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第三章 光现象(实验题30道)
1.在“探究光的反射规律”的实验中,如图所示,平面镜M放在水平桌面上,E、F是两块粘接起来的硬纸板,垂直于镜面且可绕ON转动。
(1)如图(a),当E、F在同一平面上时,让入射光线AO沿纸板E射向镜面,在F上可看到反射光线OB,测出入射角和反射角的大小,多次实验得出实验结论: ;
(2)若将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的 方向射出,因为在光的反射现象中光路是 的;
(3)如图(b),以法线ON为轴线,把纸板F向后缓慢旋转,在F上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线OB,这样做的目的是为了 。
2.小红在做探究平面镜特点实验时,将一块玻璃板竖直架在一直尺的上面,再取两段等长蜡烛A和B一前一后竖放在直尺上,点燃玻璃板前的蜡烛A,用眼睛进行观察,如图所示,在此实验中:
(1)该实验用薄的透明玻璃板代替平面镜实验,目的是 ;
(2)两段等长的蜡烛是为了比较物与像 的关系;
(3)刻度尺的作用是便于比较物与像到镜面的 关系;
(4)移去蜡烛B,并在其位置上放一光屏,则光屏上 (填“能”或“不能”)接收到蜡烛A的火焰的像,这说明平面镜成的是 像。
3.小林在“探究光的反射规律”实验中,如图甲所示,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直的立在平面镜上,使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的路径。
(1)图甲中,用激光笔让一束光沿着EO平行纸板射向镜面上的O点,小林能从不同方向看到纸板上的光束,是因为发生了 反射。
(2)在纸板上画出光路,取下纸板,用量角器量出光线EO与 (选填“ON”或“CD”)的夹角,即为入射角,小明在实验时,让入射角等于30°,测得反射角也等于30°,于是他得出结论:反射角等于入射角。该结论的得出存在的问题是: 。
(3)让一束光EO贴着左侧纸板射到平面镜上,在右侧纸板上会看到反射光线OF。如图乙所示,将右侧纸板沿ON向后折,在右侧纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,该现象表明:反射光线、入射光线和法线在 内。
(4)图甲中,当光沿FO的方向射向O点时,光会沿着OE的方向射出,说明在反射现象中光路是 的。
4.为了探究“光的反射定律”和“平面镜成像的特点”,进行了如下探究:
(1)将硬纸板竖直放置在水平镜面上,激光笔紧贴硬纸板照射。多次实验后可得出反射现象中,反射角与入射角的关系是 ;
(2)如图甲将硬纸板沿中线ON向后弯折,纸板上承接不到反射光线,说明 ;
(3)为了探究平面镜成像特点,将白纸铺在水平桌面上,用透明塑料板替换硬纸板如图乙所示;没有选用平面镜而选用透明塑料板的好处是 ;
(4)将棋子放在塑料板前,通过塑料板看到棋子的像,在像的位置上放一光屏,则光屏 (填“能”或“不能”)承接到棋子的像;
(5)保持镜前棋子的位置不动,将塑料板水平向左平移到如图丙所示位置;棋子的成像将在 (填“1”、“2”或“3”)位置;
(6)塑料板回到原位置,并将塑料板的右侧沿中线向后弯折到如图丁所示位置;则在右侧的塑料板中 (填“能”或“不能”)找到棋子的像。
5.为了“探究平面镜成像的特点”,小磊准备了如图所示的实验器材。
(1)为便于观察,该实验最好在 (选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行;
(2)除了图中提供的器材外,实验中还需要一种测量工具是 ;
(3)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,应从蜡烛 (选填“A”或“B”)所在一侧观察,可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像;
(4)移去蜡烛B,在其位置竖立光屏,在光屏上不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 (选填“虚”或“实”)像。
6.在“探究光的反射定律”实验中:
(1)当入射光线与平面镜的夹角为50°时,反射角为 。
(2)将纸板B沿法线向后折,在纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线。
7.小红同学在做“探究平面镜成像”的实验时,将一块玻璃板竖直架在水平台上,再取两段完全相同的蜡烛A 和 B,点燃玻璃板前的蜡烛A进行观察,如图,在此实验中:
(1)小红选择玻璃板代替镜子的目的是 ;
(2)所用刻度尺的作用是便于比较像与物到镜面 关系;
(3)选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的 关系;
(4)移去后面的蜡烛 B,在其所在位置上放一光屏,则光屏上 (填“能”或“不 能”)接收到蜡烛烛焰的像,所以平面镜所成的像是 像;
(5)小红将蜡烛A 远离玻璃板,则它的像 (填“变大”或“变小”或“不变”);
(6)小明在做此探究实验时,只做了一组数据就得到了平面镜成像的特点, 你认为小明下一步应该怎样做 。
A.整理器材,完成实验
B.改变发光的蜡烛到平面镜的距离,再得到几组数据,分析得出结论
8.在“探究光的反射规律”的实验中,平面镜放在水平桌面上,、是两块粘接起来的硬纸板,放于镜面上且可绕转动,如图所示。
(1)当、在同一平面内时,让入射光线沿纸板射向镜面,在上没有发现反射光线,原因可能是 ;
(2)调整后,如图甲所示,在上可看到反射光线,测出入射角和反射角的大小,便立即得出实验结论:反射角等于入射角。这样得出结论不合理,原因是 ;
(3)将入射光线靠近法线时,看到反射光线 (选填“靠近”或“远离”)法线;如图乙所示,保持入射光的位置不变,如果将硬纸板绕向后转动,在平面内 (选填“能”或“不能”)看到反射光线;
(4)在甲图中,若将一束光贴着纸板沿射到点,光将沿图中的方向射出,该现象说明 。
9.为了“探究光的反射定律”,物理兴趣小组进行了如图所示的实验探究。
(1)将平面镜放置在水平桌面上,白色硬纸板 立在平面镜上,硬纸板由两部分组成,可绕竖直接缝折转;用作光屏的硬纸板应选择较 (选填“光滑”或“粗糙”)的;
(2)在图乙中,将硬纸板的部分向后折转,则在上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,这是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内;
(3)如图丙所示,保持、在同一平面内将硬纸板倾斜,让入射光线仍贴着硬纸板沿方向射向镜面,则硬纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线;
(4)使光束以不同角度入射,进行实验测量数据如下表,由此可得:在反射现象中,反射角 入射角。完成实验后,同组的小东和小红想体验“从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛”,结果没有体验成功。此现象说明:光反射时, ;
次数
1
2
3
4
入射角
30°
40°
50°
60°
反射角
30°
40°
50°
60°
(5)共享单车的尾灯设计很巧妙,当后面开来的汽车的灯光以任何方向照射到尾灯上,它都能把光线“反向射回”。下图所示四幅图中符合上述要求的是 (选填序号),此反射 (选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。
A
B.
C.
D.
10.小晋用如图所示的装置探究“光的反射定律”,在此实验中:
实验次数
入射角
反射角
1
15°
2
30°
30°
3
45°
45°
(1)要使反射光线和入射光线的径迹同时在白纸板上出现,你认为白纸板与平面镜的位置关系应 ;(选填“垂直”或“不垂直”)
(2)小晋选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了三组数据,如上表所示,其中第1次实验数据的反射角是 ;
(3)实验时要多次改变入射角的大小并进行测量,下列实验中多次测量的目的与本实验相同的是 (选填字母);
A.“探究平面镜成像的特点”时,多次改变位置,进行测量
B.“用刻度尺测长度”时,多次测量被测物体的长度
(4)当光沿着图中的EO方向入射时,将右边纸板绕ON向后折,右纸板上看不见光线,此时反射光线实际上 ;(选填“存在”或“不存在”)
(5)让一束光沿着图中的FO方向入射,反射光线沿着OE方向射出,这说明在反射现象中,光路 ;
(6)实验中透过平面镜看到它的下面也有“白纸板和光路”,这种现象形成的原理是光的 。(选填“反射”或“折射”)
11.如图“探究平面镜成像特点”的情景:竖立的透明玻璃板下方放一把直尺,直尺与玻璃板垂直;两支相同的蜡烛A、B竖立于玻璃板两侧的直尺上,以A蜡烛为成像物体
(1)为便于观察,该实验最好在 环境中进行(选填“较明亮”或“较黑暗”);
(2)为了验证猜想,她选用 (填“平面镜”或“玻璃板”)和两只 的蜡烛及刻度尺来完成实验;
(3)点燃A蜡烛,小心地移动B蜡烛,直到与A蜡烛的像完全重合为止,这时发现像与物的大小 ;进一步观察A、B两支蜡烛在直尺上的位置发现,像和物的连线与玻璃板 。像和物到玻璃板的距离 ;
(4)移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上 承接到蜡烛烛焰的像(填“能”或“不能”)。所以平面镜所成的像是 像(填“虚”或“实”);
(5)小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时,它的像 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
12.为了探究光反射时的规律,同学们进行如图所示的实验。
(1)如图甲所示,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直立在平面镜上,纸板上的直线ON相当于 ;
(2)使一束光贴着纸板射向O点,经平面镜反射后,沿另一方向射出,图中r是 (选填“入射”或“反射”)角;
(3)当入射角增大时,反射光线 (选填“靠近”或“远离”)平面镜;
(4)下表是实验中记录的数据,分析实验数据可知: ;
次数
1
2
3
4
5
6
20°
30°
40°
50°
60°
70°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
(5)如图乙,把纸板NOF向前折或向后折,在纸板上都不能看到反射光线,说明: 。
13.物理科创小组制作了一个长方体光学元件盒(如图乙),在盒子左侧开有一小孔,上表面右侧开有一正方形窗口,窗口上贴有一半透明纸片ABCD,其余部分处于密封状态。小明将一根点燃的蜡烛立在小孔正前方后(如图甲所示),在半透明薄纸片上观察到了烛焰的像。科创小组的同学告诉他,盒中只有1块不透光的平面镜。
(1)半透明纸片上的像是 (选填“实”或“虚”)像;
(2)请在图丙中的虚线框内画出平面镜的放置情况 ;
(3)在下列四幅图中, 图呈现的是小明在半透明纸片上所看到的像的形状;
A.B.
C. D.
(4)要使半透明薄纸片上的像变大,小明想到了以下一些方案,你认为可行的是 。
①将蜡烛移向小孔
②将小孔大小增大
③将元件盒缩短
④将光学元件盒加高
14.小明选用激光笔、平面镜、可折转的光屏(带角度)等器材“探究光的反射规律”。
(1)如图所示,当入射光线AO向法线靠近时,看到反射光线 (选填“靠近”或“远离”)法线。
(2)若将一束光贴着半圆形光屏沿BO方向射到O点,发现反射光线沿OA方向射出,说明光在反射时,光路是 的。
(3)若将图中的光屏向后倾斜,光屏和它在平面镜中的像 (选填“在”或“不在”)同一平面内。
15.用如图甲所示的装置来探究光的反射定律,实验数据如表:
次数
1
2
3
4
∠i
30°
40°
50°
60°
∠r
30°
40°
50°
60°
(1)分析表格中的实验数据可知:反射角 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。入射角增大时,反射角 (选填“增大”或“减小”);
(2)纸板ENF是用两块纸板连接起来的。如图乙,把纸板NOF向后折,光沿EO入射,在纸板NOF上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线。这说明在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在 ;
(3)在图甲中,当光沿FO的方向射向O点时,光会沿着 方向射出,说明在反射现象中光路是 的;
(4)本实验中,测量多组数据的目的是 (选填A或B)。
A.使实验结论更具普遍性
B.求平均值,减小误差
16.大约两千四百年前,我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验,解释了小孔成像的原因;在制作“小孔成像观察仪”的活动中,如图甲所示小明将圆筒插入易拉罐中制成针孔相机,圆筒能在易拉罐中前后移动.小明在观察像时发现小孔成像时像的大小会变化,于是他又设计了探究“小孔所成像的大小与哪些因素有关”的实验.他猜想:小孔所成像的大小可能与烛焰到小孔的距离、烛焰AB的高度以及像到小孔的距离有关.于是他用同一个蜡烛AB实验,且保持烛焰AB到小孔的距离为8cm不变,多次改变小孔到半透明纸(光屏)之间的距离时,他测出了像的高度填入表格内。
实验次数
①
②
③
④
⑤
小孔到半透明纸的距离s/cm
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
像的高度h/cm
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
(1)为了减小光屏附近亮度,使观察到的像更清晰,半透明纸(光屏)应安装在圆筒的 (A/B)端;
(2)图中烛焰在半透明纸上所成的是 (正立/倒立)的像,其成像的原理是 。
(3)从表中数据可以看出:当烛焰AB和小孔的距离保持不变时,半透明纸离小孔越远,所成的像越 ;
(4)在第④次实验时,半透明纸上像的高度与烛焰AB的高度 (相等/不相等);
(5)晴天的正午时分,小明走在宜兴森林公园茂密的樟树林下,看到阳光透过树叶的缝隙而在地上留下许多大小不同的圆形光斑,根据表中数据可知其圆形光斑大小不一的原因是 不同。
17.如图所示,是“探究平面镜成像的特点”的情景:
(1)实验时,应选用玻璃板代替平面镜竖立在水平桌面上。虽然成像不如平面镜清晰,但却能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题。这里采用了 (选填“控制变量”或“等效替代”)的物理研究方法;
(2)点燃A蜡烛,小心地移动B蜡烛,直到B蜡烛与A蜡烛的像重合为止,这时发现像与物的大小 ;进一步观察A、B两支蜡烛在直尺上的位置发现:像和物到玻璃板的距离 。
18.探究“光的反射规律”的实验装置如图甲所示,平面镜放在水平桌面上,标有刻度(图中未画出)的白色纸板ABCD能绕垂直于CD的ON轴翻转,在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。
(1)实验前,应将纸板垂直放置平面镜上,移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿 时针方向转动;
(2)移动激光笔,使入射角为45°,测得反射角也为45°,由此就得出“在反射现象中,反射角等于入射角”的结论,你认为该结论有何不妥之处?
(3)如图乙所示,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现,此现象说明了什么问题?
(4)在图甲中,若将纸板ABCD(连同激光笔)绕CD向后倾斜,此时反射光束 (选填字母符号)。
A.仍在纸板上呈现 B.被纸板挡住 C.在纸板前方
19.小明为探究“平面镜成像的特点”作了以下实验。
(1)如图甲,他用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 ,为了能看到更清晰的像,应选择在较 (选填“明亮”或“暗”)的环境中做实验;
(2)如图乙,玻璃板前放一支点燃的蜡烛A,拿大小完全相同、未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,找到B与A的像完全重合,说明像与物的大小 。三次实验后,白纸上记录了像与物对应点的位置,沿原玻璃板位置对折白纸,像与物对应点重合,说明物与像到平面镜的距离 ;
(3)如图丙,小明试乘南通地铁一号线,透过玻璃屏蔽门他看到了自己的 像,同时又看到了远端的广告牌,小明想测出玻璃屏蔽门到广告牌之间的距离d,他在玻璃屏蔽门前后移动,直到观察到他的像与广告牌 ,他则测出 距离就等于d,小明远离屏蔽门时,像的大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
20.如图所示,是小明“探究平面镜成像特点”的实验装置。
(1)将白纸铺在水平桌面上,玻璃板通过支架立在白纸的中央;
(2)如图甲所示,小明竖直放好点燃的蜡烛A,移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像完全重合,分别记录A和B的位置;移去蜡烛B,在其位置上竖立光屏,在光屏上 (选填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像;
(3)小明将蜡烛A适当远离玻璃板,移动蜡烛B (选填“仍能”或“不能”)再次与A的像重合,说明平面镜所成的像与物体始终是大小 的;
(4)小明发现,当玻璃板出现如图乙所示的倾斜时,蜡烛A的像是图中的 (选填“A1”、“A2”或“A3”),此时无法确定像的位置,因此放置玻璃板时一定要与桌面 ;
(5)正确放置玻璃板后,多次改变两支蜡烛的位置,使蜡烛B与蜡烛A的像重合,将两支蜡烛的位置记录在白纸上,如图丙所示,可得结论:像与物到平面镜的距离 ,且它们的连线与镜面垂直,像与物关于平面镜是 的。
21.某同学在“探究光的反射规律”时,实验装置如图所示,他先用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾,将平面镜放在一个能转动的水平圆台上,用固定的红色激光笔发出一束垂直射向平面镜的光ON,然后用另一个绿色激光笔向O点发出一束光AO,经平面镜反射后沿OB方向射出。请回答下列问题:
(1)缓慢转动圆台,从反射光线那一侧观察,都可以看到三束光相互重合,说明在反射现象中
(2)在上述实验装置的基础上,该同学在玻璃罩内装入了量角器,多次改变AO与ON的夹角进行实验,测量并记录AO与ON的夹角、OB与ON的夹角。该同学所探究的问题是:光在反射时, ?
22.李洋同学在“探究平面镜成像特点”的实验中,所用的实验器材有带底座的玻璃板、白纸、笔、火柴、光屏、刻度尺、两支外形相同的蜡烛A和B,如图所示。
(1)李洋同学选用玻璃板代替平面镜,主要是为了 ;
(2)李洋同学在竖立的玻璃板前放置点燃的蜡烛A,拿 (选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合。
(3)李洋同学将B蜡烛移走并在此处放一光屏,他看到光屏上: (选填“有”或“没有”)蜡烛A的像;
(4)当蜡烛A向玻璃板靠近时,像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(5)为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像,李洋同学只将玻璃板向右平移,则蜡烛像的位置 (选填“向右移动”“向左运动”或“不变”);
(6)在实验过程中,若玻璃板倾斜(如图乙),观察到蜡烛的像的大致位置在图中的 (选填“C”或“D”)处。
23.小明利用如图甲所示装置“探究平面镜成像的特点”。他在水平桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块玻璃板作为平面镜,沿玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面那支蜡烛A的像完全重合。这个位置就是前面那支蜡烛A的像的位置。在纸上记下这两个位置。
(1)实验中用玻璃板代替平面镜的目的是 ;
(2)蜡烛B能够跟点燃的蜡烛A的像完全重合,说明像与物大小 ;
(3)移去蜡烛B,小明再将光屏放在原来蜡烛B的位置,发现无法直接在光屏上观察到蜡烛A的像,这说明平面镜成的是 像。
24.利用如图甲所示装置研究“平面镜成像的特点”。在水平桌面上铺一张白纸,再将玻璃板竖直立在白纸上。
(1)实验时,不采用平面镜而使用透明玻璃板,目的是便于 ;
(2)在玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动,人眼一直在 (选填“A”或“B”)蜡烛一侧观察,可以观察到蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,说明平面镜所成的像与物体大小 ;
(3)将蜡烛远离玻璃板,蜡烛的像将 ;(选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)蜡烛A的像,是它发出的光经玻璃板反射而形成的 (选填“实”或“虚”)像。若在玻璃板与像之间放置一块木板,蜡烛A (选填“仍能”或“不能”)通过玻璃板成像;
(5)如图乙所示,一枚硬币放在竖直的平面镜前,硬币的像在a处;将平面镜平移至如图丙所示的位置时,硬币的成像情况是 (选填字母代号);
A.硬币成像在a处
B.硬币成像在b处
C.硬币成像在c处
D.硬币无法通过平面镜成像
(6)替代法是本实验的一个重要实验方法,在探究像与物的大小关系时,蜡烛B替代的是 (选填“蜡烛A”或“蜡烛A的像”)。
25.如图所示,水槽里装有纯净水,一束红色激光从水中以入射角i射到水面上的O点,设入射光的强度为100%,用光传感器采集水槽底部折射光斑的光强和空气中收集到的反射光斑的光强。
(入射光100%)
i=60°
i=45°
i=30°
i=20°
反射光
约70%
约45%
约30%
A
折射光
约30%
约55%
约70%
约75%
(1)观察表中数据规律,A处应填 ,光从水中射入空气中,同时发生反射和折射,随着入射角i由小变大,会发现折射角 (填写变化规律),且折射角总是 (填“大于”或“小于”)相应的入射角;
(2)若继续增大入射角i,将会发现不再有 光线,而只存在 光线;
(3)若将激光改由空气射入水中,向纯净水里加些粉尘后发现折射光斑处采集到的数据大幅下降,是因为 。
26.如图甲所示是小西“探究平面镜成像特点”的实验装置:
(1)现有3mm和5mm两种厚度的茶色玻璃板,为了实验效果更好,应该选择 mm玻璃板,用玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 ;
(2)选取完全相同的蜡烛A和B,是为了 。点燃蜡烛A,透过玻璃板观察到蜡烛A的像,再把未点燃蜡烛B放在A的像的位置观察到蜡烛B与A的像能够完全重合,说明像与物 ;
(3)移开蜡烛B,在B原来的位置放一光屏,在光屏上 (选题“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像,说明平面镜成的是 像;
(4)如图乙,小西在检查视力时,运用平面镜成像特点,可知视力表在镜中的像与小西的距离为 m。
27.探究光的反射规律:如图所示,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。
(1)当入射光线逐渐靠近法线ON时,发现反射光线逐渐 法线ON;
(2)若将右半边纸板向后弯折, (选填“能”或“不能”)看到反射光线,说明 ,运用的科学研究方法是 ;
(3)实验中能从多个方向看到纸板上的光路,是因为光线在纸板上发生 。
如图是“探究平面镜成像的特点”的实验装置图;
(4)实验中将一支点燃的蜡烛a竖直放在 前15cm处,再取一支与a大小 的未点燃蜡烛b放在玻璃板的后面,使之与蜡烛a的像 ,此时b的位置就是蜡烛a的 的位置;
(5)将蜡烛a逐渐靠近镜面,所成像将 镜面,所成像将 (选填“变大”、“变小”或“不变);
(6)若在蜡烛b的位置放一块光屏,则在光屏上 接收到像,说明所成像是 像;
(7)实验中用玻璃板替代平面镜进行实验探究,目的是 。
28.小明用如图所示的装置做“探究光的折射特点”实验.
(1)如图1所示,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,随着水位上升,水槽底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”);
(2)为了探究折射光线与入射光线和法线是否在同一平面上,如图2所示,实验时小明将右侧可折转的光屏向后转动,并观察在右侧的光屏上 ;
(3)如图3所示,小明将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (选填“增大”“减小”或“不变”);当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射角为 °;
(4)在研究光的折射时,小明知道了光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角.小明想:光在其他透明介质的分界面发生折射时,什么条件下折射角小于入射角呢?
为了研究这个问题,他在老师的指导下做了如下实验:让一束激光从水中斜射入玻璃,再从玻璃依次斜射入冰、空气中,其光路如图所示.然后老师又告诉他光在一些透明介质中的传播速度,如下表,试回答:
物质
其中速度
水
玻璃
冰
空气
酒精
①针对小明提出的问题,仔细观察图中的光路,对照表中的数据进行分析,可以得出以下结论:光在不同物质中的传播速度是不同的,光从光速大的物质斜射入光速小的物质时,折射角 入射角;
②根据分析得出的结论及表的数据,请作出下图中光由玻璃斜射入酒精时的折射光线 。
29.如图是小红同学探究“平面镜成像的特点”实验装置。
①如图甲,在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛 A, 可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。 小红拿另一支大小相同、 (选填“点燃”或“不点燃”)的蜡烛 B 在玻璃板后面移动,直到它跟蜡烛 A 的像完全重合;
② 实验时,小红同学应在 (选填“A”或“B”)侧观察蜡烛 A 经玻璃板所成的像。移去后面的蜡烛 B,在其所在位置上放一光屏,这时,观察者应 (选填“直接观察光屏”或“在 A 侧透过玻璃板观察光屏”),由此可知平面镜成像的性质;
③ 若图乙中猫的头部位置保持不变,把镜子沿 MN 截成左右两半,并将这两半分别向左右平移一段距离,则猫的头部通过左、右两半面镜子( )
A. 都不能成像
B. 各成半个像,合起来成一个完整的像
C. 都成完整的像, 且两个像在同一位置
D. 都成完整的像, 且两个像在不同位置
④ 若图丙中平面镜 MN竖直放置, 镜前有一个发光物体 S, 现将平面镜绕 M点从 MN 位置顺时针转至 MN'位置,如图丙所示, 物体 S 在平面镜中的像 S'到 M点的距离 。(填“变小”、“变大”或“不变”)
30.某同学为了探究“平面镜成像时,像与物到平面镜的距离的关系”,所用的实验器材有:单面镀膜的玻璃板、支架、两个相同的跳棋、白纸和刻度尺。实验装置如图所示。
(1)在白纸上画一条直线,将玻璃板竖直立在白纸上,使玻璃板 那一面的下边线与直线重合(选填有“有膜”或“无膜”);
(2)用镀膜玻璃板和跳棋做实验,实验环境有:①几乎无光的实验室,②有阳光的实验室。在 中进行实验效果好(选填“①”或“②”);
(3)实验中用两个相同的跳棋是为了比较 ;
(4)在同样的实验环境下,用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚,主要原因是 ;
(5)该实验需要做若干次,这样做的目的是 。后几次实验必须改变的量是 。
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第三章 光现象(实验题30道)
1.在“探究光的反射规律”的实验中,如图所示,平面镜M放在水平桌面上,E、F是两块粘接起来的硬纸板,垂直于镜面且可绕ON转动。
(1)如图(a),当E、F在同一平面上时,让入射光线AO沿纸板E射向镜面,在F上可看到反射光线OB,测出入射角和反射角的大小,多次实验得出实验结论: ;
(2)若将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的 方向射出,因为在光的反射现象中光路是 的;
(3)如图(b),以法线ON为轴线,把纸板F向后缓慢旋转,在F上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线OB,这样做的目的是为了 。
【答案】 反射角等于入射角 OA 可逆 不能 探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内
【详解】(1)[1]测出入射角和反射角的大小,改变入射光线的方向,再观测几组入射角和反射角,多次实验得出实验结论:反射角等于入射角。
(2)[2][3]当光逆着原来的反射光线入射时,反射光线也逆着原来的入射光线反射出去,即将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的OA方向射出,这说明在反射现象中光路是可逆的。
(3)[4][5]以法线ON为轴线,把纸板F向后缓慢旋转,这时不能看到反射光线OB,因为纸板没有和反射光线、法线在同一平面上,所以不能看的反射光线OB,因此这样做的目的是为了探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内。
2.小红在做探究平面镜特点实验时,将一块玻璃板竖直架在一直尺的上面,再取两段等长蜡烛A和B一前一后竖放在直尺上,点燃玻璃板前的蜡烛A,用眼睛进行观察,如图所示,在此实验中:
(1)该实验用薄的透明玻璃板代替平面镜实验,目的是 ;
(2)两段等长的蜡烛是为了比较物与像 的关系;
(3)刻度尺的作用是便于比较物与像到镜面的 关系;
(4)移去蜡烛B,并在其位置上放一光屏,则光屏上 (填“能”或“不能”)接收到蜡烛A的火焰的像,这说明平面镜成的是 像。
【答案】 便于确定像的位置 大小 距离 不能 虚
【详解】(1)[1]用透明的玻璃板代替平面镜,在物体一侧能看到物体的像,同时还能看到代替物体的另一个物体,便于确定像的位置。
(2)[2]探究平面镜成像实验时,采用两段等长的蜡烛,是为了比较物像大小关系。
(3)[3]刻度尺可以测量物像到平面镜距离,便于比较物像到平面镜距离关系。
(4)[4][5]平面镜所成的像是虚像,虚像实际并不存在,所以不会出现在光屏上。
3.小林在“探究光的反射规律”实验中,如图甲所示,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直的立在平面镜上,使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的路径。
(1)图甲中,用激光笔让一束光沿着EO平行纸板射向镜面上的O点,小林能从不同方向看到纸板上的光束,是因为发生了 反射。
(2)在纸板上画出光路,取下纸板,用量角器量出光线EO与 (选填“ON”或“CD”)的夹角,即为入射角,小明在实验时,让入射角等于30°,测得反射角也等于30°,于是他得出结论:反射角等于入射角。该结论的得出存在的问题是: 。
(3)让一束光EO贴着左侧纸板射到平面镜上,在右侧纸板上会看到反射光线OF。如图乙所示,将右侧纸板沿ON向后折,在右侧纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,该现象表明:反射光线、入射光线和法线在 内。
(4)图甲中,当光沿FO的方向射向O点时,光会沿着OE的方向射出,说明在反射现象中光路是 的。
【答案】(1)漫
(2) ON 实验次数太少,结论不可靠
(3) 不能 同一平面
(4)可逆
【详解】(1)能在各个方向看到纸板上的光束是因为光在纸板上发生了漫反射,光经过纸板的反射后射向四面八方。
(2)[1]入射角为入射光线与法线之间的夹角,所以应用量角器量出光线EO与ON的夹角。
[2]小明只进行了一次实验就得出了结论,实验次数太少,结论不具备普遍性。
(3)[1][2]将纸板向后折,将看不到反射光线OF。原因是反射光线、入射光线和法线在同一平面内,纸板向后折导致其不与入射光线、法线在同一平面内,所以纸板上看不到反射光线。
(4)从OE的方向射入,光沿FO的方向射出,反过来,将光线沿FO的方向射向O点时,光会沿着OE的方向射出,这说明反射现象中,光路是可逆的。
4.为了探究“光的反射定律”和“平面镜成像的特点”,进行了如下探究:
(1)将硬纸板竖直放置在水平镜面上,激光笔紧贴硬纸板照射。多次实验后可得出反射现象中,反射角与入射角的关系是 ;
(2)如图甲将硬纸板沿中线ON向后弯折,纸板上承接不到反射光线,说明 ;
(3)为了探究平面镜成像特点,将白纸铺在水平桌面上,用透明塑料板替换硬纸板如图乙所示;没有选用平面镜而选用透明塑料板的好处是 ;
(4)将棋子放在塑料板前,通过塑料板看到棋子的像,在像的位置上放一光屏,则光屏 (填“能”或“不能”)承接到棋子的像;
(5)保持镜前棋子的位置不动,将塑料板水平向左平移到如图丙所示位置;棋子的成像将在 (填“1”、“2”或“3”)位置;
(6)塑料板回到原位置,并将塑料板的右侧沿中线向后弯折到如图丁所示位置;则在右侧的塑料板中 (填“能”或“不能”)找到棋子的像。
【答案】 反射角等于入射角 反射光线、入射光线、法线在同一平面内 便于确定像的位置 不能 1 能
【详解】(1)[1]多次实验后,可得出光的反射现象中,反射角与入射角的关系是反射角等于入射角。
(2)[2]使一束光紧贴着白色硬纸板的AO面射向镜面的O点,以ON为轴线,将硬纸板的OB面绕ON缓慢地向后折转,在白纸硬纸板上不能观察到反射光线,但此时反射光线的位置并不发生变化,由此现象说明:反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
(3)[3]透明的玻璃板,可以观察到玻璃板的另一侧,即在观察到前面棋子像的同时,也能观察到后面的棋子,便于确定像的位置。
(4)[4]由于平面镜所成的像为虚像,所以,将棋子放在塑料板前,通过塑料板看到棋子的像,在像的位置上放一光屏,则光屏不能承接到棋子的像。
(5)[5]由于平面镜所成的像与物体关于镜面对称,所以,保持镜前棋子的位置不动,将塑料板水平向左平移到如图丙所示位置,则棋子的成像将在位置1。
(6)[6]由于平面镜所成的像与物体关于镜面对称,所以,塑料板回到原位置,并将塑料板的右侧沿中线向后弯折到如图丁所示位置,则在右侧的塑料板中能找到棋子的像。
5.为了“探究平面镜成像的特点”,小磊准备了如图所示的实验器材。
(1)为便于观察,该实验最好在 (选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行;
(2)除了图中提供的器材外,实验中还需要一种测量工具是 ;
(3)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A,应从蜡烛 (选填“A”或“B”)所在一侧观察,可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像;
(4)移去蜡烛B,在其位置竖立光屏,在光屏上不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是 (选填“虚”或“实”)像。
【答案】(1)较暗
(2)刻度尺
(3)A
(4)虚
【详解】(1)为使成像清晰,便于观察,该实验最好在较暗环境中进行;
(2)要比较像与物到镜面的距离关系,除了图中提供的器材外,实验中还需要一种测量工具是刻度尺,它的作用是测量像与物到玻璃板的距离;
(3)把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面,应从蜡烛A所在一侧观察,因为平面镜成像是利用光的反射,反射光线射入人眼,可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像;
(4)虚像不能成在光屏上,移去蜡烛B,在其位置竖立光屏,在光屏上不能承接到A的像,说明平面镜所成的像是虚像。
6.在“探究光的反射定律”实验中:
(1)当入射光线与平面镜的夹角为50°时,反射角为 。
(2)将纸板B沿法线向后折,在纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线。
【答案】(1)40°
(2)不能
【详解】(1)当入射光线与平面镜的夹角为50°时,入射角等于
90°−50°=40°根据光的反射定律可知,反射角总是等于入射角,所以反射角也是40°。
(2)因为入射光线、法线、反射光线在同一平面内,如果将纸板B沿法线向后折,入射光沿纸板照射后,反射光线不在纸板上,则我们在纸板上看不到反射光线。
7.小红同学在做“探究平面镜成像”的实验时,将一块玻璃板竖直架在水平台上,再取两段完全相同的蜡烛A 和 B,点燃玻璃板前的蜡烛A进行观察,如图,在此实验中:
(1)小红选择玻璃板代替镜子的目的是 ;
(2)所用刻度尺的作用是便于比较像与物到镜面 关系;
(3)选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的 关系;
(4)移去后面的蜡烛 B,在其所在位置上放一光屏,则光屏上 (填“能”或“不 能”)接收到蜡烛烛焰的像,所以平面镜所成的像是 像;
(5)小红将蜡烛A 远离玻璃板,则它的像 (填“变大”或“变小”或“不变”);
(6)小明在做此探究实验时,只做了一组数据就得到了平面镜成像的特点, 你认为小明下一步应该怎样做 。
A.整理器材,完成实验
B.改变发光的蜡烛到平面镜的距离,再得到几组数据,分析得出结论
【答案】 便于确定像的位置 距离 大小 不能 虚 不变 B
【详解】(1)[1]玻璃板是透明的,除了能看到像,还能看到玻璃板后面的另一只蜡烛,使玻璃板后面的蜡烛与前面蜡烛的像重合,则玻璃板后面蜡烛的位置即前面蜡烛的像的位置。
(2)[2]刻度尺用来测量像到镜面的距离和物到镜面的距离,从而比较比较像与物到镜面的距离关系。
(3)[3]选取两段完全相同的蜡烛,使玻璃板后面的蜡烛B与前面蜡烛A的像重合,则说明蜡烛A的像与蜡烛A大小相等。即选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系。
(4)[4][5]平面镜成的像是虚像,虚像不能在光屏上呈现。
(5)[6]平面镜成的像是正立、等大的虚像,蜡烛远离玻璃板,像的大小不变。
(6)[7]为了使实验结论具有普遍性,做了一组数据就得到了平面镜成像的特点后,应改变发光的蜡烛到平面镜的距离,再得到几组数据进行分析归纳。
故选B。
8.在“探究光的反射规律”的实验中,平面镜放在水平桌面上,、是两块粘接起来的硬纸板,放于镜面上且可绕转动,如图所示。
(1)当、在同一平面内时,让入射光线沿纸板射向镜面,在上没有发现反射光线,原因可能是 ;
(2)调整后,如图甲所示,在上可看到反射光线,测出入射角和反射角的大小,便立即得出实验结论:反射角等于入射角。这样得出结论不合理,原因是 ;
(3)将入射光线靠近法线时,看到反射光线 (选填“靠近”或“远离”)法线;如图乙所示,保持入射光的位置不变,如果将硬纸板绕向后转动,在平面内 (选填“能”或“不能”)看到反射光线;
(4)在甲图中,若将一束光贴着纸板沿射到点,光将沿图中的方向射出,该现象说明 。
【答案】(1)硬纸板没有竖直放置
(2)实验次数太少,使得出的结论不具有普遍性
(3) 靠近 不能
(4)光路是可逆的
【详解】(1)由题意可知,在F上没有发现反射光线,这说明硬纸板没有与镜面垂直,反射光线从其他方向射出。
(2)实验有偶然性,不能只由一组数据就得出结论,凭一次实验数据得出结论有偶然性,应改变入射角,进行多次实验,所以不合理。
(3)[1]由实验可知,入射光线靠近法线,反射光线也靠近法线。
[2]由图乙可知,入射光的位置不变,如果将硬纸板F绕点向后转动,由于入射光线、反射光线、法线在同一平面内,所以在F平面内看不到反射光线。
(4)当光逆着原来的反射光线入射时,反射光线也逆着原来的入射光线反射出去,即将一束光贴着纸板F沿BO射到O点,光将沿图中的OA方向射出,这说明在反射现象中光路是可逆的。
9.为了“探究光的反射定律”,物理兴趣小组进行了如图所示的实验探究。
(1)将平面镜放置在水平桌面上,白色硬纸板 立在平面镜上,硬纸板由两部分组成,可绕竖直接缝折转;用作光屏的硬纸板应选择较 (选填“光滑”或“粗糙”)的;
(2)在图乙中,将硬纸板的部分向后折转,则在上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线,这是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内;
(3)如图丙所示,保持、在同一平面内将硬纸板倾斜,让入射光线仍贴着硬纸板沿方向射向镜面,则硬纸板上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线;
(4)使光束以不同角度入射,进行实验测量数据如下表,由此可得:在反射现象中,反射角 入射角。完成实验后,同组的小东和小红想体验“从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛”,结果没有体验成功。此现象说明:光反射时, ;
次数
1
2
3
4
入射角
30°
40°
50°
60°
反射角
30°
40°
50°
60°
(5)共享单车的尾灯设计很巧妙,当后面开来的汽车的灯光以任何方向照射到尾灯上,它都能把光线“反向射回”。下图所示四幅图中符合上述要求的是 (选填序号),此反射 (选填“遵循”或“不遵循”)光的反射定律。
A
B.
C.
D.
【答案】(1) 竖直 粗糙
(2)不能
(3)不能
(4) 等于 光路可逆
(5) B 遵循
【详解】(1)[1]白色硬纸板竖直放置在平面镜上,反射光线能呈现在硬纸板上。
[2]纸板表面较粗糙,光在纸板表面发生漫反射,反射光线从不同方向射出,可以从不同方向观察到反射光线。
(2)要探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内,可以将纸板右侧向后折,若纸板右侧没有观察到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)保持、在同一平面内将硬纸板倾斜,让入射光线仍贴着硬纸板沿方向射向镜面,此时入射光线、法线与反射光线所在的平面与硬纸板不在同一平面,所以硬纸板上不能看到反射光线。
(4)[1]由表中数据可知,每组实验中反射角都等于其入射角,所以可得:在光的反射中,反射角等于入射角。
[2]光路具有可逆性,所以从镜子中看到对方的眼睛,则对方也能看到自己的眼睛。
(5)[1]在光的反射中,反射角等于入射角,互相垂直的平面镜可以让光线沿原路返回,司机便知道前方有自行车,避免发生意外。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
[2]无论是镜面反射还是漫反射,都遵循光的反射定律,所以此现象符合光的反射定律。
10.小晋用如图所示的装置探究“光的反射定律”,在此实验中:
实验次数
入射角
反射角
1
15°
2
30°
30°
3
45°
45°
(1)要使反射光线和入射光线的径迹同时在白纸板上出现,你认为白纸板与平面镜的位置关系应 ;(选填“垂直”或“不垂直”)
(2)小晋选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验,结果得到了三组数据,如上表所示,其中第1次实验数据的反射角是 ;
(3)实验时要多次改变入射角的大小并进行测量,下列实验中多次测量的目的与本实验相同的是 (选填字母);
A.“探究平面镜成像的特点”时,多次改变位置,进行测量
B.“用刻度尺测长度”时,多次测量被测物体的长度
(4)当光沿着图中的EO方向入射时,将右边纸板绕ON向后折,右纸板上看不见光线,此时反射光线实际上 ;(选填“存在”或“不存在”)
(5)让一束光沿着图中的FO方向入射,反射光线沿着OE方向射出,这说明在反射现象中,光路 ;
(6)实验中透过平面镜看到它的下面也有“白纸板和光路”,这种现象形成的原理是光的 。(选填“反射”或“折射”)
【答案】(1)垂直
(2)15°
(3)A
(4)存在
(5)可逆
(6)反射
【详解】(1)要使反射光线和入射光线的轨迹同时出现在纸板上,则法线应与平面镜相垂直,并且要让入射光线、法线和反射光线在同一平面内,故纸板应与平面镜垂直。
(2)分析表中数据可知,每组数据中,两个角相等,可得结论,在光的反射现象中,反射角等于入射角。所以第1次实验数据的反射角等于入射角,是15°。
(3)实验时要多次改变入射角的大小并进行测量,目的是寻找普遍规律,避免数据过少使结论具有偶然性。
A.“探究平面镜成像的特点”时,多次改变位置,进行测量,是为了寻找普遍规律,避免数据过少使结论具有偶然性。故A符合题意;
B.“用刻度尺测长度”时,多次测量被测物体的长度,是为了取平均值减小误差,故B不符合题意。
故选A。
(4)当光沿着图中的EO方向入射时,将右边纸板绕ON向后折,右纸板上看不见光线,是因为纸板与反射光线不在同一平面,所以看不到反射光线,但反射光线实际上是存在的。
(5)让光沿着FO的方向射向O点,反射光会沿着OE方向射出,即沿着反射光线入射,反射光线会沿入射光线射出,由此说明在光的反射现象中,光路是可逆的。
(6)实验中透过平面镜看到它的下面也有“白纸板和光路”,这是平面镜成像现象,这种现象形成的原理是光的反射。
11.如图“探究平面镜成像特点”的情景:竖立的透明玻璃板下方放一把直尺,直尺与玻璃板垂直;两支相同的蜡烛A、B竖立于玻璃板两侧的直尺上,以A蜡烛为成像物体
(1)为便于观察,该实验最好在 环境中进行(选填“较明亮”或“较黑暗”);
(2)为了验证猜想,她选用 (填“平面镜”或“玻璃板”)和两只 的蜡烛及刻度尺来完成实验;
(3)点燃A蜡烛,小心地移动B蜡烛,直到与A蜡烛的像完全重合为止,这时发现像与物的大小 ;进一步观察A、B两支蜡烛在直尺上的位置发现,像和物的连线与玻璃板 。像和物到玻璃板的距离 ;
(4)移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上 承接到蜡烛烛焰的像(填“能”或“不能”)。所以平面镜所成的像是 像(填“虚”或“实”);
(5)小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时,它的像 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 较黑暗 玻璃板 完全相同 相等 垂直 相等 不能 虚 不变
【详解】(1)[1]点燃蜡烛,烛焰在明亮的环境中,烛焰和明亮环境对比度较小,成像不太清晰;烛焰在黑暗环境中,烛焰和黑暗环境的对比度大,成像更清晰,故实验应在较黑暗的环境中进行。
(2)[2][3]设计实验应根据实验目的选择实验器材。用薄玻璃板既可以看到像又可以找到像的位置;两只完全相同大小的蜡烛可以比较物像的大小。所以应选用薄玻璃板和两支完全相同的蜡烛。
(3)[4][5][6]点燃A蜡烛,小心地移动B蜡烛,发现B蜡烛能与A蜡烛的像完全重合,说明像与物的大小相等;进一步观察A、B两支蜡烛在直尺上的位置发现,像和物的连线与玻璃板垂直、像和物到玻璃板的距离相等。
(4)[7][8]平面镜成虚像,所以移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放上一光屏,则光屏上不能承接到烛焰的像。
(5)[9]平面镜成像大小跟物体大小有关,与物体到平面镜的距离无关,将蜡烛逐渐远离玻璃板时,像的大小不会变化。
12.为了探究光反射时的规律,同学们进行如图所示的实验。
(1)如图甲所示,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直立在平面镜上,纸板上的直线ON相当于 ;
(2)使一束光贴着纸板射向O点,经平面镜反射后,沿另一方向射出,图中r是 (选填“入射”或“反射”)角;
(3)当入射角增大时,反射光线 (选填“靠近”或“远离”)平面镜;
(4)下表是实验中记录的数据,分析实验数据可知: ;
次数
1
2
3
4
5
6
20°
30°
40°
50°
60°
70°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
(5)如图乙,把纸板NOF向前折或向后折,在纸板上都不能看到反射光线,说明: 。
【答案】 法线 反射 靠近 在光的反射中,反射角等于入射角 反射光线、入射光线、法线在同一平面内
【详解】(1)[1]为了使光的传播路径能呈现在硬纸板上,应让硬纸板ENF竖直放置在平面镜上,将纸板的右半部分向前后翻折,就不会看到反射光线,只有当整个纸板为一平面时,才能够看到反射光线,因此借助纸板可以探究入射光线、反射光线和法线是否共面;所以ON相当于法线。
(2)[2]垂直镜面的是法线,射向镜面的光线为入射光线,离开镜面的光线为入射光线,入射光线与法线的夹角是入射角,反射光线与法线的夹角为反射角;由图知OE为入射光线,OF为反射光线,∠r是反射角。
(3)[3]当入射角增大时,反射角也增大(即反射光线与法线的夹角增大),所以反射光线靠近镜面。
(4)[4]根据表格中的数据可知,在光的反射中,反射角等于入射角。
(5)[5]以ON为轴旋转NOF纸板,反射光都只出现在入射光所在的纸板上,在NOF纸板上没有显示出反射光,此时反射光线的位置不发生变化;这一现象说明了:反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
13.物理科创小组制作了一个长方体光学元件盒(如图乙),在盒子左侧开有一小孔,上表面右侧开有一正方形窗口,窗口上贴有一半透明纸片ABCD,其余部分处于密封状态。小明将一根点燃的蜡烛立在小孔正前方后(如图甲所示),在半透明薄纸片上观察到了烛焰的像。科创小组的同学告诉他,盒中只有1块不透光的平面镜。
(1)半透明纸片上的像是 (选填“实”或“虚”)像;
(2)请在图丙中的虚线框内画出平面镜的放置情况 ;
(3)在下列四幅图中, 图呈现的是小明在半透明纸片上所看到的像的形状;
A.B.
C. D.
(4)要使半透明薄纸片上的像变大,小明想到了以下一些方案,你认为可行的是 。
①将蜡烛移向小孔
②将小孔大小增大
③将元件盒缩短
④将光学元件盒加高
【答案】 实 见解析 B ①④
【详解】(1)[1]实像能用光屏接收,而虚像不能用光屏接收,像能成在半透明薄纸片(相当于光屏)上,这说明该像是实像。
(2)[2]经过小孔的水平光线经过平面镜反射后,竖直向上照射到半透明薄纸片上,反射光线与入射光线垂直,所以先做反射光线和入射光线夹角的角平分线,作为法线,根据法线与平面镜是垂直,作出平面镜,作图如下:
(3)[3]烛焰顶部的光经过小孔,然后被平面镜反射到薄膜上靠AD侧,烛焰底部的光经过小孔,然后被平面镜反射到薄膜上靠BC侧,故ACD不符合题意,B符合题意。
(4)[4]小孔所成像的大小与物体到小孔的距离有关,还与承接像的光屏到小孔的距离有关。
①将光源移向小孔,物距变小,所成的像会变大;
②将小孔的大小增大,不会改变像的大小,如果孔过大,将不会成像;
③将光学元件盒缩短,像距变小,所成的像变小;
④将光学元件盒加高,像距变大了,所成的像变大。
故①④可行。
14.小明选用激光笔、平面镜、可折转的光屏(带角度)等器材“探究光的反射规律”。
(1)如图所示,当入射光线AO向法线靠近时,看到反射光线 (选填“靠近”或“远离”)法线。
(2)若将一束光贴着半圆形光屏沿BO方向射到O点,发现反射光线沿OA方向射出,说明光在反射时,光路是 的。
(3)若将图中的光屏向后倾斜,光屏和它在平面镜中的像 (选填“在”或“不在”)同一平面内。
【答案】 靠近 可逆 不在
【详解】(1)[1]根据光的反射规律,反射角等于入射角,故当入射光线AO向法线靠近时,看到反射光线也靠近法线。
(2)[2]用激光笔紧贴硬纸板射出一束光,让光逆着BO的方向射向镜面,会发现反射光沿着OA方向射出,这表明:在光的反射过程中,光路是可逆的。
(3)[3]将图中的光屏向后倾斜,平面镜中光屏的像也随着倾斜,所以光屏和它在平面镜中的像不在同一平面内。
15.用如图甲所示的装置来探究光的反射定律,实验数据如表:
次数
1
2
3
4
∠i
30°
40°
50°
60°
∠r
30°
40°
50°
60°
(1)分析表格中的实验数据可知:反射角 (选填“大于”“等于”或“小于”)入射角。入射角增大时,反射角 (选填“增大”或“减小”);
(2)纸板ENF是用两块纸板连接起来的。如图乙,把纸板NOF向后折,光沿EO入射,在纸板NOF上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线。这说明在反射现象中,反射光线、入射光线和法线都在 ;
(3)在图甲中,当光沿FO的方向射向O点时,光会沿着 方向射出,说明在反射现象中光路是 的;
(4)本实验中,测量多组数据的目的是 (选填A或B)。
A.使实验结论更具普遍性
B.求平均值,减小误差
【答案】 等于 增大 不能 同一个平面内 OE 可逆 A
【详解】(1)[1][2]由表格数据可知,在光的反射现象中,反射角随着入射角的改变而改变,反射角等于入射角;入射角增大时,反射角也随之增大。
(2)[3][4]光沿EO入射,在纸板上能看到入射光线和反射光线;把纸板NOF后折,如图乙,此时呈现反射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内,所以在纸板NOF上不能看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一个平面内。
(3)[5][6]在图甲中,当光沿FO的方向射向点O时,光会沿着OE方向射出,即光线可以沿原路返回,说明在光的反射现象中光路是可逆的。
(4)[7]因一次实验具有很大的偶然性,为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律,应当改变入射角的大小进行多次实验,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
16.大约两千四百年前,我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验,解释了小孔成像的原因;在制作“小孔成像观察仪”的活动中,如图甲所示小明将圆筒插入易拉罐中制成针孔相机,圆筒能在易拉罐中前后移动.小明在观察像时发现小孔成像时像的大小会变化,于是他又设计了探究“小孔所成像的大小与哪些因素有关”的实验.他猜想:小孔所成像的大小可能与烛焰到小孔的距离、烛焰AB的高度以及像到小孔的距离有关.于是他用同一个蜡烛AB实验,且保持烛焰AB到小孔的距离为8cm不变,多次改变小孔到半透明纸(光屏)之间的距离时,他测出了像的高度填入表格内。
实验次数
①
②
③
④
⑤
小孔到半透明纸的距离s/cm
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
像的高度h/cm
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
(1)为了减小光屏附近亮度,使观察到的像更清晰,半透明纸(光屏)应安装在圆筒的 (A/B)端;
(2)图中烛焰在半透明纸上所成的是 (正立/倒立)的像,其成像的原理是 。
(3)从表中数据可以看出:当烛焰AB和小孔的距离保持不变时,半透明纸离小孔越远,所成的像越 ;
(4)在第④次实验时,半透明纸上像的高度与烛焰AB的高度 (相等/不相等);
(5)晴天的正午时分,小明走在宜兴森林公园茂密的樟树林下,看到阳光透过树叶的缝隙而在地上留下许多大小不同的圆形光斑,根据表中数据可知其圆形光斑大小不一的原因是 不同。
【答案】(1)A
(2) 倒立 光的直线传播
(3)大
(4)相等
(5)树叶缝隙到地面的距离
【详解】(1)为了减小光屏附近亮度,使观察到的像更清晰,光屏应在较暗的环境中,故半透明纸(光屏)应安装在圆筒的A端。
(2)[1][2]蜡烛在半透明的纸上所成的像是倒立的实像,其成像原理是光的直线传播。
(3)从表中数据可以看出,当烛焰AB和小孔的距离保持不变时,半透明纸离小孔越远,所成的像越大。
(4)在第④次实验时,烛焰AB到小孔的距离与半透明纸即像到小孔的距离相等,故所成的像是等大的。
(5)晴天,阳光透过树叶的缝隙而在地上形成圆形光斑与上述原理相同,故其圆形光斑大小不一的原因是树叶缝隙到地面的距离不同。
17.如图所示,是“探究平面镜成像的特点”的情景:
(1)实验时,应选用玻璃板代替平面镜竖立在水平桌面上。虽然成像不如平面镜清晰,但却能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到B蜡烛,巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题。这里采用了 (选填“控制变量”或“等效替代”)的物理研究方法;
(2)点燃A蜡烛,小心地移动B蜡烛,直到B蜡烛与A蜡烛的像重合为止,这时发现像与物的大小 ;进一步观察A、B两支蜡烛在直尺上的位置发现:像和物到玻璃板的距离 。
【答案】(1)等效替代
(2) 相等 相等
【详解】(1)实验中用B代替A的像,采用了等效替代法。
(2)[1]A、B两支蜡烛相同,B与A的像重合,说明B与A的像大小相等,所以A的像与A大小相等,可知像与物的大小相等。
[2]通过比较两支蜡烛在直尺上的位置,发现A和B两支蜡烛到镜面的距离相等,这说明像和物到镜面的距离相等。
18.探究“光的反射规律”的实验装置如图甲所示,平面镜放在水平桌面上,标有刻度(图中未画出)的白色纸板ABCD能绕垂直于CD的ON轴翻转,在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。
(1)实验前,应将纸板垂直放置平面镜上,移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿 时针方向转动;
(2)移动激光笔,使入射角为45°,测得反射角也为45°,由此就得出“在反射现象中,反射角等于入射角”的结论,你认为该结论有何不妥之处?
(3)如图乙所示,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现,此现象说明了什么问题?
(4)在图甲中,若将纸板ABCD(连同激光笔)绕CD向后倾斜,此时反射光束 (选填字母符号)。
A.仍在纸板上呈现 B.被纸板挡住 C.在纸板前方
【答案】 顺 一次实验得到的结论具有偶然性 反射光线、入射光线和法线在同一平面内 C
【详解】(1)[1]从甲图可以看到,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,那么入射角增大,反射角也增大,可观察到反射光束沿顺时针方向转动。
(2)[2]通过45°入射角等于45°反射角,得出结论,这不正确,因为只是一组数据,一次实验得到的结论具有偶然性。
(3)[3]从图乙可以看到,将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度,发现纸板上均无反射光束呈现,说明反射光线、入射光线和法线不会在不同平面上,即反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
(4)[4]在图甲中,若将纸板ABCD(连同激光笔)绕CD向后倾斜,法线还是垂直平面镜,不会在纸板ABCD上,入射光在纸板ABCD上,但由于反射光线、入射光线和法线在同一平面内,则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜,最终反射光线是不在纸板上,通过作图可知,反射光束在纸板前方;故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
19.小明为探究“平面镜成像的特点”作了以下实验。
(1)如图甲,他用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 ,为了能看到更清晰的像,应选择在较 (选填“明亮”或“暗”)的环境中做实验;
(2)如图乙,玻璃板前放一支点燃的蜡烛A,拿大小完全相同、未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,找到B与A的像完全重合,说明像与物的大小 。三次实验后,白纸上记录了像与物对应点的位置,沿原玻璃板位置对折白纸,像与物对应点重合,说明物与像到平面镜的距离 ;
(3)如图丙,小明试乘南通地铁一号线,透过玻璃屏蔽门他看到了自己的 像,同时又看到了远端的广告牌,小明想测出玻璃屏蔽门到广告牌之间的距离d,他在玻璃屏蔽门前后移动,直到观察到他的像与广告牌 ,他则测出 距离就等于d,小明远离屏蔽门时,像的大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 便于确定像的位置 暗 相等 相等 虚 重合 小明到玻璃屏蔽门之间 不变
【详解】(1)[1][2]用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的是:在观察到蜡烛A的像的同时,也能观察到蜡烛B,巧妙地确定了像的位置;为了能看到更清晰的像,应选择在较暗的环境中做实验。
(2)[3]大小完全相同、未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动,直到B与A的像完全重合,说明像与物的大小相等。
[4]沿原玻璃板位置对折白纸,像与物对应点重合,说明物与像到平面镜的距离相等。
(3)[5]小明看到了自己的像,玻璃门相当于平面镜,平面镜成虚像。
[6][7][8]小明透过玻璃屏蔽门能看到广告牌,当小明的像呈现在广告牌上时,即与广告牌重合时,说明广告牌在小明像的位置上,用刻度尺测量小明到玻璃屏蔽门之间的距离,根据物像到平面镜的距离相等,求出广告牌和玻璃屏蔽门之间的距离,小明远离屏蔽门时,像的大小将不变。
20.如图所示,是小明“探究平面镜成像特点”的实验装置。
(1)将白纸铺在水平桌面上,玻璃板通过支架立在白纸的中央;
(2)如图甲所示,小明竖直放好点燃的蜡烛A,移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像完全重合,分别记录A和B的位置;移去蜡烛B,在其位置上竖立光屏,在光屏上 (选填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像;
(3)小明将蜡烛A适当远离玻璃板,移动蜡烛B (选填“仍能”或“不能”)再次与A的像重合,说明平面镜所成的像与物体始终是大小 的;
(4)小明发现,当玻璃板出现如图乙所示的倾斜时,蜡烛A的像是图中的 (选填“A1”、“A2”或“A3”),此时无法确定像的位置,因此放置玻璃板时一定要与桌面 ;
(5)正确放置玻璃板后,多次改变两支蜡烛的位置,使蜡烛B与蜡烛A的像重合,将两支蜡烛的位置记录在白纸上,如图丙所示,可得结论:像与物到平面镜的距离 ,且它们的连线与镜面垂直,像与物关于平面镜是 的。
【答案】 不能 仍能 相等 A2 垂直 相等 对称
【详解】(2)[1]平面镜成正立等大的虚像,虚像不能在光屏上呈现,所以移去蜡烛B,在其位置上竖立光屏,在光屏上不能承接到蜡烛A的像,说明平面镜所成的像是虚像。
(3)[2][3]当小明将蜡烛A适当远离玻璃板,移动蜡烛B时,蜡烛B与蜡烛A仍能再次与A的像重合,这说明平面镜所成的像与物体始终是大小相等的。
(4)[4][5]由于平面镜成像时,物与像关于平面镜垂直,所以当玻璃板出现如图乙所示的倾斜时,蜡烛A的像是图中的A2,故实验时,放置玻璃板时一定要与桌面垂直。
(5)[6][7]由图丙可知,蜡烛B与蜡烛A到平面镜的距离相等,同时蜡烛B与蜡烛A的连线与镜面垂直,则像与物关于平面镜是对称的。
21.某同学在“探究光的反射规律”时,实验装置如图所示,他先用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾,将平面镜放在一个能转动的水平圆台上,用固定的红色激光笔发出一束垂直射向平面镜的光ON,然后用另一个绿色激光笔向O点发出一束光AO,经平面镜反射后沿OB方向射出。请回答下列问题:
(1)缓慢转动圆台,从反射光线那一侧观察,都可以看到三束光相互重合,说明在反射现象中
(2)在上述实验装置的基础上,该同学在玻璃罩内装入了量角器,多次改变AO与ON的夹角进行实验,测量并记录AO与ON的夹角、OB与ON的夹角。该同学所探究的问题是:光在反射时, ?
【答案】 反射光线、入射光线与法线在同一平面内 反射角与入射角的大小关系
【详解】(1)[1]从反射光线那一侧观察,三束光线分别代表了反射光线、入射光线与法线的位置,如果可以看到三束光相互重合,表明反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
(2)[2]AO与ON的夹角、OB与ON的夹角分别为入射角和反射角,测量这两个角是为了探究在光的反射现象中,反射角与入射角的大小关系?
22.李洋同学在“探究平面镜成像特点”的实验中,所用的实验器材有带底座的玻璃板、白纸、笔、火柴、光屏、刻度尺、两支外形相同的蜡烛A和B,如图所示。
(1)李洋同学选用玻璃板代替平面镜,主要是为了 ;
(2)李洋同学在竖立的玻璃板前放置点燃的蜡烛A,拿 (选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合。
(3)李洋同学将B蜡烛移走并在此处放一光屏,他看到光屏上: (选填“有”或“没有”)蜡烛A的像;
(4)当蜡烛A向玻璃板靠近时,像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(5)为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像,李洋同学只将玻璃板向右平移,则蜡烛像的位置 (选填“向右移动”“向左运动”或“不变”);
(6)在实验过程中,若玻璃板倾斜(如图乙),观察到蜡烛的像的大致位置在图中的 (选填“C”或“D”)处。
【答案】(1)确定像的位置
(2)未点燃
(3)没有
(4)不变
(5)不变
(6)C
【详解】(1) 玻璃板有透光性,平板玻璃既能成像,又能看见玻璃板后的物体,李洋同学选择玻璃板代替平面镜来研究平面镜成像特点,这样做的目的是便于确定像的位置。
(2)李洋同学在竖立的玻璃板前放置点燃的蜡烛A,为使成像清晰,拿未点燃的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛月与蜡烛A的像完全重合,此时蜡烛B代替了蜡烛A的虚像,这种确定像与物大小的方法是等效替代法。
(3)虚像不能成在光屏上,李洋同学将B蜡移走并此处放一光屏,他在光屏这一侧看光屏:没有蜡烛A的像。
(4)平面镜成的像与物大小相等,当蜡烛A向玻璃板靠近时,因物的大小不变,故像的大小不变。
(5)平面镜成的像与物关于镜面对称,为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像,李洋同学只将玻璃板向右平移,因对称面和物体的位置不变,则蜡烛像的位置不变。
(6)平面镜成的像与物关于镜面对称,在实验过程中,若玻璃板倾斜(如图乙),观察到蜡烛的像的大致位置在图中的C处。
23.小明利用如图甲所示装置“探究平面镜成像的特点”。他在水平桌面上铺一张大纸,纸上竖立一块玻璃板作为平面镜,沿玻璃板在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,可以看到它在玻璃板后面的像。再拿一支外形相同但不点燃的蜡烛B,竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去它跟前面那支蜡烛A的像完全重合。这个位置就是前面那支蜡烛A的像的位置。在纸上记下这两个位置。
(1)实验中用玻璃板代替平面镜的目的是 ;
(2)蜡烛B能够跟点燃的蜡烛A的像完全重合,说明像与物大小 ;
(3)移去蜡烛B,小明再将光屏放在原来蜡烛B的位置,发现无法直接在光屏上观察到蜡烛A的像,这说明平面镜成的是 像。
【答案】 便于确定像的位置(和大小) 相等 虚
【详解】(1)[1]为了便于确定像的位置,实验时用玻璃板代替平面镜。
(2)[2]蜡烛B和蜡烛A外形相同,B与A的像完全重合,说明像与物的大小相等。
(3)[3]取走蜡烛B,把光屏放在像的位置,发现光屏上没有像,说明像不能呈现在光屏上,则平面镜所成的像是虚像。
24.利用如图甲所示装置研究“平面镜成像的特点”。在水平桌面上铺一张白纸,再将玻璃板竖直立在白纸上。
(1)实验时,不采用平面镜而使用透明玻璃板,目的是便于 ;
(2)在玻璃板前点燃蜡烛A,拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动,人眼一直在 (选填“A”或“B”)蜡烛一侧观察,可以观察到蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,说明平面镜所成的像与物体大小 ;
(3)将蜡烛远离玻璃板,蜡烛的像将 ;(选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)蜡烛A的像,是它发出的光经玻璃板反射而形成的 (选填“实”或“虚”)像。若在玻璃板与像之间放置一块木板,蜡烛A (选填“仍能”或“不能”)通过玻璃板成像;
(5)如图乙所示,一枚硬币放在竖直的平面镜前,硬币的像在a处;将平面镜平移至如图丙所示的位置时,硬币的成像情况是 (选填字母代号);
A.硬币成像在a处
B.硬币成像在b处
C.硬币成像在c处
D.硬币无法通过平面镜成像
(6)替代法是本实验的一个重要实验方法,在探究像与物的大小关系时,蜡烛B替代的是 (选填“蜡烛A”或“蜡烛A的像”)。
【答案】 确定像的位置 A 相等 不变 虚 仍能 A 蜡烛A
【详解】(1)[1]该实验采用透明薄玻璃板代替平面镜,玻璃板是透明的,观察到A蜡烛像的同时,也能观察到蜡烛B,当蜡烛B和蜡烛A的像重合时,蜡烛B的位置便是蜡烛A的像的位置所以使用透明玻璃板的目的是便于确定像的位置。
(2)[2][3]把一支点燃的蜡烛A竖直立在玻璃板前面,再拿一支外形完全相同的不点燃的蜡烛B,人眼一直在A蜡烛侧观察,直到B与A的像完全重合,说明蜡烛A的像与蜡烛A大小相等,故这样操作的目的比较像与物的大小。
(3)[4]平面镜所成的像和物体的大小相等,所以将蜡烛远离玻璃板,蜡烛大小不变,则蜡烛的像将不变。
(4)[5][6]蜡烛A的像是它发出的光经玻璃板反射后反射光线的反向延长线相交而成的,所以形成的是虚像,若在玻璃板和像之间放置一块木板,蜡烛A发出的光线仍能被玻璃板反射,所以蜡烛A仍能通过玻璃板成像。
(5)[7]平面镜所成的像与物关于平面镜对称,硬币位置不变,将平面镜平移,平面镜仍在原来像与成像物体对称轴上,像的位置不变,硬币成像在a处。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(6)[8]为确定像的位置,这里用的等效替代法,是因为A不能拿到后面去与像做比较,所以用B代替蜡烛A。
25.如图所示,水槽里装有纯净水,一束红色激光从水中以入射角i射到水面上的O点,设入射光的强度为100%,用光传感器采集水槽底部折射光斑的光强和空气中收集到的反射光斑的光强。
(入射光100%)
i=60°
i=45°
i=30°
i=20°
反射光
约70%
约45%
约30%
A
折射光
约30%
约55%
约70%
约75%
(1)观察表中数据规律,A处应填 ,光从水中射入空气中,同时发生反射和折射,随着入射角i由小变大,会发现折射角 (填写变化规律),且折射角总是 (填“大于”或“小于”)相应的入射角;
(2)若继续增大入射角i,将会发现不再有 光线,而只存在 光线;
(3)若将激光改由空气射入水中,向纯净水里加些粉尘后发现折射光斑处采集到的数据大幅下降,是因为 。
【答案】 25% 由小变大 大于 折射 反射 粉尘(不透明体)对光有反射和吸收作用
【详解】(1)[1][2][3]根据表中的数据可知,入射角从60°到45°,反射光的能量降低了25%;入射角从45°到30°,反射光的能量降低了15%;因此当入射角从30°到20°,反射光的能量将降低5%,即A处数据为25%,由光的折射规律可知,光从水中射入空气中,同时发生反射和折射,入射角变大,折射角也变大,折射角大于入射角。
(2)[4][5]由图可知,当入射角i增大到某一值时,折射角γ会达到最大值,该最大值是90°,不再有折射光线,只有反射光线。
(3)[6]将激光改由空气射入水中,向纯净水里加些粉尘,则光在折射过程中被悬浮颗粒物反射或吸收掉了一些光,所以折射光斑处采集到的数据大幅下降。
26.如图甲所示是小西“探究平面镜成像特点”的实验装置:
(1)现有3mm和5mm两种厚度的茶色玻璃板,为了实验效果更好,应该选择 mm玻璃板,用玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 ;
(2)选取完全相同的蜡烛A和B,是为了 。点燃蜡烛A,透过玻璃板观察到蜡烛A的像,再把未点燃蜡烛B放在A的像的位置观察到蜡烛B与A的像能够完全重合,说明像与物 ;
(3)移开蜡烛B,在B原来的位置放一光屏,在光屏上 (选题“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像,说明平面镜成的是 像;
(4)如图乙,小西在检查视力时,运用平面镜成像特点,可知视力表在镜中的像与小西的距离为 m。
【答案】(1) 3 便于透过玻璃板确定像的位置
(2) 比较像和物体的大小 大小相等
(3) 不能 虚
(4)5
【详解】(1)[1][2]因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面,会出现两个像,影响到实验效果,所以应选用3mm厚的薄玻璃板实验效果会更好。透明的玻璃板,既可以成像,也可以透过玻璃板观察到玻璃板的另一侧,用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置。
(2)[1]由于平面镜所成的像与物体的大小是相等的,实验时采用两个完全相同的蜡烛,是为了比较物像大小的关系。
[2]点燃蜡烛A,透过玻璃板观察到蜡烛A的像,把与A 完全相同的蜡烛B放在像的位置观察到蜡烛B与像完全重合,运用等效替代法,说明像与物大小相等。
(3)[1][2]移开蜡烛B,在其原来位置放一光屏,在光屏上接收不到蜡烛的像,因为光屏只能接收实像,不能接收虚像,说明平面镜成的是虚像。
(4)因平面镜成像时像距与物距是相等的,视力表与平面镜之间的距离为2.8m,故视力表在镜中的像与平面镜的距离为2.8m,而被测者与平面镜的距离又为
故视力表在镜中的像与被测者之间的距离
27.探究光的反射规律:如图所示,把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。使一束光贴着纸板沿某一角度射到O点,经平面镜反射,沿另一个方向射出。
(1)当入射光线逐渐靠近法线ON时,发现反射光线逐渐 法线ON;
(2)若将右半边纸板向后弯折, (选填“能”或“不能”)看到反射光线,说明 ,运用的科学研究方法是 ;
(3)实验中能从多个方向看到纸板上的光路,是因为光线在纸板上发生 。
如图是“探究平面镜成像的特点”的实验装置图;
(4)实验中将一支点燃的蜡烛a竖直放在 前15cm处,再取一支与a大小 的未点燃蜡烛b放在玻璃板的后面,使之与蜡烛a的像 ,此时b的位置就是蜡烛a的 的位置;
(5)将蜡烛a逐渐靠近镜面,所成像将 镜面,所成像将 (选填“变大”、“变小”或“不变);
(6)若在蜡烛b的位置放一块光屏,则在光屏上 接收到像,说明所成像是 像;
(7)实验中用玻璃板替代平面镜进行实验探究,目的是 。
【答案】 靠近 不能 反射光线、入射光线和法线在同一平面内 反证法 漫反射 玻璃板 相同 重合 像 靠近 不变 不能 虚 便于确定像的位置
【详解】(1)[1]光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。当入射光线逐渐靠近法线ON,即逐渐减小入射角,反射角也会逐渐减小,所以反射光线会逐渐靠近法线。
(2)[2][3]当两个纸板在一个平面内,可以看到入射光线和反射光线,将右半边纸向后弯折,不能看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(2)[4]探究光的反射规律时,通过改变入射光线的角度研究反射光线的位置变化,采用的是反证法。
(3)[5]能从四面八方看见物体,是因为光线在纸板上发生漫反射的缘故。
(4)[6][7][8][9]玻璃板有透光性,既能成像也能确定像的位置,实验中将一支点燃的蜡烛a竖直放在玻璃板前15cm处,为确定像的位置,再取一支与a大小相同的未点燃的蜡烛b放在玻璃板的后面,使之与蜡烛a的像重合,此时b的位置就是蜡烛a的像的位置。
(5)[10][11]平面镜成像特点是像与物大小相等,像与平面镜的距离和物到平面镜的距离相等,所以将蜡烛a逐渐靠近镜面,所成的像将靠近镜面,所成像大小不变。
(6)[12[13]]虚像不能成在光屏上,若在蜡烛b的位置放一块光屏,则在光屏上不能接收到像,说明所成的像是虚像。
(7)[14]实验中用玻璃板代替平面镜进行实验探究的目的是便于确定像的位置。
28.小明用如图所示的装置做“探究光的折射特点”实验.
(1)如图1所示,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,随着水位上升,水槽底部光斑的位置将 (选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”);
(2)为了探究折射光线与入射光线和法线是否在同一平面上,如图2所示,实验时小明将右侧可折转的光屏向后转动,并观察在右侧的光屏上 ;
(3)如图3所示,小明将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (选填“增大”“减小”或“不变”);当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射角为 °;
(4)在研究光的折射时,小明知道了光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角.小明想:光在其他透明介质的分界面发生折射时,什么条件下折射角小于入射角呢?
为了研究这个问题,他在老师的指导下做了如下实验:让一束激光从水中斜射入玻璃,再从玻璃依次斜射入冰、空气中,其光路如图所示.然后老师又告诉他光在一些透明介质中的传播速度,如下表,试回答:
物质
其中速度
水
玻璃
冰
空气
酒精
①针对小明提出的问题,仔细观察图中的光路,对照表中的数据进行分析,可以得出以下结论:光在不同物质中的传播速度是不同的,光从光速大的物质斜射入光速小的物质时,折射角 入射角;
②根据分析得出的结论及表的数据,请作出下图中光由玻璃斜射入酒精时的折射光线 。
【答案】(1)向左移动
(2)是否能看到折射光线
(3) 减小 0
(4) 小于
【详解】(1)当光从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角,折射光线靠近法线,向水槽内慢慢注水,入射点向左移动,水槽底部光斑的位置将向左移动。
(2)验证折射光线与入射光线和法线是否在同一平面上,若将右侧光屏转离原先的实验平面,则折射光线不再落在该光屏上,会“看不到折射光斑”,所以此时应该观察在右侧的光屏上是否能看到折射光线。
(3)[1]调整激光笔使入射光线逐步偏向法线,入射角逐步减小,折射光也逐步偏向法线,折射角也逐步减小,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之减小。
[2]当光沿着NO方向射入水中时会沿ON'方向射出,此时折射光线、入射光线和法线重合,折射角为0°。
(4)[1]当光从水中斜射入玻璃中时,折射角小于入射角;从玻璃斜射入冰中时,折射角大于入射角;从冰中斜射入空气中时,折射角大于入射角。结合表中光在几种介质中速度大小可知,光在不同物质中的传播速度是不同的,光从光速大的物质斜射入光速小的物质时,折射角小于入射角。
[2]由表可知玻璃中光速比酒精中更小,故当光从玻璃斜射入酒精时,折射光线应“向远离法线方向偏折”(夹角大于入射角)。如示意图所示
29.如图是小红同学探究“平面镜成像的特点”实验装置。
①如图甲,在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛 A, 可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。 小红拿另一支大小相同、 (选填“点燃”或“不点燃”)的蜡烛 B 在玻璃板后面移动,直到它跟蜡烛 A 的像完全重合;
② 实验时,小红同学应在 (选填“A”或“B”)侧观察蜡烛 A 经玻璃板所成的像。移去后面的蜡烛 B,在其所在位置上放一光屏,这时,观察者应 (选填“直接观察光屏”或“在 A 侧透过玻璃板观察光屏”),由此可知平面镜成像的性质;
③ 若图乙中猫的头部位置保持不变,把镜子沿 MN 截成左右两半,并将这两半分别向左右平移一段距离,则猫的头部通过左、右两半面镜子( )
A. 都不能成像
B. 各成半个像,合起来成一个完整的像
C. 都成完整的像, 且两个像在同一位置
D. 都成完整的像, 且两个像在不同位置
④ 若图丙中平面镜 MN竖直放置, 镜前有一个发光物体 S, 现将平面镜绕 M点从 MN 位置顺时针转至 MN'位置,如图丙所示, 物体 S 在平面镜中的像 S'到 M点的距离 。(填“变小”、“变大”或“不变”)
【答案】 不点燃 A 直接观察光屏 C 不变
【详解】(1)[1]点燃蜡烛放在玻璃板的一侧,不点燃的蜡烛放在玻璃板的另一侧,移动玻璃板后面不点燃的蜡烛,从玻璃板前面观察到不点燃的蜡烛上有烛焰的像,说明不点燃的蜡烛和点燃蜡烛的像重合了。
(2)[2]眼睛在点燃蜡烛的A侧观察,眼睛能观察到点燃蜡烛的像,又能观察到不点燃的蜡烛,在不点燃蜡烛的一侧只能观察到不点燃蜡烛,不能观察到点燃蜡烛的像。
[3]实像能用光屏承接,虚像不能用光屏承接,观察者直接对屏观察,看不到蜡烛 A的像,由此可知平面镜所成的像是虚像。
(3)[4]平面镜所成的像,像和物体形状、大小相同,与平面镜的大小无关,半个平面镜仍能成完整像;平面镜左右两部分都能成完整的像,像与小猫关于镜面对称,左右两个平面镜还在这个平面内,所以两个像的位置是不变的,故C正确。
(4)[5]根据平面镜成像特点,分别作出平面镜在3个位置时的像,如图所示:
由图可知,像点S'绕M以S〞M的长度为半径转动,所以它的像的轨迹应该是圆弧,即为曲线,由图可知,S'离轴M的距离始终不变。
30.某同学为了探究“平面镜成像时,像与物到平面镜的距离的关系”,所用的实验器材有:单面镀膜的玻璃板、支架、两个相同的跳棋、白纸和刻度尺。实验装置如图所示。
(1)在白纸上画一条直线,将玻璃板竖直立在白纸上,使玻璃板 那一面的下边线与直线重合(选填有“有膜”或“无膜”);
(2)用镀膜玻璃板和跳棋做实验,实验环境有:①几乎无光的实验室,②有阳光的实验室。在 中进行实验效果好(选填“①”或“②”);
(3)实验中用两个相同的跳棋是为了比较 ;
(4)在同样的实验环境下,用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚,主要原因是 ;
(5)该实验需要做若干次,这样做的目的是 。后几次实验必须改变的量是 。
【答案】 有膜 ② 像与物的大小关系 镀膜增强了对光的反射 使实验结论具有普遍性 物距
【详解】(1)[1]玻璃板有膜的一面成的像更清晰,所以要使玻璃板有膜那一面的下边线与直线重合,作为真正的反射面。
(2)[2]跳棋本身不会发光,所以要在有阳光的实验室做实验,可以借助太阳光增加跳棋的亮度,使成像更清晰。
(3)[3] 实验中用两个相同的跳棋,是为了让玻璃板后的跳棋替代玻璃板前的跳棋,如果玻璃板后的跳棋能够跟前面跳棋的像完全重合,则说明像与物等大,这叫等效替代法。
(4)[4] 镀膜玻璃板可以使玻璃板和镀膜同时反射光,从而使反射光大大增强,进而使像的明亮度和清晰度大大增强。
(5)[5][6]本实验属于探究类实验,需要多次实验,使得结论更具有普遍性。像与物的大小关系探究完,就要多次改变物距,探究物距与像距的关系。
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