1、声光拓展（1-29）1阅读短文超声波指纹识别技术，回答问题。不知道你的手机用多久了？如果用的时间够久的话，指纹识别模块（Home键或手机背盖上的指纹识别模块）是不是已经磨损了？或者你的手指上有汗或手指脱皮，是不是指纹识别就失效了？利用超声波指纹识别，就不会出现上面说的哪些情况，具体来讲，超声波指纹识别属于第三代指纹识别技术，其工作原理与声呐探测海底深度类似，超声波能穿透材料，而且材料的不同，超声波被反射、吸收的情况会有变化，产生的回波自然也就不同，皮肤与空气对超声波的阻抗不同，就可以区分指纹波峰和波谷的位置，也就做出指纹的三维图像，超声波指纹识别的优点很明显：首先，手指无需接触指纹模块，也就不
2、会出现指纹模块被磨损的情况，这也意味着超声波指纹识别模块可以隐在手机内部，手机外观也就会得到提升；其次，超声波的识别深度是可以穿过手指表皮的，手指脱皮也不用怕识别不了，如果手指有水或汗液，照样能识别；最后，在安全性上，因为超声波识别的是三维图象，像以前那样只需一张指纹平面图是无法蒙混过关的。（1）超声波指纹识别是通过超声波获取指纹信息，以下各项应用中与此类似的是。A.超声波焊接器 B.超声波清洗器C.医生用B超诊断病情 D.医生用超声波击碎结石（2）频率高于Hz的声音叫做超声波，已知超声波在海水中的传播速度约为1500m/s，向海底垂直发射超声波，若6s后收到回声信号，则海底深度为m；在月球上
3、（选填“能”或“不能”）用超声波技术测量月球表面物体间距离，理由是；（3）放大手指局部，表面是凸凹不平的，图甲是超声波指纹识别系统，手机发出超声波遇到手指上A、B、C、D、E五个位置，测得回收信号的时间分别为0.30ms、0.36ms、0.30ms、0.36ms、0.26ms，根据时间，求出手指与手机平面的距离，就可以绘出指纹的大致形状，则该处指纹的大致形状是图乙中的（1ms0.001s）。2如图1是利用超声波测量距离时测距仪发出超声波的运动位置距离与时间变化关系图像、第1段图像，表示超声波匀速远离测距仪；第2段图像，表示超声波遇到障碍物返回测距仪。超声波在空气中的速度不变，图像关于图中虚线对
4、称。（超声波在空气中的速度为340米/秒）（1）超声波（选填“能”或“不能”）在真空中传播，超声波测距离说明超声波可以。（2）若t1为6秒，则障碍物距离超声波测距仪多远？（3）利用超声波还可以测量车速，测量原理为：测距仪正对着驶来的汽车先后发出两个超声波，仪器显示两个超声波的运动位置距离与时间变化关系如图。如图2中s和s分别为超声波两次碰到汽车时通过的路程，t和t分别为超声波两次碰到汽车所需的时间，那么sss即为汽车在两次碰到超声波的时间间隔内通过的距离，ttt就是汽车两次碰到超声波的时间间隔，汽车速度v。设t3s，t10s，从第一次发超声波信号到第二次发超声波信号之间间隔为9s，则小车运行速
5、度为多少？（保留1位小数）3阅读下面的短文，回答问题。多普勒效应1842年的一天，奥地利一位名叫多普勒的科学家正路过铁路交叉处，恰逢一列火车从他身旁驶过，他发现火车从远而近时鸣笛声音调变尖，而火车从近而远时鸣笛声音调变低。他对这个物理现象产生了极大兴趣，就进行了研究。他发现当声源与观察者之间存在着相对运动时，观察者听到的声音频率就会不同于声源发声的频率。当声源向观察者靠近时，观察者接收到的声波的波长减小，频率变大，音调就变高；当声源离观察者远去时，观察者接收到的声波的波长增大，频率变小，音调就变低，后来人们把它称为“多普勒效应”。声波的多普勒效应可用于交通中的测速，交通警察向行进中的车辆发射频
6、率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。多普勒效应也可以用于医学的诊断，也就是我们平常说的彩超，即彩色多普勒超声。仪器发射一系列的超声波，经人体血管内的血液反射，因为血液流动的速度不同，反射后被仪器接收到的回声的频率就会有所不同，用不同颜色标识出，因而彩超既具有二维超声结构图像的优点，又同时提供了血流动力学的丰富信息。根据上述内容回答：（1）交通中的测速仪和医学中的彩超都是应用工作的。（2）若声源不动，观察者向声源运动，（选填“能”或“不能”）发生多普勒效应。（3）从听到火车鸣笛的音调变高判断，火车正在（选填“靠近”或“远离”）观察者。4汽车抬头显示（
7、如图甲）又叫汽车平视显示系统，简称HUD。HUD是利用平面镜成像原理（如图乙），将显示器上的重要行车数据如车速、油耗、导航等通过前挡风玻璃投射在正前方，确保驾驶舒适安全。（1）HUD有一个技术难题，即挡风玻璃所成的像易产生重影，影响使用效果。重影产生的原因是挡风玻璃有一定的（选填“厚度”或“透明度”）；（2）已知某车辆HUD显示器水平放置在中控台上，通过挡风玻璃成垂直于水平面的像，则挡风玻璃与水平面夹角为度；（3）某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过高，不便于观察，这时就需要将显示器沿水平方向（选填“远离”或“靠近”）挡风玻璃；（4）汽车上还有雷达装置，雷达启动后发出声波信号经周边的物体的反射后，可
8、判断车与障碍物的距离。与汽车喇叭发出的声音相比，在空气中，该声波的速度汽车喇叭发出的声音的速度。5如图所示为水位测量仪的示意图。A点与光屏PQ在同一水平面上，从A点发出的一束与水平面成45角，方向不变的激光，经水面反射后，在光屏上的B点处形成一个光斑，光斑位置随水位变化而发生变化。（1）画出A点发出经过B点的光路图；（2）若光斑B向右移动了2m，说明水位（选填“上升”或“下降”）了m。62021年12月9日15点40分，“天宫课堂”第一课正式开讲，这是时隔8年之后，中国航天员再次在太空授课。航天员王亚平在一个水球内中间部分注入一气泡，我们看到了水球中形成一正一反两个王亚平头部的像。请你回答以下
9、问题：（1）请说出倒立的像形成的光学原理。（2）气泡中看到正立缩小的像。有同学认为是气泡起到凸透镜作用形成的，你是否同意他的观点？为什么？7如图所示。把一个空玻璃杯放在一张画着两个向左箭头的纸片前，往杯子中倒入半杯清水，透过水杯看到下方的箭头大小不变但方向变成向右。请用所学物理知识解释原因。8阅读短文，回答问题。菲涅尔透镜甲图中图1是平凸透镜的截面图，由光学知识可知，平行光由平凸透镜左侧垂直入射，在透镜中传播方向不变，只有经透镜另一侧曲面时才会发生偏折，并会聚于焦点。若在图2中将平凸透镜阴影部分去掉，保留图中曲面的白色部分并将其向左平移到透镜平面处，即为图3，这样的透镜叫做菲涅尔透镜（又称螺纹
10、透镜）。菲涅尔透镜与平凸透镜一样，都能将平行于主光轴的光线会聚于焦点。与平凸透镜相比，菲涅尔透镜减少了光在透镜中直线传播的部分，只保留透镜发生折射的曲面，在节省透镜材料的同时也减少了光在透镜中传播的光能损失。菲涅尔透镜有着广泛的应用，如图乙为手机闪光灯上用到的菲涅尔透镜，从上方俯视，它由数个同心圆纹路的玻璃组成。大型菲涅尔透镜是聚光太阳能系统中重要的光学部件之一，它能提高太阳能板上单位面积获得的光能，如图丙所示，从上方垂直菲涅尔透镜的光束，在一半焦距处面积只有原来的四分之一。请回答：（1）菲涅尔透镜与平凸透镜对光都有（此空选填“会聚”或“发散”）作用，它们的工作原理是（此空选填“相同”或“不同
11、”）的。（2）下面关于菲涅尔透镜的说法，不正确的是。（填字母序号）A.使用菲涅尔透镜的手机，闪光灯部分可以做得更薄B.与相同直径的平凸透镜相比，光能损失减少C.菲涅尔透镜是由一圈圈凸透镜和凹透镜组成D.与相同直径的平凸透镜相比，所用材料减少（3）不考虑光传播过程中的能量损失，如题图丙所示，一太阳能板置于菲涅尔透镜下方的一半焦距处，则与不放置菲涅尔透镜相比，太阳能板受光部分单位面积上的光能提高约为原来的倍。为了更好地接受太阳能，太阳能板受光面应涂上（此空选填“黑色”或“白色”）。（4）将菲涅尔透镜放置在阳光下从而将光集中在太阳能板上，为保证最佳的聚光效果，图丁中，正确的放置方法是。（填字母序号）
12、9如图所示，小明手拿一个透明玻璃球，将其放置在距眼睛稍远的位置，透过它能看到远处建筑物倒立、缩小的像，请解释这个现象。10读取体温计的示数时，沿着图中所示的B方向观察易于读数，请解释其中的道理。11阅读眼睛和眼镜回答问题。眼睛和眼镜如果有人说“年轻得了近视，老了就不会老花眼了”，你觉得对吗？近视是由于角膜或晶状体的屈光力过强，或者是眼轴过度延长，从而导致外界光线经过眼睛的屈光系统折射之后，焦点没有能够准确的聚焦在视网膜上，而是聚焦在视网膜前，造成视网膜上投影模糊不清，引起视力下降。主要表现是看远处的东西模糊不清，看近处的事物相对清晰。老花眼则是由于年龄因素引起晶状体弹性降低，睫状肌的调节功能减
13、退，眼睛无法聚焦在近处的物体上，不能将近距离30cm内的细小物件和字体聚焦成像于视网膜，导致患者近视力下降，属于一种生理性的衰退现象。主要表现是看远处的事物清晰，而无法看清近处的东西。一句话来说，“老花”涉及的是眼睛的调节能力，而“近视”指的是眼睛的屈光状态，两者发生机制本就不一样，当然不存在“有近视不老花”、“有老花无近视”这样的说法了。如果一个人既是近视眼，又是老花眼，就要佩戴两副眼镜，这是很麻烦的事情。现在有一款眼镜，集近视眼镜和老花眼镜功能于一身，给人们带来极大的便利。这款眼镜叫渐进多焦点眼镜，镜片不同区域有不同焦点、不同度数，一般分四个区域：远用区域A、近用区域B、渐进区域C、左右变
14、形区D（也可称周边区或模糊区），如图所示。A区，用于看清远处物体。B区，用于看清近处物体。C区，是一个自上而下规律变化的区域，用于看清中间距离的物体。D区，是度数变化区域，通过该区域看东西会感到模糊，但会随着使用过程中的适应程度而逐渐改善。有了这款眼镜，无论是在户外眺望远方，还是在家中看书学习，都不会再有更换眼镜的烦恼了。请根据上述材料，回答下列问题：（1）近视眼的人眼睛不会花，这种说法是的（选填“正确”或“不正确”）。（2）近视眼镜属于透镜（选填“凸”或“凹”）。（3）渐进多焦点眼镜A区镜片相当于眼镜（选择“近视”或“老花”）。（4）如果把眼镜上方的A区设置成看近区，你认为合适吗？说出你的理由。
