4.3平面镜成像
【知识点1】探究平面镜成像实验环境的选择 1
【知识点2】画出平面镜 2
【知识点3】实像和虚像的判断 3
【知识点4】凸面镜的发散作用 4
【题型1】平面镜成像的应用 5
【题型2】实像与虚像 7
【题型3】探究平面镜成像的特点 8
【题型4】凹面镜和凸面镜 11
【题型5】平面镜成像规律 11
【知识点1】探究平面镜成像实验环境的选择
像的亮度:像的亮度取决于物体和环境的光线亮度关系。可以在较暗的环境中观察蜡烛的像;若用棋子或圆斑小人代替蜡烛时,若像不清晰,可以用激光灯照亮棋子或小人,注意要照亮朝向镜面的一侧。
考查平面镜成像实验环境的选择
例:某同学在探究“平面镜成像特点”的实验情景如图所示,他先把一块平板玻璃垂直立在水平桌面上,再准备A、B两支蜡烛,然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前,又把蜡烛B放在玻璃板后面,并移动蜡烛B的位置,使它与蜡烛A的像完全重合。
(1)为了便于观察,该实验最好在______的环境中进行(选填“较明亮”或“较黑暗”);
(2)小明同学在做探究实验时以透明玻璃板作为平面镜的好处是:______;
(3)此实验的研究对象是______(选填“蜡烛”或“烛焰”)。
分析:(1)物体射出的光线对人眼刺激越强,人眼感觉物体越亮,物体经过平面镜反射,反射光线进入人眼的光线越多,人眼感到物体的像越亮。在比较亮的环境中,很多物体射出光都对眼睛有刺激,干扰人的视线;
(2)用玻璃板代替平面镜,同时能看到镜前物体的像,又能看到物体的像,便于确定像的位置,便于比较物像大小关系;
(3)该实验中所研究的对象是蜡烛。
解析:解:(1)在比较明亮的环境中,很多物体都在射出光线,干扰人的视线,在较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向平面镜的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮。所以最好在较黑暗的环境中进行实验;
(2)在探究“平面镜成像的特点”时,用玻璃板代替平面镜的目的是:玻璃板不但反射光成像,还能透光看到玻璃板后面的蜡烛,便于观察到所成的像的位置与物体的位置有何关系和比较像与物的大小关系;
(3)做这个实验时,需用与蜡烛A大小相同的蜡烛B去与像比较大小,且还需要比较两支蜡烛到镜面的距离关系,所以该实验中所研究的对象是蜡烛A(不含烛焰部分),目的是研究其成像的特点。
故答案为:(1)较黑暗;(2)便于确定像的位置;(3)蜡烛。
点评:本题主要考查了平面镜成像特点的实验及其应用。这是光学中的一个重点,也是近几年来中考经常出现的题型,要求学生熟练掌握,并学会灵活运用。
记忆性知识,牢记即可。
【知识点2】画出平面镜
(1)物体与像对应点连线的重锤线是平面镜的位置
(2)平面镜光滑的一面对着物体,粗糙的一面对着像。
考查根据像与物的位置,找出平面的位置,通常以作图题为主。
例:在图中画出平面镜的位置。
分析:根据平面镜成像特点可知平面镜所成的像和物体关于平面镜对称,可确定平面镜的位置。
解析:解:平面镜所成的像和物体是以镜面为对称轴的轴对称图形,连接AA′,OO′,作这两条线段的垂直平分线MN,即平面镜的位置。如图所示:
点评:本题利用了平面镜成像的特点作图:像与物关于镜面对称。
解题的关键是:平面镜成像中,像与物关于平面镜对称。
【知识点3】实像和虚像的判断
实像和虚像的不同点:
(1)成因不同,实像是由实际光线会聚而成的而虚像是由实际光线的反向延长线会聚而成的,
(2)像的正倒不一样,实像一般是倒立的,而虚像是正立的;
(3)呈现效果不同,实像可以用光屏接收,而虚像不能用光屏接收;
共同点:实像和虚像都能用眼睛看得到。
考查测量平均速度的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:下列场景中,我们观察到的像属于实像的是( )
A.用放大镜看到书上正立、放大的像
B.看到河底变浅的鹅卵石
C.通过平面镜里的像整理衣冠
D.夏季晴天浓密树萌下出现圆形的“光斑”
分析:(1)凸透镜成像规律,当物距小于焦距时,成放大、正立的虚像;
(2)光线从水中斜射向水面,在界面处发生折射,折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看,感觉光线是从折射光线的反向延长线发出;
(3)平面镜成正立的、等大的虚像;
(4)实像和虚像的区别:实像能用光屏呈接,而虚像不能;实像是实际光线会聚而成的,虚像是实际光线的反向延长线会聚形成的。解析:解:A、用放大镜观察物体时,物体到放大镜的距离要小于焦距,成放大、正立的虚像,故A不符合题意;
B、水中物体反射出的光线,在水面发生折射,折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看,感觉光线是从折射光线的反向延长线发出,看到的像是虚像,故B不符合题意;
C、平面镜成正立的,等大的虚像,故C不符合题意;
D、夏天浓密树荫下出现圆形的“光斑”是由于光的直线传播形成的太阳的像,实际光线会聚而成的,所以是实像,故D符合题意。
故选:D。
点评:此题主要考查了面镜成像的特点、光的折射规律、凸透镜成像的规律特点,对凸透镜成像的规律要熟练掌握,并做到举一反三。
(1)实像的例子有:
①投影仪的成像;②照相机的成像;③小孔成像;④通过凸透镜或凹透镜在焦距内看到的像
(2)虚像的例子有
①水的成像;②平面镜成像;③放大镜所看到的像
【知识点4】凸面镜的发散作用
(1)球面镜:
①概念:如果镜子的反射面是球面的一部分,这样的镜子叫作球面镜。
②分类:球面镜分为凸面镜和凹面镜。
(2)凸面镜:
①作用:对光有发散作用,能成缩小的虚像
②实例:街头拐弯处的反光镜、汽车的观后镜等。
判断凸面镜的发散作用,比较简答。
例:在一些车流量较大、车速较低的小区路段经常会看到如图所示的镜子——街道拐角镜,它的镜面物理学上称之为______(选填“凹”或“凸”)面镜,这种镜面对光有______作用,装在街道拐角处可以______(选填“扩大”或“缩小”)视野。
分析:(1)凸面镜对光有发散作用,是利用了光的反射现象。
(2)凸面镜安装在街道的拐角处,可以扩大视野。
解析:解:凸面镜镜面向外凸出,对光线起发散作用,由图知道,该镜面外凸,即为凸面镜;凸面镜成的像是缩小的虚像,所以凸面镜可以扩大司机的视野范围;
故答案为:凸;发散;扩大。
点评:本题考查凸面镜的作用及应用,是一道基础题。
基础性知识,牢记即可。
【题型1】平面镜成像的应用
【典型例题】如图所示事例不属于平面镜应用的是( )
A.利用潜望镜观察海面上的情况
B.利用平面镜扩大视野空间
C.小孔成像
D.舞蹈演员用镜子观察自己的姿势
【举一反三1】一只小猫正在平面镜前欣赏自己的全身像,如图所示,此时它所看到的全身像应是图中的( )
A. B. C. D.
【举一反三2】如图所示,检查视力的时候,视力表放在被测者头部的后上方,被测者识别对面墙上镜子里的像,视力表在镜中的像与被测者的距离是5 m。则下列说法正确的是( )
A.镜子里的像是光的反射形成的实像
B.图示“?”应为2.7 m
C.图示“?”应为2.3 m
D.当该同学走近镜子时,她自己在镜子里的像变大
【举一反三3】科普阅读题。
智能汽车
汽车是我们生活中的代步工具,随着科学技术的发展,汽车也越来越智能化。冬天,前挡风玻璃上出现白雾时,汽车能自动启动除雾功能。汽车抬头显示系统(如图甲),简称HUD。HUD利用平面镜成像原理(如图乙),将显示器上的重要行车数据投射在挡风玻璃正前方,驾驶员,能够在看到前方道路的同时,不必低头就可以看到如车速、油耗、导航等车辆行驶信息,确保驾驶舒适安全。阅读后回答:
(1)冬天行车时,汽车挡风玻璃的________(选填“内”或“外”)侧容易出现一层白雾,这是________(填写物态变化的名称)现象;
(2)已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上,通过挡风玻璃成垂直于水平面的像,则挡风玻璃与水平面夹角为 ________度;某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过高,不便于观察,这时就需要将显示器沿水平方向________(选填“远离”或“靠近”)挡风玻璃。
【举一反三4】如图甲,水平过道上铺有平滑的地砖,过道上方天花板上有一盏电灯L(图中未画出);晚上,小宇站在1号地砖上时,通过2号地砖看到灯的像;走到2号地砖上时,通过3号地砖看到灯的像。
(1)小宇通过两块地砖所看到的像 ;
A.大小相同、位置不同
B.大小、位置均不同
C.大小不同、位置相同
D.大小、位置均相同
(2)如图乙,小宇站在1号地砖上时,看到灯的像在L′处,请画出:
①灯L的位置;
②眼睛看到像L′的光路图;
(3)图乙中,L′距地砖表面2.4m,则灯L距地砖表面 (选填“大于”“小于”或“等于”)2.4m。
【题型2】实像与虚像
【典型例题】下列光现象中,我们看到的像为实像的是( )
A.照镜子时看到镜子中的自己
B.晚上看见的天空中的星星
C.看电影时幕布上所成的影像
D.放大镜下观察到的蚂蚁
【举一反三1】下列关于实像的说法中,正确的是( )
A.平面镜成的像是实像
B.眼睛能看见的像是实像
C.与物体一样大小的像是实像
D.由实际光线会聚而成的像是实像
【举一反三2】以下描述的现象中属于成实像的有( )
A.小孔成像 B.镜花水月 C.观看池塘中的鱼 D.用放大镜看报纸
【举一反三3】下列关于实像的说法中,正确的是( )
A.平面镜成的像是实像
B.眼睛能看见的像是实像
C.与物体一样大小的像是实像
D.由实际光线会聚而成的像是实像
【题型3】探究平面镜成像的特点
【典型例题】如图是验证“平面镜成像特点”的实验装置,其中A为玻璃板前点燃的蜡烛,B为玻璃板后未点燃的蜡烛。有关本实验的说法错误的是( )
A.玻璃板应该与水平桌面垂直
B.实验宜在较暗的环境中进行
C.眼睛应从B一侧观察成像情况
D.蜡烛燃烧较长时间后像物不再重合
【举一反三1】小明利用如图所示的装置,探究平面镜成像的特点。下列说法正确的是( )
A.用玻璃板代替平面镜,目的是使蜡烛a的像更清晰
B.使用相同的蜡烛a、b,目的是比较像与物的大小
C.将光屏放到像的位置,光屏能够承接到像
D.该实验探究应在较亮的环境中进行
【举一反三2】如图,在探究平面镜成像特点实验中,将蜡烛逐渐面镜,平面镜中的像( )
A.变大
B.不变
C.变小
D.以上三种情况都有可能
【举一反三3】小亮利用如图所示的实验装置探究平面镜的成像特点,其中透明玻璃与水平纸面垂直,A1和A2、B1和B2分别是两对形状大小相同的蜡烛。他先后将两个大小不同的蜡烛A1和B1放在白纸上的M点,观测每次蜡烛所成像的大小。该同学探究的是:物体通过平面镜所成像的大小与 的关系。
【举一反三4】如图所示,是探究“平面镜成像特点”的情景:竖立的薄透明玻璃板下放一张白纸,再准备B两支完全相同的蜡烛,然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前,又把蜡烛B放在玻璃板后面,以A蜡烛为成像物体。
(1)选择两支完全相同的蜡烛是为了比较像与物的 关系。
(2)如图甲所示,当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时,撤去蜡烛B并在原蜡烛B的位置上放一光屏,则光屏上 (选填“能”或“不能”)显示蜡烛A的像。
(3)图乙是小明同学经过本次实验后,在白纸上记录的像与物对应点的位置。他连接了像与物的对应点,发现连线与镜面是 的关系。该实验中,B来代替A的像做实验的研究方法是 。
【举一反三5】小明洗漱时感觉离镜子越近镜中的像越大,这与课本中描述的平面镜成像特点不相符。于是,他用带支架的玻璃板、两支完全相同的蜡烛、刻度尺、白纸、光屏、火柴、铅笔等实验器材进行了探究。
(1)实验探究应在 (选填“较暗”或“较亮”)的环境中进行。
(2)用玻璃板代替平面镜,既能成像又便于确定 。
(3)点燃玻璃板前的蜡烛A,将蜡烛B放在玻璃板后并移动至适当位置,蜡烛B能与蜡烛A的像完全重合,如图所示,多次改变蜡烛A距玻璃板的距离,相应移动蜡烛B后总能与A的像完全重合,这说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离 (选填“有关”或“无关”)。
(4)小明继续探究平面镜成像的其他特点,他将光屏放在蜡烛B的位置,光屏承接不到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 像。
【题型4】凹面镜和凸面镜
【典型例题】医生检查病人耳道时,常使用一个凹面镜,这样可以使( )
A.耳道在凹面镜中成一虚像
B.耳道在凹面镜中成一实像
C.耳道在凹面镜中成一放大的实像
D.较多的光线反射进去照亮耳道
【举一反三1】关于平面镜和球面镜的应用正确的是( )
A.潜望镜——平面镜——改变光路
B.太阳灶——凸面镜——会聚太阳光
C.汽车后视镜——凹面镜——扩大视野
D.汽车前灯反光镜——凸面镜——将灯泡发出的光会聚成近似平行光
【举一反三2】生物显微镜的镜筒下面有一个小镜子,用来增加进入镜筒的光照强度.如果小镜子的镜面可以选择,在生物课上使用时,效果最好的是( )
A.凹型镜面 B.凸型镜面 C.平面镜面 D.乳白平面
【举一反三3】汽车前灯的反光装置相当于 ______ 镜,它可以使灯泡发出的光,接近于变成 ______ 光射出去。
【举一反三4】如图甲所示是奥运会圣火采集画面,其原理图如图乙。太阳光照到凹面镜上O点,光线经凹面镜反射后,射入采火器B点,请在图中画出反射光线,并通过作图确定镜面的位置(研究单条光线时可将凹面镜的一小段近似看成平面镜)。
【题型5】平面镜成像规律
【典型例题】如图是小丽在地铁站台的平面玻璃安全门前候车时看到的情景。关于这些情景的说法正确的是( )
A.站台内景物在玻璃门中所成的像是实像
B.当安全门向两边打开时,门中像保持不动
C.光在玻璃门上发生的是漫反射
D.当小丽远离玻璃门时,她在玻璃门中的像变小
【举一反三1】如图所示,在《爱丽丝镜中世界奇遇记》里,人们看到的一切和镜子中看到一样:爱丽丝钻入镜子,她环顾四周,看到壁炉上的闹钟向她微笑。“哇!这是镜子里面的钟呀?”,请你帮小爱丽丝读出钟表的真实时间是( )
A.2:00 B.4:00 C.8:00 D.10:00
【举一反三2】如图所示是春秋战国时期盛水的容器——“鉴”,我国古代将镜子称作“鉴”就是由于“鉴”中盛水可用来照面。若你正对着“鉴”中平静的水面,就会看到自己在水中的像。下列有关说法正确的是( )
A.看到的像是由镜面反射形成的
B.水中所成的像是实像
C.靠近水面,水中的像远离水面
D.靠近水面,水中的像变大
【举一反三3】如图所示,在《爱丽丝镜中世界奇遇记》里,人们看到的一切和镜子中看到一样:爱丽丝钻入镜子,她环顾四周,看到壁炉上的闹钟向她微笑。“哇!这是镜子里面的钟呀?”,请你帮小爱丽丝读出钟表的真实时间是( )
A.2:00 B.4:00 C.8:00 D.10:00
【举一反三4】如图是小丽在地铁站台的平面玻璃安全门前候车时看到的情景。关于这些情景的说法正确的是( )
A.站台内景物在玻璃门中所成的像是实像
B.当安全门向两边打开时,门中像保持不动
C.光在玻璃门上发生的是漫反射
D.当小丽远离玻璃门时,她在玻璃门中的像变小4.3平面镜成像
【知识点1】探究平面镜成像实验环境的选择 1
【知识点2】画出平面镜 2
【知识点3】实像和虚像的判断 3
【知识点4】凸面镜的发散作用 4
【题型1】平面镜成像的应用 5
【题型2】实像与虚像 9
【题型3】探究平面镜成像的特点 10
【题型4】凹面镜和凸面镜 14
【题型5】平面镜成像规律 15
【知识点1】探究平面镜成像实验环境的选择
像的亮度:像的亮度取决于物体和环境的光线亮度关系。可以在较暗的环境中观察蜡烛的像;若用棋子或圆斑小人代替蜡烛时,若像不清晰,可以用激光灯照亮棋子或小人,注意要照亮朝向镜面的一侧。
考查平面镜成像实验环境的选择
例:某同学在探究“平面镜成像特点”的实验情景如图所示,他先把一块平板玻璃垂直立在水平桌面上,再准备A、B两支蜡烛,然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前,又把蜡烛B放在玻璃板后面,并移动蜡烛B的位置,使它与蜡烛A的像完全重合。
(1)为了便于观察,该实验最好在______的环境中进行(选填“较明亮”或“较黑暗”);
(2)小明同学在做探究实验时以透明玻璃板作为平面镜的好处是:______;
(3)此实验的研究对象是______(选填“蜡烛”或“烛焰”)。
分析:(1)物体射出的光线对人眼刺激越强,人眼感觉物体越亮,物体经过平面镜反射,反射光线进入人眼的光线越多,人眼感到物体的像越亮。在比较亮的环境中,很多物体射出光都对眼睛有刺激,干扰人的视线;
(2)用玻璃板代替平面镜,同时能看到镜前物体的像,又能看到物体的像,便于确定像的位置,便于比较物像大小关系;
(3)该实验中所研究的对象是蜡烛。
解析:解:(1)在比较明亮的环境中,很多物体都在射出光线,干扰人的视线,在较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向平面镜的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮。所以最好在较黑暗的环境中进行实验;
(2)在探究“平面镜成像的特点”时,用玻璃板代替平面镜的目的是:玻璃板不但反射光成像,还能透光看到玻璃板后面的蜡烛,便于观察到所成的像的位置与物体的位置有何关系和比较像与物的大小关系;
(3)做这个实验时,需用与蜡烛A大小相同的蜡烛B去与像比较大小,且还需要比较两支蜡烛到镜面的距离关系,所以该实验中所研究的对象是蜡烛A(不含烛焰部分),目的是研究其成像的特点。
故答案为:(1)较黑暗;(2)便于确定像的位置;(3)蜡烛。
点评:本题主要考查了平面镜成像特点的实验及其应用。这是光学中的一个重点,也是近几年来中考经常出现的题型,要求学生熟练掌握,并学会灵活运用。
记忆性知识,牢记即可。
【知识点2】画出平面镜
(1)物体与像对应点连线的重锤线是平面镜的位置
(2)平面镜光滑的一面对着物体,粗糙的一面对着像。
考查根据像与物的位置,找出平面的位置,通常以作图题为主。
例:在图中画出平面镜的位置。
分析:根据平面镜成像特点可知平面镜所成的像和物体关于平面镜对称,可确定平面镜的位置。
解析:解:平面镜所成的像和物体是以镜面为对称轴的轴对称图形,连接AA′,OO′,作这两条线段的垂直平分线MN,即平面镜的位置。如图所示:
点评:本题利用了平面镜成像的特点作图:像与物关于镜面对称。
解题的关键是:平面镜成像中,像与物关于平面镜对称。
【知识点3】实像和虚像的判断
实像和虚像的不同点:
(1)成因不同,实像是由实际光线会聚而成的而虚像是由实际光线的反向延长线会聚而成的,
(2)像的正倒不一样,实像一般是倒立的,而虚像是正立的;
(3)呈现效果不同,实像可以用光屏接收,而虚像不能用光屏接收;
共同点:实像和虚像都能用眼睛看得到。
考查测量平均速度的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:下列场景中,我们观察到的像属于实像的是( )
A.用放大镜看到书上正立、放大的像
B.看到河底变浅的鹅卵石
C.通过平面镜里的像整理衣冠
D.夏季晴天浓密树萌下出现圆形的“光斑”
分析:(1)凸透镜成像规律,当物距小于焦距时,成放大、正立的虚像;
(2)光线从水中斜射向水面,在界面处发生折射,折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看,感觉光线是从折射光线的反向延长线发出;
(3)平面镜成正立的、等大的虚像;
(4)实像和虚像的区别:实像能用光屏呈接,而虚像不能;实像是实际光线会聚而成的,虚像是实际光线的反向延长线会聚形成的。解析:解:A、用放大镜观察物体时,物体到放大镜的距离要小于焦距,成放大、正立的虚像,故A不符合题意;
B、水中物体反射出的光线,在水面发生折射,折射光线远离法线,人眼逆着折射光线看,感觉光线是从折射光线的反向延长线发出,看到的像是虚像,故B不符合题意;
C、平面镜成正立的,等大的虚像,故C不符合题意;
D、夏天浓密树荫下出现圆形的“光斑”是由于光的直线传播形成的太阳的像,实际光线会聚而成的,所以是实像,故D符合题意。
故选:D。
点评:此题主要考查了面镜成像的特点、光的折射规律、凸透镜成像的规律特点,对凸透镜成像的规律要熟练掌握,并做到举一反三。
(1)实像的例子有:
①投影仪的成像;②照相机的成像;③小孔成像;④通过凸透镜或凹透镜在焦距内看到的像
(2)虚像的例子有
①水的成像;②平面镜成像;③放大镜所看到的像
【知识点4】凸面镜的发散作用
(1)球面镜:
①概念:如果镜子的反射面是球面的一部分,这样的镜子叫作球面镜。
②分类:球面镜分为凸面镜和凹面镜。
(2)凸面镜:
①作用:对光有发散作用,能成缩小的虚像
②实例:街头拐弯处的反光镜、汽车的观后镜等。
判断凸面镜的发散作用,比较简答。
例:在一些车流量较大、车速较低的小区路段经常会看到如图所示的镜子——街道拐角镜,它的镜面物理学上称之为______(选填“凹”或“凸”)面镜,这种镜面对光有______作用,装在街道拐角处可以______(选填“扩大”或“缩小”)视野。
分析:(1)凸面镜对光有发散作用,是利用了光的反射现象。
(2)凸面镜安装在街道的拐角处,可以扩大视野。
解析:解:凸面镜镜面向外凸出,对光线起发散作用,由图知道,该镜面外凸,即为凸面镜;凸面镜成的像是缩小的虚像,所以凸面镜可以扩大司机的视野范围;
故答案为:凸;发散;扩大。
点评:本题考查凸面镜的作用及应用,是一道基础题。
基础性知识,牢记即可。
【题型1】平面镜成像的应用
【典型例题】如图所示事例不属于平面镜应用的是( )
A.利用潜望镜观察海面上的情况
B.利用平面镜扩大视野空间
C.小孔成像
D.舞蹈演员用镜子观察自己的姿势
【答案】C
【解析】潜望镜是两块平面镜,利用潜望镜观察海面上的情况,属于平面镜的应用,故A不符合题意;
平面镜可以成像,用平面镜来扩大视野空间,属于平面镜的应用,故B不符合题意;
小孔成像利用的是光沿直线传播,不属于平面镜的应用,故C符合题意;
舞蹈演员用镜子矫正自己的舞姿,属于平面镜的应用,故D不符合题意。
【举一反三1】一只小猫正在平面镜前欣赏自己的全身像,如图所示,此时它所看到的全身像应是图中的( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】根据平面镜成像特点分析,当镜面竖直放置时,所成的像是正立的、等大的、左右相反的,且其对应点的连线应与镜面垂直。故A、B、C不符合题意,D符合题意。
【举一反三2】如图所示,检查视力的时候,视力表放在被测者头部的后上方,被测者识别对面墙上镜子里的像,视力表在镜中的像与被测者的距离是5 m。则下列说法正确的是( )
A.镜子里的像是光的反射形成的实像
B.图示“?”应为2.7 m
C.图示“?”应为2.3 m
D.当该同学走近镜子时,她自己在镜子里的像变大
【答案】B
【解析】平面镜成像的原理是光的反射,镜子里的像是光的反射形成的虚像,故A错误;
由题意可知,视力表在镜中的像与被测者的距离是5 m,人和视力表的距离是0.4 m,则人和平面镜中的像的距离是5 m﹣0.4 m=4.6 m,人和像关于平面镜对称,且人和像到平面镜的距离相等,则人到平面镜的距离是4.6 m÷2=2.3 m,所以图中“?”应为2.3 m+0.4 m=2.7 m,故B正确,C错误;
平面镜成像时,像和物的大小相等,所以该同学走近镜子时,他的像不会变化,始终和他等大,故D错误。
【举一反三3】科普阅读题。
智能汽车
汽车是我们生活中的代步工具,随着科学技术的发展,汽车也越来越智能化。冬天,前挡风玻璃上出现白雾时,汽车能自动启动除雾功能。汽车抬头显示系统(如图甲),简称HUD。HUD利用平面镜成像原理(如图乙),将显示器上的重要行车数据投射在挡风玻璃正前方,驾驶员,能够在看到前方道路的同时,不必低头就可以看到如车速、油耗、导航等车辆行驶信息,确保驾驶舒适安全。阅读后回答:
(1)冬天行车时,汽车挡风玻璃的________(选填“内”或“外”)侧容易出现一层白雾,这是________(填写物态变化的名称)现象;
(2)已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上,通过挡风玻璃成垂直于水平面的像,则挡风玻璃与水平面夹角为 ________度;某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过高,不便于观察,这时就需要将显示器沿水平方向________(选填“远离”或“靠近”)挡风玻璃。
【答案】(1)内 液化(2)45 靠近
【解析】(1)白雾的实质是空气中的水蒸气液化成的小水滴,冬天室外温度低,车内空气中的水蒸气遇到温度较低的玻璃,会在玻璃内测发生液化。
(2)根据平面镜成像的原理可知物体与像相互垂直,平面镜与水平面的夹角应为45°,想要使成像向下运动,显示器应沿水平方向面镜。
【举一反三4】如图甲,水平过道上铺有平滑的地砖,过道上方天花板上有一盏电灯L(图中未画出);晚上,小宇站在1号地砖上时,通过2号地砖看到灯的像;走到2号地砖上时,通过3号地砖看到灯的像。
(1)小宇通过两块地砖所看到的像 ;
A.大小相同、位置不同
B.大小、位置均不同
C.大小不同、位置相同
D.大小、位置均相同
(2)如图乙,小宇站在1号地砖上时,看到灯的像在L′处,请画出:
①灯L的位置;
②眼睛看到像L′的光路图;
(3)图乙中,L′距地砖表面2.4m,则灯L距地砖表面 (选填“大于”“小于”或“等于”)2.4m。
【答案】(1)D (2)见解析 (3)等于
【解析】(1)由平面镜成像特点可知,平面镜的所成的像的大小只与物体的大小有关,像的位置只与物体到平面镜的距离有关,由于地砖2、3处于同一水平面,灯的大小和灯到地砖的距离均不变,所以在2号地砖和3号地砖上看到的灯的像的大小和位置均相同。
故选D。
(2)①由平面镜成像,像物关于平面镜对称,分别作出L′关于地砖的对称点L,即为灯L的位置;
②连接L′,眼睛的位置A,与镜面交于O点,即为入射点(反射点),连接LO得到入射光线,连接OA为反射光线,如图所示
(3)图乙中,L′距地砖表面2.4m,因为像和物体到平面镜的距离相等,所以灯L距地砖表面等于2.4m。
【题型2】实像与虚像
【典型例题】下列光现象中,我们看到的像为实像的是( )
A.照镜子时看到镜子中的自己
B.晚上看见的天空中的星星
C.看电影时幕布上所成的影像
D.放大镜下观察到的蚂蚁
【答案】C
【解析】镜子中的像是平面镜成像,是光的反射形成的虚像,故A错误;
看到天空中的星星,是光的折射,由于大气层厚度不均,光不是沿着直线传播,因此我们看到的宇宙中的星体都是发生了折射而形成的虚像,故B错误;
电影幕布上的影像是实像,可以用光屏承接,故C正确;
放大镜的应用是物体离凸透镜一倍焦距以内的应用,成的是正立放大的虚像,故D错误。
【举一反三1】下列关于实像的说法中,正确的是( )
A.平面镜成的像是实像
B.眼睛能看见的像是实像
C.与物体一样大小的像是实像
D.由实际光线会聚而成的像是实像
【答案】D
【解析】平面镜成的像是等大的虚像,故A错误;
眼睛既能看见实像,又能看见虚像,故B错误;
实像和虚像都可能与物体的大小相等,故C错误;
由实际光线汇聚而成的像是实像,故D正确;
【举一反三2】以下描述的现象中属于成实像的有( )
A.小孔成像 B.镜花水月 C.观看池塘中的鱼 D.用放大镜看报纸
【答案】A
【解析】小孔成像是光穿过小孔直接在光屏上会聚成的像,是光沿直线传播形成的实像,故A正确;
镜花水月是平面镜成像,是光的反射形成的虚像,故B不正确;
池塘中的鱼是光的折射形成的虚像,故C不正确;
用放大镜看报纸,是凸透镜成的放大的虚像,是光的折射形成的,故D不正确。
【举一反三3】下列关于实像的说法中,正确的是( )
A.平面镜成的像是实像
B.眼睛能看见的像是实像
C.与物体一样大小的像是实像
D.由实际光线会聚而成的像是实像
【答案】D
【解析】平面镜成的像是等大的虚像,故A错误;
眼睛既能看见实像,又能看见虚像,故B错误;
实像和虚像都可能与物体的大小相等,故C错误;
由实际光线汇聚而成的像是实像,故D正确;
【题型3】探究平面镜成像的特点
【典型例题】如图是验证“平面镜成像特点”的实验装置,其中A为玻璃板前点燃的蜡烛,B为玻璃板后未点燃的蜡烛。有关本实验的说法错误的是( )
A.玻璃板应该与水平桌面垂直
B.实验宜在较暗的环境中进行
C.眼睛应从B一侧观察成像情况
D.蜡烛燃烧较长时间后像物不再重合
【答案】C
【解析】实验时玻璃板如果不竖直,不论怎样移动后面 的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合,就无法验证像的位置 和大小,所以玻璃板应与水平桌面垂直放置,故A正确;
在比较明亮的环境中,很多物体都在射出光线,干扰人的视线,在较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向平面镜的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮。所以宜在比较黑暗的环境中进行实验,故B正确;
寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在蜡烛A一侧观察,在蜡烛B的一侧不能看到蜡烛A的像,故C错误;
平面镜所成的像,物像等大,蜡烛燃烧较长时间后蜡烛A
像与未点燃的蜡烛B不再重合,故D正确。
【举一反三1】小明利用如图所示的装置,探究平面镜成像的特点。下列说法正确的是( )
A.用玻璃板代替平面镜,目的是使蜡烛a的像更清晰
B.使用相同的蜡烛a、b,目的是比较像与物的大小
C.将光屏放到像的位置,光屏能够承接到像
D.该实验探究应在较亮的环境中进行
【答案】B
【解析】用透明的玻璃板代替平面镜,在蜡烛a一侧能看到蜡烛a的像,同时还能看到蜡烛b,便于确定像的位置,故A错误;
选择大小相同的蜡烛a、b,是为了比较像与物的大小关系,故B正确;
因为光屏只能接收实像,不能接收虚像,所以移去蜡烛b,并在其所在位置上放一光屏,光屏不能接收到烛焰的像,从而说明平面镜成的像是虚像,故C错误;
烛焰光线较弱,为了使像更清晰,该实验探究应在较暗的环境中进行,故D错误。
【举一反三2】如图,在探究平面镜成像特点实验中,将蜡烛逐渐面镜,平面镜中的像( )
A.变大
B.不变
C.变小
D.以上三种情况都有可能
【答案】B
【解析】由于平面镜所成的像与物体大小相等,所以将蜡烛逐渐面镜,平面镜中的像大小始终不变,故选B。
【举一反三3】小亮利用如图所示的实验装置探究平面镜的成像特点,其中透明玻璃与水平纸面垂直,A1和A2、B1和B2分别是两对形状大小相同的蜡烛。他先后将两个大小不同的蜡烛A1和B1放在白纸上的M点,观测每次蜡烛所成像的大小。该同学探究的是:物体通过平面镜所成像的大小与 的关系。
【答案】物体大小
【举一反三4】如图所示,是探究“平面镜成像特点”的情景:竖立的薄透明玻璃板下放一张白纸,再准备B两支完全相同的蜡烛,然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前,又把蜡烛B放在玻璃板后面,以A蜡烛为成像物体。
(1)选择两支完全相同的蜡烛是为了比较像与物的 关系。
(2)如图甲所示,当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时,撤去蜡烛B并在原蜡烛B的位置上放一光屏,则光屏上 (选填“能”或“不能”)显示蜡烛A的像。
(3)图乙是小明同学经过本次实验后,在白纸上记录的像与物对应点的位置。他连接了像与物的对应点,发现连线与镜面是 的关系。该实验中,B来代替A的像做实验的研究方法是 。
【答案】(1)大小;(2)不能;(3)垂直;等效替代法
【解析】(1)两支蜡烛大小相同,后面的蜡烛又和前面蜡烛的像完全重合,这样就证明了像与物大小相同,所以两支蜡烛等长是为了比较像与物大小关系用的;
(2)因为平面镜所成的像是虚像,而虚像不能用光屏承接,所以移去后面的蜡烛B,并在所在位置上放一光屏,在光屏上看不到蜡烛的像;
(3)在白纸上记录的像与物对应点的位置,接着连接了像与物的对应点,发现连线与镜面是垂直的关系,因为玻璃板是透明的,能在观察到A棋子像的同时。还可以透过玻璃清楚的看到放在后面B棋子,便于确定像的位置,这里使用了等效替代法。
【举一反三5】小明洗漱时感觉离镜子越近镜中的像越大,这与课本中描述的平面镜成像特点不相符。于是,他用带支架的玻璃板、两支完全相同的蜡烛、刻度尺、白纸、光屏、火柴、铅笔等实验器材进行了探究。
(1)实验探究应在 (选填“较暗”或“较亮”)的环境中进行。
(2)用玻璃板代替平面镜,既能成像又便于确定 。
(3)点燃玻璃板前的蜡烛A,将蜡烛B放在玻璃板后并移动至适当位置,蜡烛B能与蜡烛A的像完全重合,如图所示,多次改变蜡烛A距玻璃板的距离,相应移动蜡烛B后总能与A的像完全重合,这说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离 (选填“有关”或“无关”)。
(4)小明继续探究平面镜成像的其他特点,他将光屏放在蜡烛B的位置,光屏承接不到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 像。
【答案】(1)较暗 (2)像的位置 (3)无关 (4)虚
【解析】(1)在比较明亮的环境中,很多物体都在射出光线,干扰人的视线,在较黑暗的环境中,蜡烛是最亮的,蜡烛射向平面镜的光线最多,反射光线最多,进入人眼的光线最多,感觉蜡烛的像最亮。所以应在比较黑暗的环境中进行实验;
(2)因为玻璃板是透明的,能在观察到A蜡烛像的同时,还可以透过玻璃清楚的看到放在后面B蜡烛,便于确定像的位置;
(3)改变蜡烛A到镜面的距离,移动镜后的蜡烛B,发现B总能与A的像完全重合,说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离无关;
(4)因为虚像不能用光屏承接,所以光屏放在蜡烛B的位置上,发现光屏上不能承接到像,说明平面镜成的像是虚像。
【题型4】凹面镜和凸面镜
【典型例题】医生检查病人耳道时,常使用一个凹面镜,这样可以使( )
A.耳道在凹面镜中成一虚像
B.耳道在凹面镜中成一实像
C.耳道在凹面镜中成一放大的实像
D.较多的光线反射进去照亮耳道
【答案】D
【解析】医生检查病人耳道时,常使用一个凹面镜,这是利用凹面镜对光线的会聚作用,这样可聚集光线,看清耳道内的病情,便于对耳道进行检查.
【举一反三1】关于平面镜和球面镜的应用正确的是( )
A.潜望镜——平面镜——改变光路
B.太阳灶——凸面镜——会聚太阳光
C.汽车后视镜——凹面镜——扩大视野
D.汽车前灯反光镜——凸面镜——将灯泡发出的光会聚成近似平行光
【答案】A
【解析】A.潜望镜利用了平面镜对光的反射来改变光的传播路径,以达到从水下观察水面上情况的装置,所以A是正确的;B.凹面镜可以会聚太阳光,太阳灶就是利用凹面镜来会聚太阳光的,所以B是错误的;C.汽车的后视镜是凸面镜,因为凸面镜可以扩大视野,所以C是错误的;D.汽车前灯中的反光装置是凹面镜,凹面镜可以将焦点发出的光线变为平行光线射出,所以D是错误的.
【举一反三2】生物显微镜的镜筒下面有一个小镜子,用来增加进入镜筒的光照强度.如果小镜子的镜面可以选择,在生物课上使用时,效果最好的是( )
A.凹型镜面 B.凸型镜面 C.平面镜面 D.乳白平面
【答案】A
【解析】凹面镜对光线有会聚作用,所以生物显微镜的镜筒下面安装一个凹面镜,用来增加进入镜筒的光照强度.
【举一反三3】汽车前灯的反光装置相当于 ______ 镜,它可以使灯泡发出的光,接近于变成 ______ 光射出去。
【答案】凹面;平行
【解析】汽车前灯的反光装置相当于凹面镜,它能将放在焦点的灯泡发出的光线接近于平行光射出。
【举一反三4】如图甲所示是奥运会圣火采集画面,其原理图如图乙。太阳光照到凹面镜上O点,光线经凹面镜反射后,射入采火器B点,请在图中画出反射光线,并通过作图确定镜面的位置(研究单条光线时可将凹面镜的一小段近似看成平面镜)。
【答案】
【题型5】平面镜成像规律
【典型例题】如图是小丽在地铁站台的平面玻璃安全门前候车时看到的情景。关于这些情景的说法正确的是( )
A.站台内景物在玻璃门中所成的像是实像
B.当安全门向两边打开时,门中像保持不动
C.光在玻璃门上发生的是漫反射
D.当小丽远离玻璃门时,她在玻璃门中的像变小
【答案】B
【解析】站台内景物在玻璃门中所成的像是虚像,是平面镜成像现象,故A错误;
人的位置不变,当安全门向两边打开时,门中像位置不变,故B正确;光在玻璃门上发生的是镜面反射,故C错误;平面镜成像时,像和物体大小相等,当小丽远离玻璃门时,他在玻璃门中的像大小不变,故D错误。
【举一反三1】如图所示,在《爱丽丝镜中世界奇遇记》里,人们看到的一切和镜子中看到一样:爱丽丝钻入镜子,她环顾四周,看到壁炉上的闹钟向她微笑。“哇!这是镜子里面的钟呀?”,请你帮小爱丽丝读出钟表的真实时间是( )
A.2:00 B.4:00 C.8:00 D.10:00
【答案】B
【解析】根据镜面对称的性质,题中所显示的时刻成轴对称,所以此时实际时刻为4:00。
故选B。
【举一反三2】如图所示是春秋战国时期盛水的容器——“鉴”,我国古代将镜子称作“鉴”就是由于“鉴”中盛水可用来照面。若你正对着“鉴”中平静的水面,就会看到自己在水中的像。下列有关说法正确的是( )
A.看到的像是由镜面反射形成的
B.水中所成的像是实像
C.靠近水面,水中的像远离水面
D.靠近水面,水中的像变大
【答案】A
【解析】看到的像属于平面镜成像,是由于光的反射形成的虚像,故A正确,B错误;
平面镜成的像和物体到镜面的距离相等,靠近水面,水中的像靠近水面,故C错误;
平面镜成像时,像与物体大小相等,靠近水面,水中的像不变,故D错误。
【举一反三3】如图所示,在《爱丽丝镜中世界奇遇记》里,人们看到的一切和镜子中看到一样:爱丽丝钻入镜子,她环顾四周,看到壁炉上的闹钟向她微笑。“哇!这是镜子里面的钟呀?”,请你帮小爱丽丝读出钟表的真实时间是( )
A.2:00 B.4:00 C.8:00 D.10:00
【答案】B
【解析】根据镜面对称的性质,题中所显示的时刻成轴对称,所以此时实际时刻为4:00。
故选B。
【举一反三4】如图是小丽在地铁站台的平面玻璃安全门前候车时看到的情景。关于这些情景的说法正确的是( )
A.站台内景物在玻璃门中所成的像是实像
B.当安全门向两边打开时,门中像保持不动
C.光在玻璃门上发生的是漫反射
D.当小丽远离玻璃门时,她在玻璃门中的像变小
【答案】B
【解析】站台内景物在玻璃门中所成的像是虚像,是平面镜成像现象,故A错误;
人的位置不变,当安全门向两边打开时,门中像位置不变,故B正确;光在玻璃门上发生的是镜面反射,故C错误;平面镜成像时,像和物体大小相等,当小丽远离玻璃门时,他在玻璃门中的像大小不变,故D错误。
