2025學年高中物理必修5模塊測試卷：光學在光學傳感器中的應(yīng)用試題考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。）1.小明在實驗室里用凸透鏡觀察一個發(fā)光小燈泡，他把凸透鏡放在燈泡和眼睛之間，逐漸遠離燈泡，發(fā)現(xiàn)看到的像逐漸變亮，但像的清晰度卻在變化。這個現(xiàn)象最能說明凸透鏡的哪個特性呢？A.會聚光線B.發(fā)散光線C.倒立成像D.正立成像2.小紅用一個焦距為10厘米的凸透鏡制作了一個簡易照相機模型，她發(fā)現(xiàn)當物體距離透鏡50厘米時，在透鏡另一側(cè)的光屏上得到了一個倒立縮小的像。如果想讓光屏上的像變得更大一些，她應(yīng)該怎么做呢？A.把物體移近透鏡，同時把光屏移遠透鏡B.把物體移近透鏡，同時把光屏移近透鏡C.把物體移遠透鏡，同時把光屏移遠透鏡D.把物體移遠透鏡，同時把光屏移近透鏡3.小華在公園里看到一座噴泉，水花在陽光下閃閃發(fā)光。她好奇地問老師這是為什么。老師解釋說，這是由于水滴對不同顏色的光的折射率不同，導(dǎo)致白光被分解成了各種顏色的光。這個現(xiàn)象在物理學上叫做什么？A.光的反射B.光的折射C.光的色散D.光的干涉4.小麗在圖書館里看到一本介紹光學傳感器的書，書上說光學傳感器是一種能夠?qū)⒐鈱W量轉(zhuǎn)換成電信號的裝置。她心想，這和我們平時用的紅外線遙控器是不是有點像呢？老師告訴她，雖然原理有些相似，但它們的工作方式還是有所不同。那么，紅外線遙控器主要利用了光的哪種特性？A.直進性B.漫反射C.顏色D.干涉5.小明在實驗室里做了一個實驗，他用一個激光筆照射一個三棱鏡，發(fā)現(xiàn)激光被分解成了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光，而且每種顏色的光在玻璃中的傳播速度都不一樣。這個實驗最能說明光的哪個特性？A.直進性B.漫反射C.色散D.衍射6.小紅用一個凸透鏡和一塊遮光板做成了一個簡易的光學傳感器，她發(fā)現(xiàn)當有光照到遮光板上時，傳感器的輸出信號就會發(fā)生變化。這個現(xiàn)象說明，光學傳感器的工作原理是基于光的哪種特性？A.強度B.顏色C.方向D.極化7.小華在實驗室里用兩個凸透鏡做成了一個復(fù)合透鏡系統(tǒng)，他發(fā)現(xiàn)當物體放在第一個透鏡前20厘米時，在第二個透鏡后30厘米處得到了一個倒立放大的像。如果他想得到一個倒立縮小的實像，他應(yīng)該怎么做呢？A.把物體移近第一個透鏡，同時把第二個透鏡移近物體B.把物體移近第一個透鏡，同時把第二個透鏡移遠物體C.把物體移遠第一個透鏡，同時把第二個透鏡移近物體D.把物體移遠第一個透鏡，同時把第二個透鏡移遠物體8.小麗在實驗室里用凸透鏡和凹透鏡做成了一個放大鏡，她發(fā)現(xiàn)當物體放在凸透鏡前10厘米時，能看到一個正立放大的虛像；當她把凹透鏡放在凸透鏡后面時，像的性質(zhì)發(fā)生了變化。這個現(xiàn)象說明，凹透鏡對光線有什么作用？A.會聚光線B.發(fā)散光線C.不改變光線的傳播方向D.使光線發(fā)生反射9.小明在實驗室里用光電二極管做成了一個簡單的光學傳感器，他發(fā)現(xiàn)當有光照到光電二極管上時，它的電阻會發(fā)生變化。這個現(xiàn)象說明，光電二極管的靈敏度與光的哪種特性有關(guān)？A.強度B.顏色C.方向D.極化10.小紅在實驗室里用光纖做成了一個傳輸信號的裝置，她發(fā)現(xiàn)光纖能夠把光信號傳輸?shù)煤苓h，而且信號的質(zhì)量也很好。這個現(xiàn)象說明，光纖有什么優(yōu)點？A.傳輸速度快B.傳輸距離遠C.抗干擾能力強D.以上都是11.小華在實驗室里用激光筆和光電傳感器做成了一個測量距離的裝置，他發(fā)現(xiàn)當激光筆照射到光電傳感器上時，傳感器的輸出信號就會發(fā)生變化，而且信號的變化與激光筆和傳感器之間的距離有關(guān)。這個現(xiàn)象說明，光學傳感器在測量距離時是基于光的哪種特性？A.直進性B.漫反射C.色散D.衍射12.小麗在實驗室里用凸透鏡和光柵做成了一個光譜儀，她發(fā)現(xiàn)當白光通過光柵時，會被分解成各種顏色的光，而且每種顏色的光的衍射角度都不一樣。這個現(xiàn)象說明，光柵有什么作用？A.會聚光線B.發(fā)散光線C.分解光D.干涉二、填空題（本大題共5小題，每小題4分，共20分。把答案寫在題中橫線上。）13.當一束光從空氣斜射入水中時，光的傳播方向會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的__________。如果入射角增大，折射角也會隨之__________（填“增大”或“減小”）。14.凸透鏡對光線有__________作用，凹透鏡對光線有__________作用。如果要想用凸透鏡得到一個倒立放大的實像，物體應(yīng)該放在凸透鏡的__________（填“焦點以內(nèi)”或“焦點以外”）。15.光的色散現(xiàn)象說明，白光是由各種顏色的光組成的，而且不同顏色的光在玻璃中的傳播速度__________（填“相同”或“不同”）。16.光學傳感器是一種能夠?qū)⒐鈱W量轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，它的工作原理是基于光的__________特性。例如，光電二極管就是一種常見的光學傳感器，它對光的__________（填“強度”或“顏色”）很敏感。17.光纖是一種能夠傳輸光信號的介質(zhì)，它具有__________、__________和__________等優(yōu)點，因此在現(xiàn)代通信中得到了廣泛應(yīng)用。三、簡答題（本大題共4小題，每小題5分，共20分。請根據(jù)題目要求，簡要回答下列問題。）18.小明在實驗室里用凸透鏡和光屏做成了一個測量凸透鏡焦距的裝置。他先把凸透鏡正對著太陽光，然后在凸透鏡的另一側(cè)移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光點。他量出這個光點到凸透鏡中心的距離，就得到了凸透鏡的焦距。你能解釋一下為什么在光屏上會出現(xiàn)最小最亮的光點嗎？這個方法測量的原理是什么？19.小紅在圖書館里看到一本介紹光學傳感器的書，書上說光學傳感器在現(xiàn)代社會中有著廣泛的應(yīng)用，比如自動門、煙霧報警器、光纖通信等等。你能結(jié)合你所學的物理知識，再列舉出三個光學傳感器的應(yīng)用實例，并簡要說明它們的工作原理嗎？20.小華在實驗室里做了一個實驗，他用一個凸透鏡、一個凹透鏡和一個光屏做成了一個簡單的望遠鏡模型。他發(fā)現(xiàn)，當把物體放在凸透鏡前很遠的地方時，在凸透鏡后面能得到一個倒立縮小的實像；然后他再把凹透鏡放在凸透鏡后面，發(fā)現(xiàn)像的性質(zhì)發(fā)生了變化，變得正立了。你能解釋一下這個望遠鏡模型的工作原理嗎？它和我們平時看到的望遠鏡有什么異同？21.小麗在實驗室里用激光筆、一個三棱鏡和一個光電傳感器做成了一個測量光速的裝置。她先把激光筆照射到三棱鏡上，然后調(diào)整三棱鏡的角度，使激光穿過三棱鏡后照射到光電傳感器上。她測量了激光從三棱鏡射出到光電傳感器的時間，并根據(jù)激光在空氣中的傳播速度，計算出了光在玻璃中的傳播速度。你能解釋一下這個實驗的原理嗎？這個實驗有什么局限性？四、論述題（本大題共1小題，共20分。請根據(jù)題目要求，結(jié)合你所學的物理知識和生活實際，寫一篇不少于200字的短文。）22.光學傳感器在現(xiàn)代科技中扮演著越來越重要的角色，它們被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，比如工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測等等。你能結(jié)合你所學的物理知識和生活實際，談?wù)勀銓鈱W傳感器應(yīng)用前景的看法？你認為未來光學傳感器會發(fā)展到什么樣的程度？它會給我們帶來哪些新的便利和挑戰(zhàn)？本次試卷答案如下一、選擇題答案及解析1.答案：A解析：凸透鏡對光線有會聚作用，當物體距離透鏡較遠時，光線經(jīng)過凸透鏡后會聚到一個點上，形成清晰的像。隨著物體逐漸遠離透鏡，像逐漸變亮，但像的清晰度會變化，這是因為透鏡的會聚能力有限，當物體距離透鏡太遠時，光線經(jīng)過透鏡后會聚不到一個點上，而是形成一個模糊的光斑。2.答案：A解析：根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當物體距離透鏡2倍焦距以外時，會在透鏡另一側(cè)的1倍焦距和2倍焦距之間形成一個倒立縮小的實像。要想讓光屏上的像變得更大一些，需要讓物體距離透鏡更近，同時把光屏移遠透鏡，這樣像就會在透鏡另一側(cè)的2倍焦距以外形成，像會變大。3.答案：C解析：光的色散現(xiàn)象是指白光通過介質(zhì)時被分解成各種顏色的光，每種顏色的光在介質(zhì)中的折射率不同，導(dǎo)致光線被分解。水滴對不同顏色的光的折射率不同，導(dǎo)致白光被分解成了各種顏色的光，這就是光的色散現(xiàn)象。4.答案：A解析：紅外線遙控器主要利用了光的直進性，通過發(fā)射紅外線信號來控制電器。紅外線是一種不可見光，它的傳播方向性好，穿透力強，因此被廣泛應(yīng)用于遙控器、光纖通信等領(lǐng)域。5.答案：C解析：光的色散現(xiàn)象說明，白光是由各種顏色的光組成的，不同顏色的光在玻璃中的傳播速度不同。激光筆照射三棱鏡時，激光被分解成了紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種顏色的光，每種顏色的光在玻璃中的傳播速度都不一樣，這就是光的色散現(xiàn)象。6.答案：A解析：光學傳感器的工作原理是基于光的強度特性，當有光照到遮光板上時，傳感器的輸出信號就會發(fā)生變化。例如，光電二極管就是一種常見的光學傳感器，它對光的強度很敏感，當光照強度變化時，光電二極管的電阻會發(fā)生變化，從而改變傳感器的輸出信號。7.答案：D解析：根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當物體距離透鏡2倍焦距以外時，會在透鏡另一側(cè)的1倍焦距和2倍焦距之間形成一個倒立縮小的實像；當物體距離透鏡1倍焦距和2倍焦距之間時，會在透鏡另一側(cè)的2倍焦距以外形成一個倒立放大的實像。要想得到一個倒立縮小的實像，物體應(yīng)該放在第一個透鏡的2倍焦距以外，同時把第二個透鏡移遠物體，這樣像就會在第二個透鏡的2倍焦距以外形成，像會縮小。8.答案：B解析：凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發(fā)散作用。當物體放在凸透鏡前10厘米時，能看到一個正立放大的虛像；當她把凹透鏡放在凸透鏡后面時，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，會使凸透鏡形成的像的性質(zhì)發(fā)生改變，變成倒立的實像。9.答案：A解析：光電二極管的靈敏度與光的強度特性有關(guān)，當有光照到光電二極管上時，光電二極管的電阻會發(fā)生變化，輸出信號也會發(fā)生變化。光的強度越大，光電二極管的電阻越小，輸出信號越強。10.答案：D解析：光纖具有傳輸速度快、傳輸距離遠、抗干擾能力強等優(yōu)點，因此在現(xiàn)代通信中得到了廣泛應(yīng)用。光纖能夠把光信號傳輸?shù)煤苓h，而且信號的質(zhì)量也很好，這是因為光纖內(nèi)部的全反射作用能夠有效地傳輸光信號，減少信號的損耗和干擾。11.答案：A解析：光學傳感器在測量距離時是基于光的直進性特性，激光筆照射到光電傳感器上時，傳感器的輸出信號就會發(fā)生變化，而且信號的變化與激光筆和傳感器之間的距離有關(guān)。光的直進性使得激光筆和光電傳感器之間的距離可以準確地測量。12.答案：C解析：光柵是一種能夠分解光的裝置，當白光通過光柵時，會被分解成各種顏色的光，每種顏色的光的衍射角度都不一樣。光柵的作用是將白光分解成各種顏色的光，形成光譜，從而可以用來分析光的成分。二、填空題答案及解析13.折射；增大解析：當一束光從空氣斜射入水中時，光的傳播方向會發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。根據(jù)折射定律，入射角增大，折射角也會隨之增大。14.會聚；發(fā)散；焦點以外解析：凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發(fā)散作用。如果要想用凸透鏡得到一個倒立放大的實像，物體應(yīng)該放在凸透鏡的焦點以外。15.不同解析：光的色散現(xiàn)象說明，白光是由各種顏色的光組成的，而且不同顏色的光在玻璃中的傳播速度不同。例如，紅光的傳播速度最快，紫光的傳播速度最慢。16.強度；強度解析：光學傳感器是一種能夠?qū)⒐鈱W量轉(zhuǎn)換成電信號的裝置，它的工作原理是基于光的強度特性。例如，光電二極管就是一種常見的光學傳感器，它對光的強度很敏感，當光照強度變化時，光電二極管的電阻會發(fā)生變化，從而改變傳感器的輸出信號。17.傳輸速度快；傳輸距離遠；抗干擾能力強解析：光纖是一種能夠傳輸光信號的介質(zhì)，它具有傳輸速度快、傳輸距離遠、抗干擾能力強等優(yōu)點，因此在現(xiàn)代通信中得到了廣泛應(yīng)用。三、簡答題答案及解析18.解析：凸透鏡對光線有會聚作用，當凸透鏡正對著太陽光時，太陽光可以看作是平行光，平行光經(jīng)過凸透鏡后會聚到一個點上，這個點就是凸透鏡的焦點。在焦點處，光線最集中，因此光點最小最亮。通過測量光點到凸透鏡中心的距離，就可以得到凸透鏡的焦距。19.解析：光學傳感器在現(xiàn)代社會中有著廣泛的應(yīng)用，除了題目中提到的自動門、煙霧報警器、光纖通信之外，還有以下三個應(yīng)用實例：-汽車倒車雷達：利用超聲波傳感器來測量車輛與障礙物之間的距離，從而提醒駕駛員注意倒車安全。-照度計：利用光敏電阻來測量環(huán)境中的光照強度，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)照明設(shè)備的亮度。-條形碼掃描器：利用光電傳感器來讀取條形碼的信息，從而實現(xiàn)商品的銷售和庫存管理。20.解析：這個望遠鏡模型的工作原理是利用凸透鏡和凹透鏡的組合來放大物體。當物體放在凸透鏡前很遠的地方時，凸透鏡會在其后方形成一個倒立縮小的實像。然后，凹透鏡放在凸透鏡后面，凹透鏡對凸透鏡形成的實像有發(fā)散作用，使得最終的像變成正立放大的虛像。這種望遠鏡模型與平時看到的望遠鏡有所不同，平時看到的望遠鏡通常是利用兩個凸透鏡組合來放大物體，而這里利用了凸透鏡和凹透鏡的組合。21.解析：這個實驗的原理是利用激光在介質(zhì)中的傳播速度來測量光速。激光筆照射三棱鏡時，激光穿過三棱鏡后照射到光電傳感器上，通過測量激光從三棱鏡射出到光電傳感器的時間，并根據(jù)激光在空氣中的傳播速度，可以計算出了光在玻璃中的傳播速度。這個實驗的局限性在于，測量時間需要非常精確的儀器，而且實驗環(huán)境需要嚴格控制，以減少誤差。四、論述題答案及解析22.解析：光學傳感器在現(xiàn)代科技中扮演著越來越重要的角色，它們被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，比如工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療診斷、環(huán)境監(jiān)測等等。隨著科技的不斷發(fā)展，光學傳感器的應(yīng)用前景也越來越廣闊。在未來，光學傳感器可能會發(fā)展到更高的精度和靈