初中声现象光学热学.docx

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初中声现象光学热学

一、声现象

【习题137】通常情况下，我们面对山崖高喊，若要听到回声，试估算人应距山崖多远?

（条件开放）

【答案】人距山崖17m

【习题138】用茶壶给热水瓶加水，因为水雾很大看不见水加至何处，经常会加满溢出。

有经验的人是边加水边听声音来控制加水的速度。

请你说出其中的道理。

（条件开放）

【分析】水注入热水瓶中时引起瓶内空气柱振动发出声音，空气柱长音调低，空气柱短音调高，快满时空气柱越短音调越高。

【答案】当我们向保温瓶中灌水时，随着瓶中水的增加，保温瓶发出的声音越来越高，声音是由瓶内空气振动而产生的。

声音的不同是指音调、响度、音色的不同。

向保温瓶里灌水的时候发出声音，是由于瓶里的空气柱发生振动所致。

空气柱越长，振动的频率越低，音调就越低；空气柱越短，振动的频率越高，音调就越高。

向保温瓶里灌水，随着瓶里的水越多，空气柱就越来越短，它振动的频率越来越高，所以，声音就越来越高。

有经验的人都是通过声音来判别保温瓶的水是否灌满。

【习题139】请你想像一下，如果“声音的速度变为0．1m／s”，我们的世界会有什么变化?

请写出三个有关的场景。

（假设想像型结论开放）

【分析】根据声音速度变慢来分析可能发生的情形。

【答案】①两人对面说话，要隔一段时间才能听到；②闪电过后要隔好长时间才能听到雷声；③发令枪响好长一段时间运动员才能起跑；④听到汽车的鸣笛时，汽车已经过去很远了。

【习题140】城市噪声来源有工业噪声、交通噪声和生活环境噪声。

控制措施有：

将噪声严重的工厂迁出市区；对噪声大的机器安装消音器并限制使用，未安装消音器设备的机车不得驶入市区；在市内规划安静小区，不安装高音喇叭，车辆尽量少鸣喇叭等；积极搞好城市绿化植树，宜用多孔建筑材料，加强隔音。

例如城市高架快速干道系统__________上海市内环线上，采用质量轻、强度高、隔音性能好且耐腐蚀的先进建材__________聚碳酸酯板作为隔音材料，能尽可能降低高架干道上车辆行驶时产生的噪声污染。

此外，在市区有关地段如闹市区等处设立噪声监测及分贝数显示装置，以加强对噪声的控制。

同时加强每个公民控制噪声的环保意识，不制造噪声并增强自我健康保护。

（结论开放）

（1）噪声是指发声体做__________的振动时发出的声音。

（2）阅读上述材料可知减弱噪声的方法是：

在__________处减弱；在__________过程中减弱；在__________处减弱。

（3）在教室里上课，室外常有噪声干扰，请你至少提出三种减小噪声干扰的方法。

【答案】

（1）无规则的杂乱无章

（2）声源；传播；人耳

（3）①建议学校依靠环保部门，依法清除学校附近的噪声源；②改进噪声发生处的设备，减弱噪声；③关上教室的门窗；④在教室周围多种树等。

【习题141】将礼堂、餐厅、候车室的墙壁和屋顶都做成凸凹不平的各式形状，这主要是为了什么?

（条件开放题）

【分析】凸凹不平的表面可以使声波向各个方向反射。

【答案】一是能使声音分散；--是能避免回声加强原声，减少声音响度。

【习题142】人们在买瓷器时，用一只手托起瓷器，用另一只手在瓷器的不同部位轻轻敲击，根据响声，检查瓷器是否有裂缝，那么有裂缝的瓷器发出的声音是（）

A．响声清脆B．响声很小C．沙哑短促D．不响

【答案】C

【习题143】在一次郊游中，同学们没有携带乐器。

小红设计出了用汽水瓶做的打击乐器，敲出了优美动听的曲子。

请问：

①小红除了用汽水瓶外，还需要什么辅助器材?

②在设计中，低音瓶和高音瓶有什么不同?

（条件开放）

【答案】①水和木棒；②低音瓶中水少，高音瓶中水多。

【习题144．】驰名中外的北京天坛里的回音壁、三音石、圜丘三处建筑有非常美妙的声音现象，它是我国古代建筑师利用声音的__________原理造成的音响效果?

（条件开放）

【分析】用回声的产生原因解答此题。

【答案】天坛里的回音壁、三音石都是利用声音的反射，分别听到回声与原声而造成的；圜丘是利用回声与原声混在一起使声音更加响亮而造成的。

故应填：

反射。

【习题145】一山峡宽1200m，两侧均为竖直陡壁，有人在山峡内放了一枪，他听到头两次回声间隔5s。

求人离两旁陡壁的距离分别为多少?

（策略开放）

【分析】解题关键是要弄清两个问题：

一是枪声从放枪地点传到陡壁又反射回放枪处，所以放枪地点到陡壁的距离应是声音所走距离的一半。

如图所示。

二是人听到两次回声间隔是5s，如果声音向较近的陡壁传播并返回的时间是tl，则向另一侧较远的陡壁传播并返回的时间t2=t1+5s。

【答案】1025m

【习题146】某同学站在铁路旁，他看到远处铁道检修工人用铘头向铁轨敲了一下，过一会儿听见两声敲击声，如果两次声音间隔0．5s，求该同学离工人敲击处多远。

（策略开放）

【分析】此同学听见的声音分别由空气和钢轨传播过来，由于声音在不同物质内传播速度不同，所以传播相同距离时所用的时间不等。

【答案】183.6m

【习题147】一列火车以20m／s的速度前进，在距某一隧道口500m处鸣笛。

问司机听到回声时，火车头距隧道口多远?

（声音在空气中的传播速度为340m／S）

【解析】因题中没有说明火车运动的方向，所以，火车距隧道口500m处鸣笛时，有如下两种情况，一种是火车向着隧道口行驶，逐渐靠近隧道口，听到回声时车头距隧道口小于500m，如图2-2甲所示；另一种是火车背向隧道口行驶，逐渐远离隧道口，听到回声时车头距隧道口的距离大于500m，如图所示。

（1）当火车向着隧道口行驶时，444．4m。

（2）当火车背向隧道口行驶时，562．5m

二、光学

【习题148】汽车的车前灯为什么安装在车头的下部，而不安在顶部?

（条件开放）

【分析】根据光在均匀介质中沿直线传播可知，光源照射不透明物体时，在其后方形成没有光线到达的暗区域，称为不透明物体的影。

对同样高的物体，如果光源高则影短，光源低则影长，如图所示。

夜间行车时，驾驶员判断前方路况须打开车前灯，如果没有什么障碍物，路面平坦，则车前路面一片亮；若路面凸凹不平，就会看到长长的黑影。

【答案】所以把车灯安在车前底部，能使障碍物的影子长些，便于驾驶员观察，提前处理情况。

【习题149】请根据图2．4中给出的入射光线和出射光线的传播方向，在方框中填放适当光学元件，以满足题设条件，并作出光路图加以说明，请找出尽可能多的方法。

（结论开放）

【分析】既可利用光的反射知识，也可利用光的折射知识解决此问题。

【答案】如图所示，还有其他的解法。

【习题150】将一物体沿凸透镜的主光轴，从贴着透镜的位置开始，逐渐远离透镜的过程中（）（结论开放）

A．像先变大，后逐渐变小B．像先变小，后逐渐增大

C．像逐渐变小D．像先是虚像，后是实像

【分析】当物体距凸透镜的距离在焦距以内时，为放大镜。

所成的像是正立放大的虚像。

物距越大像越大，所以物体远离透镜时像逐渐变大。

当物体距凸透镜的距离在焦距和2倍焦距之间时，透镜成倒立放大的实像（幻灯机），物距增大时，像逐渐减小。

当物体距透镜的距离在2倍焦距以外时，成倒立缩小的实像（照相机），物距越大像越小。

所以像先变大，后逐渐变小；先是虚像，后是实像。

【答案】A、D

【习题151】如何判断一个透镜是凹透镜还是凸透镜?

简要写出判断方法。

（策略开放）

【分析】利用透镜的光学特性、形状等特点解题，此题可从不同的角度出发解决。

【答案】

（1）利用凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用来判断。

可把透镜放在阳光下，另一侧用光屏承接，如出现一个亮点，则是凸透镜，有暗影的是凹透镜。

（2）利用凸透镜的形状特点来观察，中央厚边缘薄的是凸透镜，中央薄边缘厚的是凹透镜。

（3）利用透镜的成像特点，可把透镜放在报纸上，如果报纸上的字变大，则是凸透镜，如果报纸上的字变小，则是凹透镜。

【习题152】请写出两种可以比较方便地估测一个凸透镜焦距的方法。

（策略开放）

【分析】解答该题，可以利用平行于主光轴的光线，经过透镜后会聚于焦点的性质或者利用置于凸透镜焦点上的物体经凸透镜后不能成像的性质来估测，这样比较方便。

将物体放在凸透镜主光轴2倍焦距点上，成等大倒立实像的方法，就比较麻烦。

【答案】

（1）将凸透镜正对太阳光放置，在凸透镜下放置一张白纸，上下移动白纸，当白纸上的光斑最小时，光斑到凸透镜的距离就是凸透镜的焦距。

（2）将凸透镜作为放大镜，正对自己的手纹观察，逐渐增大凸透镜和手纹之间的距离，通过凸透镜看到的手纹的像逐渐变大，当像变得模糊不清时，手纹到透镜间的距离就近似是凸透镜的焦距。

【习题153】在做“凸透镜成像”的实验中，如果无论怎样移动光屏，都不能在光屏上成像，你分析这可能是由哪些原因造成的?

（结论开放）

【分析】可能的原因一是像不能成在光屏上；二是不能成像。

【答案】原因有四个：

①光屏与凸透镜、烛焰不在同一高度上；②烛焰在凸透镜的焦点上；③烛焰在凸透镜的焦点以内；④烛焰虽在焦点以外，但可能离焦点很近，使所成的实像，像距过大，在教室的范围内找不到。

【习题154】已知凸透镜焦距为l0cm，设物体到透镜的距离为u，则下列判断正确的是（）（结论开放）

A．将该透镜作放大镜使用时，u<10cm

B．将物体作为一点光源时，利用该透镜可得到一束平行光，此时u=10cm

C．将该透镜作幻灯机的镜头使用时，u>10cm

D．将该透镜作照相机的镜头使用时，u<20cm

【答案】A、B、C

【习题155】老花镜的度数等于它的焦距的倒数乘100，请你设计一个测老花镜度数的方案，要求写出所用器材、操作步骤和计算公式。

【分析】根据题意可知，要求老花镜的度数，就必须知道老花镜的焦距。

老花镜是凸透镜，故测凸透镜的焦距是解题的关键。

【答案】器材：

刻度尺、老花镜的镜片。

步骤：

（1）在晴天，把镜片放在阳光下，使光线与镜片垂直。

（2）调整镜片与地面的距离，使地面上的光点（或光斑）最小、最清晰。

（3）以m为单位，用刻度尺测量镜面到光点的距离，用f表示。

计算公式：

镜片度数D=100/f。

（此题还有其他答案）

【习题156】请举出利用光的直线传播规律解决实际问题的4个实例。

（1）__________

（2）__________（3）__________

（4）__________。

【分析】光在均匀介质中沿直线传播，常见的现象和实例大都发生在空气中。

【答案】

（1）站队看齐；

（2）射击瞄准；（3）木工判断木板是否刨平；（4）激光测距；（5）挖隧道时用激光校准隧道是否平直；（6）激光制导弹。

【习题157】郭沫若在《游武夷泛舟九曲》一诗中写道：

“九曲清流绕武夷，棹歌首唱自朱熹。

幽兰生谷香生径，方竹满山绿满溪。

”这四句优美的诗中包含了许多物理现象，如“幽兰生谷香生径”包含扩散现象，请写出其中两种物理现象的名称（扩散现象除外）：

．

①____________________；②____________________。

【答案】①机械运动；②曲线运动；③声现象；④声音的产生；⑤声音的传播；⑥光的反射；⑦平面镜成像（任选其中两种即可）。

【习题158】如图所示，用自制针孔照相机观察烛焰，下列说法中正确的是（）（结论开放）

A．薄膜上出现烛焰的像是倒立的

B．薄膜上出现烛焰的像可能是缩小的

C．保持小孔和烛焰的距离不变，向前推动内筒，烛焰的像更明亮

D．保持小孔和烛焰的距离不变，向后拉动内筒，增加筒长，烛焰的像变大

【分析】考查小孔成像的原理，就是光在空气中沿直线传播。

如图所示，薄膜距离小孔越近，像越小，但光线相对集中，所以像会更加明亮。

如果薄膜距离小孔远些，像会大一些，因光线分布的区域大，像会暗些。

如果内筒足够大，光屏距小孔的距离也足够大，（大于烛焰距小孔的距离），则所成的像就比物大，成放大倒立的实像。

所以这是一道结论开放题，答案不惟一。

【答案】A、B、C、D

【习题159】如图所示，AB、CD是发光点S发出经平面镜反射的两条光线。

在图中画出发光点S和它的平面镜中的像S’。

（策略开放）

【分析】可利用光的反射定律来解答，也可利用平面镜成像规律来解答，属于策略开放题。

【答案】方法一：

如图甲所示，根据光的反射定律，先作过入射点A、C的法线AN、CN’，后根据反射角等于入射角作出入射光线，两条入射光线的交点即为光源S的位置。

再根据平面镜成像特点作出像S'

方法二：

如图乙所示，根据平面镜成像特点作图，先把两条反射光线AB、CD反向延长相交点S’点找到，则S’点即是光源S的虚像，然后根据像和物的大小相等，像和物到镜面的距离相等，即可得到光源S的点。

【习题160】用镜头焦距不同的两架照相机，在同一位置拍摄同一处景物的清晰的照片。

则用焦距较小的照相机拍到的景物的像较__________（填“大”或“小”）（策略开放）

【分析】可用凸透镜成像规律或画图法来解答，此题属于策略开放题。

【答案】解法一：

照相机镜头相当于凸透镜，从图甲中不难看出，当物体在凸透镜中成实像时，物近、像远、像变大，物远、像近、像变小。

这里的远近是相对于凸透镜焦距而言的。

本题中物体到两架照相机镜头的距离虽相等，但物体距焦距小的镜头焦点的相对距离比距焦距大的镜头焦点的相对距离远，由“物远、像近、像变小”知，用焦距较小的照相机拍到景物的像较小。

解法二：

也可用画图法直接得出答案。

如图乙所示。

【答案】小

【习题161】如图所示的是几幅日常生活中的物理现象的图片，请你指出图片中反映的相关物理知识。

【答案】

（1）苹果受重力作用；

（2）光的反射；

（3）摩擦生热；

（4）光的折射。

【习题162】如图所示，一盛水容器置于水平桌面上，一束方向不变的光线从左上方斜射向水面，这时反射角为α，折射角为γ。

若把容器的左端稍微垫高，待水面重新平静后，反射角为α'，折射角为γ'，那么α'和α,γ'和γ关系如何?

（条件开放）

【分析】因为容器中装的是水，把容器左端垫高，水面仍然水平。

垫高前后入射光线保持不变，所以折射角和反射角不变化。

此题属于条件开放，隐含条件为水面总是水平的。

【答案】折射角和反射角不变化。

【习题163】显微镜能对微小物体进行高倍数放大，它利用两个焦距不同的凸透镜分别作为物镜和目镜，则物镜和目镜对被观察物所成的像是（）

A．物镜成倒立、放大实像

B．物镜和目镜都成实像

C．物镜和目镜都成虚像

D．目镜成正立、放大虚像

【分析】物镜的焦距较短，物体通过物镜成放大实像，这个像成在目镜的焦点以内，所以目镜成放大虚像，选项A、D正确。

【答案】A、D

【习题164】如图所示，平面镜前有一发光点S，通过平面镜，人可以在哪个范围内观察到此发光点的像?

【分析】确定光源在镜子边缘反射光线，就能确定人观察发光点像的范围。

【答案】方法一：

如图甲所示，从光源S像镜子边缘分别作入射光线SA、SB，根据光的反射定律作出SA的反射光线AC和SB的反射光线肋，则在C—A—B—D的范围内均可观察到S的像。

方法二：

如图乙所示。

根据平面镜成像的特点，像和物的大小相等，像和物到镜面的距离相等，即可得到光源S的像S'。

连接AS，并延长到C，连接BS'并延长到D，则在C—A—B—D的范围内均可观察到S的像。

【习题165】如图所示，在薄板上挖一小孔，正好放入一凸透镜，设透镜与光屏间相距为d，在透镜左侧主光轴上距透镜d／2处放一点光源S，在光屏上恰得到一个与孔等大的光斑，那么此凸透镜的焦距应为多少?

（策略开放）

【分析】利用凸透镜对光线的会聚作用，作出合理的光路图，再由凸透镜成像规律求解。

【答案】作如图所示的光路图，解法一：

此凸透镜的焦距为d／2时光线如图所示①的折射光线。

依据凸透镜成像规律，光点在焦点，经凸透镜折射后光线为平行光。

解法二：

凸透镜的焦距也可能为d／4，折射光线如②，依据凸透镜成像规律，光点在2倍焦距处，经凸透镜折射后，成像也在2倍焦距处。

因此凸透镜的焦距可能为d／2或d／4。

【习题166】放映电影、幻灯的银幕常用粗糙的白布做成，目的在于：

一是利用__________使剧场中各处的观众均能看到画面；二是白布能反射__________颜色的光，使观众能看到色彩正常的画面。

【分析】漫反射的光射向各个方向。

白光是由各种色光混合而成的。

【答案】光射到不平的物体表面时会发生漫反射，漫反射的

光射向各个方向。

白光是由各种色光混合而成的，故此题应填：

漫反射；所有。

【习题167】烈日炎炎的夏季，同学们在工地上劳动，将凉水壶放在电线杆的阴影里，小玲同学突然提出：

电线杆有影子，电线为什么没有影子呢?

有四位同学提出了解释，其中正确的是（）（条件开放）

A．射到电线上的光线太弱

B．电线是导体，太阳光射到它上面不能形成影子

C．太阳是个大光源，能把较细电线的四周照亮，故无法形成影子

D．电线杆是竖直的能形成影子，电线是横着的不会形成影子

【答案】C

【习题168】夜晚在松花江边散步，隔江看到对岸的路灯在江中成的像，是一条条的光柱而不是灯泡的清晰的像。

为什么会产生这种现象?

（条件开放）

【分析】如果江面平如镜，那么灯在江中的像是一盏灯。

由于轻风吹拂水面泛起涟漪，江面总有水波起伏，像许多取向不同的平面镜，电灯在每一个小平面镜内都成像，但各个像的位置高低不同，这些像组合起来就形成一条条光柱。

【答案】由于江面漫反射电灯光成像的结果。

【习题169】如图是小明在海滨画出的一幅图，请你观察这幅图，图中的现象或物体，与你学过的什么物理知识有关，参照示例选出两个填在下表中。

现象和物体