光学及力学计算.docx

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光学及力学计算

一．作图题（共4小题）

1．“猴子捞月”的故事同学们耳熟能详，如图所示，若猴子的眼睛用点A表示，空中的月亮用点B表示，请画出猴子看见水中月亮的光路图，并保留必要的作图痕迹。

2．如图所示，点S表示天空中的小鸟，点S′表示游泳者在水下看到的小鸟，请画出游泳者能看到小鸟的一条入射光线和对应的折射光线。

（保留作图痕迹）

3．如图所示，一束光线在空气和水两种介质的分界面上同时发生反射和折射，图中已标出了反射光线OB，请画出折射光线OC的大致方向和入射光线AO。

4．如图甲所示，渔民看到水中S′处有一条鱼，为了叉到鱼，他们不是对准图乙中的S′，而是对准位置更深的S叉去。

因为S才是鱼真实的位置，S′处是鱼的像的位置。

请你在乙图中作出一条由S发出，经过水面后射入人眼的光线。

二．实验探究题（共12小题）

5．用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像的规律”

（1）实验前，让平行光束垂直镜面射入杯中（如图甲），从烟雾中可以观察到凸透镜对光有　　（选填“会聚”或“发散”）作用。

（2）实验中，当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示，在光屏上可得到一个清晰倒立、　　（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。

6．小明做“探究凸透镜成像规律”的实验：

（1）调整器材高度时，应　　（选填“点燃”或“不点燃”）蜡烛。

（2）如图所示，蜡烛和光屏之间的距离为45cm，此时在光屏上得到一个清晰的像，　　就是利用这一成像规律工作的。

若将凸透镜向蜡烛移动适当距离，光屏上又得到一个清晰的　　（选填“放大”或“缩小”）的像。

（3）接下来，小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间且靠近凸透镜的位置，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，应将光屏　　（选填“远离”或“靠近”）凸透镜。

7．小明用一个焦距为8cm的凸透镜探究凸透镜的成像规律，当装置如图甲所示时，烛焰在光屏上成清晰的像。

（1）图甲中光屏离凸透镜的距离可能是　　（填序号）

A.22cmB.14cmC.6cmD．无法确定

（2）保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向右调节一段距离后，要想在光屏上成清晰的像，应将光屏向　　（填“左”或“右”）调节；

（3）若步骤

（2）中未调节光屏的位置，则需在凸透镜前加一个　　（填“凸”或“凹”）透镜，才能在光屏上得到清晰倒立的像；

（4）若将印有字母“F”的纸片（图乙）放在离凸透镜5cm的地方，我们能看到的清晰的像是丙图中的　　（填序号），生活中应用该原理制作的光学仪器是　　。

8．如图所示，某学习小组在“探究凸透镜成像规律”的实验中。

（1）由图甲可知，凸透镜的焦距是　　cm．图乙是某次实验的情景，烛焰能在光屏上成清晰的像，此时像的性质是倒立、　　的实像。

利用这一成像规律可制成　　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。

（2）如果让蜡烛在图乙实验的基础上远离凸透镜，仍要在光屏上得到一个清晰的像，光屏应向　　（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。

9．某小组同学利用光具座进行“探究凸透镜成像规律”的实验：

（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，应调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在　　。

（2）已知所用的凸透镜的焦距f=15cm，如图所示，要使蜡烛在光屏上成清晰的像，在蜡烛、凸透镜和光屏三者中，只移动其中一个的位置，其余两个不动，可行的措施是：

　　。

（3）如果把凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，将蜡烛移至10cm刻度线处，移动光屏，当光屏上呈现烛焰清晰的像时，该像是倒立、　　的实像；当烛焰放在距凸透镜12cm处时，在凸透镜另一侧前后移动光屏，　　（选填“能”或“不能”）在光屏上得到像。

（4）实验中，燃烧的蜡烛逐渐变短，光屏上的像会逐渐向　　（填“上”或“下”）移动，为了使像成在光屏的中心，可将蜡烛向　　（填“上”或“下”）调整。

（5）分析实验数据可知，当物体通过凸透镜成实像时，物距增大，像距　　。

10．如图所示，李宁同学在张老师指导下做“探究凸透镜成像规律”的实验。

（1）当蜡烛位于图中B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，此时像和物大小相等，则该凸透镜焦距为　　cm。

（2）李宁同学把蜡烛移动到A处，屏上的像变得模糊，要使像变清晰，光屏应向　　（选填“左”或“右”）适当移动，此时光屏上的像应该是倒立、　　的实像。

（3）在上述

（2）操作的基础上，张老师取下自己戴的眼睛放于蜡烛和凸透镜之间、光屏上的像又变得模糊，李宁同学发现当光屏向左移动适当距离后像又清晰。

由此可知，张老师所戴的眼镜是　　，张老师的眼睛属于　　（选填“近视镜”、“远视眼”、或“正常眼”）。

11．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。

（1）如图甲所示，凸透镜位置固定，当发光的小灯泡放在40cm刻度线位置时，移动光屏发现光屏上始终能呈现一个大小不变的光斑，则该透镜的焦距为　　cm

（2）小明用蜡烛代替小灯泡继续做实验，将蜡烛放在在图乙所示位置，无论怎样移动光屏都接收不到完整像，这是因为蜡烛、凸透镜、光屏的中心不在　　。

经调整后，则能在光屏一个倒立、　　（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的　　像。

（选填“实”、或“虚”）

（3）若想使光屏上的烛焰的像变得再大一些，在不改变凸透镜位置的情况下，应将蜡烛向　　（选填“左”或“右”）适当移动一段距离，再调整光屏的位置。

蜡烛燃烧一段时间后会变短，则光屏上的像会向　　移动。

（选填“上”、或“下”）

（4）在图乙中，小明借来物理老师的眼镜，并将其靠近凸透镜左侧，发现光屏上的像由清晰变模糊，向右移动光屏又发现清晰的像，说明老师的眼镜的镜片是　　透镜，老师的视力缺陷　　（选填“近视”或“远视”）

12．在研究凸透镜成像的实验中，保持图中凸透镜的位置，那么：

（1）a、b、c、d、e各点中，把烛焰放在　　点，屏上不会出现烛焰的像；

（2）a、b、c、d、e各点中　　点是成放大和缩小像的分界点；

（3）如图，烛焰的像在光屏的下部，要使像能够成在光屏的中央，应将　　向下调整（选填“蜡烛”或“透镜”）；

（4）当烛焰在b点时，调整光屏的位置，在光屏上成出清晰的像，接着使烛焰向右移动到d点，此时应该将光屏向　　移到某一位置（选填“左”或“右”），才能在屏上得到倒立、　　、清晰的实像（选填“放大”、“缩小”或“等大”）。

13．如图所示在“探究凸透镜成像”的实验中，凸透镜焦距为15cm。

（1）实验前应首先调整蜡烛、凸透镜、光屏，使烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，其目的是　　。

（2）如图所示，光屏应在　　区域前后移动，才能得到清晰、倒立、　　（选填“放大”或“缩小”）的实像，根据这一原理人们制成了　　。

（3）在蜡烛和凸透镜之间放上一个近视眼镜，则发现像变得模糊了，这时应适当向　　（选填“左”或“右”）移动光屏，才能重新得到清晰的像。

（4）若实验中将光屏换成平面镜，则从侧面　　（选填“能”或“不能”）看到清晰、倒立的烛焰像。

14．某小组用一组眼睛模型、一个能发出平行光束的光源和几个不同焦距的凹透镜和凸透镜来探究近视眼、远视眼的成因及矫正方法，如图所示，其中凸透镜相当于角膜和晶状体，烧瓶的后壁相当于视网膜，着色液体则表示玻璃体：

（1）用平信光束照射每个眼睛模型，图中近视眼的是　　模型（填“甲”、“乙”或“丙”）；三个凸透镜的焦距f甲、f乙、f丙由大到小的顺序是　　；

（2）为矫正远视眼，应在模型前加一个合适的　　透镜。

15．眼睛健康是大家一直关注的问题，请回答下列与眼睛有关的光学问题：

（1）如图甲为正常人眼看远近不同物体时眼睛的自动调节，以下分析正确的是　　。

A．这不可能是同一个人的眼

B．这说明眼睛是一个自动变焦（距）的系统

C．看远处的物体常常需要眯起眼睛看

D．看近处的物体晶状体应扁平一些

（2）全国中学生体质健康调研数据表明：

中学生近视发生率约为55.22%，且急剧低龄化。

如图所示，　　（选填“乙”或“丙”）图表示近视眼折光系统的光路示意图，矫正近视眼应佩带　　（选填“凸透镜”或“凹透镜”）制成的眼镜片。

16．如图所示，把凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜。

给凸透镜“戴上”近视眼镜，使烛焰在光屏上成清晰的像。

“取下”近视眼镜，光屏上的像变模糊，沿靠近凸透镜方向移动光屏，光屏上能重新呈现清晰的像。

实验结果表明：

（1）近视眼镜的作用是使像相对于晶状体向　　（填“前”或“后”）移，从而能在视网膜上成清晰的像。

（2）近视眼镜的作用是将光线　　（填“会聚”或“发散”）。

评卷人

得分

三．计算题（共13小题）

17．如图所示，玻璃杯和水总重6N，放在水平桌面上，已知杯中的水深0.15m，杯的底面积0.002m2（忽略玻璃的厚度，g取10N/kg）。

求：

（1）杯底受到水的压力。

（2）桌面受到的压强。

18．如图所示，在质量为1kg的容器内装有5kg的水，容器底面积为0.01m2，容器放在水平桌面上，桌面面积为0.9m2，g取10N/kg．求：

（1）容器对桌面的压力。

（2）容器对桌面的压强。

（3）水对A点的压强。

（4）水对容器底的压力

19．如图所示，一体积为10﹣3m3的立方体木块，在水中静止时，刚好有五分之二露出水面。

求：

（g=10N/kg　ρ水=1.0×103kg/m3）

（1）木块受到的浮力；

（2）木块的质量；

（3）木块的密度。

20．如图甲所示，一个边长为1m的正方体静止在湖底，上表面离水面深度为h，现用一根粗细和重力不计的绳子，将该物体从水底竖直向上拉，直至完全拉出水面，在整个拉动过程中物体始终保持0.1m/s匀速运动，拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示。

（g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：

（1）物体在露出水面前受到水的浮力是多少？

（2）物体的密度是多少？

（3）静止在湖底时上表面受到水的压强是多少？

（4）静止在湖底时上表面受到水的压力是多少？

21．如图所示，将一个体积为1.0×10﹣3m3的木块用细线系在底面积为400cm2的圆柱形容器的底部。

当容器中倒入足够的水使木块被浸没时，细线上的拉力大小为4N，（取g=10N/kg）求：

（1）木块浸没在水中受到的浮力？

（2）该木块的密度是多大？

（3）剪断细线，木块再次处于静止后，容器底部所受水的压强减小了多少Pa？

22．如图，底面积为300cm2、不计质量的薄壁盛水柱型容器A放置于水平地面上，内有质量为400g、边长为10cm、密度均匀的正方体物块B，通过一根长10cm的细线与容器底部相连，此时水面距离容器30cm，求：

（1）物体B所受到的浮力F浮；

（2）物体B的密度ρB；

（3）容器对水平地面的压强；

（4）剪断绳子，但物块静止后，水对容器底的压强变化了多少？

23．如图甲，一实心长方体G沿竖直方向以0.2m/s的速度匀速上升的情景，图乙是G从水底上升到水面之后这个过程细绳对G的拉力F随时间t变化的图象（水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3）。

求

（1）长方体G浸没在水中时受到的浮力；

（2）长方体G的密度；（3）长方体在水底时，水底受到水的压强。

24．某型号汽车发动机的额定功率为4×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1600N．在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：

（l）发动机所提供的牵引力大小；

（2）汽车行驶10min牵引力所做的功；

（3）汽车行驶速度的大小。

25．某型号汽车发动机的额定功率为5.4×104W，在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是1800N．在额定功率下，当汽车匀速行驶时，求：

（l）发动机所提供的牵引力大小；

（2）行驶速度的大小；

（3）行驶5min牵引力所做的功。

26．一辆质量是1.5×103kg的汽车不慎陷入泥泞地面，汽车司机用如图所示滑轮组将滑轮组将汽车拖出。

已知整个过程中，水平拉力F是400N，汽车沿水平方向匀速移动了2m，滑轮组的机械效率为75%．求：

（1）拉力F做的总功。

；

（2）有用功为多大？

（3）汽车受到的阻力大小。

27．一辆汽车不慎陷入泥坑，司机用如图所示的滑轮组将汽车拖出。

已知整个过程中，水平拉力F是1×104N，汽车沿水平方向匀速移动了4m，滑轮组的机械效率为80%．求：

（1）拉力F做的总功。

（2）有用功为多大？

28．如图所示，司机师傅利用滑轮组把汽车从泥坑里拖出来（泥坑可近似看成水平面），在此过程中汽车匀速移动了1m，共用时5s，已知汽车所受阻力为1200N，司机师傅的拉力功率为300W，在考虑滑轮组摩擦阻力影响因素条件下，求：

（1）司机师傅的拉力为多大？

（2）滑轮组的机械效率是多少？

29．如图，动滑轮对A物体的拉力为50N，A物体向左匀速移动0.5m，F的大小为18N，求：

（1）拉力F做功多少？

（2）拉力F的机械效率为多少？