3.3光的直线传播
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、多选题
1．如图所示，关于天安门升旗仪式场景，下列说法错误的是（ ）
A．士兵方队匀速前进、动作标准，他们做的不是机械运动
B．士兵枪上的刺刀熠熠发光，是因为刺刀是光
C．整个队列整齐划一，现场观众是通过光沿直线传播来判断的
D．士兵的口号响亮，是指声音的音调高
2．音叉的振动无法直接观察到，但我们可以让正在发声的音叉接触面颊，通过面颊有“麻”的感觉说明音叉在振动。下面的几个研究实例与上述实验中采用相同的研究方法的是（ ）
A．利用乒乓球被音叉弹开的程度研究响度与振幅的关系
B．探究降落伞在空中停留的时间与哪些因素有关
C．在研究光的传播时引入光线
D．研究物体温度时，通过观察温度计液柱高低来判断物体温度的高低
二、单选题
3．有些物理量的大小不易直接观测，但它变化时引起其它量的变化却容易直接观测，用易观测的量显示不易观测的量是研究物理问题的一种方法，例如：发声的音叉的振动可以通过激起水花来体现，以下实例中采用的研究方法与上述方法相同的是（ ）
A．研究光现象时，引入光线用来描述光的传播路径和方向
B．研究熔化现象时，比较冰、蜂蜡的熔化特点
C．研究真空不能传声时，当用抽气机逐渐抽去密封瓶中的气体时，听到声音的响度逐渐减小
D．液体温度计利用液柱长度的变化来显示温度高低
4．沙画是将沙子撒在平板灯台上做出各种造型的艺术，灯台下方射出的光受到沙子的阻挡后，呈现出各种画面（如图所示）。下列光现象与沙画的光学原理相同的是（ ）
A．光沿直线传播 B．光的折射
C．光的反射 D．光的色散
5．假如声音在空气中的传播速度为3×108m/s，则下列说法正确的是（ ）
A．百米赛跑时，终点计时员可以听枪声开始计时
B．人耳不可以辨别出低音和高音
C．在空旷的房间内说话时容易听到回声
D．打雷时先听到雷声，后看到闪电
6．下列关于声和光的说法中，正确的是（ ）
A．可以用光年表示光的传播速度 B．光速和声速一样大
C．声传播需要介质，光传播不需要介质 D．光的传播速度总是3×108m/s
三、填空题
7．光在___________介质中沿直线传播，光在真空中传播速度为___________m/s。
8．如图所示是电视上播放天安门升旗的场景，仪仗队里士兵排列非常整齐是应用了 ___________原理，多彩的画面是由红、___________、蓝三种色光混合成的，电视机的屏幕 ___________（选填“属于”或“不属于”）光。
9．光在同种 ________介质中沿直线传播；真空 ________传声。
四、实验题
10．在“制作小孔成像观察仪”活动中，需要把制作好的圆筒插入易拉罐中：
（1）如图所示，由于像的亮度较暗，所以圆筒的_____（填“A”或“B”）端是用半透明薄纸制成光屏；用制成的小孔成像观察仪观察点燃的蜡烛时，烛焰在塑料薄膜上所成像是_____（填“正立”或“倒立”）、_____（填“实像”或“虚像”）；其成像的原理是_____；
（2）如果易拉罐底部小孔是三角形，蜡烛在塑料薄膜成像，则他在半透明纸上看到的像是 _____；
A、三角形光斑 B、圆形光斑 C、蜡烛的正立像 D、蜡烛的倒立像
（3）若将蜡烛向右上方移动，则它在薄膜上的像将向_____方移动。若将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则它在塑料海膜上所成的像将_____（选填“顺”或“逆”）时针旋转的；
（4）若仅移动圆筒位置，增大光屏与小孔之间距离，则光屏上像将_____（填“变大”“变小”或“不变”）。若仅将易拉罐底部三角形的小孔改成方形，则他在半透明纸上看到的像将_____（填“改变”或“不变”）；
（5）如果小孔变大，它在薄膜上所成的像将 _____。
11．综合实验活动：小明与同学从树荫下走过时，发现地面上有许多大小、形状不同的光斑，如图所示，光斑的形状与什么因素有关呢？光斑又如何形成的呢？对此小明决定探究，他们猜想光斑的形状：
a.与树叶形状有关，光斑是树叶的影子；
b.与树叶间空隙形状有关；
c.与树叶间空隙大小有关。
（1）根据所学知识，可确定猜想a ___________（填“合理”或“不合理”）；
（2）为验证猜想b，小明让带孔卡片，离地面白纸较近，如图甲所示，发现白纸上的光斑都是圆形，说明小孔成像时的形状与小孔形状 ___________（选填“有关”或“无关”）；
（3）为验证猜想c，如图乙，让带孔的甲纸板离地面白纸的距离不变。让乙纸板向左运动，使孔径越来越小，你觉得选 ___________图实验最科学，实验时，当孔径小到一定程度时，发现白纸上的光斑由孔的形状变成圆形，这说明小孔形成的光斑与小孔的空隙大小 ___________；（选填“有关”或“无关”）
（4）通过探究，他们初步得到了以下结论，___________光斑（填光斑的形状）一般是太阳的像，光斑的形状与树叶间空隙形状、树叶间空隙大小、树叶间空隙与地面的距离有关。
12．如图所示，找一个空的易拉罐，用钉子在易拉罐底部的中央敲一个小孔，将易拉罐的顶部剪去后，蒙上一层塑料薄膜，这样就制成了一个针孔照相机，其实就是小孔成像的实验装置。将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，观察并研究小孔成像的特点：
（1）蜡烛在塑料薄膜上所成的像是 ___________（选填“正立”或“倒立”）的实像，其成像的原理是 ___________。
（2）如果易拉罐底部小孔是三角形，则它在塑料薄膜上看到的像是 ___________（选填字母）。
A．三角形光斑
B．圆形光斑
C．蜡烛的形状
（3）将蜡烛向右上方移动，则它在塑料薄膜上的像将向 ___________方移动。
（4）如果小孔变大，它在薄膜上所成的像将变得 ___________（选填“清晰”或“模糊”）。
（5）为了增大蜡烛所成的像，可采取的办法是：___________（答出一种方法即可）。
五、计算题
13．在电闪雷鸣的雨夜，我们总是先看到闪电再听到雷声。小明想利用所学的物理知识估测雷电发生处离他所在的位置有多远，当他看到闪电时开始计时，经过5s后听到雷声。（v声=340m/s，c=3×108m/s），求：
（1）雷电发生处离小明所在位置的距离；
（2）闪电到达小明的位置所需要的时间。
14．站在百米跑道终点计时台上的甲、乙两名计时员，为同一跑道的运动员计时，甲看到起跑发令枪冒烟时开始计时，而乙则听到发令枪声才开始计时，则：
（1）甲、乙两名计时员谁计时准确？为什么？
（2）若甲、乙两名计时员的反应速度相同，他们计时相差大约是多少？（结果保留两位小数）
（3）如果甲纪录的结果是14.30s，则乙的纪录结果是多少？
六、作图题
15．如图所示，路灯S下站着小芳、小刚两人，请标出光的传播方向并画出图中路灯S下小芳和小刚的影子长（用“”表示）。
16．根据所学的光学知识，作出物体AB过小孔后在光屏上得到的像。
七、简答题
17．2017年3月2日，宁都政府网发出《关于开展“革除陈规陋习，树立文明新风”活动的倡议书》，其中，提倡减少和规范烟花爆竹燃放，让宁都真正成为“宁静致远，都和民安”的安宁之都。
（1）如果你在很远处，对烟花爆炸时的声音和色彩能够同时感觉到吗？为什么？
（2）从环保的角度，请你至少写出两条点爆竹燃放的危害。
18．小红在观看国庆的游行队伍时，观察到远处走来的锣鼓队中敲锣打鼓的人的敲击动作和鼓声不大合拍，请你分析产生这种现象的原因。
八、综合题
19．如图所示，夜晚路灯下站着爸爸和小明两人，由于______的原因，地上留下了他们的影子AB和CD，请通过作图确定路灯灯泡S的位置。______
20．请完成与下列实验有关的填空：
（1）如图1所示，当玻璃瓶中空气不断被抽出时。听到手机铃声在逐渐变小，由此推理可得：___________；
（2）如图2所示，保持钢尺伸出桌面的长度不变，用不同大小的力拨动时，听到声音的大小不同，说明响度与发声体振动的 ___________有关；
（3）如图3所示是某兴趣小组在空易拉罐的底部中央戳个小圆孔，将顶部剪去后，蒙上―层塑料薄膜，制作成一个简易针孔照相机，将其水平放置，在左侧固定一支点燃的蜡烛，可在塑料薄膜上看到烛焰的像，针孔照相机成像的原理是 ___________，塑料薄膜上所成的像是 ___________（选填“正立”或“倒立”）的实像。
参考答案：
1．ABD【详解】A．士兵方队匀速前进，位置在不断发生改变，做的是机械运动，故A错误，符合题意；
B．士兵枪上的刺刀之所以熠熠发光，是因为刺刀把照在它上面的光反射了出去，刺刀自身是不发光的，所以刺刀不是光，故B错误，符合题意；
C．根据光的直线传播可以判断队列是否整齐划一，故C正确，不符合题意；
D．口号响亮是指声音的响度大，故D错误，符合题意。
故选ABD。
2．AD【详解】音叉的振动无法直接观察到，但我们可以让正在发声的音叉接触面颊，通过面颊有“麻”的感觉说明音叉在振动，运用的是转换法。
A．声音响度变化不能直接观察，利用乒乓球被音叉弹开的程度研究响度与振幅的关系，采用的是转换法，故A符合题意；
B．降落伞在空中停留的时间与多个因素有关，在探究降落伞在空中停留的时间与哪些因素有关时，采用的是控制变量法，故B不符合题意；
C．在研究光的传播现象时，引入实际不存在的光线描述光的传播特点，采用的是模型法，故C不符合题意；
D．研究物体温度时，通过观察温度计液柱高低来判断物体温度的高低，而温度计是根据液体的热胀冷缩原理制成的，采用的是转换法，故D符合题意。
故选AD。
3．D【详解】声音是物体振动产生的，音叉振动不容易直接观察，通过发声音叉能激起水花，说明音叉在振动，采用的是转换法。
A．研究光现象时，引入光线用来描述光直线传播时规律，采用的是模型法，故A不符合题意；
B．研究熔化现象时，比较冰、蜡烛的熔化特点，采用的是对比法，故B不符合题意；
C．研究真空不能传声时，当用抽气机逐渐抽去密封瓶中的气体时，听到声音的响度逐渐减小，采用的是推理法，故C不符合题意；
D．液体温度的变化会引起体积的变化，所以液体温度计利用液柱长度的变化来显示温度高低，采用的是转换法，故D符合题意。
故选D。
4．A【详解】灯台下方射出的光透过平板，部分受到沙子的阻挡，形成明暗对比，呈现出一幅栩栩如生的画面，该现象的形成原因是光在同种均匀介质中沿直线传播。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
5．A【详解】A．若声速3×108m/s，与光速相同，故声音传播100m所用的时间可以忽略，则此时终点计时员可以听枪声开始计时，故A正确；
B．音调与发声体振动的频率有关，与声速没有关系，故B错误；
C．人耳要区分原声和回声的时间差为0.1s 以上，若声速为3×108m/s时，人说话的原声和回声时间间隔远远小于0.1s，所以此时不能听到回声，故C错误；
D．若声速为3×108m/s，则声速与光速相同，打雷时看到闪电，同时听到雷声，故D错误。
故选A。
6．C【详解】A．光年是距离单位，1光年表示光在1年内传播的距离，故不能用光年表示光的传播速度，故A错误；
B．在空气中，光速远大于声速，故B错误；
C．声传播需要介质，不能在真空中传播。而光传播不需要介质，可以在真空中传播。故C正确；
D．光在真空中的传播速度才是3×108m/s，在水中速度是真空中的3/4，在玻璃中的速度是真空中的2/3，故D错误。
故选C。
7． 同一种均匀 3×108m/s【详解】[1][2]光的直线传播需要满足2个条件，一是同种介质，二是介质分布均匀，故光在同一种均匀介质中沿直线传播；光在不同介质中传播的速度不同，光在真空中的传播速度为3×108m/s。
8． 光的直线传播 绿 属于【详解】[1]仪仗队里士兵排列非常整齐是应用了光在同种均匀介质中沿直线传播原理。
[2]多彩的画面是由红、绿、蓝三种色光等比例混合形成的。
[3]播放电视节目时电视屏幕能发出光，所以播放电视节目时，电视机屏幕属于光。
9． 均匀 不能【详解】[1]光在同一种均匀介质中沿直线传播，否则会发生折射。
[2]声音的传播需要介质，真空不能传声。
10． A 倒立 实像 光的直线传播 D 左下 顺 变大 不变 变模糊【详解】（1）[1]由图知，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][3][4]小孔成像是光在同一均匀介质中沿直线传播的具体应用，成的是倒立的实像。
（2）[5]蜡烛经小孔成倒立的实像，像的形状与蜡烛形状相同，像与小孔的形状无关，即蜡烛在塑料薄膜上成的像是蜡烛的倒立像，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
（3）[6]因为小孔成倒立的实像，故将蜡烛向右上方移动，则它在薄膜上的像将向左下移动。
[7]将蜡烛在孔前绕顺时针旋转，则它在塑料薄膜上所成的像是顺时针旋转的。
（4）[8]当增大光屏与小孔之间的距离时，光屏上的像将变大。
[9]若仅将易拉罐底部三角形的小孔改成方形，则他在半透明纸上看到的像的形状不变。
（5）[10]如果小孔变大，则相当于在光屏上有很多的小孔同时成像，且小孔的位置不同，所以蜡烛所成的像亮度增大，但像变模糊。
11． 不合理 无关 C 无关 圆形【详解】（1）[1]光斑的形成是小孔成像现象，光斑不是树叶的影子，所以猜想a不合理。
（2）[2]根据控制变量法可知：验证“光斑的形状与树叶间空隙形状（即孔的形状）有关”时，改变孔的形状，观察光斑的形状，当白纸上的光斑都是圆形时，说明小孔成像时像的形状与小孔形状无关。
（3）[3]为验证猜想c，要控制孔的形状不变，只改变孔的大小，如图乙，让带孔的甲纸板离地面白纸的距离不变，让乙纸板向左运动，孔径越来越小，故C图最科学。
[4]实验时，孔径越来越小，当孔径小到一定程度时，发现白纸上的光斑由孔的形状变成圆形，当孔较大时，白纸上的光斑会变成空隙的形状，这说明小孔形成的光斑与小孔的空隙大小无关。
（4）[5]由于树叶间有很多小的缝隙，而小孔成像中像的形状与孔的形状无关，所以我们可以知道地面上的圆形的光斑一般是太阳的像。
12． 倒立 光的沿直线传播 C 左下 模糊 将蜡烛靠近小孔【详解】（1）[1][2]蜡烛经小孔在塑料薄膜上成的是倒立的实像，小孔成像的原理是光的直线传播原理。
（2）[3]蜡烛经小孔成倒立的实像，像的形状与蜡烛形状相同，像与小孔的形状无关，即蜡烛在塑料薄膜上成的像是蜡烛的倒立像，故选C。
（3）[4]因为小孔成倒立的实像，故将蜡烛向右上方移动，则它在薄膜上的像将向左下方移动。
（4）[5]如果小孔变大，进入易拉罐的光线增多，蜡烛在薄膜上所成的像将变变亮，但像变模糊。
（5）[6]为了增大蜡烛所成的像，可采取的办法是：增大光屏到小孔的距离、或换用更大的蜡烛、或蜡烛靠近小孔。
13．（1）1700m；（2）5.67×10﹣6s【详解】解：（1）雷电发生处离小明所在位置的距离
（2）闪电到达小明的位置所需要的时间
答：（1）雷电发生处离小明所在位置的距离为1700m；
（2）闪电到达小明的位置所需要的时间为5.67×10-6s。
14．（1）见解析；（2）0.29s；（3）14.01s【详解】解：（1）由于光速远大于声速，所以正确的操作应该是看到发令枪冒烟时开始计时准确，即甲计时员计时准确。
（2）已知
由可得，若甲、乙两名计时员的反应速度相同，他们计时相差大约
（3）如果甲纪录的结果是14.30s，则乙的纪录结果应该为
答：（1）甲计时员记时准确；
（2）他们计时相差大约是0.29s；
（3）如果甲纪录的结果是14.30s，则乙的纪录结果是14.01s。
15．【详解】图中已经画出的两条光线，传播方向是从S点出发，射向两人的头顶方向，到达地面；根据光沿直线传播可知，低于头顶的光线将会被两人挡住，在右侧形成影子，如图所示：
16．【详解】发光物体的每一个点都可看作为点光，每个点光发出的光都会通过小孔照到屏幕的某个区域。A点发出的光线经小孔下边缘，到达光屏下部，B点发出的光线经小孔上边缘，到达光屏的上部，成的像是倒立的实像。如图所示：
17．（1）不能，见解析；（2）见解析【详解】（1）不能同时感觉到。理由是：烟花爆炸时声音和景象（光信号）是同时发生的，但光的传播速度比声音的传播速度大，光会先到达人眼，之后声音才会到达人耳，所以在远处观看，总是先看到礼花绽放后听到声音。
（2）爆竹燃放的危害：①噪声污染；②还会产生大量的二氧化硫造成环境污染等。
18．见解析【详解】敲锣打鼓的人的敲击动作是以光的传播速度传到人的眼睛，而听到的鼓声是以声音传播的速度传到人的耳朵，光速远大于声速，所以是先看到敲击动作后听到鼓声，这样就会感觉敲击动作和鼓声不大合拍。
19． 光在空气中沿直线传播 【详解】[1]影子是由光在同种介质中沿直线传播形成的，所以夜晚路灯下站着爸爸和小明两人，地上留下了他们的影子。
[2]光在空气中沿直线传播，将爸爸和小明的顶端和影子的顶端连接并延长可交于一点，该点就是光的位置，即为灯泡S的位置，如图所示：
20． 声音的传播需要介质 振幅 光沿直线传播 倒立【详解】（1）[1]随着空气减少，介质减少，声音越来越小，根据理想实验法可以推论出，声音的传播需要介质。
（2）[2]响度与振幅有关，用力越大，振幅越大，响度越大。
（3）[3][4]真空照相机的成像原理为小孔成像，其现象的本质原因为光沿直线传播，所成像为倒立的实像。
