2020-2021【物理】物理二模试题分类汇编——光学问题求解方法综合及答案解析

一、初中物理光学问题求解方法

1．如图，小明在实验室探究凸透镜成像规律，先把凸透镜、光屏放在光具座上，发现窗外景物在光屏上成清晰的像。于是把蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，在如图的四个实验情境中，能够在光屏上得到清晰的像是（ ）

A．

B．

C．

D．

【答案】B 【解析】 【详解】

A．把凸透镜、光屏放在光具座上，发现窗外景物在光屏上成清晰的像，说明此时的成像原理与照相机相似，物距大于二倍焦距，像距在二倍焦距与一倍焦距之间，由图甲可得，此时像距为15cm，故可以得到

f＜15cm＜2f

化简可得

7.5cm＜f＜15cm

此外，由图甲可知，像距为15cm时，物距在窗外，说明此时像距接近一倍焦距，即焦距更靠近15cm，且光路可逆，若物距为15cm时，像的位置应该在窗外，像距超出光具座范围。选项A图中物距为10cm，此时像距应该超出光具座范围或成虚像，故A不符合题意； B．此时物距约为38cm，稍大于二倍焦距，像距为25cm，稍小于二倍焦距，满足

7.5cm＜f＜15cm

和焦距更接近15cm的条件，此时成倒立、缩小的实像，故B符合题意；

C．若此时光屏上能看到清晰地像，则物距等于像距为20cm，则焦距为10cm，更接近7.5cm，不符合题意；

D．若此时能在光屏上看到清晰地像，则像距为12cm，此时蜡烛应该才窗外，超出光具座范围，故D不符合题意。 故选B。

2．如图甲所示，在探究“平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？”实验中，桌上已给出的实验器材有：带支架的玻璃板、铅笔、刻度尺、打火机各一个；完全相同的蜡烛两个（A、B）；白纸一张。A蜡烛是“物” 。实验中，确定A蜡烛的像的位置后，在白纸上沿蜡烛A和蜡烛B的边缘画圆，并测出相应的物距u和像距v。第一次实验测量的物距是A的右端到直线的距离，蜡烛B的位置如图乙所示。下列说法正确的是

A．实验中应只点燃A蜡烛

B．应在“M”侧观察蜡烛A经玻璃板所成的像

C．多次改变A蜡烛的位置，获得多组数据是为了减小误差 D．第一次实验测量的像距v1＝3.50cm 【答案】ABD 【解析】 【详解】

AB．做实验时，只点燃蜡烛A，蜡烛A在玻璃板中成像，观察蜡烛的像时，眼睛要在蜡烛A的一侧，眼睛既能看到蜡烛A，又能看到代替蜡烛A像的蜡烛B，当B好像被点燃时，说明B与A的像完全重合，说明A与A的像大小相同；故A、B正确；

C．实验中，多次改变A蜡烛的位置，主要是为了获得多组数据归纳出物理规律，使实验结论具有普遍性，故C错误；

D．实验测量的物距是A的右端到直线的距离，则根据对称性可知，像距应是B的左端到直线的距离，由图知：刻度尺上1cm之间有10个小格，所以一个小格代表的长度是0.1cm，即此刻度尺的分度值为1mm，所以此时对应的像距v=3.50cm，故D正确。

3．如图所示，纸筒底部中心开一小孔a，又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c，蜡烛放在纸筒前，此时光屏上观察到三个像．在b、c两孔处放置两相同的三棱镜，同时移动光屏，到某一位置时光屏上只出现一个清晰的更亮的像．则b、c两小孔处三棱镜放置的方式可能是

A． B． C． D．

【答案】A 【解析】 【详解】

三棱镜具有偏折光的能力，要想使光都会聚在光屏中心的位置，则在b、c两处放置的三棱镜的方式应该是凸透镜的形状（中间厚，边缘薄），故BCD项不符合题意，A项符合题意。

4．如图所示，一平面镜放在圆筒的中心处，平面镜正对筒璧上一点光源S，点光源发出一束垂直射向平面镜，平面镜从图示位置开始绕圆筒中心轴O匀速转动，当转动角度为30°时，入射角增大的角度和照射到筒璧上的反射光斑转过的角度分别为（ ）

A．30° 30° 【答案】B 【解析】 【详解】

B．30° 60° C．60° 30° D．60° 60°

如下图所示，一开始入射角是0°，当平面镜转动角度为30°时，法线也跟着转动30°，这时入射光线和法线的夹角为30°，即入射角增大的角度为30°；垂直射入平面镜的光线，其反射光线也垂直反方向射出，当平面镜转动角度为30°时，入射光线与法线的夹角是30°，根据光的反射定律，反射角等于入射角，反射角也是30°，此时反射光线与入射光线的夹角为60°，那么照射到筒璧上的反射光斑转过的角度为60°，如下图所示．

5．要使光线经过某一个光学元件后发生图示的偏折，可供选用的元件有：①平面镜；②凸透镜；③凹透镜。能达成该目标的所有光学元件有（ ） ．．

A．①② 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

光线如果按照下面的传播路径，这三种光学元件都是可以达成目标的，如下图所示。

B．②③

C．①③

D．①②③

故选D。

6．如图所示，将凸透镜看作是眼睛的晶状体，光屏看作是眼睛的视网膜，烛焰看作是被眼睛观察的物体．拿一副远视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，而拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊．拿走远视眼镜后，为了能在光屏上重新得到清晰的像，有以下几种操作：①只将蜡烛远离凸透镜； ②只将光屏靠近凸透镜；③只将光屏远离凸透镜；④将光屏和蜡烛同时适当远离凸透镜．其中可行的操作是

A．只有② 【答案】D 【解析】

B．只有③ C．只有①③ D．只有①③④

远视眼镜是凸透镜，首要的问题是知道凸透镜对光线有会聚作用，拿一个远视镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，而蜡烛烛焰的像实际上在光屏后；拿走远视镜则烛焰的像变得模糊，原因是烛焰清晰的像在光屏的后面，可以用增大光屏与凸透镜的距离或增大蜡烛与凸透镜的距离使得光屏上呈现一个清晰的像的目的，因此①③④都可以． 故选D．

【点睛】远视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太弱或眼球的前后方向太短造成的，因此要让光线在进入眼睛以前提前会聚一下，所以要带凸透镜来矫正．

7．在探究凸透镜成像规律的实验中，小欢同学先将点燃的蜡烛放在凸透镜左侧某一位置，

把光屏放在凸透镜的右侧，然后移动光屏，恰好在凸透镜右侧26cm处的光屏上出现一个倒立缩小的像，则（ ） A．焦距可能是8cm

B．若将此蜡烛移至凸透镜前10cm处时，将光屏远离凸透镜方向移动一段距离，光屏上才会出现倒立放大实像

C．若将此蜡烛移至凸透镜前10cm处，然后将蜡烛逐渐靠近凸透镜的过程中，像的大小会变小

D．若将此蜡烛移至凸透镜前10cm处，然后把凸透镜往右移动2f，所成的像也会往右移动，且移动距离小于2f 【答案】C 【解析】 【详解】

A．根据凸透镜的成像规律可知，在光屏上出现一个倒立缩小的像，那么像距符合关系式

fv2f，因为v26cm，所以f26cm2f，可解得

13cmf26cm

所以焦距不可能是8cm，A项不合题意；

B．若将此蜡烛移至凸透镜前10cm处时，由于13cmf26cm，这时物距小于一倍焦距，在凸透镜的右侧是不能成像的，B项不合题意；

C．若将此蜡烛移至凸透镜前10cm处，然后将蜡烛逐渐靠近凸透镜的过程中，根据凸透镜的动态成像规律可知，像的大小会变小，选项C符合题意；

D．若将此蜡烛移至凸透镜前10cm处，然后把凸透镜往右移动2f，这个过程分两个阶段，物距还在小于一倍焦距时，所成的虚像往左移动到无穷远处，当物距大于一倍焦距后，会成实像，所成的实像会从右端无穷远处往左移动，D项不合题意。

8．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像，则下列判断正确的是（ ）

A．这个清晰的像是倒立、放大的实像 B．此凸透镜的焦距大于20cm

C．将蜡烛移动到40cm刻度处，移动光屏，会在光屏上得到清晰、放大的像 D．将蜡烛移动到25cm刻度处，应向右移动光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像

【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

AB．由图知，像距小于物距，此时成倒立缩小的实像，所以

u50cm15cm35cm

v70cm50cm20cm

可知

35cm> 2f f<20cm< 2f

解得

10cm< f < 17.5cm

u+v>4f

即

35cm + 20cm > 4f

解得

f<13.75 cm

综上所述

10cm< f < 13.5cm

故AB错误；

C．将蜡烛移动到40cm刻度处，物距等于

50cm- 40cm= 10cm

物距小于焦距，所以成正立放大的虚像，不能成在光屏上，故C错误；

D．将蜡烛移动到25cm刻度处，物距减小，像距将变大，像也变大，所以应向右移动光屏，故D正确。 故选D。

9．如图是用来研究凸透镜成像规律的实验图（屏未画出），当蜡烛和透镜放在图示位置时，通过移动光屏，可以在光屏上得到一个缩小的像。若透镜位置不变，将蜡烛移到刻度为30cm处，则

A．移动光屏，可能在屏上得到倒立放大的像 B．移动光屏，可能在屏上得到倒立缩小的像 C．移动光屏，可能在屏上得到正立放大的像 D．移动光屏，可能在屏上得到正立等大的像 【答案】AB 【解析】

【详解】 如图，物距为

u=40cm−10cm=30cm

时，成倒立、缩小的实像，这是照相机的成像原理，u2f，所以

30cm2f

所以凸透镜的焦距范围为：

f15cm

若透镜位置不变，将蜡烛移到刻度为30cm处，则此时物距为

u=40cm−30cm=10cm

A．若5cmf10cm，此时fu2f，移动光屏，可能在屏上得到倒立放大的像，故A符合题意；

B．若f5cm，此时u2f，移动光屏，可能在屏上得到倒立缩小的像，故B符合题意； C D．根据凸透镜成像规律可知，无论如何移动光屏，光屏上都不可能此正立的虚像，故CD不符合题意。

10．如图所示，在“用‘凸透镜’观察周围的景物”活动中，小科将印有绿色环保标志“

”的纸固定在墙上，再将一只装有水的圆柱形玻璃杯移到标志的正前方，然后改

变破璃杯与标志之间的距离。小科站立时透过玻璃杯和水观察。下列图象中，不可能看到的是（ ）

A．【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

B． C． D．

A．因为装有水的圆柱形玻璃杯，中间厚边缘薄，相当于柱形凸透镜，所以成像时左右颠倒，上下不变。当物距小于焦距时，成正立放大的虚像，即左右变大，上下不变，故A可能出现，不符合题意；

B．当物距大于焦距小于二倍焦距时，成倒立、放大的实像，即左右颠倒变大，上下不变，故B可能出现，不符合题意；

C．柱形凸透镜成像时左右颠倒，上下不变，不可能出现左右和上下都颠倒的像，故C不可能出现，C符合题意；

D．当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，左右颠倒变小，上下不变，故D可能出现，不符合题意。

故选C。

11．如图所示，平面镜和长为10cm的细铅笔均竖直放置在水平桌面上，铅笔与平面镜之间的距离为15cm，则

A．向上移动平面镜，铅笔的像也向上移动

B．为使铅笔在平面镜中成完整的像，平面镜应至少高10cm C．铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时，铅笔与它的像平行 D．铅笔和平面镜均水平向右移动10cm，铅笔像的位置不变 【答案】C 【解析】 【详解】

A．由平面镜成像规律可知物与像关于平面镜成轴对称关系，向上移动平面镜对称轴位置不变，铅笔的像位置也不变；

B．由平面镜成像规律可知物与像大小相等，当铅笔紧贴平面镜时，平面镜至少高为10cm，当铅笔远离平面镜时，小于10cm也可以成完整的像；

C．由平面镜成像规律可知物与像关于平面镜成轴对称关系，铅笔和平面镜均绕底部转至虚线位置时，铅笔平行于平面镜，铅笔的像也平行于平面镜，因此铅笔与它的像平行； D．由平面镜成像规律可知物与像到平面镜的距离相等，当铅笔和平面镜均水平向右移动10cm，像的位置也向右移动了10cm．

12．某物理兴趣小组在研究凸透镜成像实验时，如图所示，当蜡烛距透镜10cm时，在另一侧距凸透镜6cm处的光屏上得到一个清晰的像，下列说法正确的是（ ）

A．像一定是倒立缩小的实像 B．该凸透镜的焦距可能为6cm

C．当蜡烛向凸透镜靠近时，像一定会变小

D．当蜡烛到透镜的距离是4cm时，无论怎样移动光屏都不可能得到烛焰的像 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】

A．由题意可知，物体经凸透镜后成的是实像。物距为10cm，像距为6cm，物距大于像

距，此时物体在二倍焦距以外，成的是倒立、缩小的实像，故A正确； B．根据凸透镜成像的规律可知

10cm＞2f f＜5cm①

此时像成在一倍焦距和二倍焦距之间，即

f＜6cm＜2f 3cm＜f＜6cm②

综合①②得

3cm＜f＜5cm

故B错误；

C．凸透镜成实像时，物近像远像变大，当蜡烛向凸透镜靠近时，像一定会变大，故C错误；

D．当蜡烛到透镜的距离是4cm时，如果

3cm＜f＜4cm

物体在一倍焦距和二倍焦距之间，可以在光屏上成倒立、放大的实像，故D错误。 故选A。

13．3D电影具有三维立体视觉效果，拍摄时，将两个摄像头按照人两眼间的距离放置，同时拍摄，制成胶片；放映时，两个放映机在银幕上呈现两个略有差异的画面，观看者带上特殊眼镜后，就能看到立体效果．关于3D电影，下列说法不正确的是 A．光在银幕上发生的是漫反射

B．画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像 C．拍摄时，两摄像头中心间的距离约为7cm

D．放映时，胶片到放映机镜头的距离大于2倍的镜头焦距 【答案】D 【解析】 【分析】

凸透镜成像规律是：u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用是照相机；2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用是投影仪；u＜f，成正立、放大的虚像，应用是放大镜．

为了使电影院里的每一位观众都能看到银幕上的画面，幕布表面比较粗糙，当光线射到的幕布上，反射光线会射向四面八方，这种反射称为漫反射．

人的两眼之间大约有6厘米的距离，所以在观看除了正前方的物体外，两只眼睛必然有角度的不同，这个差别在大脑中就能自动形成上下、左右、前后、远近的区别，从而产生立体视觉． 【详解】

A．观众能从各个不同的角度看到银幕上的画面，这是由于光在银幕上发生了漫反射，故A正确，不符合题意；

B．人眼的晶状体相当于凸透镜，人眼相当于一架微型照相机，画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像，故B正确，不符合题意；

C．人的两眼之间大约有6厘米的距离，拍摄时，为了产生立体视觉．两镜头中心间的距离约为7cm，故C正确，不符合题意；

D．放映时，胶片到放映机镜头的距离在一倍焦距和2倍焦距之间，银幕上呈现的是倒立、放大的实像，故D错误，符合题意． 【点睛】

解决本题的关键是掌握凸透镜成像的三种情况及其应用，另外本题还考查了能从各个角度看到物体就是发生了漫反射的缘故，此题涉及到的3D电影的相关知识，有一定的难度．

14．某人站在离湖岸边8m的C处，刚好能看见湖对岸的一棵树HG在水中的完整的像，如果眼距地面的高度为l.6m，湖两岸均高出湖水面lm．湖宽50m，则该树HG的高度为（ ）

A．10m 【答案】C 【解析】 【详解】

B．9m C．8m D．7m

某人刚好能看见湖对岸的一棵树HG在水中的完整的像，这就意味着树H在水中的像H'与人眼的连线刚好经过距离C处8m的湖岸边，作出树HG在水中的像H'G'，如下图所示． 可知

OA'BA' BCDC可求得OA'5m，那么OA45m，三角形OAH'与三角形OA'B相似，可知

OAAH' ''OABA可求得AH'9m，那么

H'G'9m1m8m

即该树HG的高度为8m，故选C．

15．如图所示，水平桌面上斜放着一个平面镜M，桌面上的小球按图示方向滚动．要使小球在平面镜中所成的像沿竖直方向下落，则镜面与桌面间的夹角α应为（ ）

A．90° 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】

根据题意，小球水平向右运动，小球的像竖直向下运动．根据平面镜成像的特点可知，小球实际的运动路线与它的像运动路线应该是关于平面镜对称的，所以平面镜应当是两条路线的角平分线．所以图中的

．故C符合题意．

B．60°

C．45°

D．30°

16．如图所示，一平面镜放在圆筒的中心处，平面镜正对筒壁上的一点光源S，点光源S发出一细光束垂直射向平面镜．平面镜从图示的位置开始绕圆筒的中心轴O匀速转动，在转动30º时，点光源在平面镜中所成的像在镜中转过的角度为θ1，照射到筒壁上的反射光转过的角度为θ2，则（ ）

A．θ1＝30º，θ2＝30º B．θ1＝30º，θ2＝60º C．θ1＝60º，θ2＝30º D．θ1＝60º，θ2＝60º 【答案】D 【解析】 【分析】

【详解】

如右图所示，平面镜旋转30°，相当于入射角增大30°，因为原先入射角为0°，（如左图）则入射角和反射角的夹角为60°，照射到筒壁上的反射光斑转过的角度θ2即为60°（如右图）由左右两图的“虚像”的位置可知：点光源在镜中所成的像转过的角度θ1为60°．

17．如图所示，若要让反射光线射中天花板上的新目标，下列方法不可行的是（ ）

A．只将平面镜竖直向上平移一段距离 B．只将平面镜水平向右平移一段距离 C．只将平面镜绕O点顺时针转动一定角度 D．只将激光笔的入射光绕O点逆时针转过一定角度 【答案】B 【解析】 【详解】

A．只将平面镜竖直向上平移一段距离，那么入射点O点在水平方向上会右移，反射光线在水平方向上也会右移，那么反射光线能够射中天花板上的新目标，A项不合题意； B．只将平面镜水平向右平移一段距离，那么入射点O点的位置不变，反射光线的位置也不变，那么反射光线不能射中天花板上的新目标，选项B符合题意；

C．只将平面镜绕O点顺时针转动一定角度，那么入射角会变小，反射角也会变小，反射光线也会绕O点顺时针转动一定角度，反射光线能够射中天花板上的新目标，C项不合题意；

D．只将激光笔的入射光绕O点逆时针转过一定角度，那么入射角会变小，反射角也会变小，反射光线也会绕O点顺时针转动一定角度，反射光线能够射中天花板上的新目标，D项不合题意。

18．如图所示，MN为透镜L的主光轴，AB为一条从左边射向透镜后折射的光线，由此可

以判定（ ）

A．若L是凸透镜，B点一定是L的焦点 B．若B点是L的焦点，则L一定不是凸透镜 C．若B点是L的焦点，AB的入射线一定平行于主光轴

D．若AB的入射光线是从无穷远处主光轴上一点发出的，则L一定不是凹透镜 【答案】D 【解析】 【分析】

凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用，据此分析判断。 【详解】

A．若L是凸透镜，入射光线平行于主光轴，则B点为凸透镜的焦点，若入射光线没有平行主光轴，则折射光线不会通过焦点， B当然也不是焦点，故A错误；

BC．若B点是L的焦点（可以是实焦点，也可以是虚焦点），L可能为凸透镜，也可能为凹透镜。当L为凸透镜时，AB的入射线一定平行于主光轴；当L为凹透镜时，AB的入射线一定不平行于主光轴，故BC错误；

D．若AB的入射光线是从无穷远处主光轴上一点发出的，L若是凹透镜，将变得发散，不会折射到B，所以一定不是凹透镜，而是凸透镜，故D正确。 故选D。

19．如图所示，一面镜子竖直挂在墙上，某人站在镜前2 m处，从镜子里只能看到自己的上半身，他要看到自己的全身，则（ ）

A．应后退到距镜2 m远处 B．应前进到距镜1 m远处 C．应后退到距镜4 m远处 D．无论前进后退都不能实现 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】

根据平面镜成像的特点：等大、等距、正立、虚像。由上图知， 在AAC和AOO中

AACOAOACAOOA CAAOOA故

AAC故

AOO

AOOO1 AAAC2即平面镜的高为人身高的

1 4因要看见自己在平面镜所成的全身像，平面的高度应为人身高的一半，故不管是前进还是后退，从镜子里也只能看见自己的上半身，不能看见自己的全身像。 故选D。

20．如图所示的两个平面镜相交成55°角，一束光线AO射到其中一个平面镜上，要使经另一镜面一次反射后，最后的光线从OA路径传播出去，角α应为

A．35° 【答案】A 【解析】 【详解】

B．55° C．45° D．90°

根据题意可知，反射光线与镜面PN垂直，由图知，两块平面镜相交成55°角，则

∠POB=90°-55°=35°，

因为反射现象中反射角等于入射角，法线垂直镜面，且平分入射光线与反射光线的夹角，则反射光线与镜面的夹角也等于入射光线与镜面的夹角，所以AO与平面镜MP的夹角α=∠POB=35°，故选A．