11 小明在学习“光的传播”时，看到实验过程如下：①用激光笔射向水中，观察到光线是一条直线（如图所示）；②用漏斗从容器底向水中缓慢注入浓盐水，观察到光线发生了弯曲；③经搅拌后，观察到光线又变直.该实验目的是得到下列哪个结论（）.

A.光在水中沿直线传播
B.光在盐水中沿直线传播
C.光在任何液体中都可以传播
D.光在同种均匀介质中沿直线传播

11.D

【分析】
本题通过三个实验步骤探究光的传播规律：①光在均匀水中沿直线；②注入浓盐水后介质不均匀，光线弯曲；③搅拌后介质均匀，光线又变直。需结合实验现象分析各选项，明确实验核心目的是探究光沿直线传播的条件，而非单一介质或传播可能性。
【解析】
步骤①：光在均匀的水中沿直线传播；步骤②：注入浓盐水后，容器内介质（水和盐水）不均匀，光线发生弯曲；步骤③：搅拌后，介质变为均匀的混合液体，光线恢复直线传播。综合三个现象可知，光沿直线传播的前提是“同种均匀介质”。
对选项逐一分析：
A选项仅提及光在水中的传播，未涵盖均匀盐水的情况，结论不全面；
B选项未考虑盐水不均匀时光线不沿直线的情况，结论错误；
C选项实验目的不是探究光能否在液体中传播，偏离主题；
D选项准确总结了实验得出的核心结论：光在同种均匀介质中沿直线传播。
【答案】
D
【知识点】
光的直线传播条件
【点评】
本题通过对比实验直观展示了光沿直线传播的条件，是光学基础知识点的典型考查，实验设计清晰，便于学生理解光传播的规律，属于基础题型。
【难度系数】
0.7

12 物理老师走在街头，看到地面上树荫里有许多圆形光斑，抬头看看树叶间刺眼的阳光，想到这树荫下藏着物理学的秘密，便拍下一张照片（如图所示）.经估测树荫下一个清晰光斑的直径约为7 cm，这束阳光从约7 m高处的树叶间照射下来.太阳光经过约8 min来到地球（太阳和地球之间的距离按$1.5×10^{11}$ m计算），粗略计算太阳的直径最接近（）.

A.$1.5×10^{9}$ m
B.$1.5×10^{19}$ m
C.$5×10^{6}$ m
D.$5×10^{12}$ m

12.A [解析]因为光斑的直径和小孔的位置可构成三角形,太阳的直径和太阳和地球之间的距离可构成三角形,二者是相似三角形,相似三角形的对应边成正比,设太阳直径为D,光斑的直径为7 cm=0.07 m,则有$\frac{0.07\ \mathrm{m}}{D}=\frac{7\ \mathrm{m}}{1.5×10^{11}\ \mathrm{m}}$,解得$n=1.5×10^9\ \mathrm{m}$,故选A.

【分析】
本题利用小孔成像原理，树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶间小孔成的像，此时太阳直径与太阳到地球的距离构成的三角形，和光斑直径与小孔到地面的高度构成的三角形为相似三角形，根据相似三角形对应边成比例的性质，即可计算太阳的直径。
【解析】
1. 统一单位：光斑直径 $ d = 7\ \mathrm{cm} = 0.07\ \mathrm{m} $，小孔到地面的高度 $ h = 7\ \mathrm{m} $，太阳到地球的距离 $ L = 1.5×10^{11}\ \mathrm{m} $。
2. 设太阳直径为 $ D $，因两个三角形相似，对应边成比例，故有 $ \frac{d}{D} = \frac{h}{L} $。
3. 代入数值计算：
$ D = \frac{d · L}{h} = \frac{0.07\ \mathrm{m} × 1.5×10^{11}\ \mathrm{m}}{7\ \mathrm{m}} = 1.5×10^9\ \mathrm{m} $
【答案】
A
【知识点】
光的直线传播、相似三角形应用
【点评】
本题结合生活中的小孔成像现象，考查相似三角形比例关系的应用，需要学生理解小孔成像原理并建立相似模型，难度适中，能检验学生的知识迁移能力。
【难度系数】
0.5

13 跨学科 几何证明与光的直线传播 夜晚，小明沿着平直公路AB经过路灯，他头部的影子在地面上行进的轨迹可能是().

A.沿着CD
B.沿着EF
C.沿着GH
D.沿着IK

13.C

【分析】
要判断头部影子的行进轨迹，需结合光的直线传播原理分析：光在同种均匀介质中沿直线传播，路灯作为点光源，人头部的影子是光线被人遮挡后在地面形成的交点。当人沿平直公路AB移动时，通过几何关系可推导，影子的轨迹应与平直公路AB平行，据此逐一判断选项。
【解析】
根据光的直线传播规律，连接路灯与小明头部，延长该光线与地面的交点即为影子位置。当人沿AB移动时，利用几何相似性可知，影子的行进轨迹是与AB平行的直线。观察题图，CD、EF、IK均不与AB平行，只有GH符合平行于AB的轨迹特征，因此影子沿GH行进。
【答案】
C
【知识点】
光的直线传播、影子的形成
【点评】
本题结合几何知识与光学原理，考查影子轨迹的判断，需理解点光源下影子的形成逻辑，利用几何平行关系分析轨迹，难度适中。
【难度系数】
0.5

14 画出光源AB经过小孔所成像的光路图.

14.如图所示 [解析]过A点和小孔画出一条光线交半透明膜于A',再过B点和小孔画出一条光线交半透明膜于B',即AB的像为A'B'.

【分析】
要画出光源AB经过小孔的成像光路，需依据光的直线传播原理：光源上每个点发出的光线沿直线传播，穿过小孔后会在半透明膜上形成对应像点。具体思路是：分别连接A、B两点与小孔，将直线延长至半透明膜，得到A、B的像点，连接像点即可得到AB的像，注意小孔成像是倒立的实像。
【解析】
根据光的直线传播规律，作图步骤如下：
1. 过光源A点和小孔作直线，延长该直线，与半透明膜交于像点A'；
2. 过光源B点和小孔作直线，延长该直线，与半透明膜交于像点B'；
3. 连接A'、B'，得到的A'B'即为光源AB经过小孔所成的倒立实像，光路图如参考答案所示。
【答案】
如图所示
【知识点】
光的直线传播、小孔成像
【点评】
本题考查小孔成像的光路作图，核心是利用光的直线传播原理，属于光学基础作图题，需掌握小孔成倒立实像的特点。
【难度系数】
0.6

15 为“探究树荫下光斑的形状与成因”，小明制作甲、乙、丙三张带孔卡片进行探究.

(1)他猜想光斑的形状：
a.与树叶的形状有关；
b.与树叶间空隙形状有关；
c.与树叶间空隙大小有关.
①根据所学知识，猜想a （填“合理”或“不合理”）；
②为验证猜想b，应选用 卡片；
③小明用甲卡片得出“光斑形状与树叶间空隙形状无关”的结论，这结论 （填“可靠”或“不可靠”），这是因为没有控制孔的形状 （填“相同”或“不同”），若由你进行探究，只允许选用甲卡片在实验室进行类似的实验探究，你的改进建议是 .
(2)小明继续用图丙所示的装置研究像的亮度与孔的大小问题，固定烛焰、小孔和光屏位置，只改变圆孔直径，得到的数据如表所示.

实验现象表明：在小孔所成的像清晰时，孔径越大，像的亮度越 .
(3)图丙中所成的像是 像；小明想要改变光屏上像的大小，可以采取的方法是 .

15.(1)①不合理 ②乙 ③不可靠 不同 用物体把小孔遮住一半 (2)亮 (3)实 改变蜡烛到小孔的距离
[解析](1)①猜想a认为光斑是树叶的影子,因为光斑是小孔成像现象,不是影子,所以不合理.②根据控制变量法可知:验证“光斑的形状与树叶间空隙形状(即孔的形状)有关”时,应保持树叶间空隙大小不变,改变孔的形状,观察光斑的形状,所以符合这一条件的是乙卡片.③小明选用甲卡片进行实验探究,而甲卡片孔的形状相同,孔的大小改变,根据控制变量法可知:验证“光斑形状与树叶间空隙形状有关”时,应保持树叶间空隙大小不变,改变孔的形状,由于图甲中只有一种圆形孔,应多选用几种不同形状的孔进行实验,所以由此得出的结论不可靠;若只允许选用甲卡片在实验室进行类似的实验探究,我们可以用物体把小孔遮住一半,从而改变小孔的形状.(2)由表中数据可知,在小孔所成的像清晰时,孔径越大,像的亮度越亮.(3)小孔成像是倒立的实像,像的大小与小孔到光屏的距离有关,也与小孔到物体的距离有关,小明想要改变光屏上像的大小,此时光屏到小孔的距离不变,故可以采取的方法是改变蜡烛到小孔的距离.

【分析】
本题围绕“探究树荫下光斑的形状与成因”展开，核心考查小孔成像原理和控制变量法的应用。首先明确：树荫下的光斑是太阳通过树叶间小孔成的实像，并非树叶的影子，因此猜想a不合理；验证猜想时需遵循控制变量法，验证“光斑形状与空隙形状有关”时，要保持空隙大小不变、改变孔的形状；分析甲卡片的实验缺陷时，需看是否控制了变量；后续关于亮度和像的大小的问题，结合小孔成像的特点分析即可。
【解析】
(1)① 光斑是小孔成的太阳的实像，不是树叶的影子，因此猜想a不合理；
② 验证“光斑形状与树叶间空隙形状有关”，需控制空隙大小不变，改变孔的形状，乙卡片符合要求，故选用乙卡片；
③ 甲卡片中孔的形状相同，仅改变孔的大小，未控制孔的形状不同，因此得出的结论不可靠；若只允许用甲卡片，可通过用物体把小孔遮住一半的方式改变孔的形状，完成实验；
(2) 根据实验数据可知，在小孔所成的像清晰时，孔径越大，像的亮度越亮；
(3) 小孔成像是倒立的实像；要改变像的大小，可改变蜡烛到小孔的距离（本题中固定了烛焰、小孔和光屏位置，故采取该方法）。
【答案】
15.(1)①不合理 ②乙 ③不可靠 不同 用物体把小孔遮住一半 (2)亮 (3)实 改变蜡烛到小孔的距离
【知识点】
小孔成像、控制变量法、光的直线传播
【点评】
本题为探究实验题，重点考查小孔成像的原理及控制变量法在实验设计中的应用，要求学生理解实验变量的控制逻辑，掌握小孔成像的特点，是初中物理光学部分的典型题目，难度适中。
【难度系数】
0.6