典型例题解析(声学、光学).doc

典型例题解析(声学、光学)　　例1　太阳光线与水平面的夹角是30°，若使太阳光能沿水平方向反射出去，应把平面镜放置在与水平方向成多大角度的位置上?　　精析　考查光的反射定律，并且对不同的出射情况应进行全面分析．　　入射光线与水平面成30°角，而反射光线水平，已知入射光线与反射光线方向，又知反射角应等于入射角，可以画出法线，而平面镜与法线垂直，就可确定平面镜的位置．　　第一种情况：如图3—8（a）∠AOB＝180°－30°＝150°，作∠AOB的平分线，即作法线ON，反射角∠BON＝75°，画出平面镜位置ME，∠EON＝90°，则平面镜与水平面夹角：∠EOB＝90°－75°＝15°．　　答案　平面镜与水平面夹角∠BOE＝15°．　　第二种情况：如图3—8（b），∠AOB＝30°作平分线ON（法线）反射角∠BON＝15°，画出平面镜位置ME． 　　 （a） （b） 图3—8　　∵　∠MON＝90°　　∴　∠MOB＝90°－15°＝75°　　答案　平面镜与水平面夹角为75°．　　答案　应把平面镜放在与水平成15°或75°角的位置上．　　例2　如图3—9（a），MN为平面镜，A、B是点光源S发出的光经平面镜反射后的两条光线，用作图法确定像S′及点光源S的位置． 　　 （a） （b）图3—9　　精析　根据平面镜成虚像的原理，将A和B反向延长线交于S′，如图3—9（b），S′就是S的像，再根据对称性，求得发光点S的位置． 　　答案　见图3—10（b）　　　例3　如图3—10所示的“T”形a′、b′、c′是abc经平面镜所成的像，其中正确的是　（　　） A B C ` D图3—10　　精析　考查对平面镜成像特点的理解．能否根据像与物逐点对称的方法，找出物所成的像．　　根据平面镜成像的特点，abc的像a′，b′，c′应逐点与a、b、c对称， 且a′a的连线应与镜面垂直，a′到平面镜的距离应等于a到平面镜的距离．　　根据以上特点，符合要求的是选项C．　　例4　请指出以下三句话中的不当之处：　　（1）虚像不能呈现在屏上，因此照相机无法拍摄虚像．　　（2）物体在眼睛的视网膜上所成的像都是正立的．　　（3）某人站在岸边，用渔叉对准水中的鱼叉去，一定能百发百中． 　　答案　（1）虚像可以用照相机拍摄．被平面镜反射的发散光，或被凸透镜折射后的发散光，跟从“虚像处射来”的光是一样的，因而可以拍照，但拍摄时的物距，是照相机镜头到虚像的距离．　　（2）眼睛的晶状体相当于凸透镜，物体通过晶状体在视网膜上所成的像，是倒立、缩小的实像．　　　（3）我们知道，通常眼睛看到水中的鱼，实际是鱼的虚像．人对着鱼的虚像叉去，则叉不到鱼． 　　例5　将物体放在距凸透镜15cm处时，能在光屏上得到物体清晰放大的像，则凸透镜的焦距可能是　（　　）　　A．5 cm　　 B．10 cm　　 C．15 cm　　 D．20 cm　　精析　已知物距和成像的情况，再求出焦距． 　　在光屏上呈放大的像，一定是实像，因为应满足2f＞u＞f的条件，所以2f＞15cm＞f．　　解不等式：2f＞15cm＞7.5 cm　　　　又∵　f＜15 cm　　　∴　焦距应小于15cm，但大于7.5cm．　　答案　B 　　例6　图3—11在玻璃和空气的界面上同时发生反射和折射的情况，可以判定________是界面,________是入射光线，角________是反射角，角________是折射角，界面的________侧是空气．图3—11　　精析　这道题综合了光的反射和折射的知识．解决问题： （1）先找出两个相等的角（如图∠2和∠3），则角的平分线一定是法线（PQ）．另一和它垂直的线就是界面（MN）．　　（2）依据反射定律和光的折射规律，反射光线、折射光线和入射光线分居在法线两侧，那么单独在法线一侧的一定是入射光线（AO），则OB，是反射光线．　　（3）比较折射角和入射角大小，角小的一侧对应是介质，另一侧是空气．　　答案　MN是界面，AO是入射光线，∠3是反射角，∠6是折射角，右侧是空气．　　例7　插入水中的筷子从水面上斜着看，为什么觉得向上弯折?　　解答　如图3—12所示，可将筷子AB插入水中的B端看成一个发光点，设从B点发出两条光线BC和BC′，到达水面后，光线发生了折射，沿CD和C′D′，方向射出，这网条光线反向延长，会聚于B′点，B′点是B的像，离水面近了，连接OB′，人看到的筷子是AOB′，觉得向上弯折了．这时你若将手伸到水中，去抓B′，则什么都抓不住，因为这只是B点的虚像．夏天游泳时，看到清澈的池水，好像不太深，变浅了，也是上面这个道理．一旦踩到水中去，可能会比你想像的深得多．　　而在水里游泳时，观察地面上的路灯，则可以仿照上面的分析方法，作出路灯上发出的两条光线经水面折射后的反向延长线，得到路灯的虚像，比灯的实际位置高了，你可以做做看．图3—12　　例8　（北京市西城区中考试题）某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个缩小的像．当蜡烛距透镜9cm时，在光屏上得到一个放大的像．这个凸透镜的焦距可能是　（　　）　　A．10 cm　　 B．8 cm C．6 cm　　 D．4 cm　　精析　在理解物距与焦距关系的基础上，就可以得到答案． 　　解　u＝15cm时，是缩小实像　　　　∴　u＞2f　15 cm＞2f　f＜7.5 cm　　　　又知u＝9cm时，是放大实像 　　∴　f＜9 cm＜2f　f>＞4.5 cm　　综合两个不等式得：4.5cm＜f＜7.5 cm　　　答案　C　　例9　（天津市中考试题）用一个凸透镜成像时，下面说法正确的是　（　　）　　A．实像总是正立的，虚像总是倒立的　　B．实像和虚像都可能是放大或缩小的　　C．成实像时，物体离凸透镜越近像越大　　　　D．成虚像时，物体离凸透镜越近像越大　　精析　做这一类题，要熟悉凸透镜成像规律．关于成像大小，也可以借助作图法来得到结论．　　根据凸透镜成像规律，很快排除A、B选项．　　C选项可根据实验结论判断，物距减小，像距变大，像变大，C选项正确． 　　D选项可用作图法来判断．如图3—13．　　从图3—13看出，物体距凸透镜越近，像越小，像距越小．图3—13　　答案　C　　例10　如图3—14中各“方框”中都有一个光学器件，这个光学器件使射入“方框”的光线方向在射出时发生了改变，请根据两条不同的光线射入和射出“方框”时的方向，把适当的光学器件放入框中，并完成光路．（填1个元件） 　　 （a） （b） 　　　 （c） （d）图3—14　　精析　这一类问题：（1）首先根据入射和出射光线判断里面是透镜还是面镜。

在上面图中，显然只有第（d）图是填平面镜．　　（2）对于透镜来说，将出射光与原来比较，如果是会聚的，则填入凸透镜，如果是发散的，填入凹透镜．　　（3）完成光路，可先将对应的光线相连，如单箭头与单箭头光线正向或反向延长，找到镜子所在的位置．　　答案　如图3—15 　　 （a） （b） 　　 （c） 　（d）图3—15。