专题05 第四章 光现象 基础实验题2026-2027学年八年级物理人教版
2026-08-23
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摘要:
**基本信息**
以5大必考题型构建光现象实验体系,通过递进式实验设计实现从现象观察到规律应用的逻辑闭环,强化科学探究与物理观念的深度融合。
**专项设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|光的直线传播|10题(小孔成像)|多变量控制实验|从现象观察到规律推导|
|光的反射规律|7题(反射定律验证)|纸板翻折+数据记录|操作→现象→结论的探究链|
|平面镜成像规律|8题(成像特点)|等效替代法应用|从静态成像到动态变化分析|
|光的折射规律|5题(折射特性)|对比实验设计|介质差异对光路影响的递进研究|
|光的色散|5题(色散现象)|现象分析+应用|从单一色光到复合光的认知升华|
内容正文:
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专题05 光现象 基础实验题
5大必考题型概览
题型01 光的直线传播(典例:小孔成像)
题型02 光的反射规律(★重点)
题型03 平面镜成像规律(★重点)
题型04 光的折射规律(★难点)
题型05 光的色散
地
题型01
光的直线传播(典例:小孔成像)
1.小明发现小孔成像时像的大小会变化,于是他设计了探究“小孔所成像的大小与哪些因素有关”的实验,如下图所示。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,多次改变小孔到薄膜之间的距离时,他测出了像的高度填入表格内(见下表)。
实验次数
①
②
③
④
⑤
小孔到薄膜的距离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)为了使效果明显,应将图中圆筒的______(选填“A”或“B”)蒙上薄膜作光屏;
(2)如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在薄膜上看到的像是______;
A.三角形光斑
B.圆形光斑
C.烛焰的正立像
D.烛焰的倒立像
(3)若只将三角形小孔改为小圆孔,则像的形状______(选填“改变”或“不变”);
(4)小华无意间在易拉罐底部不同位置戳了两个小孔,用它来观察蜡烛,则半透明膜上会______(填正确选项前的字母);
A.只会出现一个像
B.在不同的位置出现两个像
C.出现两个重合的像
(5)从表格中可以看出:烛焰ab和小孔的距离保持不变,当薄膜距小孔12cm时,像的高度是______cm;
(6)若将点燃的蜡烛向上移动,则塑料薄膜上的像向______(选填“上”或“下”)方移动;若只将蜡烛靠近小孔少许,蜡烛的像将______(选填“变大”“变小”或“不变”);
(7)晴天正午,小华从树荫下走过时,发现地面上有许多大小、形状不同的光斑。经与同学们讨论后认为:形状不规则光斑和较小的圆形光斑的形成原理是______(选填“相同”或“不同”)的。
2.在“制作小孔成像观察仪”活动中,小明把制作好的圆筒插入易拉罐中。
(1)如图所示,为了成像更清晰,你建议将圆筒的____________(选填“A”或“B”)端蒙上半透明薄纸制成光屏来进行探究。
(2)如果将原来△形的小孔改成O形的小孔,在半透明薄纸上像的形状____________(选填“会”或“不会”)改变。
(3)用制成的小孔成像观察仪观察烛焰时,仅增大光屏与小孔之间的距离,则光屏上的像将____________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)小明无意间在易拉罐底部不同位置戳了两个小孔,用它来观察蜡烛,则半透明膜上会__________。
A.只会出现一个像 B.在不同的位置出现两个像 C.只有光斑而无像出现
(5)关于针孔照相机该同学实验后总结了以下四句说法,其中错误的是___________。
A.薄膜上出现烛焰的像是正立的
B.保持小孔和烛焰的位置不变,向前推动内筒,烛焰的像更明亮
C.保持小孔、屏和烛焰的位置都不变,蜡烛燃烧变短,烛焰在屏上成的像将缓慢向上移动
D.薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的
3.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,小明同学将圆筒插入易拉罐中制成如图的仪器(圆筒能在易拉罐中前后移动)。
(1)圆筒的______(A/B)端是用半透明塑料薄膜制成的光屏;
(2)开始实验时,眼睛从光屏一侧看过去,无论怎样调节易拉罐与蜡烛之间的距离,屏上都看不到烛焰的像,而只能看到一片光亮,最有可能的是______
A.小孔扎成了三角形 B.小孔扎成了正方形
C.小孔太大 D.小孔太小
(3)图乙中,保持易拉罐和圆筒位置不变,应将蜡烛向______移动(左/右),可以使屏上的像变大;
(4)小明到室外研究小孔成像,正午时,在地上铺一张白纸,将刻有边长为2cm等边三角形孔的纸板正对着太阳,当纸板逐渐远离白纸时,白纸上光斑的形状______(由圆形变成三角形/由三角形变成圆形),同时光斑的亮度______(增强/不变/减弱);
(5)保持纸板与白纸的距离不变,用另一卡片覆盖在三角形孔上向左移动(如图丙),当看到光斑是圆形时,继续用卡片遮挡,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将______(变大/不变/变小),光斑亮度______(增强/不变/减弱);
4.小明用易拉罐自制了一个简易针孔照相机,做小孔成像实验。
(1)如甲图所示,他将易拉罐盖子去除,在底部中心钻个小孔,AB为两端开口的圆形纸筒,用半透明塑料薄膜将A端蒙住,然后将纸筒插入易拉罐观察。为便于观察研究,应将___________(选填“A”或“B”)端插入易拉罐,利用它观察窗外景物时,人眼应对着___________(选填“薄膜”或“小孔”)进行观察,可观察所成的像。将纸筒向易拉罐内推的过程中,观察到的像将___________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)利用它观察烛焰的成像时,发现像偏向下方,要使像成在中央,应将蜡烛向___________(选填“上”或“下”)移动;若只将小圆孔改为三角形小孔,可在照相机上看到一个倒立___________(选填“三角形”、“圆形”或“烛焰”)的像。
(3)小明同学如果采用LED灯研究像的性质,下列形状的LED光源最合适的是___________。
A.C形 B.T形 C.X形 D.P形
(4)夏日的午后,阳光明媚。同学们在校园内的浓密树荫下乘凉时,看到地面上的圆形光斑是___________(选填“树的影子”“太阳的影子”“树叶间空隙的像”或“太阳的像”),圆形光斑大小不一原因是___________。
5.小明经常在自己的房间弹奏吉他。为了不影响其他房间的家人和邻居休息,小明打算把自己的房间改造成隔音房间。他在购物网站上看到有很多吸音布,吸音板,吸音棉等商品。为了选择一种恰当的吸音材料,他打算制作一个隔音房间的简易模型来测试不同商品的吸音性能。
(1)在购物网站上选购了少许安装方便并且图案美观的甲、乙、丙、丁四种吸音材料,用大易拉罐充当“房间”,分别将厚度________(“相同”或“不同”)的甲、乙、丙、丁四种材料粘满易拉罐的每一面。将一只小闹钟放入其中,使其发出稳定且响度较大的声音,盖紧盖子,然后逐渐远离易拉罐直到听不见滴答声,记下此时人离易拉罐的距离:
(2)重复以上实验,得到下表中的数据:
材料
甲
乙
丙
丁
听不见滴答声的实际距离/m
2.1
2.8
3.7
1.3
从实验数据可以看出,吸音材料________的吸音性能最好;
(3)由本次实验可知,隔音房模型内部填充隔音材料,这是在( )(填选项)控制噪声。
A.声源处 B.传播过程中 C.人耳接收处
(4)在隔音小屋制作完成后,小明尝试在小屋的墙壁上开设了小孔以探究小孔成像特点:他在易拉罐底部中央开一个小圆孔,并将其顶部剪去,蒙上一层半透明薄膜,将点燃的蜡烛按如图所示的位置放置在小孔的前方。观察到半透明薄膜呈现蜡烛的________(“正立”或“倒立”)实像。其成像原理是________。
(5)如果将烛焰靠近小孔,观察到的像将________(变大/不变/变小);
6.如图所示,小奕制成了一个针孔照相机,其实就是小孔成像的实验装置。将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置,观察并研究小孔成像的特点:
(1)图中烛焰在塑料薄膜上所成的像是______填“正立”或“倒立”的______填“实像”或“虚像”;其成像的原理是光沿______;
(2)如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是______;
A.三角形光斑;
B.圆形光斑;
C.烛焰的正立像;
D.烛焰的倒立像;
(3)将蜡烛燃烧变短,则它在薄膜上的像将向______填“上”或“下”方移动。
(4)晴天的正午时分,走在茂密的树林下,你会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,这是______选填“太阳”、“树叶的缝隙”或“树叶”的______选填“像”或“影子”。仔细观察光斑,发现这些圆形光斑大小不一,这些圆形光斑的大小主要与下列哪个选项有关?填序号______。
①树叶间小孔的大小;
②树叶间小孔到地面的距离;
③太阳到树叶间小孔的距离。
7.家庭实验是物理课堂的延伸,小明用以下材料在家里进行了一组光学小实验:
(1)如图甲小明想通过三张纸片上的小孔看见烛焰,他应将烛焰、两个小孔和人眼调到_________上,此时看见的烛焰_________(选填“是”或“不是”)烛焰通过小孔成的像:
(2)小明用易拉罐完成乙图实验,保持“F”字样光源的位置不变,将易拉罐靠近发光的“F”,小明观察到塑料膜上所成的像会_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);如果在易拉罐的底部扎了上下两个形状依次为“△、O”的小孔,则在半透明膜上可以观察到_________。
A.上下两个
B.上下依次为“O、▽”
C.上下依次为“▽、O”
(3)为了探究生活中常见的树荫下光斑的成因,小明设计如图戊所示开有三角形孔(边长约为5厘米)的卡片A对着太阳光,并用另一张卡片B紧贴在A上沿箭头方向水平移动,观察距卡片50cm且与A平行放置的光屏上光斑的变化情况,刚开始移动时,白纸上光斑大小将__________(选填“变大”、 “不变”或“变小”),光斑未变成圆形前,其亮度_________(选填“增强”、“不变”或“减弱”);光斑变成圆形后,继续移动卡片B,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将__________(选填“变大”、“不变”或“变小”),亮度_________(选填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(4)小明查阅相关日偏食现象的资料,资料中记载在树荫下有许多月牙形的光斑;月牙形光斑形成的原理与日偏食形成的原理_________(选填“相同”或“不相同”),月牙形光斑是_________像(选填“实”或“虚”)
8.小明利用如图所示的装置探究小孔成像规律.
(1)小孔成像原理是________,为了便于观察,该装置应在较______(选填“亮”或“暗”)的环境中实验;
(2)若将光屏向右移动一段距离,则光屏上的像将______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)LED光源是由多个LED灯泡构成的发光灯组,请根据光屏上的成像情况和眼睛观察的位置,画出看到的LED光源发光灯组是___________(选填“”、“”、“”、或“”)形;
(4)在探究孔的大小对小孔成像的影响时,将遮光板慢慢插入卡槽,改变三角形孔的大小,这样设计的优点是:______。
9.在“制作小孔成像观察仪”活动中,小明制作了三个带小孔的圆形卡片(如图甲),将易拉罐和薯片筒两端开口,再把一端蒙有半透明薄纸的薯片筒插入易拉罐筒B端,眼睛在D端观察:
(1)为了便于观察,应在薯片筒的C端蒙上半透明薄纸制成光屏,这样做的理由是___________,但这样做不便于比较像的大小,请你提出一个解决该问题的方案___________;
(2)当用“小孔成像观察仪”观察点燃的蜡烛时,烛焰在半透明薄纸上成___________(选填“正立”或“倒立”)的___________(选填“实像”或“虚像”),若将点燃的蜡烛向上移动,则薄纸上的像向___________(选填“上”或“下”)方移动;
(3)若保持其它条件不变,将小孔略微变大一些,则在薄纸上所成的像将变___________(选填“清晰”或“模糊”),亮度___________(选填“变亮”、“不变”或“变暗”);
(4)若小明将易拉罐和薯片筒整体远离蜡烛,则光屏上的像将___________,若小华仅将薯片筒向后拉动一些,则光屏上像将___________(均选填“变大”“变小”或“不变”);如图丙,晴天树荫下的圆形的光斑有大有小,该现象可以用___________(选填“小明”或“小华”)的操作来说明。
10.如图甲所示,小明用一端带有小孔的纸筒作为外筒,另一个直径略小的纸筒作为内筒,把内筒沿箭头方向装入外筒观察“F”光源。
(1)实验时,我们应该对着较___________(亮/暗)的物体进行观察,更容易看到物体的像;
(2)为了更清楚地观察像,应在内筒的___________(A/B)端蒙上半透明薄膜作为光屏;薄膜上形成倒立像的原理是___________;
(3)“F光源”在半透明膜上所成的像___________(是/不是)实际光线会聚形成的,若仅将内筒向右移动,薄膜上像的大小___________;
(4)小明又在外筒上戳了一个孔,会发现薄膜上出现了___________个像;
(5)若将小孔挡住一半,像的大小___________,像的亮度___________;当“F”字样光源顺时针旋转,小明观察到塑料膜上所成的像会___________(顺/逆)时针旋转;
(6)①如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是___________;
A.三角形光斑 B.圆形光斑 C.“F”的正立像 D.“F”的倒立像
②走在茂密的树林下,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,仔细观察光斑,发现这些圆形光斑大小不一,这些圆形光斑的大小主要与下列哪个选项有关?填序号___________;
①树叶间小孔的大小 ②树叶间小孔到地面的距离 ③太阳到树叶间小孔的距离
(7)日食的形成也可以用小孔成像的原理来解释,发生日食时太阳光被___________挡住,处在乙图___________阴影区的人可以看到日全食,处在A、C阴影区的人可以看到___________。
地
题型02
光的反射规律
11.探究光的反射规律,器材有:激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板。
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向___________(选填“上”或“下”)移动。
(2)利用图乙所示的装置进行探究。
①平面镜水平放置,标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板A,射向镜面上的O点,将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,当纸板B和纸板A在____________时,纸板B上能呈现反射光束。
②改变入射光的方向,读出入射角和反射角的大小,将测得的数据记录在表格中,由此可知:反射角与入射角大小___________。
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
(3)利用如图丙所示的装置进行探究,让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成90°角,说明白板与镜面的位置关系是:____________,实验表明:_________________________________。
(4)如图丁所示,一只烧杯中装有半杯水,放在水平木板AB上,一束光线与水面成45°角斜射向水面,现在B端下方垫一个小木块C,使木板倾斜一个小的角度,则反射角___________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
12.如图是小明“探究声音的产生与传播”和“探究光的反射定律”的实验,仔细观察图像并回答问题。
(1)如图甲所示,用相同的力拨动钢尺发出声音,并逐渐缩短钢尺伸出桌面的长度,发现钢尺振动得越来越快,听到的声音越来越高,这说明声音的________与声源振动的________有关;
(2)如图乙A、B是钢尺的振动输入示波器后我们看到的波形图,其中图________是响度较大时产生的波形;
(3)实验时,应将纸板________放在平面镜上,纸板的作用是________;
(4)为了探究反射角与入射角大小的关系,应进行的操作是________。
A.改变纸板与平面镜之间的夹角 B.沿ON向后转动纸板E
C.沿ON向后转动纸板F D.改变入射角的大小
13.如图所示,在“探究光的反射规律”实验中,E、F是两块粘起来的硬纸板,可绕垂直于平面镜M的接缝ON转动。
(1)如图甲,当E、F在同一平面上时,让入射光线AO沿纸板E射向镜面,在纸板F上可看到反射光线OB,通过测量发现∠BON___________∠AON(选填“>”“=”或“<”);若减小AO与镜面间的夹角,则反射角___________(选填:“增大”、“减小”或“不变”)。如果让光线沿纸板F逆着BO方向射向镜面,在纸板E上可以看到反射光线沿___________(选填“OA”或“ON”)方向射出,这一现象表明___________。(选填:“光沿直线传播”或“光路可逆”)
(2)如图乙,以ON为轴线,把纸板F向前或向后转折,不能在纸板F上看到反射光线,说明反射光线与入射光线及法线ON在___________(选填:“同一”或“不同”)平面内;此时,反射光___________(选填:“依然存在”或“不存在”)。
14.如图是“探究光的反射定律”的实验装置,其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏,并能沿ON折转,ON垂直于CD。
实验次数
1
2
3
4
5
6
入射角
60°
50°
45°
30°
20°
0°
反射角
60°
50°
45°
30°
20°
0°
(1)实验时,将光屏垂直放置在平面镜上,让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点,可以在光屏上看到反射光,如图甲所示,此时的入射角是___________。
(2)将光屏右半部分向后折转任意角度,光屏上都看不到反射光,如图乙所示,通过比较甲乙两种情况说明___________。
(3)多次改变光束入射角度,记录光的径迹,测量入射角和反射角,实验数据如上表,分析表中实验数据可得到规律:___________。
15.在“探究光的反射定律”的实验中,小莉设计了如图甲所示的实验。平面镜放在水平桌面上,纸板可绕ON转动。
(1)实验前,应将纸板_________放置于平面镜上。一束光EO贴着纸板A入射到O点,前后旋转纸板B,目的是探究_________。
(2)一束光EO贴着纸板A绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束OF沿_________时针方向转动。
(3)某时刻入射光线与镜面的夹角为30°时,其反射角等于_________。
(4)将纸板A、B置于同一平面,一束光贴着纸板B沿FO射到O点,反射光束将沿图中的OE方向射出,说明在反射现象中,_________。
(5)在纸板前从不同方向都可以看到入射光EO的径迹,这是因为光在纸板上发生了_________。
(6)如图乙所示,小汽车的前挡风玻璃是倾斜的。晚上开车时,来自对方车辆的强光入射到前挡风玻璃,被反射到挡风玻璃_________(选填“上方”或“下方”),以减少对司机视线的干扰。
16.小明利用如图所示的实验装置,进行“探究光的反射规律”的实验。
(1)小明让一束光贴着纸板射到O点(如图),要使入射光和其反射光的径迹同时在纸板上出现,纸板与平面镜的位置关系是______________(填“一定垂直”“一定不垂直”或“可以垂直也可以不垂直”)。
(2)将一束光贴着纸板A沿射到O点,若将纸板B向前或向后折,目的是探究反射光线与入射光线是否在________内,此时,在纸板B上________(填“能”或“不能”)看到反射光。
(3)实验中,多次改变入射光线与的夹角进行实验,测量记录如表所示。同组的小东分析数据得出的结论是:光反射时,入射角等于反射角。小明认为应是:光反射时,反射角等于入射角。你认为________的结论正确。
实验次数
入射角
反射角
1
30°
30°
2
40°
40°
3
60°
60°
(4)若将一束光贴着纸板B沿方向射到O点,光将沿图中的______方向射出。这说明:________。
17.小明同学利用如图甲所示的实验装置“探究光的反射定律”。
(1)实验前他将纸板竖直放置在平面镜上,接着移动激光笔,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)实验中如果将纸板连同激光笔向后倾斜,如图乙所示,此时反射光线_________(选填“能”或“不能”)呈现在纸板上;
(3)实验结束后,小明和同桌都想从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛,结果他俩谁都没有能做到,你认为没有能做到的原因是_________。
地
题型03
平面镜成像规律
18.如图是探究平面镜成像特点的实验装置。
(1)选择玻璃板代替平面镜进行实验的目的是_____。
(2)选择完全相同的两支蜡烛进行实验是为了比较像与物的_____关系;
(3)实验中移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像完全重合,此时蜡烛A到玻璃板的距离是12cm,则蜡烛B到玻璃板的距离是_____。说明像与物到镜面的距离_____。
(4)将蜡烛A靠近玻璃板,所成像的大小将_____。(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)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,说明所成的像是_____像。
(6)除图中提供的器材外,实验中还用到一种测量距离的工具,它是_____。
19.物理实践小组同学利用如图所示装置探究平面镜成像特点:
(1)如图甲所示,为顺利完成实验,MN应选择________(选填“薄的玻璃板”、“厚的玻璃板”或“平面镜”),并将其竖直放置在水平桌面上;
(2)将棋子A放置在MN前面,将外形完全相同的棋子B在MN后面移动,直至与A的像完全重合,说明像与物________相等,这种比较像与物大小关系的方法是________法;
(3)实验时发现棋子A的像比较暗,于是用手电筒进行了如图乙所示的3种操作a、b、c,其中观察到A的像最亮的是操作________;为了便于得到像与物左右之间的关系,应选用图丙中的________(选填“d”、“e”或“f”)棋子进行实验。
20.小丽同学在做“探究平面镜成像特点”的实验时,将一块玻璃板放在水平台上,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,如图所示。在此实验中:
(1)小丽在A侧观察到A的像是光的______现象,看到蜡烛B是光的_________现象;
(2)为了使像看起来更清晰,小丽最好在______(填“较亮”或“较暗”)的环境中进行;
(3)在确定蜡烛的像的位置时,眼睛应在__________(填“A”或“B”)侧观察;小丽同学无论怎样移动蜡烛B,都不能与蜡烛A的像完全重合,原因可能是__________;
(4)实验中,看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像,其中距离观察者较远的像较_______(填“亮”或“暗”)。远处的像是来自蜡烛的入射光经过玻璃板________(只有一个选项正确,将正确选项的字母填在横线上)。
A.一次反射、一次折射形成的 B.两次反射、一次折射形成的
C.一次反射、两次折射形成的 D.两次反射、两次折射形成的
21.某同学探究平面镜成像的特点。
(1)如图(a),在水平桌面上铺一张纸,纸上竖直放置一块手机钢化膜(薄透明板)作为平面镜。沿着钢化膜在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。选取手机钢化膜作为平面镜,这样做便于______;
(2)为了便于观察实验现象,应选择在较______(填“亮”或“暗”)的环境中进行实验。
(3)将一个蓝色长尾票夹放在钢化膜前,将另一个相同型号的粉色长尾票夹放在钢化膜的后面并移动其位置,人眼在钢化膜的______(填“前面”或“后面”)观察,若看到粉色票夹与蓝色票夹的像完全重合,则说明平面镜所成的像与物的大小______。在像的位置放一个光屏,若光屏承接不到像,则说明所成的是______像;
(4)如图(b),将蓝色票夹放在纸上,从蓝色票夹一侧观察钢化膜反射形成的像是图(c)中的______。
22.在“探究平面镜成像特点”的实验中:
(1)用玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃透明的特点,便于____________。
(2)在玻璃板前面放一只蜡烛A,再拿一支相同的蜡烛B在玻璃板后面移动,直至与蜡烛A的像重合,这样做是为了比较____________的关系;用一张不透明纸挡在玻璃板与像之间,她在蜡烛A一侧观察,____________(选填“仍能”或“不能”)看到蜡烛的像。
(3)实验时小明发现棋子A的像较暗,很难使棋子B与之重合,用手电筒对着玻璃照射棋子A的像,____________(选填“能”或“不能”)使像变亮。
(4)经过三次实验,记录的像A1、A2、A3与B1、B2、B3对应的位置如图乙所示,他们下一步应该怎样处理这张“白纸”上的信息,得出像和物相对于平面镜的位置关系:____________。
23.在“探究平面镜成像的特点”的实验中,小刚同学用两个大小相同的“F”字样发光物体a和b、白纸、刻度尺、透明薄玻璃板(带支架)进行如下探究:
(1)图甲中用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的是便于确定__________;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)在探究像与物的大小关系时,应在玻璃板前观察物体a的像,将物体b按图乙中__________(选填“①”或“②”)的摆放方向置于玻璃板后,不断移动物体b的位置,直至与物体a的像完全重合。由此初步得出结论:平面镜成像时,像与物的大小_________。
(3)移去后面的物体b,并在其所在位置上放一光屏,光屏上_________(选填“能”或“不能”)承接到物体a的像,说明平面镜所成的像是__________(选填“实”或“虚”)像。
(4)该实验用到了等效替代法,在探究像与物到镜面的关系时,是用物体b等效替代了_________(选填“物体a”“物体a的像”或“物体b的像”)。
24.小金同学在做“探究平面镜成像的特点”实验。
【实验器材】:有1mm厚和2mm厚的两块玻璃板、两根完全相同的蜡烛1和2、刻度尺、白纸、火柴等实验器材可供选择。
【实验操作】:将点燃的蜡烛1放在玻璃板前,再拿一支外形相同且没有点燃的蜡烛2竖直放在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛2与蜡烛1的像完全重合。
请根据要求,完成下列问题。
(1)小金应选择____________厚的玻璃板代替平面镜来研究平面镜成像的特点,目的是________________________;
(2)实验中蜡烛2与蜡烛1的像完全重合,说明平面镜所成的像与物大小________________________。
(3)实验中,若他将玻璃板向左倾斜,如图乙所示,观察到蜡烛1的像的大致位置在图乙中的________________________(选填“①”或“②”)处;
(4)为确定像的虚实,需在蜡烛2位置放一个光屏,并在图丙中的________________________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)处观察,发现光屏上________________________(选填“有”或“没有”)像。
地
题型04
光的折射规律
25.光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的和两条线段并相交于O点,如图甲所示。
(1)小华将玻璃砖的一个表面与齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点到O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线),你认为出现光线OC是因为有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在________传播所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是________。
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,(使线段水平)并向水槽中慢慢注水至水面与齐平,入射光线应该从A点向O点射入,这是为了保证入射光线________,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图(OE为水中的折射光线),通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。
(4)若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则________射出的折射光线更远离法线。
26.如图是“探究光的折射规律”的实验装置。光具盘下半部安装有半圆形玻璃砖,图中画出了某一位置时的入射光线和折射光线,请你回答下列问题。
(1)图中所示,折射角________(填“大于”或“小于”)入射角。
(2)实验中可看到在界面处也有反射光线(图中未画出),此时反射角为_______(填度数)。
(3)保持激光笔位置固定(即入射光线方向不变),将光具盘连同玻璃砖逆时针转过10°角,则入射角______,折射角________(填“增大”或“减小”),但_______(填“入射角”或“折射角”)改变较小。
(4)在实验中发现折射光线从玻璃砖中沿半圆面射出时,光路不会偏折,这是因为:_______。
(5)为了验证光在折射时仍然满足光路的可逆性,可进行的操作是:________。
27.某同学在做探究光的折射特点实验,如图是光从空气射入水中时的光路。实验中发现,入射光线、折射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。通过实验还得到如表数据:
入射角α
0°
15°
30°
45°
60°
反射角β
0°
15°
30°
45°
60°
折射角γ
0°
11°
22.1°
35.4°
40.9°
(1)在探究中,该同学在清水中滴入几滴牛奶并搅匀,在水面上方的空气中熏了点烟雾,这一做法是为了________
(2)分析表中数据,可得出结论:。
①光从空气斜射到水面时,将同时发生_________和_________现象;
②光从空气斜射到水面时,折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而_____,且折射角_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)入射角。当光从空气垂直射到水面时,折射角等于_______度。
③光在空气和水之间折射时,_________(选填“空气”或者“水”)中的角总是更大。
28.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中
(1)如图甲,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,水槽底部光斑的位置将____(向左移动/向右移动/不动),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向____(会/不会)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些____
(2)如图乙,小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否____________。如图丙,他将光沿着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逐步偏向法线,折射光也逐步______法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之______(增大/减小/不变)。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为______度
29.如图甲所示,是探究光的反射定律和光的折射规律的实验装置。纸板A和B可沿折痕a和b向前或向后翻折。
(1)如图甲,调整半圆形玻璃砖的圆心O'与O重合,并使玻璃砖的上边沿CD与NN'___________;
(2)如图甲,使一束光紧贴纸板射向O点,观察入射光对应的反射光和折射光。改变光束入射角度,多做几次,描绘每次光的径迹,量出入射角、反射角和折射角,记录数据如下表。分析表中实验数据可得出结论:在光的反射现象中,_________________;光从空气斜射入玻璃中时,折射角________(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角;
实验次数
1
2
3
4
入射角/度
60
45
30
43
反射角/度
60
45
30
43
折射角/度
43
32
21
60
(3)如图乙,将纸板A和B向后翻折,出现的现象说明光在介质分界面同时发生反射和折射时,反射光线、折射光线、入射光线和法线________________________;
(4)如图丙,第4次实验与表中的第_________次实验对比可得:在折射现象中,光路可逆;若继续增大入射角,将会观察到哪些现象__________(选填序号)。
①反射光消失 ②反射光增强 ③折射光消失 ④折射光增强
地
题型05
光的色散
30.利用三棱镜完成如下实验:
(1)如图甲,将一束太阳光通过三棱镜,可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,这种现象叫作光的 _______ 。
(2)如图乙,是一个三棱镜的截面图,左侧有一物体P,人眼在三棱镜的右侧可看到物体的像,则该像大致在 _____ 位置(选填数字序号);
(3)如图丙,把两个三棱镜组合在一起,当平行白光通过它们后,出射光如图所示,若分别用红光和蓝光再次进行图丙的实验,则 _____ 光的出射光更偏向主光轴。
31.如图所示,一束太阳光通过三棱镜射到光屏上。
(1)光屏上形成一条彩色的光带,范围为ab,位于光屏a点处的色光颜色为_______ (选填“红”或“紫”)色;
(2)请你举一个与此实验现象原理相同的例子:_______;
(3)若三棱镜摔坏了后,截面变成“”,________(选填“能”或“不能”)完成以上实验;
(4)小雨想继续验证红光是单色光还是复色光,请你选择一个合理的方案:________(选填“A”或“B”)。
A.在三棱镜之前放一张红色透明塑料纸,让太阳光通过塑料纸,再照射到三棱镜上
B.将透明的三棱镜换成红色玻璃制成的三棱镜
32.如图为某次小明同学在暗室里做光的色散实验示意图。
(1)实验中阳光通过三棱镜后,在光屏上呈现彩色光带,这说明白光是由___________混合而成的。
(2)历史上首先用实验研究光的色散的是英国科学家___________。
(3)如果分辨不清光屏上彩色光带的色彩,可以适当___________(“增大”或“减小”)光屏与三棱镜间的距离。
(4)若在三棱镜上贴满红色透明薄膜,在光屏上贴满绿纸则在光屏上可以看到 ___________。
A.红光 B.绿光 C.黄光 D.没有光、黑的
(5)小雨想继续验证红光是单色光还是复色光,选择一个合理的方案:___________(A/B)。
A.在三棱镜之前放一个红色透明塑料纸,让太阳光通过塑料纸,再照射到三棱镜上。
B.将透明的三棱镜换成红色玻璃制成的三棱镜。
33.小梦利用如图所示的三棱镜进行实验。
(1)将一束太阳光通过三棱镜被分解成各种色光的现象叫____________现象,该现象说明太阳光是___________(选填“单色”或“复色”)光;
(2)图中太阳光经三棱镜,发现白屏上显现出不同的颜色,在A处的光是___________色光;
(3)若三棱镜的一个角破了,则利用该三棱镜__(选填“能”或“不能”)完成以上实验。
34.在研究光的实验中,小明和小华两位同学进行了实验操作,在白纸做成的光屏上获得了一条彩色的光带
(1)这种现象叫做___________根据实验现象可知,太阳光是由多种色光混合而成的。最早研究该现象的是英国物理学家___________。在示意图中,彩色光带中的红光靠近光带的___________处(填“A”或“B”),因为这种色光通过玻璃时的偏折程度较___________(选填“大”“小”);
(2)如果用红纸做的光屏来接收,则光屏上___________(填“能”或“不能”)接收到彩色光带;
(3)彩色电视机屏幕上色彩艳丽,放大后发现是由红、___________、蓝三种光通过适当的比例混合得到的,我们把这三种颜色叫做光的三基色。
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专题05 光现象 基础实验题
5大必考题型概览
题型01 光的直线传播(典例:小孔成像)
题型02 光的反射规律(★重点)
题型03 平面镜成像规律(★重点)
题型04 光的折射规律(★难点)
题型05 光的色散
地
题型01
光的直线传播(典例:小孔成像)
1.小明发现小孔成像时像的大小会变化,于是他设计了探究“小孔所成像的大小与哪些因素有关”的实验,如下图所示。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,多次改变小孔到薄膜之间的距离时,他测出了像的高度填入表格内(见下表)。
实验次数
①
②
③
④
⑤
小孔到薄膜的距离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)为了使效果明显,应将图中圆筒的______(选填“A”或“B”)蒙上薄膜作光屏;
(2)如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在薄膜上看到的像是______;
A.三角形光斑
B.圆形光斑
C.烛焰的正立像
D.烛焰的倒立像
(3)若只将三角形小孔改为小圆孔,则像的形状______(选填“改变”或“不变”);
(4)小华无意间在易拉罐底部不同位置戳了两个小孔,用它来观察蜡烛,则半透明膜上会______(填正确选项前的字母);
A.只会出现一个像
B.在不同的位置出现两个像
C.出现两个重合的像
(5)从表格中可以看出:烛焰ab和小孔的距离保持不变,当薄膜距小孔12cm时,像的高度是______cm;
(6)若将点燃的蜡烛向上移动,则塑料薄膜上的像向______(选填“上”或“下”)方移动;若只将蜡烛靠近小孔少许,蜡烛的像将______(选填“变大”“变小”或“不变”);
(7)晴天正午,小华从树荫下走过时,发现地面上有许多大小、形状不同的光斑。经与同学们讨论后认为:形状不规则光斑和较小的圆形光斑的形成原理是______(选填“相同”或“不同”)的。
【答案】(1)A
(2)D
(3)不变
(4)B
(5)6.0
(6) 下 变大
(7)相同
【详解】(1)将A蒙上不易受环境光线的影响,所成的像更清晰,容易观察。
(2)小孔成像的原理是光的直线传播,其成的是物体倒立的像,与孔的形状无关,因此成烛焰的倒立像,故选D。
(3)小孔成像,所成的像只与物体的形状有关,与孔的形状无关,若只将三角形小孔改为小圆孔,像的形状不会改变。
(4)小华无意间在易拉罐底部不同位置戳了两个小孔,光线穿过两个小孔都会成像,所以用它来观察蜡烛,则半透明膜上会在不同的位置出现两个像,故选B。
(5)由表中数据可得出h与s比值恒等于
所以当薄膜距小孔12cm时,像的高度是
(6)将点燃的蜡烛向上移动,根据光的直线传播,则从烛焰射入小孔的光线与水平线的夹角增大,并且小孔成像为倒立的像,所以塑料薄膜上的像将向下偏移;
小孔成像的原理是光的直线传播,若只将蜡烛靠近小孔少许,则蜡烛上部与下部通过小孔的边界光线夹角增大,投在薄膜的像则会变大。
(7)形状不规则光斑和较小的圆形光斑的形成原理都是光的直线传播,不规则的光斑是在某一区域各个树叶缝隙之间距离较近,阳光通过这些缝隙后投射在同一区域内的像互相交叠形成的;圆形光斑是太阳发出的光通过单一树叶缝隙形成的太阳的像。
2.在“制作小孔成像观察仪”活动中,小明把制作好的圆筒插入易拉罐中。
(1)如图所示,为了成像更清晰,你建议将圆筒的____________(选填“A”或“B”)端蒙上半透明薄纸制成光屏来进行探究。
(2)如果将原来△形的小孔改成O形的小孔,在半透明薄纸上像的形状____________(选填“会”或“不会”)改变。
(3)用制成的小孔成像观察仪观察烛焰时,仅增大光屏与小孔之间的距离,则光屏上的像将____________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)小明无意间在易拉罐底部不同位置戳了两个小孔,用它来观察蜡烛,则半透明膜上会__________。
A.只会出现一个像 B.在不同的位置出现两个像 C.只有光斑而无像出现
(5)关于针孔照相机该同学实验后总结了以下四句说法,其中错误的是___________。
A.薄膜上出现烛焰的像是正立的
B.保持小孔和烛焰的位置不变,向前推动内筒,烛焰的像更明亮
C.保持小孔、屏和烛焰的位置都不变,蜡烛燃烧变短,烛焰在屏上成的像将缓慢向上移动
D.薄膜上烛焰的像可能是缩小的也可能是放大的
【答案】(1)A
(2)不会
(3)变大
(4)B
(5)A
【详解】(1)半透明薄纸作为光屏,需要放在圆筒靠近易拉罐的一侧(A端),插入易拉罐后,光屏处于相对封闭的暗环境中,外界杂光干扰少,成像会更清晰,方便观察像。
(2)小孔成像的原理是光的直线传播,像的形状由物体(烛焰)的形状决定,和小孔的形状无关,因此把三角形小孔改成圆形小孔,像的形状不会改变。
(3)小孔成像中,保持物体到小孔的距离不变时,仅增大光屏与小孔的距离,从物体同一点发出的沿直线传播的光线,会在更远的光屏上投射出更大的光斑,因此光屏上的像会变大。
(4)每个小孔都能独立通过光的直线传播成一个完整的烛焰像,两个小孔位置不同,各自成的像的位置也不重合,因此半透明膜上会在不同位置出现两个像,故选B。
(5)A. 小孔成像成的是倒立的实像,不是正立的,故A错误,符合题意;
B. 保持小孔和烛焰位置不变,向前推动内筒,光屏靠近小孔,像的大小变小,相同的光能量集中在更小的像面积上,像会更明亮,故B正确,不符合题意;
C. 蜡烛燃烧变短后,烛焰向下移动,根据光的直线传播,烛焰顶端发出的光线穿过小孔后,投射在光屏上的位置会向上偏移,因此像会缓慢向上移动,故C正确,不符合题意;
D. 当物距(烛焰到小孔的距离)大于像距(光屏到小孔的距离)时成缩小的像,物距小于像距时成放大的像,因此像可能缩小也可能放大,故D正确,不符合题意。
故选A。
3.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,小明同学将圆筒插入易拉罐中制成如图的仪器(圆筒能在易拉罐中前后移动)。
(1)圆筒的______(A/B)端是用半透明塑料薄膜制成的光屏;
(2)开始实验时,眼睛从光屏一侧看过去,无论怎样调节易拉罐与蜡烛之间的距离,屏上都看不到烛焰的像,而只能看到一片光亮,最有可能的是______
A.小孔扎成了三角形 B.小孔扎成了正方形
C.小孔太大 D.小孔太小
(3)图乙中,保持易拉罐和圆筒位置不变,应将蜡烛向______移动(左/右),可以使屏上的像变大;
(4)小明到室外研究小孔成像,正午时,在地上铺一张白纸,将刻有边长为2cm等边三角形孔的纸板正对着太阳,当纸板逐渐远离白纸时,白纸上光斑的形状______(由圆形变成三角形/由三角形变成圆形),同时光斑的亮度______(增强/不变/减弱);
(5)保持纸板与白纸的距离不变,用另一卡片覆盖在三角形孔上向左移动(如图丙),当看到光斑是圆形时,继续用卡片遮挡,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将______(变大/不变/变小),光斑亮度______(增强/不变/减弱);
【答案】(1)A
(2)C
(3) 右
(4) 由三角形变成圆形 减弱
(5) 不变
减弱
【详解】(1)根据图甲可知,易拉罐的左端有小孔,圆筒从右端插入。光线通过小孔后,需要在圆筒上形成一个像,投射在A端的薄膜上,观察者从B端(圆筒内部)看过去,可以避免外界光线的干扰,使像更清晰。
(2)小孔成像的像形状和小孔形状无关,因此小孔是三角形/正方形都不影响成像;若小孔太大,烛焰不同位置的光穿过大孔后会大面积重叠,无法形成清晰的像,只会看到一片光亮;小孔太小只会让像偏暗,不会看不到像。故选C。
(3)小孔成像中,像的大小和物距、像距有关:保持像距不变时,减小物距可以让像变大,因此将蜡烛向右移动,靠近小孔,就能让屏上的像变大。
(4)纸板距离白纸很近时,光沿直线传播,光斑形状和孔的形状一致,是三角形;纸板逐渐远离白纸,满足小孔成像条件后,光斑是太阳的像,形状变为圆形,此时像距不断变大,光斑的面积随之变大,相同的太阳光能量分散到更大的面积上,因此光斑亮度减弱。
(5)已经形成圆形光斑(太阳的小孔成像)时,像的大小由太阳到孔、孔到白纸的距离决定,这两个距离都不变,因此减小通光孔大小,光斑大小不变;但通光孔变小后,穿过小孔的光的总量减少,因此光斑亮度减弱。
4.小明用易拉罐自制了一个简易针孔照相机,做小孔成像实验。
(1)如甲图所示,他将易拉罐盖子去除,在底部中心钻个小孔,AB为两端开口的圆形纸筒,用半透明塑料薄膜将A端蒙住,然后将纸筒插入易拉罐观察。为便于观察研究,应将___________(选填“A”或“B”)端插入易拉罐,利用它观察窗外景物时,人眼应对着___________(选填“薄膜”或“小孔”)进行观察,可观察所成的像。将纸筒向易拉罐内推的过程中,观察到的像将___________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)利用它观察烛焰的成像时,发现像偏向下方,要使像成在中央,应将蜡烛向___________(选填“上”或“下”)移动;若只将小圆孔改为三角形小孔,可在照相机上看到一个倒立___________(选填“三角形”、“圆形”或“烛焰”)的像。
(3)小明同学如果采用LED灯研究像的性质,下列形状的LED光源最合适的是___________。
A.C形 B.T形 C.X形 D.P形
(4)夏日的午后,阳光明媚。同学们在校园内的浓密树荫下乘凉时,看到地面上的圆形光斑是___________(选填“树的影子”“太阳的影子”“树叶间空隙的像”或“太阳的像”),圆形光斑大小不一原因是___________。
【答案】(1) A 薄膜 变小
(2) 下 烛焰
(3)D
(4) 太阳的像 树叶缝隙到地面距离不同
【详解】(1)半透明塑料薄膜相当于光屏,为了使像更清晰,应将A端插入易拉罐,像成在光屏即塑料薄膜上,所以人眼应对着塑料薄膜进行观察;小孔成像的大小与像到孔的距离有关,像离小孔越近时像越小,所以将纸筒向易拉罐内推的过程中,观察到的像将变小。
(2)小孔成倒立的像,像和物体的移动方向相反:像偏下,说明蜡烛位置偏上,因此将蜡烛向下移动就能让像回到光屏中央;
小孔成像成的是光源的像,像的形状与孔的形状无关,所以在照相机上看到倒立烛焰的像。
(3)小孔成像成的是倒立的实像,为了便于研究像的性质,实验时应该让发光体本身上下左右是不同的,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(4)树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶缝隙成的实像;小孔所成的像与物体到小孔和光屏到小孔的距离有关,因树叶的缝隙到地面的距离不等,相当于小孔到光屏的距离不等,故小明看到阳光透过树叶的缝隙在地上留下许多大小不同的圆形光斑。
5.小明经常在自己的房间弹奏吉他。为了不影响其他房间的家人和邻居休息,小明打算把自己的房间改造成隔音房间。他在购物网站上看到有很多吸音布,吸音板,吸音棉等商品。为了选择一种恰当的吸音材料,他打算制作一个隔音房间的简易模型来测试不同商品的吸音性能。
(1)在购物网站上选购了少许安装方便并且图案美观的甲、乙、丙、丁四种吸音材料,用大易拉罐充当“房间”,分别将厚度________(“相同”或“不同”)的甲、乙、丙、丁四种材料粘满易拉罐的每一面。将一只小闹钟放入其中,使其发出稳定且响度较大的声音,盖紧盖子,然后逐渐远离易拉罐直到听不见滴答声,记下此时人离易拉罐的距离:
(2)重复以上实验,得到下表中的数据:
材料
甲
乙
丙
丁
听不见滴答声的实际距离/m
2.1
2.8
3.7
1.3
从实验数据可以看出,吸音材料________的吸音性能最好;
(3)由本次实验可知,隔音房模型内部填充隔音材料,这是在( )(填选项)控制噪声。
A.声源处 B.传播过程中 C.人耳接收处
(4)在隔音小屋制作完成后,小明尝试在小屋的墙壁上开设了小孔以探究小孔成像特点:他在易拉罐底部中央开一个小圆孔,并将其顶部剪去,蒙上一层半透明薄膜,将点燃的蜡烛按如图所示的位置放置在小孔的前方。观察到半透明薄膜呈现蜡烛的________(“正立”或“倒立”)实像。其成像原理是________。
(5)如果将烛焰靠近小孔,观察到的像将________(变大/不变/变小);
【答案】(1)相同
(2)丁
(3)B
(4) 倒立 光在同种均匀介质中沿直线传播
(5)变大
【详解】(1)要探究不同吸音材料的吸音性能,根据控制变量法,需控制其他因素相同,只改变吸音材料这一变量。所以分别将厚度相同的甲、乙、丙、丁四种材料粘满易拉罐的每一面。
(2)由表格数据可知,丁材料对应的听不见滴答声的实际距离最小。这意味着丁材料对声音的吸收效果最好,所以吸音材料丁的吸音性能最好。
(3)隔音房模型内部填充隔音材料,是在声音的传播过程中对声音进行阻挡和吸收,从而减弱噪声,所以这是在传播过程中控制噪声,故AC不符合题意,故B符合题意。
故选B。
(4)[1][2]小孔成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播,所成的像是倒立的实像。所以观察到半透明薄膜呈现蜡烛的倒立实像,其成像原理是光在同种均匀介质中沿直线传播。
(5)根据小孔成像的特点,当烛焰靠近小孔时,物距减小,像距不变,像会变大。所以如果将烛焰靠近小孔,观察到的像将变大。
6.如图所示,小奕制成了一个针孔照相机,其实就是小孔成像的实验装置。将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置,观察并研究小孔成像的特点:
(1)图中烛焰在塑料薄膜上所成的像是______填“正立”或“倒立”的______填“实像”或“虚像”;其成像的原理是光沿______;
(2)如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是______;
A.三角形光斑;
B.圆形光斑;
C.烛焰的正立像;
D.烛焰的倒立像;
(3)将蜡烛燃烧变短,则它在薄膜上的像将向______填“上”或“下”方移动。
(4)晴天的正午时分,走在茂密的树林下,你会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,这是______选填“太阳”、“树叶的缝隙”或“树叶”的______选填“像”或“影子”。仔细观察光斑,发现这些圆形光斑大小不一,这些圆形光斑的大小主要与下列哪个选项有关?填序号______。
①树叶间小孔的大小;
②树叶间小孔到地面的距离;
③太阳到树叶间小孔的距离。
【答案】(1) 倒立 实像 直线传播
(2)D
(3)上
(4) 太阳 像 ②
【详解】(1)[1][2][3]图中烛焰在塑料薄膜上所成的像是小孔成像,小孔成像所成的像为倒立缩小的实像,成像原理是光沿直线传播。
(2)小孔成像所成的像的形状与物体形状有关,所成的像依然是烛焰的倒立像,与小孔形状无关,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(3)蜡烛燃烧变短,相当于蜡烛向下移动,小孔成像为倒立的像,物与像相反,所以像会向上移动。
(4)[1][2]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,树叶的缝隙就相当于小孔,圆形光斑就是太阳通过树叶的缝隙这些小孔所成的像。
[3]圆形光斑大小不一,像的大小不同,主要原因是因为像距不同,即树叶间小孔到地面的距离不同。
7.家庭实验是物理课堂的延伸,小明用以下材料在家里进行了一组光学小实验:
(1)如图甲小明想通过三张纸片上的小孔看见烛焰,他应将烛焰、两个小孔和人眼调到_________上,此时看见的烛焰_________(选填“是”或“不是”)烛焰通过小孔成的像:
(2)小明用易拉罐完成乙图实验,保持“F”字样光源的位置不变,将易拉罐靠近发光的“F”,小明观察到塑料膜上所成的像会_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);如果在易拉罐的底部扎了上下两个形状依次为“△、O”的小孔,则在半透明膜上可以观察到_________。
A.上下两个
B.上下依次为“O、▽”
C.上下依次为“▽、O”
(3)为了探究生活中常见的树荫下光斑的成因,小明设计如图戊所示开有三角形孔(边长约为5厘米)的卡片A对着太阳光,并用另一张卡片B紧贴在A上沿箭头方向水平移动,观察距卡片50cm且与A平行放置的光屏上光斑的变化情况,刚开始移动时,白纸上光斑大小将__________(选填“变大”、 “不变”或“变小”),光斑未变成圆形前,其亮度_________(选填“增强”、“不变”或“减弱”);光斑变成圆形后,继续移动卡片B,减小通光孔的大小,白纸上光斑大小将__________(选填“变大”、“不变”或“变小”),亮度_________(选填“增强”、“不变”或“减弱”)。
(4)小明查阅相关日偏食现象的资料,资料中记载在树荫下有许多月牙形的光斑;月牙形光斑形成的原理与日偏食形成的原理_________(选填“相同”或“不相同”),月牙形光斑是_________像(选填“实”或“虚”)
【答案】(1) 同一直线 不是
(2) 变大 A
(3) 变小 不变 不变 减弱
(4) 相同 实
【详解】(1)[1]光沿直线传播,需将烛焰、小孔、人眼调到同一直线上才能看见烛焰。
[2]此时是直接通过小孔看烛焰,并非小孔成像(小孔成像需在光屏上成倒立的像)。
(2)[1]乙图是小孔成像实验,像的大小与物距、像距有关;易拉罐靠近光源(物距减小),像距不变时,像会变大。
[2]小孔成像成倒立的像,上下两个小孔对应的像会上下、左右颠倒,小孔成像的形状与孔的形状无关。故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
(3)[1][2]刚开始移动卡片B时,三角形孔逐渐变小,由于孔比较大,还不是小孔成像,光斑大小由孔的大小决定,所以白纸上光斑大小将变小;此时光斑是孔的形状,不是太阳的像,所以亮度不变。
[3]光斑变成圆形后,继续减小通光孔,像的大小由物距、像距决定(与孔的大小无关),故光斑大小不变。
[4]孔减小,透过的光减少,光斑亮度减弱。
(4)[1]树荫下月牙形光斑是小孔成像(光的直线传播),日偏食也是光的直线传播形成的,原理相同。
[2]月牙形光斑是小孔成像形成的像,小孔成像成实像。
8.小明利用如图所示的装置探究小孔成像规律.
(1)小孔成像原理是________,为了便于观察,该装置应在较______(选填“亮”或“暗”)的环境中实验;
(2)若将光屏向右移动一段距离,则光屏上的像将______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)LED光源是由多个LED灯泡构成的发光灯组,请根据光屏上的成像情况和眼睛观察的位置,画出看到的LED光源发光灯组是___________(选填“”、“”、“”、或“”)形;
(4)在探究孔的大小对小孔成像的影响时,将遮光板慢慢插入卡槽,改变三角形孔的大小,这样设计的优点是:______。
【答案】(1) 光的直线传播 暗
(2)变大
(3)
(4)不改变孔的形状,只改变大小
【详解】(1)[1]小孔成像的原理是光在同种均匀的介质中沿直线传播。
[2]在进行实验时,LED光源自身能够发光,为了现象更加明显,需要在较暗的环境中进行。
(2)小孔成像时,物体到小孔的距离一定时,同一物体像的大小与像距成正比,因此若将光屏向右移动一段距离,则光屏上的像将变大。
(3)
LED光源发光灯组通过小孔所成的是一个倒立的(上下、左右都颠倒)实像,根据光屏像的特点和眼睛观察的位置,可知LED光源发光灯组为。
(4)在探究孔的大小对小孔成像的影响时,将这光板慢慢插入卡槽,改变三角形孔的大小,这样设计能够做到保证孔的形状不变,只改变小孔的大小。
9.在“制作小孔成像观察仪”活动中,小明制作了三个带小孔的圆形卡片(如图甲),将易拉罐和薯片筒两端开口,再把一端蒙有半透明薄纸的薯片筒插入易拉罐筒B端,眼睛在D端观察:
(1)为了便于观察,应在薯片筒的C端蒙上半透明薄纸制成光屏,这样做的理由是___________,但这样做不便于比较像的大小,请你提出一个解决该问题的方案___________;
(2)当用“小孔成像观察仪”观察点燃的蜡烛时,烛焰在半透明薄纸上成___________(选填“正立”或“倒立”)的___________(选填“实像”或“虚像”),若将点燃的蜡烛向上移动,则薄纸上的像向___________(选填“上”或“下”)方移动;
(3)若保持其它条件不变,将小孔略微变大一些,则在薄纸上所成的像将变___________(选填“清晰”或“模糊”),亮度___________(选填“变亮”、“不变”或“变暗”);
(4)若小明将易拉罐和薯片筒整体远离蜡烛,则光屏上的像将___________,若小华仅将薯片筒向后拉动一些,则光屏上像将___________(均选填“变大”“变小”或“不变”);如图丙,晴天树荫下的圆形的光斑有大有小,该现象可以用___________(选填“小明”或“小华”)的操作来说明。
【答案】(1) 减少环境光线的干扰,使成像更清晰 在C端用带有标准方格的半透明坐标纸代替薄纸作为光屏等方法(合理即可)
(2) 倒立 实像 下
(3) 模糊 变亮
(4) 变小 变大 小华
【详解】(1)[1]薯片筒左端为小孔,圆筒从易拉罐筒B端插入,为了减小外面光线的影响,看得更清楚,C端是用半透明薄纸制成的光屏,眼睛在D端观察。
[2]为了便于比较像的大小,可以在半透明薄纸上预先绘制等大网格线。
(2)[1][2]小孔成像是光在同一均匀介质中沿直线传播的具体应用,成的是倒立的实像。
[3]光线沿直线传播,因在小孔后面的光屏上形成是的倒立像,所以蜡烛向上方移动,则它在薄膜上的像将向下方移动。
(3)[1]当孔比较大时,物体不同部分发出的光线会在光屏上重叠,则像会变得不清晰,所以将小孔略微变大一些,则在薄纸上所成的像将变模糊。
[2]由于孔变大了,通过的光线变多,则像会变亮;
(4)[1]小明将易拉罐和薯片筒整体远离蜡烛,就是把物距变大,像距不变,则光屏上的像将变小。
[2]小华仅将薯片筒向后拉动一些,就是物距不变,像距变大,则光屏上像将变大。
[3]树叶距离地面高度不同,也就是像距大小不一样,物距都是太阳到地球的距离,小华的操作可以解释晴天树荫下的圆形的光斑大小不同的现象。
10.如图甲所示,小明用一端带有小孔的纸筒作为外筒,另一个直径略小的纸筒作为内筒,把内筒沿箭头方向装入外筒观察“F”光源。
(1)实验时,我们应该对着较___________(亮/暗)的物体进行观察,更容易看到物体的像;
(2)为了更清楚地观察像,应在内筒的___________(A/B)端蒙上半透明薄膜作为光屏;薄膜上形成倒立像的原理是___________;
(3)“F光源”在半透明膜上所成的像___________(是/不是)实际光线会聚形成的,若仅将内筒向右移动,薄膜上像的大小___________;
(4)小明又在外筒上戳了一个孔,会发现薄膜上出现了___________个像;
(5)若将小孔挡住一半,像的大小___________,像的亮度___________;当“F”字样光源顺时针旋转,小明观察到塑料膜上所成的像会___________(顺/逆)时针旋转;
(6)①如果易拉罐底部小孔是三角形,则他在半透明纸上看到的像是___________;
A.三角形光斑 B.圆形光斑 C.“F”的正立像 D.“F”的倒立像
②走在茂密的树林下,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,仔细观察光斑,发现这些圆形光斑大小不一,这些圆形光斑的大小主要与下列哪个选项有关?填序号___________;
①树叶间小孔的大小 ②树叶间小孔到地面的距离 ③太阳到树叶间小孔的距离
(7)日食的形成也可以用小孔成像的原理来解释,发生日食时太阳光被___________挡住,处在乙图___________阴影区的人可以看到日全食,处在A、C阴影区的人可以看到___________。
【答案】(1)亮
(2) A 光沿直线传播
(3) 是 变大
(4)两
(5) 不变 变暗 顺
(6) D ②
(7) 月球 B 日偏食
【详解】(1)较亮的物体能提供充足光线,使通过小孔的光线更多,形成的像更明亮,更容易观察。
(2)[1]半透明薄膜相当于光屏,为了防止外面光线的干扰,使成的像更清晰,便于观察,半透明薄膜应该放在内筒前端即A端。
[2]小孔成像的原理是光沿直线传播,物体上部发出的光线经小孔后射向光屏下部,下部光线射向上部,最终在光屏上形成倒立的实像。
(3)[1]小孔成像属于实像,由实际光线通过小孔后在光屏上真实汇聚形成。
[2]若仅将内筒向右移动,即像距增大,根据小孔成像的特点,像距增大时像变大,所以薄膜上像的变大。
(4)外筒再戳一个孔,光线分别经过两孔成实像,故会出现两个像。
(5)[1][2]若将小孔挡住一半,则小孔变小了,而小孔成像的大小取决于像到小孔的距离,距离不变,所以像的大小不变;而经过的光线会变少,像会变暗。
[3]因在小孔后面的光屏上形成是倒立的像,像与物体始终相反,同步转动,所以“F”字样光源顺时针旋转时,它在塑料薄膜上所成的像是顺时针旋转的。
(6)[1]小孔成像成的是光源的倒立的像,与小孔的形状无关,所以他在半透明纸上看到的像是“F”字样倒立的实像,故D正确,ABC错误。
故选D。
[2]太阳与树叶的距离非常远,则太阳与每个树叶间距离的不同可忽略不计,而树叶间小孔到地面的距离不同,则光斑大小不同,故选②。
(7)[1]当不发光的月球转到太阳与地球之间,不透明的月球挡住了沿直线传播的太阳光,地球上看不到太阳的现象是日食。
[2]B阴影区是太阳光完全照射不到的区域,因此在I区域会看到日全食。
[3]太阳的部分区域发出的光能照射到A、C阴影区,因此在A、C区域内会看到日偏食。
地
题型02
光的反射规律
11.探究光的反射规律,器材有:激光笔、平面镜、标有刻度的白色硬纸板(可沿中缝折叠)、白板。
(1)如图甲所示,将一束光照射到平面镜上,它的反射光在光屏上形成一个光斑,保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,则光屏上的光斑向___________(选填“上”或“下”)移动。
(2)利用图乙所示的装置进行探究。
①平面镜水平放置,标有刻度的白色硬纸板竖直地立在平面镜上,使一束光紧贴纸板A,射向镜面上的O点,将纸板B绕接缝ON向前或向后翻折,当纸板B和纸板A在____________时,纸板B上能呈现反射光束。
②改变入射光的方向,读出入射角和反射角的大小,将测得的数据记录在表格中,由此可知:反射角与入射角大小___________。
实验序号
入射角
反射角
①
30°
30°
②
45°
45°
③
60°
60°
(3)利用如图丙所示的装置进行探究,让一束光斜射到平面镜上,在入射点O放置白板并调整位置,发现白板只在某一位置能同时呈现入射光和反射光,测得此时白板与镜面成90°角,说明白板与镜面的位置关系是:____________,实验表明:_________________________________。
(4)如图丁所示,一只烧杯中装有半杯水,放在水平木板AB上,一束光线与水面成45°角斜射向水面,现在B端下方垫一个小木块C,使木板倾斜一个小的角度,则反射角___________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)下
(2) 同一平面内 相等
(3) 垂直 反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(4)不变
【详解】(1)保持光在平面镜上的入射点不变,减小入射光与平面镜的夹角,入射角会增大。根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以反射角也增大,反射光线会向下偏移,那么光屏上的光斑向下移动。
(2)光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。所以当纸板B和纸板A在同一平面上时,纸板B上能呈现反射光束;
从表格中的数据:入射角为30°时反射角为30°,入射角为45°时反射角为45°,入射角为60°时反射角为60°,可以看出反射角与入射角大小相等。
(3)已知白板与镜面成90°角,所以白板与镜面的位置关系是垂直。只有在白板处于入射光线、反射光线和法线所在的平面内时,才能同时呈现入射光线和反射光线,这表明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(4)在B端下方垫小木块C使木板倾斜一个小的角度,但水面始终保持水平,法线与水面垂直,所以入射光线与法线的夹角即入射角大小不变。根据反射角等于入射角,可知反射角不变。
12.如图是小明“探究声音的产生与传播”和“探究光的反射定律”的实验,仔细观察图像并回答问题。
(1)如图甲所示,用相同的力拨动钢尺发出声音,并逐渐缩短钢尺伸出桌面的长度,发现钢尺振动得越来越快,听到的声音越来越高,这说明声音的________与声源振动的________有关;
(2)如图乙A、B是钢尺的振动输入示波器后我们看到的波形图,其中图________是响度较大时产生的波形;
(3)实验时,应将纸板________放在平面镜上,纸板的作用是________;
(4)为了探究反射角与入射角大小的关系,应进行的操作是________。
A.改变纸板与平面镜之间的夹角 B.沿ON向后转动纸板E
C.沿ON向后转动纸板F D.改变入射角的大小
【答案】(1) 音调 频率
(2)A
(3) 垂直/竖直 显示光路、探究入射光线、反射光线、法线是否共面
(4)D
【详解】(1)音调指声音的高低,用相同的力拨动钢尺发出声音,逐渐缩短钢尺伸出桌面的长度,则钢尺振动的频率越来越快,听到的声音越来越高,说明声音的音调与声源振动的频率有关。
(2)响度与振幅有关,振幅越大,响度越大,图A振幅较大,即振动时偏离平衡位置的最大距离大,所以图A是响度较大时产生的波形。
(3)法线是垂直于镜面的,且入射光线、法线、反射光线在同一平面内,如果纸板歪了,反射光线就不会出现在纸板上,看不到反射光线,实验无法进行,因此纸板应垂直放在平面镜上。
纸板粗糙,光照射上去发生漫反射,我们就能看见光线,因此纸板可以显示光路;向后折转纸板的一半,观察另一半纸板上还有没有反射光线,以此验证反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内。因此纸板的作用是显示光路、探究入射光线、反射光线、法线是否共面。
(4)探究反射角与入射角的关系时,需要多次改变入射角的大小,测出对应的反射角,寻找普遍规律。因此应进行的操作是改变入射角的大小,故选D。
13.如图所示,在“探究光的反射规律”实验中,E、F是两块粘起来的硬纸板,可绕垂直于平面镜M的接缝ON转动。
(1)如图甲,当E、F在同一平面上时,让入射光线AO沿纸板E射向镜面,在纸板F上可看到反射光线OB,通过测量发现∠BON___________∠AON(选填“>”“=”或“<”);若减小AO与镜面间的夹角,则反射角___________(选填:“增大”、“减小”或“不变”)。如果让光线沿纸板F逆着BO方向射向镜面,在纸板E上可以看到反射光线沿___________(选填“OA”或“ON”)方向射出,这一现象表明___________。(选填:“光沿直线传播”或“光路可逆”)
(2)如图乙,以ON为轴线,把纸板F向前或向后转折,不能在纸板F上看到反射光线,说明反射光线与入射光线及法线ON在___________(选填:“同一”或“不同”)平面内;此时,反射光___________(选填:“依然存在”或“不存在”)。
【答案】(1) = 增大 OA 光路可逆
(2) 同一 依然存在
【详解】(1)根据光的反射定律,反射角等于入射角,是反射角、是入射角,因此二者大小相等。
AO与镜面的夹角减小时,入射角(入射光线与法线ON的夹角)会增大,而反射角等于入射角,因此反射角也随之增大;
如果让光线沿纸板F逆着BO方向射向镜面,在纸板E上可以看到反射光线沿OA方向射出,这一现象表明光在反射时,光路是可逆的。
(2)根据光的反射定律:在反射现象中,反射光线、入射光线分居法线两侧;反射光线、入射光线和法线在同一平面内。所以把纸板F向前或向后折叠,则在纸板F上都不能看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线应在同一平面内;
此时只是转折后的纸板F不在反射光线的传播平面上,无法承接显示反射光,反射光线本身依然存在。
14.如图是“探究光的反射定律”的实验装置,其中ABCD是白色硬纸板制成的光屏,并能沿ON折转,ON垂直于CD。
实验次数
1
2
3
4
5
6
入射角
60°
50°
45°
30°
20°
0°
反射角
60°
50°
45°
30°
20°
0°
(1)实验时,将光屏垂直放置在平面镜上,让一束光紧贴光屏射向镜面上的O点,可以在光屏上看到反射光,如图甲所示,此时的入射角是___________。
(2)将光屏右半部分向后折转任意角度,光屏上都看不到反射光,如图乙所示,通过比较甲乙两种情况说明___________。
(3)多次改变光束入射角度,记录光的径迹,测量入射角和反射角,实验数据如上表,分析表中实验数据可得到规律:___________。
【答案】(1)50°
(2)反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(3)在光的反射现象中,反射角等于入射角
【详解】(1)入射角是入射光线与法线之间的夹角。图甲中,入射光线EO与镜面DC的夹角为 ,法线ON与镜面DC垂直,因此入射角 的大小为 。
(2)图甲中光屏平展时,可以同时看到入射光线和反射光线。图乙中将光屏右半部分BONC向后折转后,在BONC上观察不到反射光线。这一现象说明,反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
(3)分析表格中的实验数据,对比每一组的入射角和反射角可以发现,它们的数值都相等。这表明在光的反射现象中,反射角的大小总是等于入射角的大小。
15.在“探究光的反射定律”的实验中,小莉设计了如图甲所示的实验。平面镜放在水平桌面上,纸板可绕ON转动。
(1)实验前,应将纸板_________放置于平面镜上。一束光EO贴着纸板A入射到O点,前后旋转纸板B,目的是探究_________。
(2)一束光EO贴着纸板A绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束OF沿_________时针方向转动。
(3)某时刻入射光线与镜面的夹角为30°时,其反射角等于_________。
(4)将纸板A、B置于同一平面,一束光贴着纸板B沿FO射到O点,反射光束将沿图中的OE方向射出,说明在反射现象中,_________。
(5)在纸板前从不同方向都可以看到入射光EO的径迹,这是因为光在纸板上发生了_________。
(6)如图乙所示,小汽车的前挡风玻璃是倾斜的。晚上开车时,来自对方车辆的强光入射到前挡风玻璃,被反射到挡风玻璃_________(选填“上方”或“下方”),以减少对司机视线的干扰。
【答案】(1) 垂直 入射光线、反射光线、法线是否在同一平面
(2)顺
(3)60°
(4)光路是可逆的
(5)漫反射
(6)上方
【详解】(1)纸板要垂直平面镜放置,才能让法线ON在纸板平面上;
旋转纸板B,观察能否看到反射光线,探究入射光线、反射光线、法线是否在同一平面。
(2)入射光线逆时针转动,入射角变大,反射角同步变大,反射光线顺时针转动。
(3)入射光线与镜面的夹角为30°,因为入射角是入射光线与法线夹角,所以入射角大小为
由于反射角等于入射角,所以反射角等于60°。
(4)光线沿原路反向射入,反射光沿原入射路径射出,证明在反射现象中,光路是可逆的。
(5)纸板表面粗糙,光在纸板表面发生漫反射,反射光线射向各个方向,因此从各个方向都能看见光路。
(6)倾斜挡风玻璃,对面车辆强光经玻璃反射后射向挡风玻璃上方,避免射入司机眼中干扰视线。
16.小明利用如图所示的实验装置,进行“探究光的反射规律”的实验。
(1)小明让一束光贴着纸板射到O点(如图),要使入射光和其反射光的径迹同时在纸板上出现,纸板与平面镜的位置关系是______________(填“一定垂直”“一定不垂直”或“可以垂直也可以不垂直”)。
(2)将一束光贴着纸板A沿射到O点,若将纸板B向前或向后折,目的是探究反射光线与入射光线是否在________内,此时,在纸板B上________(填“能”或“不能”)看到反射光。
(3)实验中,多次改变入射光线与的夹角进行实验,测量记录如表所示。同组的小东分析数据得出的结论是:光反射时,入射角等于反射角。小明认为应是:光反射时,反射角等于入射角。你认为________的结论正确。
实验次数
入射角
反射角
1
30°
30°
2
40°
40°
3
60°
60°
(4)若将一束光贴着纸板B沿方向射到O点,光将沿图中的______方向射出。这说明:________。
【答案】(1)一定垂直
(2) 同一平面 不能
(3)小明
(4) 在光的反射中,光路是可逆的
【详解】(1)法线必须与镜面垂直,为了使入射光线和反射光线同时出现在纸板上,并且反射关系、入射光线、法线必须在同一平面内,因此纸板必须与平面镜垂直。
(2)把纸板B向前或向后折,纸板B和纸板A不在同一平面,是为了探究反射光线、入射光线是否在同一平面内;
由于反射光线和入射光线在同一个平面上,弯折后纸板B不在这个平面上,则不能看到反射光。
(3)先有入射光线、产生入射角,之后才出现反射光线、形成反射角,反射角的大小由入射角决定,故小明的结论正确。
(4)让光沿着原来的反射光线FO反向入射到O点,此时的入射角为原来的反射角,根据光的反射定律,反射角等于入射角,这时的反射角为原来的入射角,所以光会沿着原来的入射光线OE方向射出;这个现象说明光的反射过程中光路是可逆的。
17.小明同学利用如图甲所示的实验装置“探究光的反射定律”。
(1)实验前他将纸板竖直放置在平面镜上,接着移动激光笔,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)实验中如果将纸板连同激光笔向后倾斜,如图乙所示,此时反射光线_________(选填“能”或“不能”)呈现在纸板上;
(3)实验结束后,小明和同桌都想从镜子中看到对方的眼睛,而不想让对方看到自己的眼睛,结果他俩谁都没有能做到,你认为没有能做到的原因是_________。
【答案】(1)顺
(2)不能
(3)反射时,光路是可逆的
【详解】(1)根据光的反射定律,反射角等于入射角,反射光线与入射光线关于法线对称。因此入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动时,反射光束沿顺时针方向转动。
(2)反射光线、入射光线和法线在同一平面内。纸板向后倾斜后,纸板与入射面不重合,所以反射光线不能呈现在纸板上。
(3)光在反射时,光路是可逆的;小明能从镜子中看到同桌的眼睛,同桌也能看到小明的眼睛。
地
题型03
平面镜成像规律
18.如图是探究平面镜成像特点的实验装置。
(1)选择玻璃板代替平面镜进行实验的目的是_____。
(2)选择完全相同的两支蜡烛进行实验是为了比较像与物的_____关系;
(3)实验中移动蜡烛B,直至与蜡烛A的像完全重合,此时蜡烛A到玻璃板的距离是12cm,则蜡烛B到玻璃板的距离是_____。说明像与物到镜面的距离_____。
(4)将蜡烛A靠近玻璃板,所成像的大小将_____。(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)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,说明所成的像是_____像。
(6)除图中提供的器材外,实验中还用到一种测量距离的工具,它是_____。
【答案】(1)便于确定像的位置
(2)大小
(3) 12cm 相等
(4)不变
(5) 不能 虚
(6)刻度尺
【详解】(1)玻璃板是透明的,既可以反射成像,又能透过玻璃板观察到另一侧的蜡烛,方便确定像的具体位置。
(2)选用完全相同的两支蜡烛,是用未点燃的蜡烛B去和蜡烛A的像做比对,通过重合的特点直接验证像和物的大小关系。
(3)根据平面镜成像规律,像与物体到镜面的距离相等,蜡烛A到玻璃板距离为12cm,它的像到玻璃板的距离也为12cm,而蜡烛B和A的像完全重合,说明蜡烛B到玻璃板的距离也是12cm,该现象直接说明像与物到镜面的距离相等。
(4)平面镜成像的特点是像与物大小始终相等,物体本身大小没有变化,即使蜡烛A靠近玻璃板,像的大小依然和物体一致,保持不变。
(5)移去蜡烛B后在原位置放光屏,光屏不能接到A的像,说明平面镜成的是虚像。
(6)实验中需要多次测量物和像到玻璃板的距离,因此需要的距离测量工具是刻度尺。
19.物理实践小组同学利用如图所示装置探究平面镜成像特点:
(1)如图甲所示,为顺利完成实验,MN应选择________(选填“薄的玻璃板”、“厚的玻璃板”或“平面镜”),并将其竖直放置在水平桌面上;
(2)将棋子A放置在MN前面,将外形完全相同的棋子B在MN后面移动,直至与A的像完全重合,说明像与物________相等,这种比较像与物大小关系的方法是________法;
(3)实验时发现棋子A的像比较暗,于是用手电筒进行了如图乙所示的3种操作a、b、c,其中观察到A的像最亮的是操作________;为了便于得到像与物左右之间的关系,应选用图丙中的________(选填“d”、“e”或“f”)棋子进行实验。
【答案】(1)薄的玻璃板
(2) 大小 等效替代
(3) a f
【详解】(1)本实验选用透明玻璃板代替平面镜,是因为玻璃板透光,可以同时观察到前方棋子的像和玻璃板后方的棋子,便于确定像的位置;厚玻璃板的两个面都会发生反射,形成两个成像,即重影,对实验形成干扰,因此选择薄的玻璃板。
(2)外形完全相同的棋子B与A的像完全重合,说明像和物的大小是相等的,用未点燃的相同棋子B替代棋子A来比较大小,这种实验方法叫做等效替代法。
(3)要让像更亮、更清晰,需要照亮棋子A本身,让A反射的光更多,由图乙可知,操作a可以使A的像更亮。为研究像和物左右之间的关系,应选用左右不对称的物体,故用图丙中的f棋子进行实验,便于得到像和物左右之间的关系。
20.小丽同学在做“探究平面镜成像特点”的实验时,将一块玻璃板放在水平台上,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,如图所示。在此实验中:
(1)小丽在A侧观察到A的像是光的______现象,看到蜡烛B是光的_________现象;
(2)为了使像看起来更清晰,小丽最好在______(填“较亮”或“较暗”)的环境中进行;
(3)在确定蜡烛的像的位置时,眼睛应在__________(填“A”或“B”)侧观察;小丽同学无论怎样移动蜡烛B,都不能与蜡烛A的像完全重合,原因可能是__________;
(4)实验中,看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像,其中距离观察者较远的像较_______(填“亮”或“暗”)。远处的像是来自蜡烛的入射光经过玻璃板________(只有一个选项正确,将正确选项的字母填在横线上)。
A.一次反射、一次折射形成的 B.两次反射、一次折射形成的
C.一次反射、两次折射形成的 D.两次反射、两次折射形成的
【答案】(1) 反射 折射
(2)较暗
(3) A 玻璃板与桌面不垂直
(4) 暗 C
【详解】(1)[1]在实验过程中小丽在A侧观察到A的像是平面镜成像,属于光的反射现象。
[2]看到蜡烛B是光的折射现象,即光线从玻璃板另一侧穿过玻璃进入人眼,发生折射。
(2)在比较明亮的环境中,很多物体都在射出光线,在较黑暗的环境中,蜡烛射向平面镜的光线最多,进入人眼的光线最多。所以在较暗的环境中进行实验。
(3)[1]实验时要同时观察蜡烛A的像和代替蜡烛A的蜡烛B,只能在蜡烛A的一侧观察。
[2]蜡烛B和蜡烛A的像不能完全重合,可能的原因是玻璃板没有与桌面相垂直,像不在桌面上。
(4)[1][2]看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像,其中距离观察者较远的像较暗,较近的更亮。这是因为入射光线在玻璃板第一个面发生反射和折射时,折射光线又作为入射光线在第二个面发生反射和折射,此时第二个面的反射光线在第一个面又作为入射光线发生反射和折射,同时光线强度比较弱。所以说远处的像是由于蜡烛的入射光经过玻璃板一次反射,两次折射形成的。故ABD错误,C正确。
故选C。
21.某同学探究平面镜成像的特点。
(1)如图(a),在水平桌面上铺一张纸,纸上竖直放置一块手机钢化膜(薄透明板)作为平面镜。沿着钢化膜在纸上画一条直线,代表平面镜的位置。选取手机钢化膜作为平面镜,这样做便于______;
(2)为了便于观察实验现象,应选择在较______(填“亮”或“暗”)的环境中进行实验。
(3)将一个蓝色长尾票夹放在钢化膜前,将另一个相同型号的粉色长尾票夹放在钢化膜的后面并移动其位置,人眼在钢化膜的______(填“前面”或“后面”)观察,若看到粉色票夹与蓝色票夹的像完全重合,则说明平面镜所成的像与物的大小______。在像的位置放一个光屏,若光屏承接不到像,则说明所成的是______像;
(4)如图(b),将蓝色票夹放在纸上,从蓝色票夹一侧观察钢化膜反射形成的像是图(c)中的______。
【答案】(1)确定像的位置
(2)暗
(3) 前面 相等 虚
(4)甲
【详解】(1)薄透明的钢化膜和普通平面镜不同,既能反射成像,又能透过它看到膜后方的物体,因此便于移动后方的票夹来确定像的位置。
(2)在较暗的环境中,周围干扰的光线少,票夹的像会更加清晰,更便于观察实验现象。
(3)平面镜成的像是光的反射形成的,因此人眼要在钢化膜的前面(物体所在的一侧)接收反射光线来观察像;当后方完全相同的粉色票夹和蓝色票夹的像完全重合时,说明像与物的大小相等;实像可以在光屏上呈现,光屏承接不到像,说明平面镜成的是虚像。
(4)平面镜成像的特点是像与物关于镜面对称,形成正立、等大的虚像,且是左右相反的镜像。因此,从蓝色票夹一侧观察钢化膜反射形成的像,应是如图甲所示的像。
22.在“探究平面镜成像特点”的实验中:
(1)用玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃透明的特点,便于____________。
(2)在玻璃板前面放一只蜡烛A,再拿一支相同的蜡烛B在玻璃板后面移动,直至与蜡烛A的像重合,这样做是为了比较____________的关系;用一张不透明纸挡在玻璃板与像之间,她在蜡烛A一侧观察,____________(选填“仍能”或“不能”)看到蜡烛的像。
(3)实验时小明发现棋子A的像较暗,很难使棋子B与之重合,用手电筒对着玻璃照射棋子A的像,____________(选填“能”或“不能”)使像变亮。
(4)经过三次实验,记录的像A1、A2、A3与B1、B2、B3对应的位置如图乙所示,他们下一步应该怎样处理这张“白纸”上的信息,得出像和物相对于平面镜的位置关系:____________。
【答案】(1)确定像的位置
(2) 像和物体大小 仍能
(3)不能
(4)将白纸沿玻璃板的位置对折,观察像和物的对应点能否重合
【详解】(1)玻璃板不仅可以反射光成像,且是透明的,实验中可以透过玻璃板观察到另一侧,方便确定像所在的位置。
(2)使用完全相同的蜡烛B与蜡烛A的像重合,是为了通过等效替代,直接比较像和物体的大小关系。
平面镜成的是虚像,虚像不是实际光线在玻璃板后方会聚形成的,用不透明纸挡在玻璃板和像之间,不会阻挡A的反射光进入人眼,因此在A一侧仍能看到像。
(3)平面镜成像的原理是物体反射的光经镜面反射形成像,要让像变亮需要照亮物体A,增加A的反射光;对着像照射时,光线会直接射到玻璃板后方,无法增强A的反射光,因此不能让像变亮。
(4)为了验证像和物相对于平面镜的位置关系,将白纸沿玻璃板的位置对折,观察像和物的对应点能否重合。
23.在“探究平面镜成像的特点”的实验中,小刚同学用两个大小相同的“F”字样发光物体a和b、白纸、刻度尺、透明薄玻璃板(带支架)进行如下探究:
(1)图甲中用透明玻璃板代替平面镜进行实验的目的是便于确定__________;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)在探究像与物的大小关系时,应在玻璃板前观察物体a的像,将物体b按图乙中__________(选填“①”或“②”)的摆放方向置于玻璃板后,不断移动物体b的位置,直至与物体a的像完全重合。由此初步得出结论:平面镜成像时,像与物的大小_________。
(3)移去后面的物体b,并在其所在位置上放一光屏,光屏上_________(选填“能”或“不能”)承接到物体a的像,说明平面镜所成的像是__________(选填“实”或“虚”)像。
(4)该实验用到了等效替代法,在探究像与物到镜面的关系时,是用物体b等效替代了_________(选填“物体a”“物体a的像”或“物体b的像”)。
【答案】(1) 像的位置 暗
(2) ① 相等
(3) 不能 虚
(4)物体a的像
【详解】(1)[1]图甲中用透明玻璃板代替平面镜进行实验,是因为玻璃板可以成像,也可以透光,便于确定像的位置。
[2]实验中成像的光线较少,为了避免其它光线对实验结果的影响,成更清晰的像,应选择在较暗的环境中做实验。
(2)[1]平面镜成的像与物体对称,在探究像与物的大小关系时,应在玻璃板前观察物体a的像,将物体b按图乙中①的摆放方向置于玻璃板后,不断移动物体b的位置,直至与物体a的像完全重合。
[2]物体a和b大小相等,物体b与物体a的像完全重合,说明物体b与物体a的像大小相等,由此初步得出结论:平面镜成像时,像与物的大小相等。
(3)[1][2]移去后面的物体b,并在其所在位置上放一光屏,光屏上不能承接到物体a的像,虚像不能呈现在光屏上,说明平面镜所成的像是虚像。
(4)该实验用到了等效替代法,在探究像与物到镜面的关系时,将物体b与物体a的像重合,是用物体b等效替代了物体a的像。
24.小金同学在做“探究平面镜成像的特点”实验。
【实验器材】:有1mm厚和2mm厚的两块玻璃板、两根完全相同的蜡烛1和2、刻度尺、白纸、火柴等实验器材可供选择。
【实验操作】:将点燃的蜡烛1放在玻璃板前,再拿一支外形相同且没有点燃的蜡烛2竖直放在玻璃板后面移动,人眼一直在玻璃板的前侧观察,直至蜡烛2与蜡烛1的像完全重合。
请根据要求,完成下列问题。
(1)小金应选择____________厚的玻璃板代替平面镜来研究平面镜成像的特点,目的是________________________;
(2)实验中蜡烛2与蜡烛1的像完全重合,说明平面镜所成的像与物大小________________________。
(3)实验中,若他将玻璃板向左倾斜,如图乙所示,观察到蜡烛1的像的大致位置在图乙中的________________________(选填“①”或“②”)处;
(4)为确定像的虚实,需在蜡烛2位置放一个光屏,并在图丙中的________________________(选填“A”、“B”、“C”或“D”)处观察,发现光屏上________________________(选填“有”或“没有”)像。
【答案】(1) 1mm 便于确定像的位置
(2)相等
(3)②
(4) C 没有
【详解】(1)玻璃板的两个反射面都会成像,玻璃板越薄,两个像的距离越近,重影现象越不明显,因此选更薄的1mm厚玻璃板,目的是减小重影对实验的干扰,让实验结果更准确。
(2)蜡烛2与蜡烛1完全相同,二者大小相等;蜡烛2与蜡烛1的像能够完全重合,说明蜡烛2与蜡烛1的像大小相等。由此可知,蜡烛1的像与蜡烛1大小相等。
(3)平面镜成像时,像与物关于平面镜对称,故蜡烛的像应该成于②处。
(4)验证像的虚实的时候,要在玻璃板的后侧(蜡烛2所在的一侧)直接观察光屏,不能透过玻璃板看,因此选C位置;平面镜成的是虚像,虚像不能在光屏上呈现,所以光屏上没有像。
地
题型04
光的折射规律
25.光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的和两条线段并相交于O点,如图甲所示。
(1)小华将玻璃砖的一个表面与齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点到O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线),你认为出现光线OC是因为有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在________传播所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是________。
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,(使线段水平)并向水槽中慢慢注水至水面与齐平,入射光线应该从A点向O点射入,这是为了保证入射光线________,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图(OE为水中的折射光线),通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。
(4)若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则________射出的折射光线更远离法线。
【答案】(1) 空气中 AO和OB
(2) 重合 介质
(3)玻璃
(4)玻璃
【详解】(1)玻璃砖表面与齐平放置时,部分光线没有进入玻璃砖,依旧在空气中沿直线传播,因此出现和入射光线AO共线的OC;本实验目的是探究光从空气斜射入不同介质的折射规律,因此需要记录入射光线AO和进入玻璃砖后的折射光线OB。
(2)探究光在玻璃和水的折射能力,要控制入射光线相同,入射角相同,观察折射光线和折射角的变化情况,所以入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证入射光线重合,入射角相同,同时也保证入射侧的介质都是空气,控制只有折射介质(水/玻璃)这一个变量不同。
(3)相同入射角下,对比水中的折射光线OE和玻璃中的折射光线OB:OB比OE更靠近法线,说明玻璃对光线的偏折程度更大,偏折能力更强。
(4)根据光路可逆原理,当以相同入射角分别从玻璃、水斜射入空气时,原本偏折能力更强的介质,对应的折射光线会更远离法线,因此从玻璃射出的折射光线更远离法线。
26.如图是“探究光的折射规律”的实验装置。光具盘下半部安装有半圆形玻璃砖,图中画出了某一位置时的入射光线和折射光线,请你回答下列问题。
(1)图中所示,折射角________(填“大于”或“小于”)入射角。
(2)实验中可看到在界面处也有反射光线(图中未画出),此时反射角为_______(填度数)。
(3)保持激光笔位置固定(即入射光线方向不变),将光具盘连同玻璃砖逆时针转过10°角,则入射角______,折射角________(填“增大”或“减小”),但_______(填“入射角”或“折射角”)改变较小。
(4)在实验中发现折射光线从玻璃砖中沿半圆面射出时,光路不会偏折,这是因为:_______。
(5)为了验证光在折射时仍然满足光路的可逆性,可进行的操作是:________。
【答案】(1)小于
(2)
(3) 减小 减小 折射角
(4)入射光线垂直界面入射
(5)使光从玻璃中沿着折射光线传播,折射光线沿着原来的入射光线射出,证明光路是可逆的。
【详解】(1)观察光路图,可以发现光从空气斜射入玻璃时,折射角小于入射角。
(2)由图可知,每小格10°,入射光线与法线之间5个小格,即入射角为50°,根据反射角等于入射角,反射角等于50°。
(3)[1][2][3]保持激光笔位置固定(即入射光线方向不变),将光具盘连同玻璃砖逆时针转过10°角,入射光线靠近法线,则入射角减小,折射角减小,折射角小于入射角,但入射角改变较大,折射角改变较小。
(4)垂直半圆面,入射光线、折射光线、反射光线三线合一,折射光线从玻璃砖中沿半圆面射出时,光路不会偏折,这是因为:入射光线垂直界面入射。
(5)为了验证光在折射时仍然满足光路的可逆性,可进行的操作是:使光从玻璃中沿着折射光线传播,折射光线沿着原来的入射光线射出,证明光路是可逆的。
27.某同学在做探究光的折射特点实验,如图是光从空气射入水中时的光路。实验中发现,入射光线、折射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。通过实验还得到如表数据:
入射角α
0°
15°
30°
45°
60°
反射角β
0°
15°
30°
45°
60°
折射角γ
0°
11°
22.1°
35.4°
40.9°
(1)在探究中,该同学在清水中滴入几滴牛奶并搅匀,在水面上方的空气中熏了点烟雾,这一做法是为了________
(2)分析表中数据,可得出结论:。
①光从空气斜射到水面时,将同时发生_________和_________现象;
②光从空气斜射到水面时,折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而_____,且折射角_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)入射角。当光从空气垂直射到水面时,折射角等于_______度。
③光在空气和水之间折射时,_________(选填“空气”或者“水”)中的角总是更大。
【答案】(1)显示光路,便于观察光线
(2) 反射 折射 增大 小于 0 空气
【详解】(1)光的传播路径肉眼难以直接观察,牛奶和烟雾可以使光发生散射,从而将原本不可见的光路显示出来,便于实验观察。
(2)[1][2]表格中同时记录了反射角和折射角的数据,说明光从空气斜射到水面时,会同时发生反射和折射两种现象。
[3][4][5]分析表格中入射角和折射角的数值变化,光从空气斜射到水面时,入射角增大时,折射角也随之增大,且每组数据中折射角的数值都小于入射角。当光垂直射到水面时,入射角为0度,对应的折射角也为0度。
[6]对比空气和水中的角的大小,无论是入射角还是折射角,处于空气中的角的数值总是更大。
28.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中
(1)如图甲,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,水槽底部光斑的位置将____(向左移动/向右移动/不动),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向____(会/不会)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些____
(2)如图乙,小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否____________。如图丙,他将光沿着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逐步偏向法线,折射光也逐步______法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之______(增大/减小/不变)。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为______度
【答案】(1) 向左移动 会 烟雾
(2) 在同一平面内 偏向 减小 0
【详解】(1)[1]向水槽内慢慢注水,随着水面的升高,光从空气斜射入水中的入射角不变,但由于水面升高,光在水中传播的路径发生变化。根据光的折射规律,光从空气斜射入水中时,折射光线会向法线偏折,所以水槽底部光斑的位置将向左移动。
[2]由光斑位置向左移动可知,光从空气斜射入水中时,传播方向会发生偏折。
[3]为了显示光在空气中的传播路径,可在水面上方喷一些烟雾,因为烟雾中的小颗粒可以反射光,从而使光的传播路径清晰可见。
(2)[1]在探究光的折射特点时,使用可折转的光屏,当光屏的一部分向后折转时,如果看不到折射光线,说明折射光线、入射光线和法线在同一平面内;如果能看到折射光线,说明它们不在同一平面内。所以使用可折转的光屏是为了研究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
[2][3]当调整激光笔使入射光逐步偏向法线时,即入射角减小。根据光的折射规律,光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角也随之减小,所以折射光也逐步偏向法线。
[4]当光沿着NO方向射入时,即入射角为0°,根据光的折射规律,此时折射角也为0°。
29.如图甲所示,是探究光的反射定律和光的折射规律的实验装置。纸板A和B可沿折痕a和b向前或向后翻折。
(1)如图甲,调整半圆形玻璃砖的圆心O'与O重合,并使玻璃砖的上边沿CD与NN'___________;
(2)如图甲,使一束光紧贴纸板射向O点,观察入射光对应的反射光和折射光。改变光束入射角度,多做几次,描绘每次光的径迹,量出入射角、反射角和折射角,记录数据如下表。分析表中实验数据可得出结论:在光的反射现象中,_________________;光从空气斜射入玻璃中时,折射角________(选填“大于”“小于”或“等于”)入射角;
实验次数
1
2
3
4
入射角/度
60
45
30
43
反射角/度
60
45
30
43
折射角/度
43
32
21
60
(3)如图乙,将纸板A和B向后翻折,出现的现象说明光在介质分界面同时发生反射和折射时,反射光线、折射光线、入射光线和法线________________________;
(4)如图丙,第4次实验与表中的第_________次实验对比可得:在折射现象中,光路可逆;若继续增大入射角,将会观察到哪些现象__________(选填序号)。
①反射光消失 ②反射光增强 ③折射光消失 ④折射光增强
【答案】(1)垂直
(2) 反射角等于入射角 小于
(3)同一平面内
(4) 1 ②③
【详解】(1)由法线垂直于分界面可知,玻璃砖的上边沿沿CD与垂直。
(2)[1][2]分析表中多组实验数据可得出结论:在光的反射现象中,反射角等于入射角;光从空气斜射入玻璃中时,折射光线靠近法线,折射角小于入射角。
(3)图乙中将纸板A和B向后翻折后,原来A和B部分的反射光线和折射光线看不到了,没有翻折的光线依然存在的现象可知,入射光线、反射光线、折射光线和法线都在同一平面内。
(4)[1]要说明光在折射时,光路是可逆的,实验4中的入射角等于实验1时从空气斜射入玻璃砖的折射角,而实验4中的折射角等于实验1时从空气斜射入玻璃砖的入射角,由此可知,应选表中的第1次实验数据,可验证折射时,光路的可逆性。
[2]由图丙可知,光从玻璃砖斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角,若继续增大入射角,折射角也增大,按此趋势可推理,当入射角增大到一定角度时,折射光将会消失。入射光线始终存在,则反射光一定存在;入射光强度不变,当折射光和反射光同时存在时,入射光的能量转化为折射光线和反射光线的能量,所以当折射光消失时,反射光强度会增强。故②③符合题意,①④不符合题意。
故选②③。
地
题型05
光的色散
30.利用三棱镜完成如下实验:
(1)如图甲,将一束太阳光通过三棱镜,可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,这种现象叫作光的 _______ 。
(2)如图乙,是一个三棱镜的截面图,左侧有一物体P,人眼在三棱镜的右侧可看到物体的像,则该像大致在 _____ 位置(选填数字序号);
(3)如图丙,把两个三棱镜组合在一起,当平行白光通过它们后,出射光如图所示,若分别用红光和蓝光再次进行图丙的实验,则 _____ 光的出射光更偏向主光轴。
【答案】(1)色散
(2)1
(3)蓝
【详解】(1)太阳光可以分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等色光,这种现象叫作光的色散现象。
(2)物体P发出的光(或反射的光)经过三棱镜时会发生两次折射: 第一次从空气进入三棱镜,光线向三棱镜的底边偏折; 第二次从三棱镜射出到空气,光线再次向底边偏折。 人眼逆着折射光线看去,会认为光是从偏折后的反向延长线的交点发出的,因此看到的虚像位置会比实际物体P的位置更靠上,即图中的1号位置。
(3)由于蓝色光偏折程度大,红色光偏折程度小,所以蓝光的出射光更偏向主光轴。
31.如图所示,一束太阳光通过三棱镜射到光屏上。
(1)光屏上形成一条彩色的光带,范围为ab,位于光屏a点处的色光颜色为_______ (选填“红”或“紫”)色;
(2)请你举一个与此实验现象原理相同的例子:_______;
(3)若三棱镜摔坏了后,截面变成“”,________(选填“能”或“不能”)完成以上实验;
(4)小雨想继续验证红光是单色光还是复色光,请你选择一个合理的方案:________(选填“A”或“B”)。
A.在三棱镜之前放一张红色透明塑料纸,让太阳光通过塑料纸,再照射到三棱镜上
B.将透明的三棱镜换成红色玻璃制成的三棱镜
【答案】(1)紫
(2)彩虹
(3)能
(4)A
【详解】(1)三棱镜对红光的偏折能力弱,对紫光的偏折能力强,所以a处为紫光。
(2)雨后的彩虹就是光的色散现象。
(3)
若三棱镜摔坏了后,截面变成“”,棱镜的折射能力不变,仍然能完成以上实验。
(4)验证红光是单色光还是复色光,可以先在三棱镜前放一张红色透明塑料纸,用太阳光照射红色塑料纸,红色透明塑料纸只让红光透过,透光的红光再照射到三棱镜上,若发生色散则说明红光是复色光,若不发生色散则说明红光不是复色光,故选A。
32.如图为某次小明同学在暗室里做光的色散实验示意图。
(1)实验中阳光通过三棱镜后,在光屏上呈现彩色光带,这说明白光是由___________混合而成的。
(2)历史上首先用实验研究光的色散的是英国科学家___________。
(3)如果分辨不清光屏上彩色光带的色彩,可以适当___________(“增大”或“减小”)光屏与三棱镜间的距离。
(4)若在三棱镜上贴满红色透明薄膜,在光屏上贴满绿纸则在光屏上可以看到 ___________。
A.红光 B.绿光 C.黄光 D.没有光、黑的
(5)小雨想继续验证红光是单色光还是复色光,选择一个合理的方案:___________(A/B)。
A.在三棱镜之前放一个红色透明塑料纸,让太阳光通过塑料纸,再照射到三棱镜上。
B.将透明的三棱镜换成红色玻璃制成的三棱镜。
【答案】(1)多种色光
(2)牛顿
(3)增大
(4)D
(5)A
【详解】(1)当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光,这是光的色散现象;阳光通过三棱镜后,在光屏上呈现彩色光带,这说明太阳光是多种色光混合而成的。
(2)最早研究光的色散的科学家是英国物理学家牛顿。
(3)如果分辨不清光屏上彩色光带的色彩,则应增大彩色光带的宽度,通过适当增大光屏与三棱镜间的距离,可以使得不同颜色的光在光屏上分散得更开,从而更容易分辨出不同的色彩。即适当增大光屏与三棱镜间的距离。
(4)若在三棱镜上贴满红色透明薄膜,则只有红光能通过三棱镜,在光屏上贴满绿纸,绿纸会吸收红光,没有光线反射出来,看到的是黑色,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(5)因为透明物体的颜色由透过的色光决定的,下雨想继续验证红光是单色光还是复色光,可以先在三棱镜之前放一个红色透明塑料纸,红色透明塑料纸只让红光透过,再照射到三棱镜上,若发生光的色散现象,则说明红光是复色光,若不发生光的色散现象,则说明红光为单色光,故A符合题意,B不符合题意。
故选A。
33.小梦利用如图所示的三棱镜进行实验。
(1)将一束太阳光通过三棱镜被分解成各种色光的现象叫____________现象,该现象说明太阳光是___________(选填“单色”或“复色”)光;
(2)图中太阳光经三棱镜,发现白屏上显现出不同的颜色,在A处的光是___________色光;
(3)若三棱镜的一个角破了,则利用该三棱镜__(选填“能”或“不能”)完成以上实验。
【答案】(1) 色散 复色
(2)红
(3)能
【详解】(1)[1][2]将一束太阳光通过三棱镜时会发生色散现象,太阳光分解成各种色光,说明太阳光是由各种色光混合而成的复色光。
(2)太阳光经三棱镜后发生色散,红光的偏折能力最弱,所以最上面的是红色光。
(3)三棱镜的一个角破了,折射能力不变,所以仍能完成实验。
34.在研究光的实验中,小明和小华两位同学进行了实验操作,在白纸做成的光屏上获得了一条彩色的光带
(1)这种现象叫做___________根据实验现象可知,太阳光是由多种色光混合而成的。最早研究该现象的是英国物理学家___________。在示意图中,彩色光带中的红光靠近光带的___________处(填“A”或“B”),因为这种色光通过玻璃时的偏折程度较___________(选填“大”“小”);
(2)如果用红纸做的光屏来接收,则光屏上___________(填“能”或“不能”)接收到彩色光带;
(3)彩色电视机屏幕上色彩艳丽,放大后发现是由红、___________、蓝三种光通过适当的比例混合得到的,我们把这三种颜色叫做光的三基色。
【答案】 光的色散 牛顿 A 小 不能 绿
【详解】(1)[1]太阳光经三棱镜后发生色散,在光屏上可观察到彩色光带、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种颜色的色光。
[2]最早研究光的色散现象的是英国物理学家牛顿。
[3]由于图中三棱镜是反着放的,所以从下到上、橙、黄、绿、蓝、靛、紫这七种色光,所以光屏上A处为红光。
[4]红光通过玻璃时的偏折程度较小。
(2)[5]不透明物体的颜色由物体反射的色光决定的,红纸只能反射红光,因此如果用红纸做的光屏来接收,光屏上只能出现红光,不能出现其他色光。
(3)[6]光的三原色为红、绿、蓝。
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