北京市门头沟区2020-2022三年中考物理模拟试题分类汇编13光现象、透镜及其应用（有解析）考试试卷

北京市门头沟区2020-2022三年中考物理模拟试题分类汇编13光现象、透镜及其应用
一、单选题
1．（2022·北京门头沟·统考二模）如图所示的光现象中，由于光的直线传播形成的是（　　）
A．筷子好像在水面处折断 B．山在水中形成的倒影
C．我国古代利用日晷计时 D．雨后天空中出现彩虹
2．（2022·北京门头沟·统考一模）图所示的光现象中，由于光的反射形成的是（　　）
A．筷子好像在水面处折断 B．山在水中形成倒影
C． 日晷上呈现针的影子 D． 雨后的天空出现彩虹
3．（2021·北京门头沟·统考二模）图所示的光现象中，由于光的折射形成的是（　　）
A．筷子好像在水面处“折断” B．景物在凸面镜中成像
C．日晷面上呈现晷针的影子 D．塔在水中形成“倒影”
4．（2021·北京门头沟·统考一模）如图所示的光现象中，由于光的反射形成的（　　）
A．日晷面上呈现晷针的影子
B．故宫角楼在水中的倒影
C．宇航员透过水球成像
D．白光通过三棱镜色散
5．（2020·北京门头沟·统考二模）如图所示的光现象中，由于光的折射形成的是（　　）
A．浓密树荫下的圆形“亮斑” B．塔在水中形成“倒影”
C．手在墙上形成“手影” D．筷子好像在水面处“折断”
6．（2020·北京门头沟·统考一模）如图所示的四种现象中，由于光的反射形成的是（　　）
A．水杯中的笔在水面处“折断”
B．月亮在水中形成“倒影”
C．蓬莱出现的海市蜃楼
D．匡衡凿壁借光
二、多选题
7．（2020·北京门头沟·统考二模）如图所示，对其中所涉及的物理知识，下列说法中正确的是（　　）
A．日晷利用了光的反射现象 B．回音壁利用了声音的反射
C．杆秤利用杠杆平衡原理测量物体质量的 D．潜水艇利用改变自重实现上浮和下沉的
三、填空题
8．（2021·北京门头沟·统考一模）（1）如图所示，弹簧测力计的示数是______N；
（2）如图所示，电阻箱的示数是______Ω；
（3）如图所示，电能表的示数是______kW·h；
（4）如图所示，体温计的示数为______℃；
（5）如图所示，OB是以O点为支点的杠杆，F是作用在杠杆B端的力。图中线段AB与力F的作用线在一条直线上，且OA⊥AB、AC⊥OB。线段______（选填“OA"或“AC”）表示力F的力臂；
（6）如图所示，为平面镜，AO为入射光线，ON为法线，入射角∠AON等于45°。已知∠NOB等于30°，∠NOC等于45°，∠NOD等于60°。则入射光线AO的反射光线将沿着______ （选填“OB”、“OC”或“OD”） 射出。
9．（2020·北京门头沟·统考二模）某同学在做探究“凸透镜成像规律”的实验时，将焦距为10cm的薄凸透镜固定在光具座上，将点燃的蜡烛放置在距凸透镜15cm的位置处，移动光屏，直到在光屏上呈现烛焰清晰的像。此时该像是倒立、_______（选填“放大”或“缩小”）的实像，_______（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）就是利用这个原理制成的。
四、实验题
10．（2022·北京门头沟·统考二模）某同学利用图所示的装置及相同高度的蜡烛等器材进行实验探究，其中平板透明玻璃与水平纸面垂直．将同一支蜡烛先后放置在白纸上与玻璃距离不同的A、B两点，观测每次蜡烛所成像的高度．该同学探究的问题是：物体通过平面镜所成像的高度与 ________ 是否有关
11．（2021·北京门头沟·统考二模）实验桌上有如图所示的实验装置（其中的透明玻璃为平面镜），还提供了一把刻度尺和相同大小的中国象棋棋子18个，9个为红色，9个为绿色。小红计划用这些器材探究“物体在平面镜中所成像到镜面的距离与物体到镜面的距离的关系”。
小红的主要实验步骤如下：
①将两个叠放的红棋子作为物体放在平面镜前面的白纸上，在平面镜后面改变两个叠放的绿棋子的位置，使得从不同角度观察，两个绿棋子与物体的像均完全重合，测量棋子的高度并记录实验数据；
②将三个叠放的红棋子作为物体放在平面镜前面的白纸上，在平面镜后面改变三个叠放的绿棋子的位置，使得从不同角度观察，三个绿棋子与物体的像均完全重合，测量棋子的高度并记录实验数据；
③再改变四次叠放红棋子的个数，仿照步骤②，做四次实验，并记录实验数据。
请根据以上叙述回答下列问题：
（1）小红的探究过程中存在的问题：________；
（2）请你针对小红探究过程中存在的问题，写出改正措施：________。
12．（2020·北京门头沟·统考二模）在探究“平面镜成像特点”的实验中，小明在竖直的玻璃板前放一支点燃的蜡烛A，再取一支未点燃的蜡烛B放在成像处，如图所示。
(1)蜡烛B要与蜡烛A完全相同，是为了比较像与物的_______关系。
(2)实验时，他应该在玻璃板_______（选填“前”或“后”）观察蜡烛的像，所成的像是_______（选填“虚”或“实”）像。
13．（2020·北京门头沟·统考一模）小亮利用如图装置，做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)在他开始实验时，应先将烛焰、透镜和光屏三者的中心调整到 _________________ ；
(2)由于凸透镜的焦距未知，于是他将凸透镜放在光具座50cm处，将蜡烛换成平行光源，用平行于主光轴的光照射凸透镜，当光屏移动到光具座60cm刻线处时，看到光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是 ________ cm；
(3)他保持凸透镜的位置不变，换掉平行光源，将点燃的蜡烛放在光具座20cm刻线处，这时小亮将处于光具座60cm刻线处的光屏向 ________ 侧移动（选填：“左”或“右”），于是在光屏上得到一个倒立、 ________ 的（选填：“放大”或“缩小”）实像。
14．（2021·北京门头沟·统考二模）某同学在做光学实验时，先将一凸透镜A固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜A两侧，如图所示，左右移动光屏，直至光屏上呈现蜡烛清晰的像。
（1）若凸透镜A的焦距为10cm，如图所示，此时在光屏上蜡烛清晰的像是______的（选填：“放大”、“缩小”或“等大”）；
（2）如图所示，若在蜡烛和透镜保持不动的情况下，将光屏移动至更靠近凸透镜A的a点，光屏上原来清晰的像变模糊了，现将一透镜B置于蜡烛和透镜A之间的某处（图中未画出），光屏上又呈现蜡烛清晰的像，则透镜B为______（选填：“凸透镜”或“凹透镜”），此原理应用于矫正______（选填：“近视眼”或“远视眼”）。
15．（2021·北京门头沟·统考一模）小明做“探究凸透镜成像规律"”的实验，实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、凸透镜、光具座等器材，如图所示，凸透镜的位置始终保持不变。
（1）小明实验前应先将烛焰中心、透镜光心和光屏中心调到___________；
（2）实验过程中，当蜡烛距凸透镜20cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上得到一个等大清晰的像，则该凸透镜的焦距是___________cm；
（3）在上面实验基础上，要想在光屏上得到一个放大清晰的像，他应将蜡烛向___________（选填∶“左”或“右”）移动，同时将光屏向___________ （选填∶“左”或“右”）移动。
16．（2022·北京门头沟·统考二模）小刚探究“凸透镜成像规律”的实验装置如图所示，其中焦距为15cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜的两侧。
（1）实验前应先将烛焰中心、透镜光心和光屏中心调到________；
（2）小刚将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是________的实像；（选填：“放大”、“等大”或“缩小”）
（3）小刚将蜡烛移至光具座上30cm刻度线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，这一实验现象可以说明________的成像特点（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）；
17．（2022·北京门头沟·统考一模）小红在探究凸透镜成像规律的实验中，选择了焦距为10cm的凸透镜。她将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，并固定凸透镜的位置如图所示。小红首先将蜡烛放置在光具座15cm刻度线处，并调节光屏，直到光屏上出现较清晰的蜡烛的像，此时所成的像是___________的（选填：“放大”或“缩小”），这一实验现象可以说明___________的成像特点（选填：“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）；在上述实验基础上，小红将蜡烛位置调整到35cm刻度线处，为了仍能在屏幕上出现清晰的像，应将光屏向___________移动（选填：“左”或“右”）。由于实验持续时间较长，蜡烛燃烧变短了，光屏上烛焰的位置会___________。（选填：“上移”或“下移”）
五、作图题
18．（2022·北京门头沟·统考一模）如图所示，MM 为平面镜，AO为入射光线，ON为法线．请你在图中画出入射光线AO的反射光线．
19．（2020·北京门头沟·统考一模）如图所示，AO为入射光线，ON为法线．请画出入射光线AO的反射光线。
六、综合题
20．（2022·北京门头沟·统考二模）阅读材料，回答问题
光谱学的发展与应用
在牛顿之前，人们对太阳光的颜色及彩虹的成因争论不休。与此同时，大量新的分歧及新的光学现象陆续产生。直到牛顿做出了著名的色散实验——牛顿的三棱镜分解太阳光实验——谜底才得以解开。1666年，牛顿布置了一个房间作为暗室，只在窗板上开一个圆形小孔，让太阳光射入，在小孔后面放一块三棱镜，立刻在后面的墙上形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、青、紫七种颜色排开的彩色光带。牛顿查找资料，发现当时对这一现象的解释是：白色的光通过三棱镜后之所以变成依次排列的各色光，并不是白光有复杂成分，而是白光与棱镜相互作用的结果。而牛顿又通过让单色光通过三棱镜后颜色并不发生改变，及利用光路可逆让七种单色通过三棱镜复原为白光的实验，不但驳斥了色散是白光与棱镜相互作用的结果，也证明了白光是一种由多种单色光构成的复色光这一事实。
那色散形成的原因是什么呢？这就需要知道光是什么，光就是电磁波，颜色的本质就是光的频率，由于复色光中拥有各种不同频率的光，而这些光在介质中传播又表现出不同的折射率。因此，当复色光在通过具有不同几何外形的介质传播之后，不同频率的光线会因折射率的不同导致出射角不同而发生色散现象，投映出连续的或不连续的彩色光带。而光带就是不同频率大小的光依次排列的单色光图案，也被称为光学频谱，简称光谱。
牛顿的色散实验，可算是最早的光谱研究了，其后渥拉斯顿和夫琅和费都先后独立地观察到了光谱线。1814~1815年之间，夫琅和费公布了太阳光谱中的许多条暗线，称为夫琅和费暗线。随着科学家们对光谱不断深入的研究，光谱学也逐渐成为光学的一个重要分支学科。实用光谱学是由基尔霍夫与本生在19世纪60年代发展起来的；由于每种原子都有其独特的光谱，犹如人们的“指纹”一样各不相同，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。这种方法具有极高的灵敏度和准确度。某种元素在物质中的含量达10-10（10的负10次方）克，就可以从光谱中发现它的特征谱线，因而能够把它检查出来，后来人们还利用这种方法发现了几种当时还未知的元素，并且证明了太阳里也存在着多种已知的元素。光谱分析在科学技术中有广泛的应用。例如，在检查半导体材料硅和锗是不是达到了高纯度的要求时，就要用到光谱分析。相信随着科学技术的发展，光谱学也将在越来越多的领域发挥重要的作用。
（1）牛顿的色散实验说明白光是由________组成；
（2）请简述利用光谱可以检验物体所含元素种类的原理________。
参考答案：
1．C
【详解】A．筷子好像在水面处折断是由于的光的折射形成的，故A不符合题意；
B．山在水中形成的倒影属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，故B不符合题意；
C．我国古代利用日晷计，日晷上呈现针的影子，是由于光的直线传播形成的，故C符合题意；
D．雨后天空中出现彩虹是光的色散现象，是由于光的折射形成的，故D不符合题意。
故选C。
2．B
【详解】A．筷子在水中好像折断是由于光的折射形成的，故A不符合题意；
B．水中倒影属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，故B符合题意；
C．日晷上呈现针的影子是由于光沿直线传播形成的，故C不符合题意；
D．雨后的天空出现彩虹属于光的色散现象，是由于光的折射形成的，故D不符合题意。
故选B。
3．A
【详解】A．筷子好像在水面处“折断”， 属于光的折射现象，故A符合题意；
B．景物在凸面镜中成像，属于光的反射现象，故B不符合题意；
C．日晷面上呈现晷针的影子，是光的直线传播形成的，故C不符合题意；
D．塔在水中形成“倒影”，属于平面镜成像，是光的反射形成的，故D不符合题意。
故选A。
4．B
【详解】A．日晷面上呈现晷针的影子，是由光的直线传播形成的，故A不符合题意；
B．平静水面上景物的倒影，属于平面镜成像，是由于光的反射形成的，故B符合题意；
C．宇航员透过水球成像，属于凸透镜成像，是由于光的折射形成的，故C不符合题意；
D．阳光经过三棱镜折射以后，分成各种彩色光，这种现象叫做光的色散，属于光的折射，故D不符合题意。
故选B。
5．D
【详解】A．浓密树荫下的圆形“亮斑”是由于光的直线形成的太阳的像。故A不符合题意；
B．塔在水中形成“倒影”是根据光的反射原理形成的，故B不符合题意；
C．手在墙上形成“手影”是由于光的直线传播形成的，故C不符合题意；
D．筷子好像在水面处“折断”是由于光从水中斜射入空气中发生光的折射的现象，故D符合题意。
故选D。
6．B
【详解】A．水杯中的笔在水面处“折断”是折射现象，固A不符合题意；
B．“倒影”的形成是光的反射，固B符合题意；
C．海市蜃楼是光的折射现象，固C不符合题意；
D．凿壁借光是因为光沿直线传播，固D不符合题意。
7．BCD
【详解】A．日晷利用了光的直线传播原理来计时的一种工具，故A错误；
B．回音壁利用了声音的反射原理来工作的，故B正确；
C．杆秤属于杠杆，是利用杠杆平衡原理测量物体质量的，故C正确；
D．潜水艇是利用改变自身重力实现上浮和下沉的，故D正确。
故选BCD。
8． 3.6 55 2161.8 37.3 OA OC
【详解】（1）[1]由图知，测力计的分度值为0.2N，其示数为3.6N。
（2）[2]由图知，电阻箱的示数为
（3）[3]由图知，电能表的示数的最后一位是小数位，其示数为2161.8。
（4）[4]由图知，体温计的分度值为0.1℃，其示数为37.3℃。
（5）[5]力臂指的是：支点到力作用线的距离，故OA为F的力臂。
（6）[6]根据光的反射定律知，反射角等于入射角，则OA的反射光线沿OC方向。
9． 放大 幻灯机
【详解】[1][2]由题意知，此时
成倒立放大的实像，幻灯机就是利用这个原理制成的。
10．物体到平面镜距离
【详解】由题意可知，控制的变量是同一支蜡烛，改变的物理量是蜡烛先后放置在与玻璃距离不同的A、B两点，研究的问题是观测每次蜡烛所成像的高度，因此该同学探究的问题是：物体通过平面镜所成像的高度与物体到平面镜距离是否有关．
11． 没有改变物体到镜面的距离 见解析
【详解】（1）[1]小红的探究过程中，没有改变物体到镜面的距离，改变了物体的大小。
（2）[2]步骤②，③中保持两个叠放的红棋子作为物体，改变红棋子到镜面的距离，在平面镜后面改变叠放的绿棋子的位置，使得从不同角度观察，绿棋子与物体的像均完全重合，测量绿棋子到镜面的距离并记录实验数据。
12． 大小 前 虚
【详解】[1]在实验中为了便于研究像的特点，用了两支相同的蜡烛，将另一支蜡烛放在像的位置与像进行比较，可得出像与物的大小关系；
[2][3]平面镜成像是光的反射形成的，我们要看到像应该使反射光线进入眼睛，所以要在玻璃板前观察蜡烛的像，平面镜所成的是虚像。
13． 同一高度 10 右 缩小
【详解】(1)[1]“探究凸透镜成像规律”的实验前，为了使像成在光屏的中央，先将烛焰、透镜和光屏三者的中心调整到同一高度。
(2)[2]最小、最亮的光斑就是凸透镜的焦点，光斑到凸透镜的距离就是焦距，则凸透镜的焦距为
(3)[3]点燃的蜡烛放在光具座20cm刻线处，物距为30cm，所以物距大于两倍焦距，所以像距应该大于焦距小于两倍焦距，所以光屏应该在60cm到70cm刻度之间，因为光屏在60cm刻度处，所以光屏应该向右移动。
[4]因为物距大于两倍焦距，所以成倒立、缩小的实像。
14． 缩小的 凸透镜 远视眼
【详解】（1）[1]由图可知，物距为
u=50cm-20cm=30cm＞2f
光屏上成倒立、缩小的实像。
（2）[2][3]将光屏移动至更靠近凸透镜A的a点，光屏上原来清晰的像变模糊了，在烛焰和凸透镜之间放一透镜，光屏上又呈现蜡烛清晰的像，说明该镜片对光线具有会聚作用，所以是凸透镜，利用凸透镜可以矫正远视眼。
15． 同一高度上 10 右 右
【详解】（1）[1]为了使像成在光屏的中央，实验前要调节烛焰的中心、光屏的中心和凸透镜的中心，使三者在同一高度上。
（2）[2]在光屏上得到一个等大清晰的像，说明此时物距等于两倍焦距，因为物距是20cm，所以焦距等于10cm。
（3）[3][4]当所成的像是放大的实像时，物距应该大于一倍焦距小于两倍焦距，因为现在物距等于两倍焦距，所以应该向右移动蜡烛，此时物距减小，根据凸透镜成像规律，像距变大，所以光屏应该向右移动。
16． 同一高度 缩小 幻灯机
【详解】（1）[1]为了使像成在光屏的中央，应当使将烛焰中心、透镜光心和光屏中心调到同一高度。
（2）[2]小刚将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，物距为40cm，物距大于2倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像，所以光屏上成清晰的像是缩小的实像。
（2）将蜡烛移至光具座上30cm刻度线处，物距为20cm，物距在一倍焦距和2倍焦距之间，凸透镜成倒立、放大的实像，幻灯机利用这一原理进行工作。
17． 缩小 照相机 右 上移
【详解】[1][2]凸透镜的焦距是10cm，将蜡烛放置在光具座15cm刻度线处，物距为
50.0cm-15.0cm=35.0cm
物距大于2倍焦距，成倒立缩小的实像，照相机根据此原理制成的。
[3]将蜡烛位置调整到35cm刻度线处，根据成实像时，物近像远像变大可知，为了仍能在屏幕上出现清晰的像，应将光屏向右移动。
[4]凸透镜成实像是倒立的，蜡烛燃烧变短时，烛焰向下移动，那么光屏上的像要向上移动。
18．
【分析】根据反射定律进行分析，即根据入射角等于反射角作出反射光线．
【详解】图中法线已经画出，根据反射角等于入射角，在法线右侧作出反射光线即可，如图所示：
19．
【详解】根据光的反射规律，反射光线和入射光线、法线在同一平面内；反射光线和入射光线位于法线的两侧；反射角等于入射角。故可以利用量角器量出入射角的大小，然后再定出反射角，最后得出反射光线OB。如图
20． 多种单色光 每种原子都有其独特的光谱，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成
【详解】[1]从材料中牛顿通过让单色光通过三棱镜后颜色并不发生改变，及利用光路可逆让七种单色通过三棱镜复原为白光的实验，不但驳斥了色散是白光与棱镜相互作用的结果，也证明了白光是一种由多种单色光构成的复色光这一事实，牛顿的色散实验说明白光是由多种单色光构成的复色光。
[2]从材料中可知，检验物体所含元素种类的原理是由于每种原子都有其独特的光谱，犹如人们的“指纹”一样各不相同，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。
试卷第1页，共3页
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