2024年中考物理专项训练（全国通用）-压轴题12 光学 密度 难点分析（原卷版+解析版）

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光的反射、平面镜成像、光的折射动态问题分析；
凸透镜成像：根据平行光折射过焦点或二倍焦距物像大小相等判断凸透镜焦距；
2.蜡烛、光屏和透镜在光具座上组装(三点共线)；
3.根据物距、像距和焦距大小关系判断成像特点及应用；
4.蜡烛、透镜和光屏移动引起的成像规律分析；
5.测量固体和液体的密度
一、凸透镜动态成像分析
1. 器材移动引起的动态分析：
(1)成实像时：物近像远像变大；物距减小(增大) →像距增大(减小)一像变大(变小);
(2)成虚像时：物近像近像变小；物距减小(增大)一像距减小(增大)一像变小(变大); (3)无论成实像还是成虚像，物体离焦点越近，像越大.
2. 焦距变化引起的动态分析：
换不同的透镜、水透镜中注水、排水或者加镜片，其实质都是改变了透镜对光的会聚能力.
(1)换焦距更小的凸透镜、水透镜注水或在透镜前加远视镜片，都使光线提前会聚，像距减小，若
保持蜡烛和透镜位置不变，需将光屏向靠近透镜的方向移动才能再次得到清晰的像；
(2)换焦距更大的凸透镜、水透镜排水或在透镜前加近视镜片，都使光线延迟会聚，像距增大，若 保持蜡烛和透镜位置不变，需将光屏向远离透镜的方向移动才能再次得到清晰的像.
二 、光屏上找不到像的原因
(1)“三心”不在同一直线上；
(2)物距等于或小于焦距；
(3)物距稍大于焦距，此时像距远大于二倍焦距，像超出了光具座.
三、测量固体的密度实验误差分析
1.引起误差的原因：
(1)实验仪器引起的：①游码没有归零、砝码磨损、物码颠倒、砝码生锈 →质量测量不准确；
②量筒读数仰视、俯视→体积测量不准确
(2)特殊物质引起的：物体是否存在间隙、附着气泡或有吸水性 →体积测量不准确
(3)实验步骤引起的：①先测体积后测质量，质量测量值偏大(固体上沾有水);
②测体积时将物体拿出后再读出原液体体积，体积测量值偏大(固体上沾有水)
2.误差大小分析：由 知：①所测m ↑(或V↓)→p个；②所测m↓(或V↑)→p↓
四、特殊方法测固体密度
1. 有量筒、有天平(缺砝码)测固体密度：缺砝码→无法测质量→等效替代法→用天平测出与物体等 质量的水→根据水的体积算出水的质量，进而算出物体的质量→计算物体的密度.
2. 有天平、无量筒测量固体密度：缺量筒→无法测体积→等体积法→烧杯中所加水的体积等于物体 的体积→利用水的质量差算出加入水的体积，进而算出物体的体积→计算物体的密度.
3. 有量筒、无天平测量固体密度：缺天平→无法测质量→浮力法→物体漂浮时所受浮力大小等于重 力→利用物体排开水的体积计算浮力，进而算出物体的质量→计算物体的密度.
4. 无天平、无量筒测量固体的密度：
①称重法：弹簧测力计称出物体的重力G₀ →弹簧测力计拉着物体浸没在水中示数为F拉→ 物体所受浮力F浮=G₀-F拉→排开水的体积等于物体体积→根据Fm=ρ液gV排计算体积→计算物体密度；
②漂浮法：物体漂浮时F浮=G→F浮=ρ液gV排→物体漂浮时排开液体的体积等于液面高度变化量 乘以容器底面积→物体的体积等于其浸没后液面高度变化量乘以容器底面积(漂浮得质量，漫没 得体积)→计算物体密度.
五、特殊方法测液体密度
1. 有量筒、有天平(无砝码):缺砝码→无法测质量→等效替代法→左右两烧杯质量相等→待测液体密度.
2. 有天平、无量筒：缺量筒 →无法测体积→等效替代法→烧杯中两液体体积相等一待测液体密度.
3. 有量筒、无天平：缺天平 →无法测质量→浮力法→控制容器在水中排开水的体积相同→漂浮时浮
力大小等于重力→待测液体密度.
4.无天平、无量筒：
①液体压强： 一密度已知液体(一般为水)某一点的压强大小→控制测量液体的压强与已知液体的压强相同(如橡皮膜形变程度相同)→列等式联立计算；
②浮力法(双漂):物体在不同液体漂浮时所受浮力不变且等于其重力→F浮=G物=F浮液→列等式计算.
目录：
01 光的反射、平面镜成像、光的折射动态问题
02 凸透镜成像规律
03 密度的综合分析（选填题）
04 平面镜成像实验
05 凸透镜成像实验
06 平面镜成像、凸透镜成像综合实验
07 测量密度实验 难点分析
08 光学、密度综合能力（信息）题
01 光的反射、平面镜成像、光的折射动态问题
1．（2024·湖北黄石·模拟预测）如图，两个平面镜相互垂直竖直放置，点光源在平面镜内成三个像，现让点光源S在水平面内沿圆周顺时针运动，则可以观察到镜子内的三个像
A．全都做顺时针运动
B．全都做逆时针运动
C．一个顺时针运动，另外两个逆时针运动
D．一个逆时针运动，另外两个顺时针运动
【答案】C
【详解】S在竖直的平面镜中成的像为S′，在水平的平面镜中所成的像为S0；S′在水平的平面镜中成的像为S″，而S0 在竖直的平面镜中所成的像点也是S″，即再次成像的像点是重合的，所以一共有3个像，如图所示：
现让点光源S在水平面内沿圆周顺时针运动，则镜子内的三个像中，S0、S′均做逆时针运动．S″是重合的像，相反了两次，应该做顺时针时针转动，故选C．
【点睛】解答此题的关键是要明确平面镜成像的特点，像与物体是左右相反的．解答此题要求学生应具备一定的空间想像能力．
2．（2024·湖北荆门·模拟预测）如图所示，一束光在平面镜上发生反射，反射光恰好照在光屏的A处，若入射光线保持不变，要让反射光照在光屏的B处，下列方法中可行的是（ ）
①只将光屏竖直向下移动一段距离
②只将平面镜水平向右移动一段距离
③只将平面镜水平向下移动一段距离
④平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度（＜90°）
⑤只将平面镜绕入射点O逆时针转过一定角度（＜90°）
A．①④B．②⑤C．③④D．①⑤
【答案】C
【详解】如图所示，①如果只将光屏竖直向下移动一段距离，反射光照在光屏上的位置向左移动，不会照在光屏的B处，故①不可行；
②如果只将平面镜水平向右移动一段距离，反射光照在光屏上的位置不变，仍然照在光屏的A处，故②不可行；
③如果只将平面镜水平向下移动一段距离，入射光位置不变，则光在平面镜上的入射点向右移动，反射光照在光屏上的位置向右移动，就可能照在光屏的B处，故③可行；
④如果平面镜绕入射点O顺时针转过一定角度（＜90°），则入射光线与镜面的夹角变小，入射角增大，根据光的反射定律可知，入射角增大则反射角增大，反射光照在光屏上的位置向右移动，就可能照在光屏的B处，故④可行；
⑤如果只将平面镜绕入射点O逆时针转过一定角度（＜90°），则入射光线与镜面的夹角变大，入射角减小，根据光的反射定律可知，入射角减小则反射角减小，反射光照在光屏上的位置向左移动，就不可能照在光屏的B处，故⑤不可行。
综上所述，③④是可行的，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
3．（2023·四川绵阳·模拟预测）如图所示，将透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽水平放置，固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。
（1）水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点，注入一定量的水后，光点移至B处，这是由于光在水面处发生了光的折射现象，此时入射角 （选填“大于”“等于”或“小于”）角θ；
（2）为使B处的光点移至C处，则应使水槽中的水量增加，若BC间距离为2cm，则水面高度的变化量△h 2cm（选填“>”“=”或“2f
由凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像，把蜡烛放在距凸透镜28cm的位置，此时物距大于二倍焦距，由凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像，凸透镜成实像时，物远像近像变小，所以像B小于像A，即像A大于像B。
（5）[5]根据凸透镜成实像时，满足u>f，由图丁可知，随着物距u的增大，物像间距L先减小后增大，当物距u=2f时，物像间距L最小为4f，因此，要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L不小于4f。
[6]由图丁可知，当物距u=f时，物像间距
L=4.5f
根据
v=L-u=4.5f-3f=1.5f
则放大率
15．（2024·广东珠海·一模）小明和小强利用一个凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验：
（1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，凸透镜的焦距是 cm。小强利用如图乙所示的手电筒正对凸透镜照射，调节光屏，也出现一个又小又亮的光斑，这个光斑与凸透镜的距离 （选填“大于”“小于”或“等于”）凸透镜的焦距；
（2）小明记录实验的部分数据如下表：
以上实验表格中，第1次实验所成的是倒立、 的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是 （举一个实例）。第1、2、3次实验所成的实像中，最大的是 （填实验序号）；
（3）如图丙所示，小明将印有“亚洲通用航空展”图案的透明胶片，贴在发光手电筒前端玻璃上，正对着上述凸透镜，调整位置，墙上出现一个清晰放大的“像”，若想要该“像”变得更大，则手电筒与凸透镜要 墙面（选填“靠近”或“远离”）。
【答案】 10.0 大于 缩小 照相机 3 靠近
【详解】（1）[1]如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，该处即为焦点，焦点到透镜光心是距离即为焦距，由图甲可知，凸透镜的焦距是10.0cm。
[2]手电筒发出的光不是平行光，而是发散光束，比平行光束晚会聚，所以正对凸透镜照射时，光斑与凸透镜的距离大于凸透镜的焦距。
（2）[3][4]第1次实验u>v，根据凸透镜成像规律可知，此时所成的是倒立、缩小的实像，生活中的照相机是利用这个规律制成的光学仪器。
[5]第1、2、3次实验成实像，根据“物近像远像变大”可知，物距最小时，成的实像最大，故第3次成的实像最大。
（3）[6]由题意可知，此时成放大的实像，若想要该“像”变得更大，根据“物近像远像变大”可知，则手电筒与凸透镜要靠近，以减小物距。
16．（2024·内蒙古·模拟预测）某小组同学“探究凸透镜成像特点”的实验，其中凸透镜的焦距为 15cm。
（1）用如图甲所示的装置，将“F”光源先贴着凸透镜，然后光源逐渐远离凸透镜过程中 A、B、C、D、E是通过凸透镜所看到的像。 则看到像的先后顺序正确的是( )
A．A→B→C→D→E
B．C→B→A→D→E
C． E→D→C→B→A
D．D→E→C→B→A
（2）凸透镜的焦距为 15cm，如图乙所示安装器材，当光源移至10cm刻度线处，移动光屏可以在屏上成清晰的像。 将光源移至30cm刻度处时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，为了能让像呈现在图乙所示的光屏上，下列做法可行的是( )
A．保持蜡烛和透镜的位置不变，更换焦距大于 15cm凸透镜，在光具座上移动光屏
B．保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏
C．保持图乙中光屏位置不动，在光具座上移动透镜
（3）完成实验后，小红又做了一些实验研究。在装有一定量水的大烧杯中，放入一根塑料棒，从烧杯正前方相同位置观察，当左右移动塑料棒过程中，不符合实际情况一幅图是( )
A．B． C． D．
【答案】 D BC A
【详解】（1） [1]用如图甲所示的装置，将“F”光源先贴着凸透镜，然后光源逐渐远离凸透镜过程中，先后经历了uf
像距
v=90cm-50cm=40cm
此时
u+v=20cm+40cm=60cm=4f
光屏不动，移动凸透镜到60cm刻度线处，此时物距等于像距等于30cm，恰好等于2倍焦距，成倒立等到的实像，故C符合题意。
故选BC。
（3）[3]当塑料棒在两侧位置时，装水的大烧杯可以看做是凸透镜，光水中进入空气中，发生折射，看到塑料棒错位，向较薄的一侧偏折；在中间位置时，垂直射入，折射光线不改变方向，不发生错位，只起到放大作用，故A不符合实际，符合题意，BCD符合实际，不符合题意。
故选A。
06 平面镜成像、凸透镜成像综合实验
17．（2023·江苏无锡·中考真题）小红拿到一块玻璃透镜，仔细观察这块透镜，发现一面有螺纹，一面是光滑的，她对此透镜进行了探究。

（1）她把该透镜靠近书上的“实验”二字，观察到如图甲所示的现象，由此可以判定该透镜是 （选填“凸”或“凹”）透镜；
（2）小红查阅资料后了解到，用如图乙所示的三棱镜组合可以描述该透镜对光的作用，请在图乙中画出平行光入射两个三棱镜后出射光线的大致方向 ；

（3）为探究该透镜的成像规律，小红将“F”光源、透镜、光屏放置在光具座上，调整好后，固定透镜位置，使“F”光源从距离透镜较远处逐次靠近透镜，每次都调节光屏到透镜的距离，使“F”光源在光屏上成清晰的像，将结果记录在下表中，则该透镜的焦距为 。当“F”光源位于如图丙所示位置时，光屏应适当向 （选填“左”或“右”）移动，才能在光屏上得到清晰的像。
（4）在了解了该透镜的成像规律后，小红用长方形不透明纸盒、平面镜、该透镜设计制作了一个投影仪，其剖面图如图丁所示，平面镜与底面夹角为，平面镜的中心位于透镜的主光轴上，盒上方开一方形孔，将“F”光源按照图示方式朝下平放在方形孔上、中心与平面镜中心在一条竖直线上，若盒子高度h为，为保证在正对透镜前方的屏幕上能看到一个放大的投影，则盒子长度l的范围为 ，屏幕上所成的图像形状是 。（选填“ ”、“ ”或“ ”）
【答案】 凸 10 左 10cm