镜头上沾上了一个小墨点,则照出的相片上A．有一个放大的墨点像B．有一个缩小的墨点像C．一片漆黑D．没有墨点的像9．3分如图所示,水池的宽度为L,在水池右侧距离池底高度H处有一激光束,水池内无水时恰好在水池的左下角产生一个光斑．已知L=H,现向水池内注水,水面匀速上升,则光斑A．匀速向右移动,且移动速度小于水面上升的速度B．匀速向右移动,且移动速度大于水面上升的速度C．减速向右移动,但速度始终大于水面上升的速度D．加速向右移动,但速度始终小于水面上升的速度10．3分如图所示,两平面镜OA、OB夹角为θ,位于镜前P点的某人分别在OA、OB镜内看到自己像的个数为A．1；1B．2；1C．2；0D．1；011．3分如图所示,凸透镜竖直放置,凸透镜焦距f,现有一点光源S在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心,在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动,直径为D,且f＜D＜2f,则在下列关于点光源所成的像的运动轨迹的各图中,正确的是A．B．C．D．12．3分2011西宁在皮鞋擦过鞋油,还要用鞋刷或软布反复擦几下,越擦越亮,这是由于A．反复擦可增加漫反射效果B．反复擦可使鞋油填平皮革表面的凹坑,增加表面光滑程度,增加镜面反射效果C．鞋油反光性能比皮革好,反复擦可使鞋油均匀分布,增加漫反射效果D．鞋油的颜色比皮革鲜艳,可增加镜面反射效果13．3分在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜,两个透镜的主光轴重合,凸透镜的焦距为f,此时两个透镜之间的距离为L．在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上,经平面镜反射后,反射光恰能沿原来的光路返回,据此可判断凹透镜的焦距为A．f B．L C．f+L D．f﹣L14．3分用转动八面镜法可以测光速,实验装置示意图如图所示．S为发光点,T为望远镜,平面镜O与凹面镜B构成了反射系统．八面镜M距反射系统的距离AB为LL可长达几十千米,且远大于OB以及S 和T到八面镜的距离．调整八面镜的位置直到通过望远镜能看到发光点S,然后使八面镜转动起来,并缓慢增大其转速1秒内转过的圈数,当转速达到n0时,恰能在望远镜中再一次看见发光点S,由此得到光速c的表达式是A．c=4Lno B．c=8LnoC．c=16LnoD．c=32Lno16．3分照相时,通过选择不同的“光圈”可以控制镜头的进光面积；选择不同的快门速度,可以控制镜头的进光时间．两者结合的目的是使底片受到的光照能量保持一定而得到好照片,下表中列出了照相机光圈与快门的几种正确组合．在“快门”一行中,“25”表示快门打开的时间是秒．在“光圈”一行中,“15”表示镜头透光部分的直径等于镜头焦距的．那么快门“50”对应的“光圈”应该是光圈201512632快门9162550100400900A．7B．C．8D．17．3分如图所示,OO'为凸透镜的主光轴,将点光源放在A点时,像在B点；将点光源放在B点时,像在C点．当将点光源放在C点时,则A．一定在B点成一个实像B．一定在A点的左侧成一个虚像C．可能在B、C之间成一个实像D．可能在C点的右侧成一个虚像18．3分如图所示,光线AB经过某凸透镜的一个焦点,B点在薄透镜上．已知F是该透镜的另一个焦点．若使用圆规和刻度尺来确定透镜的位置,则还需知道的条件是A．光线AB经过的焦点位置B．透镜光心的位置C．光线AB经透镜后的折射光线D．不需要任何条件19．3分夜晚,人们仰望天空,有时能看到闪烁的人造地球卫星．地球赤道处有一观察者,在日落4小时后看到一颗人造地球卫星从赤道正上方高空中经过,设地球半径为R,则这颗人造地球卫星距赤道地面的高度至少为A．R/2B．R C．2R D．4R20．3分如图所示,平面镜OM与ON镜面之间夹角为α,在两平面镜角平分线上有一个点光源S,如果要保证S发出的任意一条光线最多只能产生两次反射,则α的最小值是A．120°B．90°C．72°D．6021．3分如图所示,位于凸透镜主光轴上某发光点P发出红、黄、绿三色复光,当用与主光轴相垂直的毛玻璃屏从透镜附近沿轴方向向远移动时,在屏上将依次看到A．红、黄、绿亮点B．红、绿、黄亮点C．黄、红、绿亮点D．绿、黄、红亮点22．3分如图所示,有一圆柱形玻璃体,在它的中心轴线上有一球形气泡,柱体低面是磨砂的毛面,当平行光沿柱轴方向向下照射时,在磨砂的毛面上可能会看到A．圆形亮斑B．圆型暗斑C．圆形暗斑且中心有一亮点D．圆形亮斑且中心有一暗点23．3分电影画面每隔秒更换一次,由于人的眼睛存在反应时间,所以会出现“眼见未必为实”的奇怪现象．如图所示,屏幕上出现的一辆匀速行驶汽车的车轮车轮有6根对称分布的相同辐条,则下列现象中不符合此时人感觉的是A．若在秒内每根辐条转过60°,则人觉得车轮是不转的B．若在秒内每根辐条转过355°,则人觉得车轮是倒转的C．若在秒内每根辐条转过360°,则人觉得车轮是不转的D．若在秒内每根辐条转过365°,则人觉得车轮是不转的24．3分2013宜春模拟如图所示,凸透镜的焦距为5厘米,在透镜左侧10厘米处,有一个与主光轴垂直的物体AB,在透镜右侧15厘米处放一个平面镜,镜面与凸透镜的主光轴垂直,则该光具组中,物体AB 的成像情况是A．一个正立实像,一个倒立实像,一个正立虚像B．一个正立实像,一个正立虚像,一个倒立虚像C．一个倒立实像,一个正立虚像,一个倒立虚像D．一个正立实像,一个倒立实像,一个倒立虚像25．3分如图所示,平面镜OM与ON垂直放置,在它们的角平分线上P点处,放有一个球形放光物体,左半部分为浅色,右半部分为深色,在P点左侧较远的地方放有一架照相机,不考虑照相机本身在镜中的成像情况,则拍出照片的示意图正确的是A．B．C．D．26．3分在一张白纸上用红色水彩笔写上红色的“E”字．当你通过红色玻璃观察写在这张白纸上的“E”字时,观察到的现象是A．清晰的红色“F”字B．清晰的黑色“F”字C．清晰的红底白色“E”字D．几乎看不出“E”字27．3分一焦距为f的凸透镜．主轴和水平x轴重合,透镜左侧x轴上有一点光源．点光源到透镜的距离大于f而小于2f,若将此透镜沿x轴向右平移2f的距离,则在此过程中点光源经透镜所成的像将A．一直向右移动B．一直向左移动C．先向右移动．接着向左移动D．先向左移动,接着向右移动28．3分如图所示,一点光源位于凸透镜的主轴上,凸透镜位置固定．当点光源位于A点时,它的像在B 点；当点光源位于B点时,它的像在C点．则凸透镜位于A．A的左侧B．A B之间C．B C之间D．C的右侧29．3分早在公元前305年,着名天文家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长,与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到%．他在研究中发现,每年夏至这天,塞恩城今埃及阿斯旺正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部,而远在S千米以外的亚历山大城,夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子,他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为θ°,由此得出地球的周长为A．千米B．千米C．千米D．千米30．3分如图所示,房间内一墙角处相临两墙面挂了两个平面镜,两平面镜相互垂直,在该墙角紧靠镜面处放有一个脸盆,盆内有水．某同学通过镜面和水面最多能看到自己像的个数为A．3个B．6个C．9个D．无穷31．3分如图所示,两平面镜垂直放置,某光线PA以入射角α入射到镜面M上,经平面镜M和N两次反射后反射光线BQ与PA平行．现将两平面镜以过O点且垂直于纸面的直线为轴同时逆时针旋转一个角度ββ＜α,假设镜面足够大,则入射光线与反射光线之间的距离将A．增大B．减小C．不变D．无法判断32．3分如图所示,两平面镜A和B之间的夹角为9°自平面镜B上的某点P射出一条与B镜面成β角的光线,在β角由0°至180°范围内不包括0°连续变化的过程中,发现当β取某角度时,光线经镜面一次或多次反射后,恰好能返回到P点,则符合该要求的β的个数有A．1个B．4个C．6个D．9个33．3分如图所示,有一正方形的不透光的房间,在其中的一面墙上开有一个圆形小孔．在这面墙的对面有一个正方形的平面镜．在房间里有一个人靠在与平面镜垂直的一侧墙面上,当有一束垂直于圆孔的平行光通过圆孔射到平面镜上时,他能看到的是A．镜面上有一个圆形的亮斑B．整个正方形镜子的形状C．整个房间的各处都是亮的D．感到整个房间是一片黑暗34．3分2013顺义区二模如图为潜望镜工作原理图．若现有一军舰位于S点处,则潜水艇中的人通过潜望镜看到的像的位置A．在图中的A处B．在图中的B处C．在图中的C处D．在图中的D处35．一束光线经过某光学元件后的出射光线如图所示,则方框内放置的光学元件A．只能是平面镜或凸透镜B．只能是凸透镜或凹透镜C．只能是凹透镜或平面镜D．平面镜、凸透镜和凹透镜均可36．如图所示,在空气中平行于玻璃凸透镜主光轴的光线经凸透镜会聚于主光轴的一点S,若把凸透镜浸没在水中,会聚点S′A．在S的上方B．在S的下方C．与S重合D．条件不足,无法判断37．如图所示,M、N为某一透镜的主光轴,若将点光源置于A点,则成像于B点,若将点光源置于B点,则成像于C点,已知AB＞BC,则以下有关透镜的种类和位置的说法中正确的是A．透镜是凸透镜,位于A点左侧B．透镜是凹透镜,位于C点右侧C．透镜是凸透镜,位于C点右侧D．透镜是凹透镜,位于A点左侧38．无云的晴天里,某同学在操场上竖立一根直杆,地面上OA是这根杆在太阳光下的投影,过了一段时间后,影子的位置移到了OB,且OA=OB,如图所示．则AB所指的方向是A．东B．西C．南D．北39．如图所示,在竖直平面xoy内,人眼位于P0,4位置处,平面镜MN竖直放置其两端M、N的坐标分别为3,1和3,0,某发光点S在该竖直平面y轴的右半部分某一区域内自由移动时,此人恰好都能通过平面镜看见S的像,则该区域的最大面积为图中长度单位为：米A．米2B．米2C．4米2D．米240．3分用一支可以写出红颜色字的笔在一张白纸上写一行字,则下列说法中正确的是A．白纸上的这一行字,在阳光下会吸收白光中的红色光,所以这一行字是红色的B．白纸上的这一行字,在阳光下会反射白光中的红色光,所以这一行字是红色的C．白纸上的这一行字,由于它能发出红光,所以这一行字是红色的D．白纸上的这一行字,如果只用绿色光照射上去,这一行字就会是绿色的二、填空题41．3分如图所示,一点光源位于金属圆筒内部轴线上A点．圆筒轴线与凸透镜主光轴重合,光屏与圆筒轴线垂直且距离透镜足够远．此时,点光源正好在光屏上形成一个清晰的像,测出此时凸透镜与圆筒右端面的距离为L；向右移动凸透镜到适当位置,光屏上再次出现了清晰的像．由于光源位于圆筒的内部,无法直接测量出A与筒右端面的距离d,为了求出d的大小,在上述过程中还需要测量出的一个物理是_________ ；如果用N来表示该物理量的大小,则可以得出d为_________ ．42．3分如图所示,水平地面上有一不透光的边长为X的正方体物块．在正方体正左方有一点光源S,点光源和正方体物块的距离也为X．若在点光源S的上方距离为H处水平放置平面镜,H大小固定不变,平面镜足够大．不考虑其他光源的存在,那么在正方体的另一侧水平面上,将会由于点光源S发出的光线经平面镜反射而被照亮,现改变X的大小,当X增大到_________ 时,照亮区域将消失．光学竞赛题参考答案与试题解析一、选择题1．3分细心的小明同学注意到这样一个问题：如果打开窗户,直接看远处的高架电线,电线呈规则的下弯弧形；而如果隔着窗玻璃看,电线虽然整体上也呈弧形,但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲,而且,轻微摆动头部让视线移动时,电线上的不规则弯曲情景也在移动．产生这种现象的原因是A．玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同B．玻璃各部分的透光度不均匀C．玻璃各部分的厚度不均匀D．玻璃上不同部位对光的反射不一样考点：光的折射现象及其应用．专题：应用题．分析：根据光的折射现象,从玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同这一角度入手,然后再对各个选项逐一分析即可．解答：解：A、如果隔着窗玻璃看,玻璃上不同部位对光的折射程度不同,而不是玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同,故本选项错误；B、因玻璃上不同部位透过光的颜色是相同的,都是透过白色光,故本选项错误；C、因玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同,所以如果隔着窗玻璃看,电线虽然整体上也呈弧形,但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲,当轻微摆动头部让视线移动时,电线上的不规则弯曲情景也在移动．故本选项正确；D、因如果隔着窗玻璃看,玻璃上不同部位对光的折射情况不同,而不是反射情况不同．故选C．点评：此题主要考查学生对光的折射现象及其应用,而且此题的中现象对学生来说并不陌生,但是要从光的折射角度来解释这一现象,尤其是“因玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同”这一点,对学生来说就增加了一定的难度,因平时的练习题目,只是简单地折射定律,因此,此题属于难题．2．3分如图所示,平面镜OM与ON的夹角为θ,一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后,能够沿着原来的光路返回,则两平面镜之间的夹角不可能是A．20°B．15°C．10°D．5°考点：光的反射定律．专题：光的传播和反射、平面镜成像．分析：要解决此题首先要明确下面两点：1做出光的反射光路图,根据光路图可以确定每次入射时入射角两个平面镜夹角θ的关系．2光线原路返回的含义：必须是经过多次反射后,最后的一次入射是垂直于其中的一个平面镜,即入射角等于零．解答：解：画光的反射光路图如下图所示,由图知：光线第一次反射的入射角为：90°﹣θ；第二次入射时的入射角为：90°﹣2θ；第三次的入射角为：90°﹣3θ；第N次的入射角为：90°﹣Nθ．要想延原来光路返回需要光线某次反射的入射角为零所以有90°﹣Nθ=0,解得：N=由于N为自然数,所以θ不能等于20°．故选A．点评：1此题考查了光的反射定律并结合了几何方面的知识．2明确此题中每一次反射,入射角与两平面镜之间夹角θ的关系是解决此题的一个难点,它利用了几何中三角形的外角等于不相邻的内角和的知识．3．3分在探究凸透镜成像规律的实验中,我们发现像距v和物距u是一一对应的,在如图所示的四个图线中,能正确反映凸透镜成像规律的应该是A．图线A B．图线B C．图线C D．图线D考点：凸透镜成像规律及其探究实验．专题：图析法．分析：①首先看清图象中的横轴表示物距,纵轴表示像距,根据凸透镜成像规律中的u=2f时,物距v=2f,求出其焦距．②凸透镜成像时,像距、物距和焦距三者之间是有一定的联系的,若用一个公式表示,就是：+=其中u表示物距,v表示像距,f表示焦距,③将ABCD4个图线中的物距、像距数值,分别代入+=逐一分析即可得出结论．解答：解：A、因为A图线中,物距和像距始终相等,不符合凸透镜成像规律中的物距和像距的关系．故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；B、B图线中,随着物距的不断增大,像距在不断减小,不符合凸透镜成像规律中的物距和像距的关系．故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；C、图线C,当物距为15cm时,像距为15cm,由凸透镜成像规律可知,u=2f,v=2f,此时f=,当物距为35cm时,像距为5cm,代入+≠,故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；D、图线D,当物距为10cm时,像距为10cm,由凸透镜成像规律可知,u=2f,v=2f,此时f=5cm,当物距为30cm时,像距为6cm,代入+=,故本选项能正确反映凸透镜成像规律．点评：此题主要考查学生对凸透镜成像规律的理解和掌握,此题对学生的要求比较高,第一,要求学生看懂图象,第二要求学生根据图象求出各自的焦距,第三,要求学生知道凸透镜成像时,像距、物距和焦距三者之间的关系,即+=,总之,此题难度较大,属于难题．4．3分如图所示,竖直放置的不透光物体足够大中紧密嵌有一凸透镜,透镜左侧两倍焦距处,有一个与主光轴垂直的物体AB,在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN,镜面与凸透镜的主光轴垂直,B、N两点都在主光轴上,AB与MN高度相等,且与透镜上半部分等高．遮住透镜的下半部分,则该光具组中,物体AB的成像情况是A．两个实像,一个虚像B．一个实像,两个虚像C．只有一个虚像D．只有一个实像考点：凸透镜成像的应用．专题：应用题．分析：1平面镜成像的规律：虚像、物体和像大小相等、物体和像到镜面的距离相等,物体和像的连线与镜面垂直；2凸透镜成像规律：当物体位于凸透镜的2倍焦距处,成倒立、等大的实像．解答：解：①按题意,AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像．②由于成像后的光线是射向右下方的,所以不能在平面镜上成像平面镜只在主光轴的上方,所以只能成一个实像．③如果平面镜足够大,则“AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像”又会在平面镜上成一个等大的虚像,平面像反射后的光线又会经凸透镜成一个缩小的倒立的实像成在凸透镜左侧f与2f之间．此时相当于物距为4f．当然,也要满足凸透镜是足够大了才有此种情况．故选D．点评：此题主要考查凸透镜成像规律及其应用,此题的突破点是,AB只有在主光轴上的那点折射后入MN,其它均没有,故只有一个实像．5．3分如图所示,P是一个光屏,屏上有直径为5厘米的圆孔．Q是一块平面镜,与屏平行放置且相距10厘米．O1、O2是过圆孔中心O垂直于Q的直线,已知P和Q都足够大,现在直线O1O2上光屏P左侧5厘米处放置一点光源S,则平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为A．米2B．米2C．米2D．米2考点：平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案；光的反射定律．专题：光的传播和反射、平面镜成像．分析：设出圆孔的半径与光斑的半径,通过画图找出二者之间的大小关系,再运用面积的计算公式进行计算即可．解答：解：设圆孔的半径为d,亮斑的半径为r．作出光的传播路线图,由三角形的知识可得：r：d=25：5=5：1而亮斑的面积：S=πr2﹣πd2=πr2﹣d2=π5d2﹣d2=π24×2 =π150cm2 =πm2=m2．故选C．点评：此题虽然是一道光学题,但难不在光学知识,却是数学知识,画出图形,通过三角形的关系找出两个圆的半径关系是解决问题最关键的一步．6．3分如图a所示,平面镜OM与ON夹角为θ,光线AB经过平面镜的两次反射后出射光线为CD．现将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β,而入射光线不变,如图b所示．此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将A．与原先的出射光线CD平行B．与原先的出射光线CD重合C．与原先的出射光线CD之间的夹角为2βD．与原先的出射光线CD之间的夹角为β考点：作光的反射光路图．专题：图析法．分析：若将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β,可知入射角增大或减小的度数,进而可知反射角增大或减小的度数,从而可知第一次反射的光线偏转的角度,因平面镜M1和M2一起以B为轴沿纸面转动时,保持α角不变,所以第二次反射的光线方向不变．解答：解：因为保持θ角不变,将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β,则入射角增大或减小β,反射角也增大或减小β,所以反射光线与入射光线的夹角是2β,即反射的光线偏转2β角,因为平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β时,两平面镜OM与ON互成θ角的角度没变,所以第二次反射的光线方向不变．又因为入射光线不变,所以此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将与原先的出射光线CD重合．故选B．点评：此题主要考查了有关光的反射定律的应用,首先要掌握定律的内容,特别是反射角与入射角的关系,同时要掌握反射角与入射角的概念,知道这些角都是光线与法线的夹角．7．3分小明坐在前排听讲座时,用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图象拍摄下来．由于会场比较暗,他使用了闪光灯．这样拍出来的照片A．比不用闪光灯清楚多了B．与不用闪光灯的效果一样C．看不清投影到屏幕上的图象D．色彩被“闪”掉了,拍到的仅有黑色的字和线条考点：镜面反射．专题：应用题．。
光学竞赛题(附答案)
光学竞赛题光学竞赛题一、选择题1．（3分）细心的小明同学注意到这样一个问题：如果打开窗户，直接看远处的高架电线，电线呈规则的下弯弧形；而如果隔着窗玻璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，而且，轻微摆动头部让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动．产生这种现象的原因是（）A．玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同B．玻璃各部分的透光度不均匀C．玻璃各部分的厚度不均匀D．玻璃上不同部位对光的反射不一样2．（3分）如图所示，平面镜OM与ON的夹角为θ，一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回，则两平面镜之间的夹角不可能是（）A．20°B．15°C．10°D．5°3．（3分）在探究凸透镜成像规律的实验中，我们发现像距v和物距u是一一对应的，在如图所示的四个图线中，能正确反映凸透镜成像规律的应该是（）A．图线A B．图线B C．图线C D．图线D4．（3分）如图所示，竖直放置的不透光物体（足够大）中紧密嵌有一凸透镜，透镜左侧两倍焦距处，有一个与主光轴垂直的物体AB，在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN，镜面与凸透镜的主光轴垂直，B、N两点都在主光轴上，AB与MN高度相等，且与透镜上半部分等高．遮住透镜的下半部分，则该光具组中，物体AB的成像情况是（）A．两个实像，一个虚像B．一个实像，两个虚像C．只有一个虚像D．只有一个实像5．（3分）如图所示，P是一个光屏，屏上有直径为5厘米的圆孔．Q是一块平面镜，与屏平行放置且相距10厘米．O1、O2是过圆孔中心O垂直于Q的直线，已知P和Q都足够大，现在直线O1O2上光屏P左侧5厘米处放置一点光源S，则平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为（）A．米2B．米2C．米2D．米26．（3分）如图（a）所示，平面镜OM与ON夹角为θ，光线AB经过平面镜的两次反射后出射光线为CD．现将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β，而入射光线不变，如图（b）所示．此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将（）A．与原先的出射光线CD平行B．与原先的出射光线CD重合C．与原先的出射光线CD之间的夹角为2βD．与原先的出射光线CD之间的夹角为β7．（3分）小明坐在前排听讲座时，用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图象拍摄下来．由于会场比较暗，他使用了闪光灯．这样拍出来的照片（）A．比不用闪光灯清楚多了B．与不用闪光灯的效果一样C．看不清投影到屏幕上的图象D．色彩被“闪”掉了，拍到的仅有黑色的字和线条8．（3分）如果不慎在照相机的镜头上沾上了一个小墨点，则照出的相片上（）A．有一个放大的墨点像B．有一个缩小的墨点像C．一片漆黑D．没有墨点的像9．（3分）如图所示，水池的宽度为L，在水池右侧距离池底高度H处有一激光束，水池内无水时恰好在水池的左下角产生一个光斑．已知L=H，现向水池内注水，水面匀速上升，则光斑（）A．匀速向右移动，且移动速度小于水面上升的速度B．匀速向右移动，且移动速度大于水面上升的速度C．减速向右移动，但速度始终大于水面上升的速度D．加速向右移动，但速度始终小于水面上升的速度10．（3分）如图所示，两平面镜OA、OB夹角为θ，位于镜前P 点的某人分别在OA、OB镜内看到自己像的个数为（）A．1；1 B．2；1 C．2；0 D．1；011．（3分）如图所示，凸透镜竖直放置，凸透镜焦距f，现有一点光源S在凸透镜左侧以凸透镜两倍焦距处为圆心，在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动，直径为D，且f＜D＜2f，则在下列关于点光源所成的像的运动轨迹的各图中，正确的是（）A．B．C．D．12．（3分）（2011•西宁）在皮鞋擦过鞋油，还要用鞋刷或软布反复擦几下，越擦越亮，这是由于（）A．反复擦可增加漫反射效果B．反复擦可使鞋油填平皮革表面的凹坑，增加表面光滑程度，增加镜面反射效果C．鞋油反光性能比皮革好，反复擦可使鞋油均匀分布，增加漫反射效果D．鞋油的颜色比皮革鲜艳，可增加镜面反射效果13．（3分）在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦距为f，此时两个透镜之间的距离为L．在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可判断凹透镜的焦距为（）A．f B．L C．f+L D．f﹣L14．（3分）用转动八面镜法可以测光速，实验装置示意图如图所示．S为发光点，T为望远镜，平面镜O与凹面镜B构成了反射系统．八面镜M距反射系统的距离AB为L（L可长达几十千米），且远大于OB以及S和T到八面镜的距离．调整八面镜的位置直到通过望远镜能看到发光点S，然后使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速（1秒内转过的圈数），当转速达到n0时，恰能在望远镜中再一次看见发光点S，由此得到光速c的表达式是（）A．c=4Ln o B．c=8Ln o C．c=16Ln o D．c=32Ln o16．（3分）照相时，通过选择不同的“光圈”可以控制镜头的进光面积；选择不同的快门速度，可以控制镜头的进光时间．两者结合的目的是使底片受到的光照能量保持一定而得到好照片，下表中列出了照相机光圈与快门的几种正确组合．在“快门”一行中，“25”表示快门打开的时间是秒．在“光圈”一行中，“15”表示镜头透光部分的直径等于镜头焦距的．那么快门“50”对应的“光圈”应该是（）光圈20 15 12 6 3 2快门9 16 25 50 100 400 900A．7B．7.5 C．8D．8.517．（3分）如图所示，OO'为凸透镜的主光轴，将点光源放在A点时，像在B点；将点光源放在B点时，像在C 点．当将点光源放在C点时，则（）A．一定在B点成一个实像B．一定在A点的左侧成一个虚像C．可能在B、C之间成一个实像D．可能在C点的右侧成一个虚像18．（3分）如图所示，光线AB经过某凸透镜的一个焦点，B点在薄透镜上．已知F是该透镜的另一个焦点．若使用圆规和刻度尺来确定透镜的位置，则还需知道的条件是（）A．光线AB经过的焦点位置B．透镜光心的位置C．光线AB经透镜后的折射光线D．不需要任何条件19．（3分）夜晚，人们仰望天空，有时能看到闪烁的人造地球卫星．地球赤道处有一观察者，在日落4小时后看到一颗人造地球卫星从赤道正上方高空中经过，设地球半径为R，则这颗人造地球卫星距赤道地面的高度至少为（）A．R/2 B．R C．2R D．4R20．（3分）如图所示，平面镜OM与ON镜面之间夹角为α，在两平面镜角平分线上有一个点光源S，如果要保证S发出的任意一条光线最多只能产生两次反射，则α的最小值是（）A．120°B．90°C．72°D．6021．（3分）如图所示，位于凸透镜主光轴上某发光点P发出红、黄、绿三色复光，当用与主光轴相垂直的毛玻璃屏从透镜附近沿轴方向向远移动时，在屏上将依次看到（）A．红、黄、绿亮点B．红、绿、黄亮点C．黄、红、绿亮点D．绿、黄、红亮点22．（3分）如图所示，有一圆柱形玻璃体，在它的中心轴线上有一球形气泡，柱体低面是磨砂的毛面，当平行光沿柱轴方向向下照射时，在磨砂的毛面上可能会看到（）A．圆形亮斑B．圆型暗斑C．圆形暗斑且中心有一亮点D．圆形亮斑且中心有一暗点23．（3分）电影画面每隔秒更换一次，由于人的眼睛存在反应时间，所以会出现“眼见未必为实”的奇怪现象．如图所示，屏幕上出现的一辆匀速行驶汽车的车轮（车轮有6根对称分布的相同辐条），则下列现象中不符合此时人感觉的是（）A．若在秒内每根辐条转过60°，则人觉得车轮是不转的B．若在秒内每根辐条转过355°，则人觉得车轮是倒转的C．若在秒内每根辐条转过360°，则人觉得车轮是不转的D．若在秒内每根辐条转过365°，则人觉得车轮是不转的24．（3分）（2013•宜春模拟）如图所示，凸透镜的焦距为5厘米，在透镜左侧10厘米处，有一个与主光轴垂直的物体AB，在透镜右侧15厘米处放一个平面镜，镜面与凸透镜的主光轴垂直，则该光具组中，物体AB的成像情况是（）A．一个正立实像，一个倒立实像，一个正立虚像B．一个正立实像，一个正立虚像，一个倒立虚像C．一个倒立实像，一个正立虚像，一个倒立虚像D．一个正立实像，一个倒立实像，一个倒立虚像25．（3分）如图所示，平面镜OM与ON垂直放置，在它们的角平分线上P点处，放有一个球形放光物体，左半部分为浅色，右半部分为深色，在P点左侧较远的地方放有一架照相机，不考虑照相机本身在镜中的成像情况，则拍出照片的示意图正确的是（）A．B．C．D．26．（3分）在一张白纸上用红色水彩笔写上红色的“E”字．当你通过红色玻璃观察写在这张白纸上的“E”字时，观察到的现象是（）A．清晰的红色“F”字B．清晰的黑色“F”字C．清晰的红底白色“E”字D．几乎看不出“E”字27．（3分）一焦距为f的凸透镜．主轴和水平x轴重合，透镜左侧x轴上有一点光源．点光源到透镜的距离大于f 而小于2f，若将此透镜沿x轴向右平移2f的距离，则在此过程中点光源经透镜所成的像将（）A．一直向右移动B．一直向左移动C．先向右移动．接着向左移动D．先向左移动，接着向右移动28．（3分）如图所示，一点光源位于凸透镜的主轴上，凸透镜位置固定．当点光源位于A点时，它的像在B点；当点光源位于B点时，它的像在C点．则凸透镜位于（）A．A的左侧B．A B之间C．B C之间D．C的右侧29．（3分）早在公元前305年，著名天文家埃拉托色尼就已经测量出了地球的周长，与现代科学公认的地球周长的真实值相差不到0.1%．他在研究中发现，每年夏至这天，塞恩城（今埃及阿斯旺）正午的太阳光正好直射到城内一口深井的底部，而远在S千米以外的亚历山大城，夏至这天正午的太阳光却会使物体在地面上留下一条影子，他测得太阳光方向与竖直方向之间的夹角为θ°，由此得出地球的周长为（）A．千米B．千米C．千米D．千米30．（3分）如图所示，房间内一墙角处相临两墙面挂了两个平面镜，两平面镜相互垂直，在该墙角紧靠镜面处放有一个脸盆，盆内有水．某同学通过镜面和水面最多能看到自己像的个数为（）A．3个B．6个C．9个D．无穷31．（3分）如图所示，两平面镜垂直放置，某光线PA以入射角α入射到镜面M上，经平面镜M和N两次反射后反射光线BQ与PA平行．现将两平面镜以过O点且垂直于纸面的直线为轴同时逆时针旋转一个角度β（β＜α），假设镜面足够大，则入射光线与反射光线之间的距离将（）A．增大B．减小C．不变D．无法判断32．（3分）如图所示，两平面镜A和B之间的夹角为9°自平面镜B上的某点P射出一条与B镜面成β角的光线，在β角由0°至180°范围内（不包括0°）连续变化的过程中，发现当β取某角度时，光线经镜面一次或多次反射后，恰好能返回到P点，则符合该要求的β的个数有（）A．1个B．4个C．6个D．9个33．（3分）如图所示，有一正方形的不透光的房间，在其中的一面墙上开有一个圆形小孔．在这面墙的对面有一个正方形的平面镜．在房间里有一个人靠在与平面镜垂直的一侧墙面上，当有一束垂直于圆孔的平行光通过圆孔射到平面镜上时，他能看到的是（）A．镜面上有一个圆形的亮斑B．整个正方形镜子的形状C．整个房间的各处都是亮的D．感到整个房间是一片黑暗34．（3分）（2013•顺义区二模）如图为潜望镜工作原理图．若现有一军舰位于S点处，则潜水艇中的人通过潜望镜看到的像的位置（）A．在图中的A处B．在图中的B处C．在图中的C处D．在图中的D处35．一束光线经过某光学元件后的出射光线如图所示，则方框内放置的光学元件（）A．只能是平面镜或凸透镜B．只能是凸透镜或凹透镜C．只能是凹透镜或平面镜D．平面镜、凸透镜和凹透镜均可36．如图所示，在空气中平行于玻璃凸透镜主光轴的光线经凸透镜会聚于主光轴的一点S，若把凸透镜浸没在水中，会聚点S′（）A．在S的上方B．在S的下方C．与S重合D．条件不足，无法判断37．如图所示，M、N为某一透镜的主光轴，若将点光源置于A点，则成像于B点，若将点光源置于B点，则成像于C点，已知AB＞BC，则以下有关透镜的种类和位置的说法中正确的是（）A．透镜是凸透镜，位于A点左侧B．透镜是凹透镜，位于C点右侧C．透镜是凸透镜，位于C点右侧D．透镜是凹透镜，位于A点左侧38．无云的晴天里，某同学在操场上竖立一根直杆，地面上OA是这根杆在太阳光下的投影，过了一段时间后，影子的位置移到了OB，且OA=OB，如图所示．则AB所指的方向是（）A．东B．西C．南D．北39．如图所示，在竖直平面xoy内，人眼位于P（0，4）位置处，平面镜MN竖直放置其两端M、N的坐标分别为（3，1）和（3，0），某发光点S在该竖直平面y轴的右半部分某一区域内自由移动时，此人恰好都能通过平面镜看见S的像，则该区域的最大面积为（）（图中长度单位为：米）A．0.5米2B．3.5米2C．4米2D．4.5米240．（3分）用一支可以写出红颜色字的笔在一张白纸上写一行字，则下列说法中正确的是（）A．白纸上的这一行字，在阳光下会吸收白光中的红色光，所以这一行字是红色的B．白纸上的这一行字，在阳光下会反射白光中的红色光，所以这一行字是红色的C．白纸上的这一行字，由于它能发出红光，所以这一行字是红色的D．白纸上的这一行字，如果只用绿色光照射上去，这一行字就会是绿色的二、填空题41．（3分）如图所示，一点光源位于金属圆筒内部轴线上A点．圆筒轴线与凸透镜主光轴重合，光屏与圆筒轴线垂直且距离透镜足够远．此时，点光源正好在光屏上形成一个清晰的像，测出此时凸透镜与圆筒右端面的距离为L；向右移动凸透镜到适当位置，光屏上再次出现了清晰的像．由于光源位于圆筒的内部，无法直接测量出A与筒右端面的距离d，为了求出d的大小，在上述过程中还需要测量出的一个物理是_________；如果用N来表示该物理量的大小，则可以得出d为_________．42．（3分）如图所示，水平地面上有一不透光的边长为X的正方体物块．在正方体正左方有一点光源S，点光源和正方体物块的距离也为X．若在点光源S的上方距离为H处水平放置平面镜，H大小固定不变，平面镜足够大．不考虑其他光源的存在，那么在正方体的另一侧水平面上，将会由于点光源S发出的光线经平面镜反射而被照亮，现改变X的大小，当X增大到_________时，照亮区域将消失．光学竞赛题参考答案与试题解析一、选择题1．（3分）细心的小明同学注意到这样一个问题：如果打开窗户，直接看远处的高架电线，电线呈规则的下弯弧形；而如果隔着窗玻璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，而且，轻微摆动头部让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动．产生这种现象的原因是（）A．玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同B．玻璃各部分的透光度不均匀C．玻璃各部分的厚度不均匀D．玻璃上不同部位对光的反射不一样考点：光的折射现象及其应用．专题：应用题．分析：根据光的折射现象，从玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同这一角度入手，然后再对各个选项逐一分析即可．解答：解：A、如果隔着窗玻璃看，玻璃上不同部位对光的折射程度不同，而不是玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同，故本选项错误；B、因玻璃上不同部位透过光的颜色是相同的，都是透过白色光，故本选项错误；C、因玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同，所以如果隔着窗玻璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，当轻微摆动头部让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动．故本选项正确；D、因如果隔着窗玻璃看，玻璃上不同部位对光的折射情况不同，而不是反射情况不同．故选C．点评：此题主要考查学生对光的折射现象及其应用，而且此题的中现象对学生来说并不陌生，但是要从光的折射角度来解释这一现象，尤其是“因玻璃上不同部位因厚度不同对光的折射情况不同”这一点，对学生来说就增加了一定的难度，因平时的练习题目，只是简单地折射定律，因此，此题属于难题．2．（3分）如图所示，平面镜OM与ON的夹角为θ，一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后，能够沿着原来的光路返回，则两平面镜之间的夹角不可能是（）A．20°B．15°C．10°D．5°考点：光的反射定律．专题：光的传播和反射、平面镜成像．分析：要解决此题首先要明确下面两点：（1）做出光的反射光路图，根据光路图可以确定每次入射时入射角两个平面镜夹角θ的关系．（2）光线原路返回的含义：必须是经过多次反射后，最后的一次入射是垂直于其中的一个平面镜，即入射角等于零．解答：解：画光的反射光路图如下图所示，由图知：光线第一次反射的入射角为：90°﹣θ；第二次入射时的入射角为：90°﹣2θ；第三次的入射角为：90°﹣3θ；第N次的入射角为：90°﹣Nθ．要想延原来光路返回需要光线某次反射的入射角为零所以有90°﹣Nθ=0，解得：N=由于N为自然数，所以θ不能等于20°．故选A．点评：（1）此题考查了光的反射定律并结合了几何方面的知识．（2）明确此题中每一次反射，入射角与两平面镜之间夹角θ的关系是解决此题的一个难点，它利用了几何中三角形的外角等于不相邻的内角和的知识．3．（3分）在探究凸透镜成像规律的实验中，我们发现像距v和物距u是一一对应的，在如图所示的四个图线中，能正确反映凸透镜成像规律的应该是（）A．图线A B．图线B C．图线C D．图线D考点：凸透镜成像规律及其探究实验．专题：图析法．分析：①首先看清图象中的横轴表示物距，纵轴表示像距，根据凸透镜成像规律中的u=2f时，物距v=2f，求出其焦距．②凸透镜成像时，像距、物距和焦距三者之间是有一定的联系的，若用一个公式表示，就是：+=（其中u表示物距，v表示像距，f表示焦距），③将ABCD4个图线中的物距、像距数值，分别代入+=逐一分析即可得出结论．解答：解：A、因为A图线中，物距和像距始终相等，不符合凸透镜成像规律中的物距和像距的关系．故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；B、B图线中，随着物距的不断增大，像距在不断减小，不符合凸透镜成像规律中的物距和像距的关系．故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；C、图线C，当物距为15cm时，像距为15cm，由凸透镜成像规律可知，u=2f，v=2f，此时f=7.5cm，当物距为35cm时，像距为5cm，代入+≠，故本选项不能正确反映凸透镜成像规律；D、图线D，当物距为10cm时，像距为10cm，由凸透镜成像规律可知，u=2f，v=2f，此时f=5cm，当物距为30cm时，像距为6cm，代入+=，故本选项能正确反映凸透镜成像规律．故选D．点评：此题主要考查学生对凸透镜成像规律的理解和掌握，此题对学生的要求比较高，第一，要求学生看懂图象，第二要求学生根据图象求出各自的焦距，第三，要求学生知道凸透镜成像时，像距、物距和焦距三者之间的关系，即+=，总之，此题难度较大，属于难题．4．（3分）如图所示，竖直放置的不透光物体（足够大）中紧密嵌有一凸透镜，透镜左侧两倍焦距处，有一个与主光轴垂直的物体AB，在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN，镜面与凸透镜的主光轴垂直，B、N两点都在主光轴上，AB与MN高度相等，且与透镜上半部分等高．遮住透镜的下半部分，则该光具组中，物体AB的成像情况是（）A．两个实像，一个虚像B．一个实像，两个虚像C．只有一个虚像D．只有一个实像考点：凸透镜成像的应用．专题：应用题．分析：（1）平面镜成像的规律：虚像、物体和像大小相等、物体和像到镜面的距离相等，物体和像的连线与镜面垂直；（2）凸透镜成像规律：当物体位于凸透镜的2倍焦距处，成倒立、等大的实像．解答：解：①按题意，AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像．②由于成像后的光线是射向右下方的，所以不能在平面镜上成像（平面镜只在主光轴的上方），所以只能成一个实像．③如果平面镜足够大，则“AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像”又会在平面镜上成一个等大的虚像，平面像反射后的光线又会经凸透镜成一个缩小的倒立的实像（成在凸透镜左侧f与2f之间．此时相当于物距为4f．当然，也要满足凸透镜是足够大了才有此种情况）．故选D．点评：此题主要考查凸透镜成像规律及其应用，此题的突破点是，AB只有在主光轴上的那点折射后入MN，其它均没有，故只有一个实像．5．（3分）如图所示，P是一个光屏，屏上有直径为5厘米的圆孔．Q是一块平面镜，与屏平行放置且相距10厘米．O1、O2是过圆孔中心O垂直于Q的直线，已知P和Q都足够大，现在直线O1O2上光屏P左侧5厘米处放置一点光源S，则平面镜上的反射光在屏上形成的亮斑面积为（）A．米2B．米2C．米2D．米2考点：平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案；光的反射定律．专题：光的传播和反射、平面镜成像．分析：设出圆孔的半径与光斑的半径，通过画图找出二者之间的大小关系，再运用面积的计算公式进行计算即可．解答：解：设圆孔的半径为d，亮斑的半径为r．作出光的传播路线图，由三角形的知识可得：r：d=25：5=5：1而亮斑的面积：S=πr2﹣πd2=π（r2﹣d2）=π[（5d）2﹣d2]=π24d2=π24×（2.5cm）2=π150cm2=0.015πm2=m2．故选C．点评：此题虽然是一道光学题，但难不在光学知识，却是数学知识，画出图形，通过三角形的关系找出两个圆的半径关系是解决问题最关键的一步．6．（3分）如图（a）所示，平面镜OM与ON夹角为θ，光线AB经过平面镜的两次反射后出射光线为CD．现将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β，而入射光线不变，如图（b）所示．此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将（）A．与原先的出射光线CD平行B．与原先的出射光线CD重合C．与原先的出射光线CD之间的夹角为2βD．与原先的出射光线CD之间的夹角为β考点：作光的反射光路图．专题：图析法．分析：若将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β，可知入射角增大或减小的度数，进而可知反射角增大或减小的度数，从而可知第一次反射的光线偏转的角度，因平面镜M1和M2一起以B 为轴沿纸面转动时，保持α角不变，所以第二次反射的光线方向不变．解答：解：因为保持θ角不变，将平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β，则入射角增大或减小β，反射角也增大或减小β，所以反射光线与入射光线的夹角是2β，即反射的光线偏转2β角，因为平面镜OM与ON同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度β时，两平面镜OM与ON互成θ角的角度没变，所以第二次反射的光线方向不变．又因为入射光线不变，所以此时经过平面镜的两次反射后的出射光线将与原先的出射光线CD重合．故选B．点评：此题主要考查了有关光的反射定律的应用，首先要掌握定律的内容，特别是反射角与入射角的关系，同时要掌握反射角与入射角的概念，知道这些角都是光线与法线的夹角．7．（3分）小明坐在前排听讲座时，用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图象拍摄下来．由于会场比较暗，他使用了闪光灯．这样拍出来的照片（）A．比不用闪光灯清楚多了B．与不用闪光灯的效果一样C．看不清投影到屏幕上的图象D．色彩被“闪”掉了，拍到的仅有黑色的字和线条考点：镜面反射．专题：应用题．分析：闪光灯的光比投影仪的光强，白光盖过了投影仪的光．就像白天看星星一样，看不到的．银幕反射彩色的光本来就是漫反射，光很弱．如果用闪光灯，银幕反射白光强度大，只拍出白色银幕或者上面的污点．彩色图片被冲淡，拍不出了．解答：解：闪光灯的光照射到物体上，可以使物体表面的亮度增大，但闪光灯照射到银幕上以后，只能增加银幕的亮度，而不能增加图象的亮度，相反，图象的亮度和清晰度明显减弱，所以反而看不清银幕上的图象，而银幕上的污渍更加清晰了，银幕上的黑色的字和纸条实际上就是投影片上不透明物体的影子，即黑暗区域．因此不用闪光灯拍摄的效果好．综上所述，只有选项C正确．故选C．点评：此题不仅仅是考查凸透镜成像的规律，而主要考查光的反射和漫反射，有一定的拔高难度，属于难题．8．（3分）如果不慎在照相机的镜头上沾上了一个小墨点，则照出的相片上（）A．有一个放大的墨点像B．有一个缩小的墨点像C．一片漆黑D．没有墨点的像考点：凸透镜成像的应用．专题：应用题．分析：照相机的镜头是一个凸透镜．物体有无数点组成，物体上任一点射向照相机镜头有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像．当照相机的镜头上沾上一个墨点，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像．解答：解：当照相机的镜头上沾上一个墨点，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗．。
初中光学竞赛试题及答案
初中光学竞赛试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 光在真空中的传播速度是（）。
A. 3×10^8 m/sB. 3×10^5 km/sC. 3×10^4 km/sD. 3×10^6 m/s2. 光的折射现象是由于光在不同介质中（）不同造成的。
A. 速度B. 频率C. 波长D. 振幅3. 以下哪个现象不是光的干涉现象？（）A. 双缝干涉B. 单缝衍射C. 薄膜干涉D. 光的反射4. 光的偏振现象说明光是（）。
A. 横波B. 纵波C. 粒子D. 以上都不是5. 光的三原色是（）。
A. 红、绿、蓝B. 红、黄、蓝C. 红、黄、绿D. 蓝、绿、黄6. 光的反射定律中，入射角和反射角（）。
A. 相等B. 互补C. 互为余角D. 互为补角7. 光的色散现象是由于不同颜色的光在介质中的（）不同。
A. 速度B. 频率C. 波长D. 振幅8. 以下哪种材料是光导纤维的常用材料？（）A. 玻璃B. 塑料C. 金属D. 陶瓷9. 光的衍射现象说明光具有（）。
A. 粒子性B. 波动性C. 波粒二象性D. 以上都不是10. 以下哪个现象不是光的折射现象？（）A. 彩虹B. 透镜成像C. 影子D. 折射率二、填空题（每空1分，共20分）11. 光的直线传播原理可以解释______、______和______等现象。
12. 光的折射定律中，入射光线、法线和反射光线都在______面上。
13. 光的干涉现象中，两束相干光的相位差为______时，会产生干涉现象。
14. 光的偏振现象可以通过______来实现。
15. 光的三原色混合可以得到______、______和______等颜色。
16. 光的反射定律中，入射角和反射角的和为______度。
17. 光的色散现象可以通过______来观察。
18. 光导纤维的工作原理是利用光在______中的全反射现象。
19. 光的衍射现象可以通过______来观察。
初中光学竞赛试题及答案
初中光学竞赛试题及答案1. 光的折射现象是指光线从一种介质进入另一种介质时，其传播方向发生改变的现象。
请解释折射现象产生的原因，并说明折射角与入射角的关系。
答案：折射现象产生的原因是由于光在不同介质中的传播速度不同，导致光线在进入新介质时方向发生改变。
折射角与入射角的关系遵循斯涅尔定律，即n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1为入射角，θ2为折射角。
2. 凸透镜和凹透镜对光线有何作用？请分别描述它们对平行光线的处理方式。
答案：凸透镜对光线有会聚作用，能使平行于主光轴的光线汇聚于一点，称为焦点。
凹透镜对光线有发散作用，能使平行于主光轴的光线发散，看起来像是从焦点发散出来的。
3. 描述平面镜成像的特点，并解释为什么平面镜能产生虚像。
答案：平面镜成像的特点是成正立、等大的虚像，且物像关于镜面对称。
平面镜能产生虚像的原因是光线在镜面发生反射后，反射光线的反向延长线相交于一点，形成虚像，而实际光线并未在此汇聚。
4. 什么是光的干涉现象？请举例说明日常生活中的干涉现象。
答案：光的干涉现象是指两束或多束相干光波在空间相遇时，由于光波的叠加而产生明暗相间的条纹或光强分布不均匀的现象。
日常生活中的干涉现象包括肥皂泡表面的彩色条纹、激光干涉仪测量物体的平整度等。
5. 请解释光的衍射现象，并说明衍射现象对光学成像的影响。
答案：光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，光波会发生弯曲和扩散，形成明暗相间的衍射图样。
衍射现象对光学成像的影响主要表现在成像的清晰度和分辨率上，衍射限制了成像系统能够分辨的最小细节，导致成像边缘出现模糊。
6. 什么是全反射现象？请说明全反射发生的条件。
答案：全反射现象是指当光从折射率较高的介质进入折射率较低的介质时，如果入射角大于临界角，光线将完全反射回原介质，不会发生折射。
全反射发生的条件是光必须从折射率较高的介质向折射率较低的介质传播，且入射角大于临界角。
物理竞赛光学经典练习题
1、（28届复赛）如图所示，L 是一焦距为2R 的薄凸透镜，MN 为其主光轴。
在L 的右侧与它共轴地放置两个半径皆为R 的很薄的球面镜A 和B 。
每个球面镜的凹面和凸面都是能反光的镜面。
A 、B 顶点间的距离为R 23。
在B 的顶点C 处开有一个透光的小圆孔（圆心为C ），圆孔的直径为h 。
现于凸透镜L 左方距L 为6R 处放一与主轴垂直的高度也为h （h<<R ）的细短杆PQ （P 点在主轴上）。
PQ 发出的光经L 后，其中一部分穿过B 上的小圆孔正好成像在球面镜A 的顶点D 处，形成物PQ 的像I 。
则1、 像I 与透镜L 的距离等于___________。
2、 形成像I 的光线经A 反射，直接通过小孔后经L 所成的像I 1与透镜L 的距离等于_____________________。
3、 形成像I 的光线经A 反射，再经B 反射，再经A 反射，最后通过L 成像I2，将I2的有关信息填在下表中：4、 物PQ 发出的光经L 后未进入B 上的小圆孔C 的那一部分最后通过L 成像I3，将I3的有关信息填在下表中：答案与评分标准： 本题20分．1． 3R (3分) 2． 6R (3分)第1第3空格各2分；其余3个空格全对3分，有一个错则不给这3分．2、（27届预赛，重大出题）3、（26届复赛）内半径为R 的直立圆柱器皿内盛水银，绕圆柱轴线匀速旋转（水银不溢，皿底不露），稳定后的液面为旋转抛物面。
若取坐标原点在抛物面的最低点，纵坐标轴z 与圆柱器皿的轴线重合，横坐标轴r 与z 轴垂直，则液面的方程为，式中ω为旋转角速度，g 为重力加速度（当代已使用大面积的此类旋转水银液面作反射式天文望远镜）。
观察者的眼睛位于抛物面最低点正上方某处，保持位置不变，然后使容器停转，待液面静止后，发现与稳定旋转时相比，看到的眼睛的像的大小、正倒都无变化。
求人眼位置至稳定旋转水银面最低点的距离。
参考解答：旋转抛物面对平行于对称轴的光线严格聚焦，此抛物凹面镜的焦距为． (1)由(1)式，旋转抛物面方程可表示为． (2)停转后液面水平静止．由液体不可压缩性，知液面上升．以下求抛物液面最低点上升的高度．的圆柱形中占抛物液面最低点以上的水银，在半径、高据体积为的部分，即附图中左图阴影部分绕轴线旋转所得的回转体；其余体积为的部分无水银．体在高度处的水平截面为圆环，利用抛物面方程，得处圆环面积．(3)将体倒置，得附图中右图阴影部分绕轴线旋转所得的回转体，相应抛物面方程变为， (4)其高度处的水平截面为圆面，面积为 ．(5)由此可知， (6)即停转后抛物液面最低点上升 222r gz ω=22g f ω=24r z f=R24R f M V M z z ()()()222ππ4M S z R r R fz =-=-V Λ224R r z f-=z ()()()22ππ4M S z r R fz S z Λ==-=221π24R M V RfΛ===因抛物镜在其轴线附近的一块小面积可视为凹球面镜，抛物镜的焦点就是球面镜的焦点，故可用球面镜的公式来处理问题.两次观察所见到的眼睛的像分别经凹面镜与平面镜反射而成，而先后看到的像的大小、正倒无变化，这就要求两像对眼睛所张的视角相同．设眼长为．凹面镜成像时，物距即所求距离，像距v 与像长分别为， (8)． (9)平面镜成像时，由于抛物液面最低点上升，物距为， (10)像距与像长分别为 ， (11)． (12)两像视角相同要求 ， (13)即， (14)此处利用了(8)—(12)诸式．由(14)式可解得所求距离． (15)评分标准：本题20分.(1)式1分，(7)式4分，(8)、(9)式各2分，(10) 、(11)、 (12)式各1分，(13)式6分，(15)式2分． 0y u y f-u fuv =00y uf f y y -=-=u v 28R u u h u f'=-=-v 'y 'u -v '='00y y y =''-='u v v -u v '''=-y u y 2211224u u f u R f=--2R u =4、（23届复赛）有一种被称为直视分光镜的光谱学仪器。
全国中学生物理竞赛集锦(光学)和答案
全国中学生物理竞赛集锦（光学） 第21届预赛2004.9.5一、（15分）填空1．d ．一个可见光光子的能量的数量级为_________J 。
2．已知某个平面镜反射的光能量为入射光能量的80％。
试判断下列说法是否正确，并简述理由。
a ． 反射光子数为入射光子数的80％；b ．每个反射光子的能量是入射光子能量的80％。
六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。
杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O 下方玻璃中的C 点，球面的半径R ＝1.50cm ，O 到杯口平面的距离为8.0cm 。
在杯脚底中心处P 点紧贴一张画片，P 点距O 点6.3cm 。
这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。
已知玻璃的折射率n 1＝1.56，酒的折射率n 2＝1.34。
试通过分析计算与论证解释这一现象。
第21届复赛四、(20分)目前，大功率半导体激光器的主要结构形式是由许多发光区等距离地排列在一条直线上的长条状，通常称为激光二极管条．但这样的半导体激光器发出的是很多束发散光束，光能分布很不集中，不利于传输和应用．为了解决这个问题，需要根据具体应用的要求，对光束进行必需的变换（或称整形）．如果能把一个半导体激光二极管条发出的光变换成一束很细的平行光束，对半导体激光的传输和应用将是非常有意义的．为此，有人提出了先把多束发散光会聚到一点，再变换为平行光的方案，其基本原理可通过如下所述的简化了的情况来说明．如图，S 1、S 2、S 3 是等距离（h ）地排列在一直线上的三个点光源，各自向垂直于它们的连线的同一方向发出半顶角为α =arctan ()41的圆锥形光束．请使用三个完全相同的、焦距为f = 1.50h 、半径为r =0.75 h 的圆形薄凸透镜，经加工、组装成一个三者在同一平面内的组合透镜，使三束光都能全部投射到这个组合透镜上，且经透镜折射后的光线能全部会聚于z 轴（以S 2为起点，垂直于三个点光源连线，与光束中心线方向相同的射线）上距离S 2为 L = 12.0 h 处的P 点．（加工时可对透镜进行外形的改变，但不能改变透镜焦距．）1．求出组合透镜中每个透镜光心的位置．2．说明对三个透镜应如何加工和组装，并求出有关数据．第20届预赛一、（20分）两个薄透镜L 1和L 2共轴放置，如图所示．已知L 1的焦距f 1=f , L 2的焦距f 2=—f ，两透镜间距离也是f ．小物体位于物面P 上，物距u 1 ＝3f ．（1）小物体经这两个透镜所成的像在L 2的__________边，到L 2的距离为_________，是__________倍（虚或实）、____________像（正或倒），放大率为_________________。
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A.两个实像，一个虚像B.一个实像，两个虚像
C.只有一个虚像D.只有一个实像
5.（3分）如图所示，P是一个光屏，屏上有直径为5厘米的圆孔.Q是一块平面镜，与屏平行放置且相距10厘米.01、02是过圆孔中心0垂直于Q的直线，已知P和Q都足够大，现在直线0102上光屏P左侧5厘米处放置一点光源
A.玻璃上不同部位对视线的阻挡情况不同B.玻璃各部分 Nhomakorabea透光度不均匀
C.玻璃各部分的厚度不均匀
D.玻璃上不同部位对光的反射不一样
2. （3分）如图所示，平面镜0M与ON的夹角为0,一条平行于平面ON的光线经过两个平面镜的多次反射后, 能够沿着原来的光路返回，则两平面镜之间的夹角不可能是（ ）
C.10°
S发出的任意一条光线最多只能产生两次反射，则a的最小值是（ ）
22.（3分）如图所示，有一圆柱形玻璃体，在它的中心轴线上有一球形气泡，柱体低面是磨砂的毛面，当平行光沿 柱轴方向向下照射时，在磨砂的毛面上可能会看到（ ）
% 6%
% 丫0
%'力
分面
光学竞赛题
一、选择题
1.（3分）细心的小明同学注意到这样一个问题：如果打开窗户，直接看远处的高架电线，电线呈规则的下弯弧形; 而如果隔着窗玻璃看，电线虽然整体上也呈弧形，但电线上的不同部位有明显的不规则弯曲，而且，轻微摆动头部 让视线移动时，电线上的不规则弯曲情景也在移动•产生这种现象的原因是（ ）
- —M冒［
A.一定在B点成一个实像B.一定在A点的左侧成一个虚像
C.可能在B、C之间成一个实像D.可能在C点的右侧成一个虚像
18.（3分）如图所示，光线AB经过某凸透镜的一个焦点，B点在薄透镜上.已知F是该透镜的另一个焦点.若使
用圆规和刻度尺来确定透镜的位置，则还需知道的条件是（ ）
A.光线AB经过的焦点位置
&（3分）如果不慎在照相机的镜头上沾上了一个小墨点，则照出的相片上（ ）
A.有一个放大的墨点像B.有一个缩小的墨点像
C.一片漆黑D.没有墨点的像
9.（3分）如图所示，水池的宽度为L,在水池右侧距离池底高度H处有一激光束，水池内无水时恰好在水池的左
下角产生一个光斑.已知L=H，现向水池内注水，水面匀速上升，则光斑（
C.光线AB经透镜后的折射光线
19.（3分）夜晚，人们仰望天空，有时能看到闪烁的人造地球卫星.地球赤道处有一观察者，在日落4小时后看到
一颗人造地球卫星从赤道正上方高空中经过， 设地球半径为R，则这颗人造地球卫星距赤道地面的高度至少为 （ ）
A.R/2 B.R C.2R D.4R
20.（3分）如图所示，平面镜OM与ON镜面之间夹角为a,在两平面镜角平分线上有一个点光源S,如果要保证
25
镜头焦距的
1
15
那么快门
50”对应的光圈”应该是（
)
光圈20
15
12
6 3 2
快门9
16
25 50
100 400 900
A.7
B.7.5
C.8
D.8.5
17.（3分）如图所示，00'为凸透镜的主光轴，将点光源放在A点时，像在B点；将点光源放在B点时，像在C点.当将点光源放在C点时，则（ ）
a A B C a
D.丄米2
一
6.（3分）如图（a）所示，平面镜0M与0N夹角为0,光线AB经过平面镜的两次反射后出射光线为CD.现将 平面镜0M与0N同时绕垂直纸面过0点的轴转过一个较小的角度3,而入射光线不变，如图（b）所示.此时经过 平面镜的两次反射后的出射光线将（ ）
(a) (b)
A.与原先的出射光线B.与原先的出射光线C.与原先的出射光线D.与原先的出射光线
A.反复擦可增加漫反射效果
B.反复擦可使鞋油填平皮革表面的凹坑，增加表面光滑程度，增加镜面反射效果
C.鞋油反光性能比皮革好，反复擦可使鞋油均匀分布，增加漫反射效果
D.鞋油的颜色比皮革鲜艳，可增加镜面反射效果
13.（3分）在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦 距为f，此时两个透镜之间的距离为L.在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平
内转过的圈数），当转速达到no时，恰能在望远镜中再一次看见发光点
16.（3分）照相时，通过选择不同的 光圈”可以控制镜头的进光面积；选择不同的快门速度，可以控制镜头的进光
时间•两者结合的目的是使底片受到的光照能量保持一定而得到好照片，下表中列出了照相机光圈与快门的几种正 确组合.在 快门”一行中，25”表示快门打开的时间是丄秒.在光圈”一行中，15”表示镜头透光部分的直径等于
面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可判断凹透镜的焦距为（ ）
■
11
1
r
■J
1
丿
A.f B.L C.f+L D.f-L
14.（3分）用转动八面镜法可以测光速，实验装置示意图如图所示.S为发光点，T为望远镜，平面镜O与凹面镜
B构成了反射系统•八面镜M距反射系统的距离AB为L（L可长达几十千米），且远大于0B以及S和T到八面 镜的距离•调整八面镜的位置直到通过望远镜能看到发光点S,然后使八面镜转动起来，并缓慢增大其转速（1秒
4.（3分）如图所示，竖直放置的不透光物体 （足够大）中紧密嵌有一凸透镜，透镜左侧两倍焦距处，有一个与主
光轴垂直的物体AB，在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN，镜面与凸透镜的主光轴垂直，B、N两点都在 主光轴上，AB与MN高度相等，且与透镜上半部分等高.遮住透镜的下半部分，则该光具组中，物体AB的成像
CD平行
CD重合
CD之间的夹角为23
CD之间的夹角为3
7.（3分）小明坐在前排听讲座时，用照相机把由投影仪投影在银幕上的彩色图象拍摄下来•由于会场比较暗，他 使用了闪光灯.这样拍出来的照片（ ）
A.比不用闪光灯清楚多了
B.与不用闪光灯的效果一样
C.看不清投影到屏幕上的图象
D.色彩被 闪”掉了，拍到的仅有黑色的字和线条
A.匀速向右移动，且移动速度小于水面上升的速度B.匀速向右移动，且移动速度大于水面上升的速度C.减速向右移动，但速度始终大于水面上升的速度D.加速向右移动，但速度始终小于水面上升的速度
的各图中，正确的是
( )
S1
0F
H——牡一
1
12.（3分）（2011?西宁）在皮鞋擦过鞋油，还要用鞋刷或软布反复擦几下，越擦越亮，这是由于（ ）