内容正文:
专题10 实验探究题
题型1 测量速度类
题型5 光的反射定律类
题型2 声音产生与传播类
题型6 平面镜成像特点类
题型3 声音特性影响因素类
题型7 光的折射规律类
题型4 材料隔音性能类
题型8 凸透镜成像规律类
题型1 测量速度类(共5小题)
【模型】测量速度类题型:用电动机测量钩码竖直上升的速度、测量沿斜面下滑的小车的速度、频闪照片等。
【方法】
1. 用电动机测量钩码竖直上升的速度。
解题先锚定实验原理v=s/t,第一步确认刻度尺平行于钩码运动路径放置,读数时视线与尺面垂直,电子秒表要等钩码经过标记线瞬间触发计时,避开电动机刚启动就计时的错误,此时转速不稳定会导致前半段数据偏差。误差分析按“转速过快→时间记录偏短→速度偏大”推导,匀速场景下多段分段计算后取平均值减小误差;若出现绳子反向下降,直接对应电流方向接反,快速排查故障。
2. 测量沿斜面下滑的小车的速度。
解题先锚定核心原理v=s/t,第一步以小车车头为统一基准,测量全程、上半段路程,下半段路程直接用总路程减上半段路程得出,避免重复测量引入误差。计时优先选择较小的斜面坡度,拉长小车下滑时间,降低秒表读数误差。误差推导按“过A点才计时→时间偏小→速度偏大;过B点才停表→时间偏大→速度偏小”逻辑判断,严禁从斜面中部静止释放测下半段速度,该操作会导致初速度为零,与真实下半段运动状态不符。
1. (24-25八年级上·上海·期中)某同学为研究小球从斜面平稳滚下时的运动情况,他将小球从斜面的高处释放,小球达到如图1所示这些位置点时,用秒表测量了对应的时间,最后用刻度尺测量各位置间的距离。请根据图中的信息,将数据记录在下表中,并在图2中描点绘出小球运动的图像。
过程
路程s(cm)
时间t(s)
A→B
A→C
A→D
A→E
A→F
A→G
2.(26-27八年级上·上海静安·阶段检测)某小组同学正在做“测量物体运动的速度”的实验。
(1)小组成员想用如图所示装置完成实验,需要补齐的实验器材还有:______、测量物体运动速度的原理:____________;
(2)小组成员设计了以下实验操作步骤来测量钩码上升的速度:
①钩码每经过一个标记线记录一次时间;
②搭建铁架台和电动机;
③将钩码对齐标记线O处,打开电动机,同时开始计时;
④刻度尺紧靠铁架台的立柱,平行于细线放置;
⑤记录数据、计算物体运动速度;
请将上述实验操作步骤按照正确顺序排列:____________;其中,步骤______会对实验产生影响,请写出调整的方法:_____________________。
3.(25-26八年级上·上海金山·阶段检测)速度测量。某小组同学进行测量金属块运动速度的实验。
(1)如图,本实验主要测量工具除秒表外,还有______,其量程为______厘米,分度值为______厘米,测量物体运动速度的原理是______;
(2)下列图像中能正确反映金属块匀速上升情况的是( )
A. B. C.
4. (23-24八年级上·安徽淮北·阶段检测)频闪摄影又被称为连闪摄影,是借助于电子闪光灯的连续闪光,在一个画面上记录物体连续运动的过程。某实验小组采用频闪摄影的方法在实验室拍摄了苹果开始下落一段时间后的频闪照片,相机曝光的时间间隔为0.5s。
(1)苹果在这一段时间内做________(选填“匀速”或“变速”)运动;
(2)苹果通过AB段的平均速度______(选填“大于”“小于”或“等于”)通过AC段的平均速度;
(3)若要测出苹果在AD段的平均速度,还需要的测量工具是______,测量原理是______。图中s1=1.0m,s2=2.0m,s3=3.0m,则苹果在AD段的平均速度是________m/s。
5.(24-25八年级上·四川成都·期末)频闪摄影是研究物体运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔0.2s闪光一次,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。图为小球从A点向右运动到F点静止的频闪照片示意图。
(1)由图中的实验数据可知,小球在水平方向上做______运动(选填“减速”、“匀速”或“加速”);
(2)根据图中信息,小球通过BE段的平均速度大小是______m/s;
(3)根据图中信息,小球通过AB段、BC段、CD段、DE段、EF段的过程中的平均速度之比为______。
题型2 声音产生与传播类(共4小题)
【模型】声音产生与传播探究实验题型:转换法放大振动、真空铃推理、传声介质验证、月球场景迁移、实验方法辨析。
【方法】实验类解题先锚定核心实验逻辑:发声实验用转换法放大微小振动,比如音叉触水、弹乒乓球,现象直接指向“发声体在振动”。传声实验紧扣理想实验法,明确真空罩抽气实验无法完全消声,固体传声是主要误差来源。介质验证类题目按固、液、气三类场景对应结论,回声测距实验先核验0.1s人耳分辨条件,计算距离必须将总路程除以2,避开直接代入总时间的失分陷阱。
6.(23-24八年级上·福建厦门·阶段检测)探究实验:探究声音的传播
提出问题:声音传播需要依靠介质吗?
猜想与假设:可能需要。
制定计划与进行实验:
(一)实验器材:耐高温的广口玻璃瓶、密封盖、小铃、铁丝
(二)实验步骤与观察:如图所示。
(1)将瓶盖紧密封严,摇动小铃,________听到铃声。(填“能”或“不能”)
(2)对玻璃瓶加热,密封的瓶盖、瓶口之间稍有空隙,经过一段时间,拧紧瓶盖并停止加热。此步骤的目的是:________。
(3)冷却后,瓶内近似真空状态,再摇动小铃。听到的铃声有什么变化?答:________。
(4)从实验中你能得出________的结论。
7.(25-26八年级上·湖北恩施·期中)兴趣小组利用以下实验装置探究声音的产生和传播。
(1)观察现象:用小锤敲击图甲音叉,听到声音的同时还观察到乒乓球被弹开,由此可探究声音产生的原因是_____________。
(2)实验评估:仔细思考,其实图甲装置设计有缺陷,先将音叉贴近乒乓球,然后再敲击音叉,分不清是音叉振动使乒乓球弹开还是敲击音叉的动作使乒乓球弹开。
方案改进:_____________(请简要写出)。乒乓球在该实验中的作用是将音叉的微小振动放大,这种思维方法叫作_____________。(选填“控制变量法”“等效替代法”“转换法”或“类比法”中最恰当的一种)。
(3)拓展延伸:图乙中某同学站在离音叉远处,将一根棉线连接在音叉和纸杯中间,并绷紧棉线。将纸杯口贴近耳朵,敲击音叉后能听见比较大的声音,这就是“土电话”。若用手捏住棉线的中间,仍用同样的力敲击音叉,能否听见声音?_____________,理由是:“捏”使棉线_____________,发声也停止了。
8.(26-27八年级上·陕西安康·阶段检测)如图所示,利用钢尺探究声音的特性:
(1)实验中,将钢尺的________(选填“A”或“B”)处紧压在桌面上,用手拨动钢尺的一端,听钢尺振动发出的声音。
(2)使钢尺伸出桌面的长度一定,用大小不同的力拨动钢尺,是为了探究________与________的关系。
(3)保持拨动钢尺的力度大小不变,钢尺伸出桌面的长度越长,拨动钢尺时,钢尺振动越________(选填“快”或“慢”),发出声音的音调越________(选填“高”或“低”)。由此可知:音调的高低与物体振动的________有关。
(4)当钢尺伸出桌面超过一定长度时,再用同样的力拨动钢尺,可以明显看到钢尺在振动,但却听不到声音,这是因为________。
9.(25-26八年级上·江西九江·期中)如图甲所示,小红和小明用细棉线连接了两个纸杯制成了一个“土电话”。在选择棉线时,小明想:选用哪种导声的材料更好?
【证据】
(1)他们用“土电话”能实现间的通话,这表明_______(选填“固体”“液体”或“气体”)可以传声;
(2)小明选用四种不同材料进行实验,用同一手机播放音乐,确保在声音的________相同情况下进行实验,实验数据如下表:
编号
材料
直径/cm
传声距离/m
1
(棉线)
1.50
12.60
2
(铜丝)
1.50
20.58
3
(铜丝)
2.00
31.00
4
(尼龙)
1.50
27.64
5
(铁丝)
1.50
26.35
(3)分析上述实验数据可以得到:金属丝的传声性能比棉线的_________(选填“好”或“差”),根据实验编号2、3还可以初步得出同种材料传声距离与横截面积________(选填“有”或“无”)关;
【交流】
(4)①为了进一步得出材料的传声效果与横截面积的关系,还需要选择其他材料进行探究,这是为了_____(选填“减小误差”或“得出普遍结论”);
②如果使用“土电话”时,另一位同学用手捏住土电话中间的线,则听的那一位同学_______(选填“能”或“不能”)听到对方的说话声,原因是____________。
题型3 声音特性影响因素类(共6小题)
【模型】该类实验题型:控制变量法设计、弦/水瓶/钢尺音调探究、响度振幅关联、波形图分析、结论补全与易错点辨析。
【方法】 解题先锚定三要素的核心区分逻辑:音调看“振动快慢(频率)”、响度看“振动强弱(振幅)”、音色看“发声体材料结构”,先把生活口语里的“高低”“大小”对应到物理概念,避开“高声喧哗是音调高”的常见误区。实验类题目严格落实控制变量法,探究音调就固定拨力、探究响度就固定振动长度,遇到敲、装水玻璃瓶类题型,先明确敲是瓶和水振动、吹是空气柱振动,再推导音调变化规律;波形图直接套用“疏密看音调、峰高看响度、形状看音色”的口诀,快速判断特征。
10.(26-27八年级上·山东菏泽·阶段检测)在探究音调与声源振动关系的实验中,小华在琴弦松紧程度相同的条件下,设计探究实验。琴弦的编号及材料、长度、横截面积情况如表所示:
编号
琴弦的材料
长度/cm
横截面积/
①
钢
30
0.3
②
钢
30
0.6
③
尼龙丝
40
0.5
④
铜
50
0.5
⑤
尼龙丝
50
0.5
(1)在探究音调与琴弦横截面积关系时,应选用表中编号为________的琴弦;
(2)在探究音调与琴弦材料关系时,应用表中编号为________的琴弦;
(3)通过查阅资料,琴弦的振动频率与琴弦长度的关系如图甲所示,如果小华的实验无误,则可确定编号为________的琴弦一定比编号为________的琴弦振动时音调高。
(4)小华通过示波器上显示的波形图(如图乙),区分声音的特性,其中音调相同的图是________,响度相同的图是________;
(5)在上述探究过程中,用到的物理研究方法是________法。
11.(26-27八年级上·辽宁鞍山·阶段检测)小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发声的,如图甲所示。为了研究同一根钢制琴弦发声的音调与哪些因素有关,可利用图乙所示的实验装置。一块厚木板上有A、B两个楔支撑着琴弦,其中A楔固定,B楔可沿木板移动以改变琴弦振动部分的长度。将钢制琴弦的末端固定在木板点,另一端通过滑轮悬挂不同个数的相同重物,重物个数越多,琴弦绷得越紧。轻轻拨动琴弦,在AB间产生振动,并用仪器测出发声频率。
次序
长度
重物/个
频率
1
0.4
2
375
2
0.8
2
170
3
4
265
(1)小组同学得到了表格中的数据,则第________次实验中琴弦发声的音调最高。
(2)分析数据可以发现,该小组同学研究的是琴弦发声的音调与琴弦的________和琴弦的松紧程度这两个因素的关系。
(3)当表格中的空格数据为____时,可用2、3两次实验来研究琴弦发声的音调和琴弦的_____的关系。
(4)分析1、2两次实验数据可以发现:当松紧程度相同时,琴弦越____(长/短),琴弦发声的音调越高。
(5)在上述探究的基础上,他们又选用一根与钢制琴弦粗细相同的尼龙琴弦,控制A、B间琴弦振动部分长度为0.4 m,来探究音调与琴弦的材料的关系,则需要悬挂重物________个。本实验采用的主要研究方法是________(控制变量法/转换法/推理法)。
12.(26-27八年级上·山西太原·阶段检测)小明在观察吉他、二胡等弦乐器时猜想:弦的松紧程度相同时,音调高低可能和弦的粗细、长短、材料有关.于是他利用一些不同的琴弦,进行了“音调和哪些因素有关”的探究活动.他选用的琴弦如表格所示:
编号
材料
长度/cm
横截面积/
A
钢丝
50
0.5
B
钢丝
50
0.8
C
钢丝
30
0.5
D
尼龙
50
0.5
(1)选A和B可以探究音调与琴弦______的关系。
(2)选______可以探究音调与琴弦材料的关系。
(3)小丽选择C和D两根琴弦探究长度对音调的影响,这样做可行吗?______(选填“可行”或“不可行”),理由是__________。
(4)本实验用到的探究方法是__________。
13.(26-27八年级上·江苏泰州·阶段检测)如图所示,有5支相同材料、相同厚度的玻璃量筒(如图所示)。各量筒内装有水,小红猜想气柱发声的音调可能与:①气柱的长短有关;②气柱的横截面积有关;③水柱的长度有关。于是她在实验室找来了测量声音频率的仪表,用同样大小的力在量筒口上吹气,并记录声音的频率,如表:
量筒
a
b
c
d
e
频率/Hz
400
352
274
274
(1)量筒a气柱振动200次,需要______秒,a、b、c、d中音调最高的是量筒_____(填字母代号);
(2)若探究猜想①,应选量筒________;
(3)若选择的是量筒b和c,则探究的猜想是______(选填“②”或“③”);
(4)若选择的是量筒c和d,小红用同样大小的力在它们口上吹气,所发出的声音音调______(选填“相同”或“不同”) ,从而得出结论:气柱发声的音调与水柱的长度无关。
(5)如果用同样大小的力敲击c和d使它们发声,________所发出的声音音调较高。
(6)在量筒e口上吹气,所发出声音的频率可能是________Hz(选填“380”“300”或“240”)。
14.(26-27八年级上·江苏盐城·阶段检测)小华学习了有关声的知识后,设计了如图所示的实验:
(1)如图甲所示,他在八个相同的水瓶中灌入体积不等的水,水面高度不同。若用嘴依次向水瓶口吹气,发出声音的音调不同,此时声源是______(选填“空气柱”或“瓶和水”),瓶中盛水越多,吹瓶口发出声音的音调就越______(选填“高”或“低”);
(2)如图乙所示,当他往保温瓶里灌开水的过程中,听声音就能判断出瓶里水是否快要灌满了,这是因为随着水位的升高,瓶内空气柱振动越来越______(选填“快”或“慢”),发出的声音音调越来越______(选填“高”或“低”);
(3)若用筷子敲击瓶身,此时声源是______(选填“空气柱”或“瓶和水”),瓶中盛水越多,敲击瓶身发出声音的音调就越______(选填“高”或“低”)。
15.(25-26八年级上·安徽六安·期中)喜欢课外探究的小勇,拆开自己的口琴,口琴的琴芯结构如图所示,在琴芯的气孔边分布着长短、厚薄都不同的一排铜片,这些铜片在气流的冲击时振动,发出不同音调的声音。
(1)在图中,C区是_______音区(选填“高”、“中”或“低”)。
(2)往左边第一个气孔用不同力度吹气时,发出声音的音调________(选填“改变”或“不变”)。
(3)停止吹气后,口琴仍“余音未绝”,其原因是___________。
A.这是声音的回声 B.铜片在继续振动 C.铜片虽停止振动,但空气仍在振动
题型4 材料隔音性能类(共5小题)
【模型】该类实验题型:声源选择辨析、控制变量设计、距离/响度方案对比、数据排序分析、结论与噪声应用。
【方法】解题第一步先明确实验核心逻辑:用听不到声音的距离或分贝仪示数反映隔音性能,距离越短、分贝数越小,材料隔音效果越好。优先区分两种实验方案的优劣:“后退听声距”比“固定位置辨响度”误差更小,避开人耳主观判断的缺陷。严格套用控制变量法,保证声源响度、材料厚度完全一致;结论类题目紧扣“疏松多孔材料隔音效果更好”,同时区分传播过程中降噪的实验本质,避开声源处降噪的概念混淆。
16. (26-27八年级上·江苏扬州·阶段检测)学校门口正在施工,为了给教室选购隔音窗帘,小明想比较棉布、报纸、泡沫塑料三种材料的隔音性能,请你帮他完成下面的实验。
(1)在本实验中适合作声源的是________(选填“闹钟”或“音叉”)。 小明将声源放入鞋盒内,在其四周塞满待测材料,让人一边听声音,一边向后退,直至听不见声音为止,比较此处距鞋盒的距离。
(2)实验记录如下表:
包住声源的材料
棉布
报纸
泡沫塑料
刚好听不到声音时的距离/m
4
6
3
由表中数据可知,隔音性能最好的材料是__________,隔音性能最差的是__________。
(3)人后退的距离越________,说明该材料的隔音性能越好。
(4)本实验把“隔音性能”转化为“刚好听不到铃声时距离的远近”来比较,这种研究方法是_______。
17.(25-26八年级上·山西运城·阶段检测)小明想比较几种材料(毛线、报纸、棉花、泡沫)的隔音性能,来选择一种隔音性能好的材料做耳罩的填充物。
(1)音叉、机械闹钟、鞋盒三个物品中,最适合做声源的是________;
(2)小明将声源放入鞋盒,在其四周塞满待测材料,盖上盒盖,让人一边听声音,一边向后退,直至听不见声音为止,比较人距鞋盒的________;
(3)下面的表格与(2)问方案对应的是表______;由表格数据可知,待测材料隔音性能最好的是_____。
表一
材料
毛线
报纸
棉花
泡沫
响度
弱
响
最弱
较弱
表二
材料
毛线
报纸
棉花
泡沫
距离
3.5
4.1
2.5
3.0
18. 学习了声现象的知识后,小美计划将自己练琴的房间改造成隔音房间,以免练琴时打扰邻居。方案实施前,她设计实验来测评材料的隔音性能。器材有:一个声级计(测量声音强弱的仪器)、泡沫板、毛毡布、闹钟和两个相同的盒子。实验如下:
(1)用相同的方式把泡沫板、毛毡布分别布置在两个盒子内;接下来的操作是:____,读出声级计的示数;
(2)比较两次声级计的示数,如果闹钟置于泡沫板内时,声级计的示数更低,置于毛毡布内时,声级计的示数更高,则说明________(选填“毛毡布”或“泡沫板”)的隔音性能好。
(3)从控制噪声的角度考虑,在这个实验中,“隔音”主要是在_________减弱噪声的。
19.(25-26八年级上·湖北武汉·阶段检测)学习了有关声音的知识后,小明想将家中的一个房间改造为隔音房间,为了选择隔音性能好的材料,于是他设计了如下实验进行探究:
①先搜集各种材料,海绵、书、棉花、木板、橡皮泥;
②把声源放到一个鞋盒里,然后用海绵包裹鞋盒,将如图所示分贝仪放在鞋盒外测量此时声音的响度。
③用厚度相同的各种材料包裹鞋盒,重复以上实验。
请回答问题:
(1)此实验中,小明用______(选填“闹钟”或“音叉”)充当声源。
(2)此实验要注意控制分贝仪到鞋盒的距离______。
(3)正确进行实验后,小明得到下表所示数据。
材料
海绵
书
棉花
木板
橡皮泥
分贝dB
48
62
49
69
55
分析数据可知,小明所选材料中,______的隔音性能最好。
(4)在噪声污染严重的环境里,“隔音”是有效的降噪方法之一,在控制噪声的方法分类中,“隔音”是在______减弱噪声。
(5)小明还发现,有些建筑的玻璃门窗通常采用真空玻璃。其结构特点是将两块玻璃边部密封在一起,通过抽气口将两层玻璃之间抽成接近真空,并用玻璃柱支撑。这种双层真空玻璃“既不影响采光,又能隔音”,“能隔音”的原因是______。
20.(24-25八年级上·江苏常州·期末)小明通过实验比较三种材料(棉布、锡箔纸、泡沫)的隔音性能。
(1)小明找来音叉、电铃,在本实验中适合做声源的是____________________;
(2)小明做了三次实验,分别用棉布、锡箔纸、泡沫包裹声源,他应控制包裹声源的材料厚度________;
(3)每次实验,小明后退远离声源,直至听不见声音为止,记录此处距声源的距离。
材料
棉布
锡箔纸
泡沫
距离/m
1.5
2.0
1.0
分析实验数据可知,这些材料隔声性能从好到坏的顺序是:_____>______>______;
(4)小明想制作一个降噪耳罩,下列如图所示的两种声音波形中,__________属于噪声;
(5)降噪耳罩适合用上述三种材料中的_____________作为填充物。
题型5 光的反射定律类(共5小题)
【模型】该类实验题型:器材组装规范、三线共面验证、角度规律探究、光路可逆验证、镜面转动动态分析。
【方法】先画虚线法线作为角度基准,严格区分光线与法线的夹角,杜绝把镜面夹角直接当成入射角的常见错误。紧扣“三线共面、两线分居、两角相等”核心规律,纸板向后折转类题目,直接对应“三线共面”的验证逻辑。镜面转动θ角时,反射光线同步转动2θ,光路可逆类场景直接套用逆射规律;作图时法线用虚线、光线带箭头,垂直入射时两角均为0°,避开概念表述因果倒置的失分点。
21. (25-26八年级上·上海·期中)小组同学在探究光的反射定律。
(1)将标记好入射点O的平面镜水平放置,将一束激光斜射向镜面上的O点,喷水雾显示入射光和反射光的位置。从某一方向观察到反射光线与入射光线重合,这说明:__________在同一平面内。
(2)如图所示,组员们接着用卡纸寻找入射光线和反射光线构成的平面并通过调整激光笔的位置来改变入射光线方向,重复实验,可以发现这些平面相交于同一条垂直于镜面的直线,这条直线叫做________。若将平面镜略倾斜放置于桌面上,该条直线将________(选填“依旧”或“不”)垂直于镜面。
(3)在探究入射角和反射角的关系时,测得几组数据如下表所示,由此可得出:在光反射现象中,______。
实验序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
(4)此实验中多次实验的目的是______(“A.减小实验误差”或“B.避免实验的偶然性,得出普遍规律”)。
22.(25-26八年级上·上海宝山·期中)探究“光的反射规律”:如图甲所示是小宇同学探究“光的反射规律”的实验装置,用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾,将一小块平面镜放在一个能转动的水平圆台上,用固定放置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。
(1)实验中,用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾的目的是________(选填“显示光路”或“降低温度”),红色激光笔发出的光束ON相当于________;
(2)将绿色激光笔固定在玻璃罩上后,缓慢转动圆台,可以看到三束光________,这说明反射光线、入射光线和法线在________内;
(3)利用量角器应直接测出对应入射光线、反射光线到________(选填“ON”或“镜面”)的夹角,并比较反射角和入射角的大小;多次实验的目的是为了________________;
(4)实验时,小宇发现每次用铅笔把光的传播路径描下来非常不方便。认真思考后,她认为在正确操作时,只要在光传播路径上标记两个合适的点就能确定了,这是利用了光在________介质中沿直线传播;
(5)如图丙,用固定激光笔照向鼓面上的平面镜,墙面出现一个光点,轻压平面镜左侧鼓面使其稍许凹陷,则墙上光点位置会________(选填“上移”、“不变”或“下移”)。
(6)他们换用“光具盘”继续探究:如图丁所示,此时平面镜使入射光线的传播方向改变了_____度;如图戊所示,若使绿色激光沿着BO方向射向镜面O点,则可以观察到__________现象,这说明在光的反射现象中,光路是______的。
23.(24-25八年级上·上海杨浦·期中)某同学在“探究光的反射规律”时。
(1)他将标记好入射点O的平面镜水平放置,将一束激光斜射向镜面上的O点,喷水雾显示入射光和反射光的位置。从某一方向只发现反射光完全遮挡入射光,这说明:________;
(2)用卡纸寻找入射光线和反射光线构成的平面,观察卡纸平面和镜面的关系;
(3)通过调整激光笔的位置来改变入射光线方向,重复实验,如图所示,直角三角尺的两条直角边与卡纸、平面镜均能贴合在一起。说明反射光线和入射光线构成的平面始终与镜面________;
(4)该同学认识完法线后,继续探究反射角与入射角大小的关系,多次改变入射角的大小,测得的几组数据见下表。由此可得出________。此实验中多次实验的目的是:________。
实验序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
24.(24-25八年级上·上海浦东新·期中)某兴趣小组想要探究“光的反射定律”,实验器材有:可折叠的光屏,如图(a)所示,光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转、平面镜、激光电筒和量角器。
(1)如图(b)所示,将光屏垂直立放在水平放置的镜面上,让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点。光屏A是用来呈现______光线的,为了观察到反射光线,绕ON转动的光屏B到图(b)中的位置2,显示光路如图(c)所示;
(2)继续让激光电筒发出的光沿不同方向射向入射点O,通过转动光屏,找到反射光线的位置,发现可以找到各入射光线与其对应的反射光线所在的平面,可得出结论:反射光线与入射光线在______。这些平面相交于同一条直线______(用字母表示),这条直线过入射点O且与镜面相______,叫做______;
(3)小组同学分析图(c),并用量角器测出了∠AON和∠BON的大小,得出以下结论:光发生反射时,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角。你认为得出该结论的过程是否科学?______(选填“是”或“否”),理由:______。
25.(25-26八年级上·江西九江·期中)某同学设计了如图甲所示的装置探究光的反射定律,实验器材有:平面镜、量角器、白色纸板、激光笔、直尺等。
【证据】
(1)实验中,将平面镜放在水平桌面上,将白色纸板_______放在平面镜上。光在白色纸板上发生_______反射(选填“漫”或“镜面”);
(2)在图甲中,让入射光线沿EO方向射到平面镜上O点,反射光线沿OF射出,测出入射角和反射角的大小,改变入射角的大小进行多次实验,数据如下表所示:
次数
1
2
3
在图乙中,入射光线不变,将右半纸板沿着向后折转,在右半纸板上不能观察到反射光线,此时的反射光_________(选填“存在”或“不存在”);
【解释】
(3)根据实验现象可得出,在光的反射中,反射角_____入射角,且反射光线、入射光线及法线在______;
【交流】
(4)在图甲中,若将光线逆着的方向射向点,发现光线沿射出,这说明在光的反射中,_______;
(5)实验中,为了描绘入射光线与反射光线,用笔在它们的路径上各点一个点在白色纸板上,然后用直尺将这两个点与点相连,这样做运用到的光学原理是__________。
题型6 平面镜成像特点类(共6小题)
【模型】该类实验题型:器材选择辨析、实验故障排查、成像特点验证、虚实像判断、动态位置推导。
【方法】解题先抓核心规律“等大、等距、垂直、虚像”,直接纠正“近大远小”的视觉误区,所有像的大小始终与物体完全相等。实验类题目优先排查玻璃板竖直放置、薄玻璃板选品、等效替代法的操作细节,故障题直接对应玻璃板倾斜、过厚等常见问题。动态距离计算先排除玻璃板厚度干扰,作图严格按对称点找像点,虚像全程用虚线标注,避免虚实线混用失分。
26. (25-26八年级上·上海浦东新·期末)小明参加公开课时候发现学校的录播教室被一种单向透视玻璃分隔成上课和观摩两个功能区,观摩室的教师通过单向透视玻璃进行听课,如图所示。
(1)上课区的老师和同学仅能在镜子中看到自己的___________像(选填“A.实”或“B.虚”)。若教室前白板到玻璃的距离为10m,则白板到其所成像的距离为___________m。
(2)小明同学尝试使用这种玻璃进行“探究平面镜成像特点”的实验。
①他将玻璃板竖直放置在水平桌面上,这种玻璃的镀膜层会反射大部分光线,让少量光线通过,因此应在玻璃板的___________(选填“A.镀膜”“B.非镀膜”)的一侧画线标记位置,将其作为反射面。
②实验应选择图中___________两支蜡烛。蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这表明:___________。
③图中在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应该在蜡烛___________(选填“A”或“B”)侧观察。
④若把玻璃板沿MN截成两部分(如图),并分别向两侧平移一小段距离,则蜡烛通过左右两部分玻璃板成像的情况是___________。(多选)
A.都成完整的像
B.各成半个像
C.两个玻璃板成的像在同一位置
D.两个玻璃板成的像在不同位置
E. 玻璃从中间破裂了,所以不成像
27.(24-25八年级上·上海浦东新·期末)做“探究平面镜成像的特点”实验时,用______作为平面镜,且玻璃板必须竖直放置在水平桌面上.当实验进行至图所示情景时,需继续移动蜡烛______(选填“A”、“B”或“C”)的位置,直到它看上去好像______的。除了图中画出的器材外,如需比较像和物体到平面镜的距离,还缺少的主要实验器材是______。
28.(25-26八年级上·上海·阶段检测)小明站在地铁站台等候地铁,他透过玻璃屏蔽门可以看到自己的像,查阅资料发现是玻璃上镀了一层膜。在实验室进行“探究平面镜成像特点”实验,用的也是镀膜的玻璃板。
(1)玻璃板应___________放置在水平桌面上,应选择图(a)中___________(选 “甲”、“乙”、“丙”、“丁”)两支蜡烛灯。
(2)在寻找蜡烛灯A的像的位置时,眼睛应该在图(b)中__________(选 “A”或“B”)蜡烛灯侧观察,移动蜡烛灯B,直到B与A的像完全重合。则实验结论:_____________。
(3)移走蜡烛灯B,将光屏放在该位置,直接观察光屏,光屏上____________(选 “A.能”或“B.不能”)看到蜡烛灯A的像。小明通过实验发现像和物关于镜面对称,为了进一步确定这种关系,建议选取图(c)序号为_____________(选填“①②③④”)的字母积木进行探究。
(4)小明等候地铁时透过玻璃屏蔽门可以看到自己的像,如图(d)。他看到隧道对面的广告牌后,想根据平面镜成像时_____的特点,粗略测量地铁隧道宽度,他先紧贴玻璃门,然后按正常步长(约为50厘米)后退,直到自己的像似乎落在灯箱广告牌上,总计退后了10步,由此可以估算隧道的宽度d约为________米。
29.(24-25八年级上·辽宁辽阳·期末)小兰同学为了探究平面镜成像特点,准备了如下器材:各种长度的蜡烛若干、平面镜一块、玻璃板一块、白纸一张。
(1)为了便于确定像的位置,要用玻璃板作为平面镜,原因是玻璃板能成像,而且____(只填字母代号)。
A.玻璃板只透光不反射光 B.透过玻璃板可以看见后面的蜡烛
C.蜡烛经玻璃板可成实像 D.玻璃板比平面镜成像更清晰
(2)如图甲所示,小兰把蜡烛A点燃放在玻璃板M前面,再把其他各支蜡烛依次放在玻璃板M后面适当位置,当某支蜡烛放在后面时,从前面看那支蜡烛好像也被点燃了一样。测量两侧蜡烛到玻璃板M的距离,让蜡烛A远离玻璃板M,则后面的蜡烛要_______(填“远离”或“靠近”)M才能再次看上去像被点燃了一样。
(3)在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在放有蜡烛________(填“A”或“B”)的一侧观察。
(4)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;将平面镜平移至图丙所示的位置时,硬币的成像情况是___________(只填字母代号)。
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
30.(25-26八年级上·江西九江·期中)小华同学利用如图甲所示的装置探究“平面镜成像特点”。
【证据】
(1)小华同学用玻璃板取代平面镜是为了便于____________;
(2)在玻璃板的前面放一支点燃的蜡烛A,还要在玻璃板的后面放一支____________(选填“点燃”或“未点燃”)蜡烛B,蜡烛B要与蜡烛A完全相同,这是为了比较像与物____________;
实验中,将蜡烛B在玻璃板后移动,使之与蜡烛A的像完全重合,记录蜡烛A和蜡烛B的位置;改变蜡烛A的位置继续实验,图乙是小华做的实验记录;
【解释】
(3)根据实验现象和得到的数据,可得到平面镜成像的特点:像与物的大小__________,且像与物到平面镜的距离__________。
【交流】
(4)①小华通过玻璃板看到了同一个蜡烛的两个像,产生这种现象的原因是____________;
②如果在实验时,无论怎样调节后面的蜡烛,都无法与前面蜡烛的像重合,可能的原因是__________。
31.(25-26八年级上·江西南昌·期中)某小组同学用如图甲所示器材探究平面镜成像的实验,请你参与实验并完成作答。
(1)实验中用玻璃板代替平面镜,目的是便于确定像的______。此时成像的清晰度比日常使用的平面镜______(选填“好一些”“一样”或“差一些”);
(2)为了便于观察,实验最好在______(选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行;
(3)实验中应选择与蜡烛①外形相同且______(选填“已点燃”或“未点燃”)的蜡烛②,移动蜡烛②发现恰巧能与蜡烛①的像完全重合,说明像与物______;
(4)如图乙所示,将玻璃板倾斜,蜡烛①的像将______(选填“仍然”或“不再”)与蜡烛①关于镜面对称;拿走蜡烛②,在同一位置上放一光屏,则光屏上______(选填“能”或“不能”)承接到蜡烛的像。
题型7 光的折射规律类(共5小题)
【模型】该类实验题型:折射角与入射角关系探究、三线共面验证、垂直入射特殊情况、光路可逆验证、介质差异对比。
【方法】解题第一步先补画虚线法线,用“空气中的角是大角”口诀,快速锁定两角大小关系,避免介质判断错误。遇到垂直入射场景直接记“传播方向不变,折射角为0°”,跳过常规偏折规律。实验类题目紧扣三线共面、光路可逆核心考点,折转光屏验证共面、逆射光线验证可逆性;光路作图严格区分虚实线,箭头方向沿光的传播路径标注,避开箭头画反的失分陷阱。
32.(24-25八年级上·上海青浦·期中)如图甲所示,在“探究光的折射特点”实验中:
(1)光与水面成45°射入杯中时,会在杯底形成光斑,若入射光束AO沿逆时针方向转动一定的角度,水中的折射角将变______。
(2)保持入射光线不变,向杯中继续注水,杯底的光斑将向______(选填“左”或“右”)移动。
(3)如图乙所示,站在清澈的游泳池里,在岸上的人会发现泳池里人的腿变短,能描述此现象的光路是图丙中的______(填序号)。
33.(23-24八年级上·上海徐汇·期中)在研究光的折射规律时,小汇知道了:光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角;光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角。之后小汇想:光在其他透明介质的分界面发生折射时,折射角和入射角之间又有怎样的大小关系呢?为此他开展了一系列研究,表格记录的是小汇查找的资料。
光在不同透明介质中的传播速度
物质
水
玻璃
冰
空气
酒精
光在其中的速度(米/秒)
2.25×108
2.0×108
2.30×108
3.0×108
2.20×108
(1)小汇仔细观察图中的光路,再对照表格中的数据进行分析可得结论:当 ________,折射角小于入射角;反之,折射角大于入射角。
(2)已知光从水斜射入甲介质中时,折射角大于入射角,根据(1)的结论可知,光在甲介质中的传播速度______光在酒精中的传播速度(选填“大于”、“等于”或“小于”),说明判断理由:_________。
34.(25-26八年级上·上海松江·期末)光的反射与折射规律在生产生活中有着广泛应用,某同学结合水面监测装置的原理展开实验探究。
(1)如图所示是一种水面升降监测装置原理图。点光源发出的一束激光与水平液面成射向平静的水面,经水面反射后射到上方水平标尺上的点,则反射角为_____°,同时发现还有部分光线折射进入水中,请在图中画出折射光线的大致位置,并标出折射角_____;当水面上升时,光点将_____(选填“向左”“向右”或“不会”)移动。
(2)该同学继续探究“光的折射规律”,他将光束从水射到空气中时,测得的实验数据如表3。
表3
入射角(°)
0
10
20
30
40
折射角(°)
0
15
25
45
60
①当入射角为时,折射角大小为,说明当光从水垂直射入空气中时,传播方向_____。
②若光线从空气斜射入水中,入射角为,则折射角大小为_____,这是因为在光的折射现象中,_____。
③该同学继续增大入射角,发现折射光线消失,请根据表3中数据和所学知识尝试分析产生这一现象的原因_____。
35.(25-26八年级上·安徽宿州·期中)小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
(1)实验时,光贴着光屏从空气斜射入水中,小明将F板向后折转一定的角度,则在F板上_______(选填“能”或“不能”)看到折射光,这样做想要探究的问题是:_______________。
(2)小明将光屏F恢复原状,保持入射光不动,继续加水,会看到杯底的亮斑B向_____(选填“左”、“右”或“上”)移动;
(3)小明继续用另一只激光笔让光沿着现在的BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明_____。
(4)如图甲是光在几种介质中发生折射时的光路。和光的折射规律相似,超声波从空气中斜射入人体(人体主要为水)时也会发生偏折,则现代医学中使用超声波击碎人体内的结石时(图乙),入射点应在O点的_____(选填“左侧”或“右侧”)。
36. (26-27八年级上·全国·单元测试)某同学用如图所示的装置探究光的反射和折射特点,在水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成。NOM为两半圆光屏的分界线,光屏F可绕直径NOM前后折转,向水槽中加水后,当E和F两个半圆形光屏在同一平面时的某次实验光路如图所示。
(1)光从空气斜射到水中时,将同时发生_______和_______现象;其中_______光线最亮(选填“AO”“OB”或“OC”);
(2)实验过程中,将光屏F绕直径NOM向后多次折转不同角度,发现光屏F上始终没有反射光线,这说明___________________;
(3)角度测量数据如下表所示,分析表中数据,可得出结论:
入射角α
0°
15°
30°
45°
60°
反射角β
0°
15°
30°
45°
60°
折射角λ
0°
11°
22.1°
35.4°
40.9°
①在光的反射中,反射角_______(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角;
②光从空气斜射到水中时,折射角_______(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角,且折射角随入射角的增大而_______;
(4)若入射光线沿BO方向从水中射入空气,则折射光线将沿_______ 射出,此现象说明折射时光路是可逆的。
题型8 凸透镜成像规律类(共7小题)
【模型】该类实验题型:焦距测量、三心同高操作、物距像距性质推导、动态成像分析、透镜遮挡故障辨析。
【方法】先通过“一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小”锁定物距区间,快速判断像的虚实与大小。解焦距范围不等式时遵循“同大取大、同小取小”规则,秒出结果。动态成像题直接套用实像“物近像远像变大”、虚像“物近像近像变小”规律,透镜遮挡、蜡烛偏移等特殊场景直接用“像完整仅变暗”“像随烛焰反向移动”的结论,跳过复杂光路推导快速破题。
37. (24-25八年级上·上海闵行·阶段检测)某同学用如图器材,探究“凸透镜成像的规律”。
(1)为了粗略测量凸透镜的焦距,小明做了如图甲所示实验,说明凸透镜对光有________作用,此凸透镜焦距为________cm;
(2)如图乙,将凸透镜固定在光具座50.0cm刻度线处,蜡烛放置在光具座35.0cm刻度线处,点燃蜡烛,左右移动光屏,出现图乙所示现象(成像清晰)。要使像成在光屏中央,应将凸透镜向______(填“上”或“下”)调整;
(3)乙图中,保持凸透镜位置不变,将蜡烛移至15.0cm刻度线处,移动光屏,直到光屏上再次出现清晰的像,该像是倒立______的实像,此性质的应用是_______(选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”);
(4)如图丙,将凸透镜、蜡烛、光屏移至光具座如图位置,则人眼在图中______处能观察到烛焰的像;
(5)实验小组还观看了中国航天员在中国空间站直播的“天宫课堂”,太空教师王亚平展示了一个神奇的水球,在水球中注入一个气泡后,水球中形成一正一倒两个像,如图丁所示。小组同学讨论后分析,若人离水球再远一些,则倒立的像会______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。而水和气泡构成了一个______透镜,所以形成了正立缩小的像,生活中这种透镜可以用来矫正______(选填“近视眼”或“远视眼”)的视力缺陷,若将这种透镜放在调整好的图乙中烛焰到凸透镜之间,则只将蜡烛向______(选填“左”或“右”)移动,光屏上再次出现清晰的像;
(6)下列是小明实验过程中一些现象的描述,正确的是( )
A.发现无论怎样移动三者的位置,在光屏上都找不到烛焰的像,可能凸透镜的焦距太小了
B.实验过程中,蜡烛因燃烧而变短,则烛焰在光屏上的像会下移
C.实验时有个小飞虫停在凸透镜表面,则光屏上所成实像将被遮挡一部分
D.取一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,所成的像与原来的像相比,像大小没有变化但是变暗一些
38.(25-26八年级上·上海普陀·阶段检测)某实验小组利用图(a)所示的实验装置进行“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)实验安装时需要调节凸透镜、光屏和烛焰的中心大致在________,目的是________。
(2)若透镜的焦距为10厘米,点燃的蜡烛放在10厘米的刻度上,从图(a)中可以读出此时的物距为_____厘米,接下来的操作是移动_____,在______范围(填**厘米~**厘米刻度)内找实像,直到像最______为止。
(3)某小组实验时,将点燃的蜡烛和透镜移至图(b)所示位置,此时他们无论怎样移动光屏都不能在光屏上接收到清晰的像,经小组内认真分析,他们终于明白了产生这个现象的原因是________。若该凸透镜上半部分摔碎了,仍用这个凸透镜做实验,光屏上________(选填“能”或“不能”)成烛焰完整的像。
39.(25-26八年级上·上海·阶段检测)探究“凸透镜成像规律”实验。
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上后,应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在同一高度,这样做的目的是_______________。
(2)当蜡烛位于图中的B处时,移动光屏到D处,观察到光屏上呈现清晰的像,此时像和物大小相等,则该凸透镜焦距为_________cm。当把蜡烛向右移动5cm,光屏上的像变得模糊。要使像变清晰,应适当向______(选“A.左”、“B.右”)移动光屏,此时光屏上的像应该是倒立、_____(选 “A.放大”、“B.等大”或“C.缩小”)的实像。
(3)在实验中移动光屏时,在光屏上始终得不到一个清晰的像,原因可能是____________。
(4)小黄多次改变蜡烛位置,调整光屏,记录光屏上成最清晰的像时的物距、像距,数据在下表。小浦发现小黄最后两组数据的像距是错误的,请分析错误的原因___________。
实验次数
1
2
3
4
5
物距/cm
45.0
30.0
20.0
18.0
15.0
像距/cm
14.0
15.0
20.0
72.5
80.0
40.(24-25八年级上·上海·阶段检测)某小组同学完成“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)测量凸透镜的焦距如图1所示,则该凸透镜的焦距______cm。
(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,应将光屏向______调整(选填“左”、“右”、“上”或“下”),使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在______上。
(3)实验过程中,移动光屏至某一位置得到清晰的像(如图2所示),这个像是倒立、______(选填“缩小”、“等大”或“放大”)的。在蜡烛和凸透镜之间放上一个眼镜镜片,光屏上的像变模糊,将光屏向右移动,像再次变清晰。则这个镜片是______眼镜的镜片(选填“远视”或“近视”)。
41.(22-23八年级上·上海·期末)小华和小红同学通过实验探究凸透镜成实像的规律,他们在光具座上固定焦距为f的凸透镜,取高度h为8厘米的物体进行实验。调节好实验装置后,他们分别取不同的物距u并移动光屏找像,每次都使光屏上的像最清晰,将相应的像距v、成像情况记录在下表中。
表一:
实验序号
物距u(厘米)
像距v(厘米)
像高(厘米)
1
32.0
14.4
3.6
2
25.0
16.7
5.3
3
22.0
18.3
6.7
表二:
实验序号
物距u(厘米)
像距v(厘米)
像高(厘米)
4
19.0
21.1
8.9
5
15.0
30.0
16.0
6
12.0
60.0
40.0
①分析比较实验序号1、2、3或4、5、6数据中物距u、像距v及成像的变化情况,可得出的初步结论是:凸透镜成实像时,______________。
②分析比较实验序号1、2或3数据中物距u与像距v的大小关系及成像情况,可得出的初步结论是:凸透镜成实像、且_______________时,所成的像是缩小的。
③小红同学计算了表一中物距与像距之和,由此得出结论:凸透镜成实像时,物距与像距之和越小,成的像越大。
小华通过分析比较实验序号________,判断小红的结论是________的(选填“正确”、“错误”)。
④小华进一步分析比较表一和表二中物距与像距之和,提出了一个猜想:“当物距与像距之和最小时,可能会成等大的实像”。为了验证该猜想,他们应将物距设定在________厘米的范围内继续进行实验。
42.(25-26八年级上·江苏常州·期中)小明用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”。
(1)实验在_________(选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行,现象更明显。
(2)小明将蜡烛、凸透镜、光屏按序固定在光具座上,点燃蜡烛后,为了能使像清晰的成在光屏的中央位置,要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在_________上。
(3)调整后,如图甲所示,移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像,该像是倒立、________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
(4)若将“F”形的LED灯(如图乙所示)替代蜡烛放在离凸透镜5cm的地方,我们透过透镜能看到的清晰的像是图丙中的_______。若放在离凸透镜15cm的地方并移动光屏,光屏上成的清晰的像是图丙中的______。
(5)当光屏上出现烛焰清晰的像时,如果用遮光板挡住透镜的上半部分,那么我们观察光屏时,将会在光屏上看到_________(填字母)。
A.烛焰像的下半部分 B.烛焰像的上半部分
C.烛焰完整的像,像的亮度变暗 D.烛焰完整的像,像的亮度不变
(6)实验过程中,燃烧的蜡烛变短了,可将光屏的高度调________(选填“高”或“低”)一些,或者将凸透镜的高度调_________(选填“高”或“低”)一些,使像成在光屏中央。
(7)小明利用上述器材测量该凸透镜的焦距。将凸透镜固定于光具座某刻度处,再将蜡烛、光屏分别自透镜两侧较远处缓慢靠近凸透镜,直至光屏上出现等大的清晰像,此时蜡烛与光屏的距离为40.4cm,则凸透镜的焦距为____________cm。
43.(2026·江苏盐城·中考真题)小华与同学们一起探究凸透镜成的像的大小、正倒与物距的关系。
(1)实验前器材在光具座上的位置如图所示,接下来的操作是将光屏向___________移。
(2)用高为3cm的F形光源进行实验,保持透镜在30cm刻度线处不变,改变___________和光屏的位置,得到的实验数据和现象如下表所示。
物距
28
26
22
18
16
14
12
10
8
5
像高
1.7
1.9
2.5
3.7
5
7.6
15.1
光屏上找不到物体的像
像的正倒
倒
倒
倒
倒
倒
倒
倒
①当物距为28cm时,将像高与_________对比,得出光屏上成倒立、缩小的像。
②随着物距的不断减小,像的高度逐渐_________,且像都是倒立的。
③继续减小物距,光屏上找不到光源的像,此时她在________(选填“光屏”或“光源”)一侧通过透镜可看到像。
(3)根据表格数据可以推测,光源通过透镜成等大的像时的物距是________cm。
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专题10 实验探究题
题型1 测量速度类
题型5 光的反射定律类
题型2 声音产生与传播类
题型6 平面镜成像特点类
题型3 声音特性影响因素类
题型7 光的折射规律类
题型4 材料隔音性能类
题型8 凸透镜成像规律类
题型1 测量速度类(共5小题)
【模型】测量速度类题型:用电动机测量钩码竖直上升的速度、测量沿斜面下滑的小车的速度、频闪照片等。
【方法】
1. 用电动机测量钩码竖直上升的速度。
解题先锚定实验原理v=s/t,第一步确认刻度尺平行于钩码运动路径放置,读数时视线与尺面垂直,电子秒表要等钩码经过标记线瞬间触发计时,避开电动机刚启动就计时的错误,此时转速不稳定会导致前半段数据偏差。误差分析按“转速过快→时间记录偏短→速度偏大”推导,匀速场景下多段分段计算后取平均值减小误差;若出现绳子反向下降,直接对应电流方向接反,快速排查故障。
2. 测量沿斜面下滑的小车的速度。
解题先锚定核心原理v=s/t,第一步以小车车头为统一基准,测量全程、上半段路程,下半段路程直接用总路程减上半段路程得出,避免重复测量引入误差。计时优先选择较小的斜面坡度,拉长小车下滑时间,降低秒表读数误差。误差推导按“过A点才计时→时间偏小→速度偏大;过B点才停表→时间偏大→速度偏小”逻辑判断,严禁从斜面中部静止释放测下半段速度,该操作会导致初速度为零,与真实下半段运动状态不符。
1. (24-25八年级上·上海·期中)某同学为研究小球从斜面平稳滚下时的运动情况,他将小球从斜面的高处释放,小球达到如图1所示这些位置点时,用秒表测量了对应的时间,最后用刻度尺测量各位置间的距离。请根据图中的信息,将数据记录在下表中,并在图2中描点绘出小球运动的图像。
过程
路程s(cm)
时间t(s)
A→B
A→C
A→D
A→E
A→F
A→G
【答案】见解析.
【详解】由图一可知小球运动的距离和时间,刻度尺的分度值为0.1cm,读出对应的数值填入表格;
过程
路程s(cm)
时间t(s)
A→B
1.50
1
A→C
3.40
2
A→D
5.90
3
A→E
8.70
5
A→F
11.60
6
A→G
14.6
9
在坐标上,横轴表示时间,纵轴表示距离,根据上表数据在坐标轴上描出对应的点,用平滑的线连接起来,如图所示:
2.(26-27八年级上·上海静安·阶段检测)某小组同学正在做“测量物体运动的速度”的实验。
(1)小组成员想用如图所示装置完成实验,需要补齐的实验器材还有:______、测量物体运动速度的原理:____________;
(2)小组成员设计了以下实验操作步骤来测量钩码上升的速度:
①钩码每经过一个标记线记录一次时间;
②搭建铁架台和电动机;
③将钩码对齐标记线O处,打开电动机,同时开始计时;
④刻度尺紧靠铁架台的立柱,平行于细线放置;
⑤记录数据、计算物体运动速度;
请将上述实验操作步骤按照正确顺序排列:____________;其中,步骤______会对实验产生影响,请写出调整的方法:_____________________。
【答案】(1) 停表/秒表 v=s/t (2) ②④③①⑤ ③ 将钩码移至O处下方一些,打开电动机,待钩码对齐O处开始计时
【详解】(1)测量速度的原理是速度的定义式v=s/t,实验中已经有刻度尺测量路程,还缺少测量时间的工具,也就是停表(秒表)。
(2)实验操作要遵循先组装器材、再进行实验、最后处理数据的逻辑:首先搭建铁架台和电动机(②),接着安装固定刻度尺保证测量准确(④),之后准备初始状态启动实验(③),运动过程中记录各标记线的对应时间(①),最后计算数据(⑤),因此顺序为②④③①⑤。
步骤③中“将钩码对齐标记线O处、打开电动机、开始计时”是同时操作,人眼观察和手动操作存在反应时间,会导致计时与钩码的实际运动不同步,要么计时早于运动开始,要么晚于运动开始,最终使测量的时间t出现误差,进而导致速度计算结果不准确,故步骤③可能会对实验产生影响;
调整改进方法:将钩码移至O处下方一些,打开电动机,待钩码对齐标记线O处开始计时,避免同时操作导致的计时与运动不同步误差。
3.(25-26八年级上·上海金山·阶段检测)速度测量。某小组同学进行测量金属块运动速度的实验。
(1)如图,本实验主要测量工具除秒表外,还有______,其量程为______厘米,分度值为______厘米,测量物体运动速度的原理是______;
(2)下列图像中能正确反映金属块匀速上升情况的是( )
A. B. C.
【答案】(1) 刻度尺 0~60 1 v=s/t (2)A
【详解】(1)本实验主要测量工具除秒表外,还有测量长度的刻度尺。
由图得,刻度尺从0cm开始测量,最大测量值为60cm,即其量程为0~60厘米。
刻度尺一大格表示10cm,一小格表示1cm,分度值为1厘米。
测量物体运动速度的实验中,先测量物体的路程与时间,再通过v=s/t得到物体的平均速度,则实验原理是v=s/t。
(2)A.s-t图像是一条倾斜向上的直线,表示物体做匀速直线运动,故A符合题意;
B.s-t图像是一条水平的直线,表示物体静止不动,故B不符合题意;
C.v-t图像是一条倾斜向上的直线,表示物体做匀加速直线运动,故C不符合题意。
故选A。
4. (23-24八年级上·安徽淮北·阶段检测)频闪摄影又被称为连闪摄影,是借助于电子闪光灯的连续闪光,在一个画面上记录物体连续运动的过程。某实验小组采用频闪摄影的方法在实验室拍摄了苹果开始下落一段时间后的频闪照片,相机曝光的时间间隔为0.5s。
(1)苹果在这一段时间内做________(选填“匀速”或“变速”)运动;
(2)苹果通过AB段的平均速度______(选填“大于”“小于”或“等于”)通过AC段的平均速度;
(3)若要测出苹果在AD段的平均速度,还需要的测量工具是______,测量原理是______。图中s1=1.0m,s2=2.0m,s3=3.0m,则苹果在AD段的平均速度是________m/s。
【答案】 变速 小于 刻度尺 v=s/t 4
【详解】(1)相同时间内的运动路程不相同,所以是变速运动。
(2)由图可知,AC段的时间是AB段的2倍,即tAC=2tAB;AC段的路程大于AB段的2倍,即sAC>2sAB;根据平均速度的公式v=s/t得AB段的平均速度为:
AC段的平均速度为:
则
(3)时间间隔已知,只要用刻度尺测出长度,就可以计算平均速度。
计算平均速度需要使用公式v=s/t,所以测量原理是v=s/t。
AD段的路程为:
AD段的时间为:
所以AD段的平均速度为:
5.(24-25八年级上·四川成都·期末)频闪摄影是研究物体运动常用的实验手段。在暗室中,照相机的快门处于常开状态,频闪仪每隔0.2s闪光一次,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。图为小球从A点向右运动到F点静止的频闪照片示意图。
(1)由图中的实验数据可知,小球在水平方向上做______运动(选填“减速”、“匀速”或“加速”);
(2)根据图中信息,小球通过BE段的平均速度大小是______m/s;
(3)根据图中信息,小球通过AB段、BC段、CD段、DE段、EF段的过程中的平均速度之比为______。
【答案】(1)减速 (2)0.125 (3)
【详解】(1)由图可知,小球从A点向右运动到F点的过程中相同时间内运动的路程越来越短,说明小球在水平方向上做减速运动。
(2)图中刻度尺的分度值为0.1cm,BE段的路程为
小球通过BE段的时间为
则小球通过BE段的平均速度为
(3)小球通过AB段、BC段、CD段、DE段、EF段的路程分别为
因为小球通过AB段、BC段、CD段、DE段、EF段的时间相同,根据v=s/t,速度和路程成正比,所以小球通过AB段、BC段、CD段、DE段、EF段的过程中的平均速度之比为
题型2 声音产生与传播类(共4小题)
【模型】声音产生与传播探究实验题型:转换法放大振动、真空铃推理、传声介质验证、月球场景迁移、实验方法辨析。
【方法】实验类解题先锚定核心实验逻辑:发声实验用转换法放大微小振动,比如音叉触水、弹乒乓球,现象直接指向“发声体在振动”。传声实验紧扣理想实验法,明确真空罩抽气实验无法完全消声,固体传声是主要误差来源。介质验证类题目按固、液、气三类场景对应结论,回声测距实验先核验0.1s人耳分辨条件,计算距离必须将总路程除以2,避开直接代入总时间的失分陷阱。
6.(23-24八年级上·福建厦门·阶段检测)探究实验:探究声音的传播
提出问题:声音传播需要依靠介质吗?
猜想与假设:可能需要。
制定计划与进行实验:
(一)实验器材:耐高温的广口玻璃瓶、密封盖、小铃、铁丝
(二)实验步骤与观察:如图所示。
(1)将瓶盖紧密封严,摇动小铃,________听到铃声。(填“能”或“不能”)
(2)对玻璃瓶加热,密封的瓶盖、瓶口之间稍有空隙,经过一段时间,拧紧瓶盖并停止加热。此步骤的目的是:________。
(3)冷却后,瓶内近似真空状态,再摇动小铃。听到的铃声有什么变化?答:________。
(4)从实验中你能得出________的结论。
【答案】(1)能
(2)使瓶内部分空气受热膨胀逸出,停止加热冷却后瓶内气压大幅降低,形成近似真空的环境
(3)铃声变小 (4)声音的传播需要依靠介质,真空不能传声
【详解】(1)密封的瓶内原本充满空气,空气是可以传声的介质,因此摇动小铃时能听到铃声。
(2)对玻璃瓶加热时,瓶内空气受热体积膨胀,会从留有空隙的瓶口溢出,拧紧瓶盖停止加热后,瓶内空气冷却收缩,瓶内剩余气体极少,就能得到实验需要的近似真空环境。
(3)冷却后瓶内接近真空,几乎没有传声的空气介质,小铃振动产生的声音很难向外传播,因此铃声会变小。
(4)根据实验推理法,对比瓶内有空气时能听到铃声、近似真空时几乎听不到铃声的现象,可得出结论:声音的传播需要介质,真空无法传声。
7.(25-26八年级上·湖北恩施·期中)兴趣小组利用以下实验装置探究声音的产生和传播。
(1)观察现象:用小锤敲击图甲音叉,听到声音的同时还观察到乒乓球被弹开,由此可探究声音产生的原因是_____________。
(2)实验评估:仔细思考,其实图甲装置设计有缺陷,先将音叉贴近乒乓球,然后再敲击音叉,分不清是音叉振动使乒乓球弹开还是敲击音叉的动作使乒乓球弹开。
方案改进:_____________(请简要写出)。乒乓球在该实验中的作用是将音叉的微小振动放大,这种思维方法叫作_____________。(选填“控制变量法”“等效替代法”“转换法”或“类比法”中最恰当的一种)。
(3)拓展延伸:图乙中某同学站在离音叉远处,将一根棉线连接在音叉和纸杯中间,并绷紧棉线。将纸杯口贴近耳朵,敲击音叉后能听见比较大的声音,这就是“土电话”。若用手捏住棉线的中间,仍用同样的力敲击音叉,能否听见声音?_____________,理由是:“捏”使棉线_____________,发声也停止了。
【答案】(1)物体的振动 (2) 先敲击音叉再贴近乒乓球 转换法 (3) 不能 停止振动
【详解】(1)敲击音叉时音叉振动发声,同时将乒乓球弹开,直接说明声音是由物体振动产生的。
(2)原操作先贴球再敲音叉,敲击动作可能误碰乒乓球导致弹开,调整顺序先敲音叉、音叉已经振动发声后再靠近乒乓球,就可以排除敲击动作的干扰;音叉的微小振动肉眼难以直接观察,通过乒乓球的明显弹开间接体现音叉振动,将不易观测的微小量转换为容易观测的直观现象,这种方法是转换法。
(3)声音的传播需要振动的介质,用手捏住棉线后,棉线的振动被手阻断,无法传递音叉的振动,因此听不到通过棉线传来的声音。
8.(26-27八年级上·陕西安康·阶段检测)如图所示,利用钢尺探究声音的特性:
(1)实验中,将钢尺的________(选填“A”或“B”)处紧压在桌面上,用手拨动钢尺的一端,听钢尺振动发出的声音。
(2)使钢尺伸出桌面的长度一定,用大小不同的力拨动钢尺,是为了探究________与________的关系。
(3)保持拨动钢尺的力度大小不变,钢尺伸出桌面的长度越长,拨动钢尺时,钢尺振动越________(选填“快”或“慢”),发出声音的音调越________(选填“高”或“低”)。由此可知:音调的高低与物体振动的________有关。
(4)当钢尺伸出桌面超过一定长度时,再用同样的力拨动钢尺,可以明显看到钢尺在振动,但却听不到声音,这是因为________。
【答案】(1)B (2) 响度 振幅 (3)慢 低 频率
(4)钢尺振动的频率低于20Hz,属于次声波,不在人耳的听觉频率范围内
【详解】(1)本实验的研究对象是钢尺伸出桌面的振动部分,需要避免钢尺拍打桌面产生额外的干扰声音,因此要将钢尺的B处紧压在桌面上,保证只有钢尺伸出桌面的部分可以自由振动发声。
(2)控制钢尺伸出桌面的长度不变,也就是固定了振动的频率,用大小不同的力拨动钢尺,会改变钢尺的振动幅度,此时钢尺发出声音的响度会随之变化,该操作是为了探究响度与振幅的关系。
(3)保持拨动钢尺的力度不变,钢尺伸出桌面的长度越长,钢尺振动部分的质量越大,振动就越慢,振动的频率越低,对应的声音音调也就越低,这个现象说明音调的高低和物体振动的频率有关。
(4)人耳的听觉频率范围是20Hz~20000Hz,当钢尺伸出桌面的长度超过一定值后,钢尺振动的频率会低于20Hz,属于次声波,不在人耳的可听频率范围内,因此能看到钢尺振动却听不到声音。
9.(25-26八年级上·江西九江·期中)如图甲所示,小红和小明用细棉线连接了两个纸杯制成了一个“土电话”。在选择棉线时,小明想:选用哪种导声的材料更好?
【证据】
(1)他们用“土电话”能实现间的通话,这表明_______(选填“固体”“液体”或“气体”)可以传声;
(2)小明选用四种不同材料进行实验,用同一手机播放音乐,确保在声音的________相同情况下进行实验,实验数据如下表:
编号
材料
直径/cm
传声距离/m
1
(棉线)
1.50
12.60
2
(铜丝)
1.50
20.58
3
(铜丝)
2.00
31.00
4
(尼龙)
1.50
27.64
5
(铁丝)
1.50
26.35
(3)分析上述实验数据可以得到:金属丝的传声性能比棉线的_________(选填“好”或“差”),根据实验编号2、3还可以初步得出同种材料传声距离与横截面积________(选填“有”或“无”)关;
【交流】
(4)①为了进一步得出材料的传声效果与横截面积的关系,还需要选择其他材料进行探究,这是为了_____(选填“减小误差”或“得出普遍结论”);
②如果使用“土电话”时,另一位同学用手捏住土电话中间的线,则听的那一位同学_______(选填“能”或“不能”)听到对方的说话声,原因是____________。
【答案】(1)固体 (2)响度 (3) 好 有 (4) 得出普遍结论 不能 手捏住线阻碍了线的振动
【详解】(1)“土电话”是通过连接两个纸杯的细棉线来传递声音的,棉线属于固体。能实现通话说明声音可以通过棉线传播,这表明固体可以传声。
(2)在探究不同材料对传声效果的影响时,需要采用控制变量法。除了材料不同外,需要确保在声音的响度相同情况下进行实验。
(3)对比实验编号1(棉线)和编号2、5(铜丝、铁丝),在直径均为 的条件下,传声距离分别为 、 ,均大于棉线的传声距离( ),说明金属丝的传声性能比棉线的好。
分析实验编号2和3,材料均为铜丝,但直径不同,对应的传声距离也不同,这说明同种材料的传声距离与横截面积有关。
(4)①在物理实验中,仅凭一组或一种材料的数据得出的结论可能具有偶然性。为了进一步得出材料的传声效果与横截面积的关系,选择其他材料进行探究,是为了寻找普遍规律,得出普遍结论。
②如果用手捏住土电话中间的线,手会阻碍线的振动,导致振动停止,声音无法继续通过线传播,所以听的那一位同学不能听到对方的说话声。
题型3 声音特性影响因素类(共6小题)
【模型】该类实验题型:控制变量法设计、弦/水瓶/钢尺音调探究、响度振幅关联、波形图分析、结论补全与易错点辨析。
【方法】 解题先锚定三要素的核心区分逻辑:音调看“振动快慢(频率)”、响度看“振动强弱(振幅)”、音色看“发声体材料结构”,先把生活口语里的“高低”“大小”对应到物理概念,避开“高声喧哗是音调高”的常见误区。实验类题目严格落实控制变量法,探究音调就固定拨力、探究响度就固定振动长度,遇到敲、装水玻璃瓶类题型,先明确敲是瓶和水振动、吹是空气柱振动,再推导音调变化规律;波形图直接套用“疏密看音调、峰高看响度、形状看音色”的口诀,快速判断特征。
10.(26-27八年级上·山东菏泽·阶段检测)在探究音调与声源振动关系的实验中,小华在琴弦松紧程度相同的条件下,设计探究实验。琴弦的编号及材料、长度、横截面积情况如表所示:
编号
琴弦的材料
长度/cm
横截面积/
①
钢
30
0.3
②
钢
30
0.6
③
尼龙丝
40
0.5
④
铜
50
0.5
⑤
尼龙丝
50
0.5
(1)在探究音调与琴弦横截面积关系时,应选用表中编号为________的琴弦;
(2)在探究音调与琴弦材料关系时,应用表中编号为________的琴弦;
(3)通过查阅资料,琴弦的振动频率与琴弦长度的关系如图甲所示,如果小华的实验无误,则可确定编号为________的琴弦一定比编号为________的琴弦振动时音调高。
(4)小华通过示波器上显示的波形图(如图乙),区分声音的特性,其中音调相同的图是________,响度相同的图是________;
(5)在上述探究过程中,用到的物理研究方法是________法。
【答案】(1)①② (2)④⑤ (3)③ ⑤ (4) a、c a、b (5)控制变量
【详解】(1)要探究音调与弦的横截面积的关系,需控制材料、长度相同,横截面积不同,表格中编号①(钢,30cm,0.3mm2)和②(钢,30cm,0.6mm2)满足条件,因此选①②。
(2)要探究音调与弦的材料的关系,需控制长度、横截面积相同,材料不同,表格中编号④(铜,50cm,0.5mm2)和⑤(尼龙丝,50cm,0.5mm2)满足条件,因此选④⑤。
(3)根据图甲可知,弦的长度越短,振动频率越高,音调越高。因此当材料、横截面积相同,长度更短的弦,音调越高。表格中编号③(尼龙丝,40cm,0.5mm2)和⑤(尼龙丝,50cm,0.5mm2)材料、横截面积相同,且③的长度更短,因此③的琴弦一定比⑤的琴弦振动时音调高。
(4)声音的音调与频率有关,由图乙可知,a,c中波的个数相同,因此频率相同,即音调相同。
响度与声波的振幅有关,由图乙可知,a,b的振幅相同,因此响度相同。
(5)在上述探究过程中,每次探究中只改变一个因素,其他因素保持不变,该物理研究方法是控制变量法。
11.(26-27八年级上·辽宁鞍山·阶段检测)小提琴是由两端固定的琴弦产生振动而发声的,如图甲所示。为了研究同一根钢制琴弦发声的音调与哪些因素有关,可利用图乙所示的实验装置。一块厚木板上有A、B两个楔支撑着琴弦,其中A楔固定,B楔可沿木板移动以改变琴弦振动部分的长度。将钢制琴弦的末端固定在木板点,另一端通过滑轮悬挂不同个数的相同重物,重物个数越多,琴弦绷得越紧。轻轻拨动琴弦,在AB间产生振动,并用仪器测出发声频率。
次序
长度
重物/个
频率
1
0.4
2
375
2
0.8
2
170
3
4
265
(1)小组同学得到了表格中的数据,则第________次实验中琴弦发声的音调最高。
(2)分析数据可以发现,该小组同学研究的是琴弦发声的音调与琴弦的________和琴弦的松紧程度这两个因素的关系。
(3)当表格中的空格数据为____时,可用2、3两次实验来研究琴弦发声的音调和琴弦的_____的关系。
(4)分析1、2两次实验数据可以发现:当松紧程度相同时,琴弦越____(长/短),琴弦发声的音调越高。
(5)在上述探究的基础上,他们又选用一根与钢制琴弦粗细相同的尼龙琴弦,控制A、B间琴弦振动部分长度为0.4 m,来探究音调与琴弦的材料的关系,则需要悬挂重物________个。本实验采用的主要研究方法是________(控制变量法/转换法/推理法)。
【答案】(1)1 (2)弦振动部分的长度 (3) 0.8 松紧程度 (4)短 (5) 2 控制变量法
【详解】(1)音调由发声体的振动频率决定,频率越高音调越高。表格中第1次实验的频率375Hz是三次里最大的,因此音调最高。
(2)实验中通过移动B楔改变琴弦振动部分的长度,通过改变悬挂重物的个数改变琴弦松紧,本实验用的是同一根琴弦,粗细、材料都固定,因此研究的是音调和琴弦振动部分的长度、松紧程度的关系。
(3)该实验采用控制变量法,若要用2、3两次实验探究音调的某一影响因素,需要控制除探究变量外的其余可能影响因素保持一致:实验2的琴弦振动长度为0.8m,为了只改变琴弦的松紧程度(两次实验重物个数分别为2个、4个,松紧不同),需要控制琴弦振动长度这一变量相同,因此表格中空格的长度数据应为0.8m。此时两组实验仅琴弦松紧程度不同,可用来研究音调和琴弦松紧程度的关系。
(4)1、2两次实验中重物个数相同即松紧程度一致,长度0.4m的第1次实验频率更高、音调更高,说明松紧相同时,琴弦越短,发声音调越高。
(5)探究音调与材料的关系时,需控制振动长度、松紧、粗细都和对应钢弦实验组一致,长度0.4m的钢弦对应悬挂2个重物,因此尼龙弦也要挂2个重物,全程控制无关变量一致,用的是控制变量法。
12.(26-27八年级上·山西太原·阶段检测)小明在观察吉他、二胡等弦乐器时猜想:弦的松紧程度相同时,音调高低可能和弦的粗细、长短、材料有关.于是他利用一些不同的琴弦,进行了“音调和哪些因素有关”的探究活动.他选用的琴弦如表格所示:
编号
材料
长度/cm
横截面积/
A
钢丝
50
0.5
B
钢丝
50
0.8
C
钢丝
30
0.5
D
尼龙
50
0.5
(1)选A和B可以探究音调与琴弦______的关系。
(2)选______可以探究音调与琴弦材料的关系。
(3)小丽选择C和D两根琴弦探究长度对音调的影响,这样做可行吗?______(选填“可行”或“不可行”),理由是__________。
(4)本实验用到的探究方法是__________。
【答案】(1)横截面积 (2)A和D
(3) 不可行 C和D的琴弦材料、长度都不相同,无法探究长度对音调的影响 (4)控制变量法
【详解】(1)A、B两琴弦材料、长度相同,只有横截面积不同,是探究音调与琴弦横截面积的关系。
(2)要探究音调与材料的关系,需控制长度、横截面积相同,仅材料不同,表格里A和D符合这个要求。
(3)探究长度对音调的影响时,必须控制材料、横截面积都相同,仅长度不同,但C是钢丝、D是尼龙,材料不一样,因此做法不可行。
(4)整个实验每次只改变一个探究因素、固定其余因素的探究方法就是控制变量法。
13.(26-27八年级上·江苏泰州·阶段检测)如图所示,有5支相同材料、相同厚度的玻璃量筒(如图所示)。各量筒内装有水,小红猜想气柱发声的音调可能与:①气柱的长短有关;②气柱的横截面积有关;③水柱的长度有关。于是她在实验室找来了测量声音频率的仪表,用同样大小的力在量筒口上吹气,并记录声音的频率,如表:
量筒
a
b
c
d
e
频率/Hz
400
352
274
274
(1)量筒a气柱振动200次,需要______秒,a、b、c、d中音调最高的是量筒_____(填字母代号);
(2)若探究猜想①,应选量筒________;
(3)若选择的是量筒b和c,则探究的猜想是______(选填“②”或“③”);
(4)若选择的是量筒c和d,小红用同样大小的力在它们口上吹气,所发出的声音音调______(选填“相同”或“不同”) ,从而得出结论:气柱发声的音调与水柱的长度无关。
(5)如果用同样大小的力敲击c和d使它们发声,________所发出的声音音调较高。
(6)在量筒e口上吹气,所发出声音的频率可能是________Hz(选填“380”“300”或“240”)。
【答案】(1) 0.5 a (2)a和b (3)② (4)相同 (5)c (6)300
【详解】(1)根据频率定义,时间等于振动次数除以频率,即
音调由频率决定,频率越高音调越高。查表可知量筒a的频率为400Hz,数值最大,故音调最高。
(2)探究猜想①需控制横截面积相同,改变气柱长度。图中 a、b 均为细量筒且气柱长度不同,符合控制变量法要求。
(3)量筒 b、c 的气柱长度相同,但横截面积不同(b细c粗)。这符合探究猜想②的条件。
(4)查表可知量筒c、d 的频率均为274Hz,频率相同则音调相同。这说明在气柱长度和粗细相同时,改变水柱长度不影响气柱发声的音调。
(5)敲击时发声体是量筒和水,水越少质量越小,振动越快音调越高。量筒c的水位比d低,水更少,故c 发出的声音音调较高。
(6)量筒e与b、c气柱长度相同,但比b粗,比c细。气柱越粗频率越低,故e的频率应大于c的274Hz。小于b的352Hz,故选300。
14.(26-27八年级上·江苏盐城·阶段检测)小华学习了有关声的知识后,设计了如图所示的实验:
(1)如图甲所示,他在八个相同的水瓶中灌入体积不等的水,水面高度不同。若用嘴依次向水瓶口吹气,发出声音的音调不同,此时声源是______(选填“空气柱”或“瓶和水”),瓶中盛水越多,吹瓶口发出声音的音调就越______(选填“高”或“低”);
(2)如图乙所示,当他往保温瓶里灌开水的过程中,听声音就能判断出瓶里水是否快要灌满了,这是因为随着水位的升高,瓶内空气柱振动越来越______(选填“快”或“慢”),发出的声音音调越来越______(选填“高”或“低”);
(3)若用筷子敲击瓶身,此时声源是______(选填“空气柱”或“瓶和水”),瓶中盛水越多,敲击瓶身发出声音的音调就越______(选填“高”或“低”)。
【答案】(1) 空气柱 高 (2) 快 高 (3) 瓶和水 低
【详解】(1)用嘴吹瓶口时,是瓶内水面上方的空气柱振动发声,声源为空气柱;瓶中盛水越多,空气柱就越短,振动频率越快,因此音调越高。
(2)往保温瓶灌开水时,随着水位升高,瓶内留存的空气柱长度不断变短,振动越来越快,频率升高,音调也就越来越高,所以可以通过音调判断水位高低。
(3)用筷子敲击瓶身时,是瓶子和瓶内的水共同振动发声,声源为瓶和水;瓶中盛水越多,瓶和水的总质量越大,振动就越难,振动频率越慢,因此音调越低。
15.(25-26八年级上·安徽六安·期中)喜欢课外探究的小勇,拆开自己的口琴,口琴的琴芯结构如图所示,在琴芯的气孔边分布着长短、厚薄都不同的一排铜片,这些铜片在气流的冲击时振动,发出不同音调的声音。
(1)在图中,C区是_______音区(选填“高”、“中”或“低”)。
(2)往左边第一个气孔用不同力度吹气时,发出声音的音调________(选填“改变”或“不变”)。
(3)停止吹气后,口琴仍“余音未绝”,其原因是___________。
A.这是声音的回声 B.铜片在继续振动 C.铜片虽停止振动,但空气仍在振动
【答案】(1)高 (2)不变 (3)B
【详解】(1)由图可知,A区的铜片较厚较长,振动较慢,B区次之,振动较快,C区的铜片较薄较短,振动最快,故C区发出的音调最高。
(2)往气孔用力吹气时,其振动幅度变大,即响度变大,但振动的快慢是不变的,所以发出声音的音调不变。
(3)由于声音是由物体振动产生的,所以停止吹气后,口琴仍“余音未绝”,其原因是铜片在继续振动,故AC不符合题意,B符合题意。故选B。
题型4 材料隔音性能类(共5小题)
【模型】该类实验题型:声源选择辨析、控制变量设计、距离/响度方案对比、数据排序分析、结论与噪声应用。
【方法】解题第一步先明确实验核心逻辑:用听不到声音的距离或分贝仪示数反映隔音性能,距离越短、分贝数越小,材料隔音效果越好。优先区分两种实验方案的优劣:“后退听声距”比“固定位置辨响度”误差更小,避开人耳主观判断的缺陷。严格套用控制变量法,保证声源响度、材料厚度完全一致;结论类题目紧扣“疏松多孔材料隔音效果更好”,同时区分传播过程中降噪的实验本质,避开声源处降噪的概念混淆。
16. (26-27八年级上·江苏扬州·阶段检测)学校门口正在施工,为了给教室选购隔音窗帘,小明想比较棉布、报纸、泡沫塑料三种材料的隔音性能,请你帮他完成下面的实验。
(1)在本实验中适合作声源的是________(选填“闹钟”或“音叉”)。 小明将声源放入鞋盒内,在其四周塞满待测材料,让人一边听声音,一边向后退,直至听不见声音为止,比较此处距鞋盒的距离。
(2)实验记录如下表:
包住声源的材料
棉布
报纸
泡沫塑料
刚好听不到声音时的距离/m
4
6
3
由表中数据可知,隔音性能最好的材料是__________,隔音性能最差的是__________。
(3)人后退的距离越________,说明该材料的隔音性能越好。
(4)本实验把“隔音性能”转化为“刚好听不到铃声时距离的远近”来比较,这种研究方法是_______。
【答案】(1)闹钟 (2) 泡沫塑料 报纸 (3)短/近/小 (4)转换法
【详解】(1)闹钟能持续稳定发声,适合作实验声源。
(2)材料隔音性能越好,刚好听不到声音的距离越小,故泡沫塑料隔音性能最好,报纸最差。
(3)材料隔音性能越好,刚好听不到声音时后退的距离越小。
(4)将不易直接比较的隔音性能转换为可测量的距离研究,用到转换法。
17.(25-26八年级上·山西运城·阶段检测)小明想比较几种材料(毛线、报纸、棉花、泡沫)的隔音性能,来选择一种隔音性能好的材料做耳罩的填充物。
(1)音叉、机械闹钟、鞋盒三个物品中,最适合做声源的是________;
(2)小明将声源放入鞋盒,在其四周塞满待测材料,盖上盒盖,让人一边听声音,一边向后退,直至听不见声音为止,比较人距鞋盒的________;
(3)下面的表格与(2)问方案对应的是表______;由表格数据可知,待测材料隔音性能最好的是_____。
表一
材料
毛线
报纸
棉花
泡沫
响度
弱
响
最弱
较弱
表二
材料
毛线
报纸
棉花
泡沫
距离
3.5
4.1
2.5
3.0
【答案】(1)机械闹钟 (2)距离 (3) 二 棉花
【详解】(1)作为实验声源需要能持续稳定发出响度不变的声音。音叉发声短暂且响度易快速衰减,鞋盒本身不能发声,机械闹钟可以长时间稳定自动发声,最适合做该实验的声源。
(2)实验中向后退直到听不见声音,不同材料隔音效果不同时,人听不到声音的位置到鞋盒的距离就不同,通过比较这个距离的大小,就能反映材料的隔音性能。
(3)第(2)问的方案是通过测量听不见声音的距离来比较隔音性能,对应记录了距离数据的表二;
数据里棉花对应的听不见声音的距离最小,说明声音穿过棉花后衰减最快,隔音性能最好。
18. 学习了声现象的知识后,小美计划将自己练琴的房间改造成隔音房间,以免练琴时打扰邻居。方案实施前,她设计实验来测评材料的隔音性能。器材有:一个声级计(测量声音强弱的仪器)、泡沫板、毛毡布、闹钟和两个相同的盒子。实验如下:
(1)用相同的方式把泡沫板、毛毡布分别布置在两个盒子内;接下来的操作是:____,读出声级计的示数;
(2)比较两次声级计的示数,如果闹钟置于泡沫板内时,声级计的示数更低,置于毛毡布内时,声级计的示数更高,则说明________(选填“毛毡布”或“泡沫板”)的隔音性能好。
(3)从控制噪声的角度考虑,在这个实验中,“隔音”主要是在_________减弱噪声的。
【答案】(1)将闹钟分别放在两个盒子中,将声级计放在盒子外面相同距离处测量 (2)泡沫板 (3)传播过程中【详解】(1)测评材料的隔音性能,需要控制声级计到声源的距离相同,因此接下来的操作是:将闹钟分别放在两个盒子中,将声级计放在盒子外面相同距离处测量。
(2)声级计的示数更低,说明声级计处声音的响度更小,此材料的隔音性能更好。闹钟置于泡沫板内时,声级计的示数更低,置于毛毡布内时,声级计的示数更高,则说明泡沫板的隔音性能更好。
(3)在这个实验中,“隔音”主要是阻断噪声的传播,“隔音”主要是在传播过程中减弱噪声的。
19.(25-26八年级上·湖北武汉·阶段检测)学习了有关声音的知识后,小明想将家中的一个房间改造为隔音房间,为了选择隔音性能好的材料,于是他设计了如下实验进行探究:
①先搜集各种材料,海绵、书、棉花、木板、橡皮泥;
②把声源放到一个鞋盒里,然后用海绵包裹鞋盒,将如图所示分贝仪放在鞋盒外测量此时声音的响度。
③用厚度相同的各种材料包裹鞋盒,重复以上实验。
请回答问题:
(1)此实验中,小明用______(选填“闹钟”或“音叉”)充当声源。
(2)此实验要注意控制分贝仪到鞋盒的距离______。
(3)正确进行实验后,小明得到下表所示数据。
材料
海绵
书
棉花
木板
橡皮泥
分贝dB
48
62
49
69
55
分析数据可知,小明所选材料中,______的隔音性能最好。
(4)在噪声污染严重的环境里,“隔音”是有效的降噪方法之一,在控制噪声的方法分类中,“隔音”是在______减弱噪声。
(5)小明还发现,有些建筑的玻璃门窗通常采用真空玻璃。其结构特点是将两块玻璃边部密封在一起,通过抽气口将两层玻璃之间抽成接近真空,并用玻璃柱支撑。这种双层真空玻璃“既不影响采光,又能隔音”,“能隔音”的原因是______。
【答案】(1)闹钟 (2)相同 (3)海绵 (4)传播过程中 (5)真空不能传声
【详解】(1)音叉发声时,持续时间较短且声音不稳定,而闹钟能持续稳定地发声,更适合作为声源。
(2)在探究不同材料的隔音性能时,需要控制其他变量相同,这样才能保证实验结果是由材料不同引起的。其中,分贝仪到鞋盒的距离会影响测量的声音响度,所以要控制分贝仪到鞋盒的距离相同。
(3)隔音性能越好,材料包裹鞋盒后,分贝仪测量到的声音响度(分贝值)越低。从表格数据看,海绵包裹鞋盒时,分贝仪显示的数值48dB最低,所以海绵的隔音性能最好。
(4)“隔音”是通过阻挡声音的传播来减弱噪声的,在控制噪声的方法分类中,属于在传播过程中减弱噪声。
(5)声音的传播需要介质,真空不能传声。双层真空玻璃中间接近真空,没有声音传播的介质,所以能有效隔音。即“能隔音”的原因是真空不能传声。
20.(24-25八年级上·江苏常州·期末)小明通过实验比较三种材料(棉布、锡箔纸、泡沫)的隔音性能。
(1)小明找来音叉、电铃,在本实验中适合做声源的是____________________;
(2)小明做了三次实验,分别用棉布、锡箔纸、泡沫包裹声源,他应控制包裹声源的材料厚度________;
(3)每次实验,小明后退远离声源,直至听不见声音为止,记录此处距声源的距离。
材料
棉布
锡箔纸
泡沫
距离/m
1.5
2.0
1.0
分析实验数据可知,这些材料隔声性能从好到坏的顺序是:_____>______>______;
(4)小明想制作一个降噪耳罩,下列如图所示的两种声音波形中,__________属于噪声;
(5)降噪耳罩适合用上述三种材料中的_____________作为填充物。
【答案】(1)电铃 (2)相同 (3)泡沫 棉布 锡箔纸 (4)甲 (5)泡沫
【详解】(1)电铃发出声音比音叉稳定。根据控制变量法思想,在本实验中适合做声源的是电铃。
(2)根据控制变量法思想,小明做了三次实验,分别用棉布、锡箔纸、泡沫包裹声源,他应控制包裹声源的材料厚度不变(相同)。
(3)每次实验,小明后退远离声源,直至听不见声音为止,记录此处距声源的距离,距声源的距离越近隔声性能越好。分析实验数据可知,这些材料隔声性能从好到坏的顺序是:泡沫>棉布>锡箔纸。
(4)噪声一般是指发声体做无规则振动时发出的声音,其波形杂乱无章,而乐音的波形图有规则。如甲、乙两图所示的两种声音波形中,甲属于噪声,因为甲波形图杂乱无章。
(5)降噪耳罩适合用上述三种材料中的泡沫作为填充物,因为它的隔声性能最好。
题型5 光的反射定律类(共5小题)
【模型】该类实验题型:器材组装规范、三线共面验证、角度规律探究、光路可逆验证、镜面转动动态分析。
【方法】先画虚线法线作为角度基准,严格区分光线与法线的夹角,杜绝把镜面夹角直接当成入射角的常见错误。紧扣“三线共面、两线分居、两角相等”核心规律,纸板向后折转类题目,直接对应“三线共面”的验证逻辑。镜面转动θ角时,反射光线同步转动2θ,光路可逆类场景直接套用逆射规律;作图时法线用虚线、光线带箭头,垂直入射时两角均为0°,避开概念表述因果倒置的失分点。
21. (25-26八年级上·上海·期中)小组同学在探究光的反射定律。
(1)将标记好入射点O的平面镜水平放置,将一束激光斜射向镜面上的O点,喷水雾显示入射光和反射光的位置。从某一方向观察到反射光线与入射光线重合,这说明:__________在同一平面内。
(2)如图所示,组员们接着用卡纸寻找入射光线和反射光线构成的平面并通过调整激光笔的位置来改变入射光线方向,重复实验,可以发现这些平面相交于同一条垂直于镜面的直线,这条直线叫做________。若将平面镜略倾斜放置于桌面上,该条直线将________(选填“依旧”或“不”)垂直于镜面。
(3)在探究入射角和反射角的关系时,测得几组数据如下表所示,由此可得出:在光反射现象中,______。
实验序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
(4)此实验中多次实验的目的是______(“A.减小实验误差”或“B.避免实验的偶然性,得出普遍规律”)。
【答案】(1)反射光线与入射光线 (2) 法线 依旧 (3)反射角等于入射角 (4)B
【详解】(1)当反射光线与入射光线重合时,说明它们在同一平面内,这是光的反射定律的一个基本特征。
(2)入射光线和反射光线构成的平面相交于一条垂直于镜面的直线,这条直线称为法线。即使平面镜倾斜放置,法线仍然垂直于镜面。
(3)根据实验数据,可以得出在光的反射现象中,反射角等于入射角。
(4)多次实验的目的是为了避免实验的偶然性,从而得出普遍规律。
22.(25-26八年级上·上海宝山·期中)探究“光的反射规律”:如图甲所示是小宇同学探究“光的反射规律”的实验装置,用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾,将一小块平面镜放在一个能转动的水平圆台上,用固定放置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。
(1)实验中,用加湿器使整个玻璃罩内充满水雾的目的是________(选填“显示光路”或“降低温度”),红色激光笔发出的光束ON相当于________;
(2)将绿色激光笔固定在玻璃罩上后,缓慢转动圆台,可以看到三束光________,这说明反射光线、入射光线和法线在________内;
(3)利用量角器应直接测出对应入射光线、反射光线到________(选填“ON”或“镜面”)的夹角,并比较反射角和入射角的大小;多次实验的目的是为了________________;
(4)实验时,小宇发现每次用铅笔把光的传播路径描下来非常不方便。认真思考后,她认为在正确操作时,只要在光传播路径上标记两个合适的点就能确定了,这是利用了光在________介质中沿直线传播;
(5)如图丙,用固定激光笔照向鼓面上的平面镜,墙面出现一个光点,轻压平面镜左侧鼓面使其稍许凹陷,则墙上光点位置会________(选填“上移”、“不变”或“下移”)。
(6)他们换用“光具盘”继续探究:如图丁所示,此时平面镜使入射光线的传播方向改变了_____度;如图戊所示,若使绿色激光沿着BO方向射向镜面O点,则可以观察到__________现象,这说明在光的反射现象中,光路是______的。
【答案】(1) 显示光路 法线 (2) 重合 同一平面 (3) ON 避免实验偶然性,得到普遍规律
(4)同种均匀 (5)上移 (6) 80 反射光线沿OA方向射出 可逆
【详解】(1)水雾中的小液滴会散射激光,让原本看不见的光的传播路径显现出来,因此目的是显示光路;
垂直射向平面镜的光线ON,是过入射点垂直于镜面的直线,对应光反射规律里的法线。
(2)转动圆台调整角度后,入射光AO、反射光OB和红色的法线ON会共面,可以看到三束光重合,说明反射光线、入射光线、法线在同一平面内。
(3)入射角和反射角的定义是入射光线和反射光线与法线的夹角,ON是法线,因此要测光线到ON的夹角;
初中物理探究规律类实验多次测量的目的是避免单次实验的偶然性,得到具有普遍性的结论。
(4)光只有在同种均匀介质中才沿直线传播,两点可以确定唯一一条直线,因此标记路径上两个点就能确定光的传播路径。
(5)轻压平面镜左侧鼓面使其稍许凹陷,平面镜沿逆时针方向转动,法线也将沿逆时针方向转动,入射角减小,则反射角也将减小,即反射光线将向上移动,故墙上光点位置会上移。
(6)图丁中入射角为50°,因反射角等于入射角,故反射光和入射光的夹角为100°,此时平面镜使入射光线的传播方向改变了
当光沿原来的反射路径BO入射时,新的反射光会沿原来的入射路径OA射出,这一现象说明光的反射中光路是可逆的。
23.(24-25八年级上·上海杨浦·期中)某同学在“探究光的反射规律”时。
(1)他将标记好入射点O的平面镜水平放置,将一束激光斜射向镜面上的O点,喷水雾显示入射光和反射光的位置。从某一方向只发现反射光完全遮挡入射光,这说明:________;
(2)用卡纸寻找入射光线和反射光线构成的平面,观察卡纸平面和镜面的关系;
(3)通过调整激光笔的位置来改变入射光线方向,重复实验,如图所示,直角三角尺的两条直角边与卡纸、平面镜均能贴合在一起。说明反射光线和入射光线构成的平面始终与镜面________;
(4)该同学认识完法线后,继续探究反射角与入射角大小的关系,多次改变入射角的大小,测得的几组数据见下表。由此可得出________。此实验中多次实验的目的是:________。
实验序号
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
【答案】 反射现象中,反射光线、入射光线在同一平面内 垂直 反射角等于入射角 得到普遍规律
【详解】(1)在光的反射现象中,反射光线、法线以及入射光线在同一平面内,且反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射角等于入射角,实验时喷水雾显示入射光和反射光的位置,从某一方向只发现反射光完全遮挡入射光。
(3)反射光线和入射光线构成的平面始终与镜面相垂直,所以调整激光笔的位置,改变入射光线方向,重复实验,发现直角三角尺的两条直角边与卡纸、平面镜均能贴合在一起。
(4)一次实验得出的结论具有偶然性,所以要多次改变入射角的角度进行重复实验,并测量出每次实验的入射角和反射角大小,记录在表格中。由表中数据可知,每组实验中反射角都等于其入射角,故可知:在光的反射中,反射角等于入射角。
24.(24-25八年级上·上海浦东新·期中)某兴趣小组想要探究“光的反射定律”,实验器材有:可折叠的光屏,如图(a)所示,光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转、平面镜、激光电筒和量角器。
(1)如图(b)所示,将光屏垂直立放在水平放置的镜面上,让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点。光屏A是用来呈现______光线的,为了观察到反射光线,绕ON转动的光屏B到图(b)中的位置2,显示光路如图(c)所示;
(2)继续让激光电筒发出的光沿不同方向射向入射点O,通过转动光屏,找到反射光线的位置,发现可以找到各入射光线与其对应的反射光线所在的平面,可得出结论:反射光线与入射光线在______。这些平面相交于同一条直线______(用字母表示),这条直线过入射点O且与镜面相______,叫做______;
(3)小组同学分析图(c),并用量角器测出了∠AON和∠BON的大小,得出以下结论:光发生反射时,反射光线与入射光线分别位于法线的两侧;反射角等于入射角。你认为得出该结论的过程是否科学?______(选填“是”或“否”),理由:______。
【答案】(1)入射 (2) 同一平面内 ON 垂直 法线
(3) 否 实验次数太少,结论不具有普遍性
【详解】(1)让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点,则光屏A是用来呈现入射光线的。
(2)让激光电筒发出的光沿不同方向射向入射点O,通过转动光屏,找到反射光线的位置,发现可以找到各入射光线与其对应的反射光线所在的平面,可得出结论:反射光线与入射光线在同一平面内,这些平面相交于同一条直线ON,这条直线过入射点O且与镜面相垂直,叫做法线。
(3)因为一次实验具有很大的偶然性,所以不能只由一次实验就得出结论,应改变入射角的度数进行多次实验,得出普遍规律。
25.(25-26八年级上·江西九江·期中)某同学设计了如图甲所示的装置探究光的反射定律,实验器材有:平面镜、量角器、白色纸板、激光笔、直尺等。
【证据】
(1)实验中,将平面镜放在水平桌面上,将白色纸板_______放在平面镜上。光在白色纸板上发生_______反射(选填“漫”或“镜面”);
(2)在图甲中,让入射光线沿EO方向射到平面镜上O点,反射光线沿OF射出,测出入射角和反射角的大小,改变入射角的大小进行多次实验,数据如下表所示:
次数
1
2
3
在图乙中,入射光线不变,将右半纸板沿着向后折转,在右半纸板上不能观察到反射光线,此时的反射光_________(选填“存在”或“不存在”);
【解释】
(3)根据实验现象可得出,在光的反射中,反射角_____入射角,且反射光线、入射光线及法线在______;
【交流】
(4)在图甲中,若将光线逆着的方向射向点,发现光线沿射出,这说明在光的反射中,_______;
(5)实验中,为了描绘入射光线与反射光线,用笔在它们的路径上各点一个点在白色纸板上,然后用直尺将这两个点与点相连,这样做运用到的光学原理是__________。
【答案】(1) 垂直 漫 (2)存在 (3) 等于 同一平面内
(4)光路是可逆的 (5)光在同种均匀介质中沿直线传播
【详解】(1)实验时白色纸板必须垂直立在平面镜上,才能让法线(垂直于镜面)落在纸板内,顺利呈现入射和反射光线。
白色纸板表面粗糙,光在上面发生漫反射,反射光会射向各个方向,能从不同角度观察到纸板上的光路。
(2)将右半纸板向后折转时,只是让反射光线所在的平面和右半纸板不在同一平面,因此纸板上看不到反射光线,但反射光线的实际传播路径没有改变,反射光依然是存在的。
(3)从实验数据记录表格可知,每组反射角都和对应入射角大小相等。
纸板折转后无法呈现反射光线的现象,说明反射光线、入射光线和法线始终在同一平面内。
(4)让光线沿着原来反射光线的路径反向入射,新的反射光线会沿着原来入射光线的路径射出,这个现象直接验证了在光的反射现象中,光路是可逆的。
(5)因为光在同种均匀介质里沿直线传播,所以只需要确定光线路径上的任意一个点,再将这个点和入射点O连接起来,就能准确还原出整条入射光线和反射光线。
题型6 平面镜成像特点类(共6小题)
【模型】该类实验题型:器材选择辨析、实验故障排查、成像特点验证、虚实像判断、动态位置推导。
【方法】解题先抓核心规律“等大、等距、垂直、虚像”,直接纠正“近大远小”的视觉误区,所有像的大小始终与物体完全相等。实验类题目优先排查玻璃板竖直放置、薄玻璃板选品、等效替代法的操作细节,故障题直接对应玻璃板倾斜、过厚等常见问题。动态距离计算先排除玻璃板厚度干扰,作图严格按对称点找像点,虚像全程用虚线标注,避免虚实线混用失分。
26. (25-26八年级上·上海浦东新·期末)小明参加公开课时候发现学校的录播教室被一种单向透视玻璃分隔成上课和观摩两个功能区,观摩室的教师通过单向透视玻璃进行听课,如图所示。
(1)上课区的老师和同学仅能在镜子中看到自己的___________像(选填“A.实”或“B.虚”)。若教室前白板到玻璃的距离为10m,则白板到其所成像的距离为___________m。
(2)小明同学尝试使用这种玻璃进行“探究平面镜成像特点”的实验。
①他将玻璃板竖直放置在水平桌面上,这种玻璃的镀膜层会反射大部分光线,让少量光线通过,因此应在玻璃板的___________(选填“A.镀膜”“B.非镀膜”)的一侧画线标记位置,将其作为反射面。
②实验应选择图中___________两支蜡烛。蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,这表明:___________。
③图中在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应该在蜡烛___________(选填“A”或“B”)侧观察。
④若把玻璃板沿MN截成两部分(如图),并分别向两侧平移一小段距离,则蜡烛通过左右两部分玻璃板成像的情况是___________。(多选)
A.都成完整的像
B.各成半个像
C.两个玻璃板成的像在同一位置
D.两个玻璃板成的像在不同位置
E. 玻璃从中间破裂了,所以不成像
【答案】(1) B 20 (2) A 甲、乙 像和物体的大小相等 A AC
【详解】(1)平面镜成像的原理是光的反射,所成的像是反射光线的反向延长线会聚形成的虚像,虚像不能用光屏承接。
平面镜成像特点之一是像与物到镜面的距离相等。白板到玻璃10m,像到玻璃也10m,故白板到像的距离为
(2)平面镜成像的原理是光的反射,镀膜层会反射大部分光线,作为平面镜成像的反射面成像更清晰,因此要在镀膜侧标记反射面位置;非镀膜侧透光性强,反射光线少,成像不清晰。
实验需要用完全相同的蜡烛,才能通过蜡烛B与A的像重合,直观比较像与物的大小关系。故应选择甲、乙。
蜡烛B能与A的像完全重合,说明像和物体的大小是相等的。
只有在A侧,才能接收到玻璃板反射的光线,从而看到A的像,同时观察蜡烛B是否与像重合;在B侧只能看到蜡烛B,无法看到A的像。故寻找像的位置时,眼睛要在蜡烛A侧观察。
平面镜成像的特点是像与物关于镜面对称,像的大小与物体大小相等,且像的位置只与物体和镜面的相对位置有关。把玻璃板沿MN截成两部分,并分别向两侧平移一小段距离,每一部分玻璃板都相当于一个完整的平面镜,所以蜡烛通过左右两部分玻璃板都能成完整的像,且两个像的位置与原来一个玻璃板成像的位置相同,即在同一位置。
故选AC。
27.(24-25八年级上·上海浦东新·期末)做“探究平面镜成像的特点”实验时,用______作为平面镜,且玻璃板必须竖直放置在水平桌面上.当实验进行至图所示情景时,需继续移动蜡烛______(选填“A”、“B”或“C”)的位置,直到它看上去好像______的。除了图中画出的器材外,如需比较像和物体到平面镜的距离,还缺少的主要实验器材是______。
【答案】 玻璃板 B 被点燃了一样 刻度尺
【详解】[1]在“探究平面镜成像的特点”实验中,为了便于确定像的位置,应该用玻璃板代替平面镜,因为玻璃板透明,在物体一侧能看到物体的像,同时也能看到代替物体的另一个物体。
[2]实验时应先确定物体的位置,再确定像的位置。图中已确定蜡烛A的位置,所以要移动蜡烛B的位置,使其与蜡烛A的像重合。
[3]当蜡烛B看上去好像被点燃了一样,说明蜡烛B与蜡烛A的像完全重合,此时可以确定像的位置,同时也能比较物像大小关系。
[4]要比较像和物体到平面镜的距离,需要用刻度尺来测量,所以还缺少的主要实验器材是刻度尺。
28.(25-26八年级上·上海·阶段检测)小明站在地铁站台等候地铁,他透过玻璃屏蔽门可以看到自己的像,查阅资料发现是玻璃上镀了一层膜。在实验室进行“探究平面镜成像特点”实验,用的也是镀膜的玻璃板。
(1)玻璃板应___________放置在水平桌面上,应选择图(a)中___________(选 “甲”、“乙”、“丙”、“丁”)两支蜡烛灯。
(2)在寻找蜡烛灯A的像的位置时,眼睛应该在图(b)中__________(选 “A”或“B”)蜡烛灯侧观察,移动蜡烛灯B,直到B与A的像完全重合。则实验结论:_____________。
(3)移走蜡烛灯B,将光屏放在该位置,直接观察光屏,光屏上____________(选 “A.能”或“B.不能”)看到蜡烛灯A的像。小明通过实验发现像和物关于镜面对称,为了进一步确定这种关系,建议选取图(c)序号为_____________(选填“①②③④”)的字母积木进行探究。
(4)小明等候地铁时透过玻璃屏蔽门可以看到自己的像,如图(d)。他看到隧道对面的广告牌后,想根据平面镜成像时_____的特点,粗略测量地铁隧道宽度,他先紧贴玻璃门,然后按正常步长(约为50厘米)后退,直到自己的像似乎落在灯箱广告牌上,总计退后了10步,由此可以估算隧道的宽度d约为________米。
【答案】(1) 竖直 甲、乙 (2) A 平面镜所成的像与物大小相等
(3) B ② (4) 对称 5
【详解】(1)平面镜成像原理是光的反射,实验时应该将玻璃板竖直放置在水平桌面上。
为了便于比较像与物的大小关系,应选择两支大小相同的蜡烛,因此实验时应选择图(a)中甲、乙两支蜡烛。
(2)平面镜成的像是光的反射形成的,蜡烛灯A发出的光线经玻璃板反射,被人眼接收,才能看到像,故眼睛在蜡烛灯A所在这一侧。
两支蜡烛大小相同,后面的蜡烛又和前面蜡烛的像完全重合,说明平面镜所成的像与物大小相等。
(3)平面镜中成的像是虚像,虚像不能用光屏承接,因此将光屏竖直放在该位置,直接观察光屏,光屏上不能看到蜡烛灯A的像,故选B。
要确定像与物关于镜面对称,积木本身不能左右或上下对称,故选②。
(4)平面镜所成像与物关于镜面对称,小明先紧贴玻璃门,然后按正常步长后退,退后了10步,此时小明距离玻璃门,根据物像关于平面镜对称可知,隧道的宽度d约5m。
29.(24-25八年级上·辽宁辽阳·期末)小兰同学为了探究平面镜成像特点,准备了如下器材:各种长度的蜡烛若干、平面镜一块、玻璃板一块、白纸一张。
(1)为了便于确定像的位置,要用玻璃板作为平面镜,原因是玻璃板能成像,而且____(只填字母代号)。
A.玻璃板只透光不反射光 B.透过玻璃板可以看见后面的蜡烛
C.蜡烛经玻璃板可成实像 D.玻璃板比平面镜成像更清晰
(2)如图甲所示,小兰把蜡烛A点燃放在玻璃板M前面,再把其他各支蜡烛依次放在玻璃板M后面适当位置,当某支蜡烛放在后面时,从前面看那支蜡烛好像也被点燃了一样。测量两侧蜡烛到玻璃板M的距离,让蜡烛A远离玻璃板M,则后面的蜡烛要_______(填“远离”或“靠近”)M才能再次看上去像被点燃了一样。
(3)在寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在放有蜡烛________(填“A”或“B”)的一侧观察。
(4)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;将平面镜平移至图丙所示的位置时,硬币的成像情况是___________(只填字母代号)。
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
【答案】(1)B (2)远离 (3)A (4)A
【详解】(1)玻璃板属于半透明介质,既能反射光成像,又能透光,让我们透过玻璃板看到后方的蜡烛,方便移动后方蜡烛与像重合来确定像的位置,平面镜和玻璃板都是成虚像,但平面镜反射能力更强,成像比玻璃板更清晰,故选B。
(2)平面镜成像特点是像与物到镜面的距离相等,当蜡烛A远离玻璃板时,A的像也会同步远离玻璃板,因此后方用来等效替代像的蜡烛需要远离玻璃板M,才能再次和像完全重合,看起来像被点燃。
(3)蜡烛A的像是光经玻璃板反射形成的,反射光线和A都在玻璃板的同侧,因此眼睛必须在蜡烛A的一侧接收反射光,才能观察到像;如果在B侧观察,没有反射光进入眼睛,无法看到A的像。
(4)平面镜成像的像与物关于镜面对称,平移竖直平面镜时,硬币的位置没变、硬币到镜面的垂直距离也没有发生改变,因此像的位置不会变化,仍然成像在a处,故选A。
30.(25-26八年级上·江西九江·期中)小华同学利用如图甲所示的装置探究“平面镜成像特点”。
【证据】
(1)小华同学用玻璃板取代平面镜是为了便于____________;
(2)在玻璃板的前面放一支点燃的蜡烛A,还要在玻璃板的后面放一支____________(选填“点燃”或“未点燃”)蜡烛B,蜡烛B要与蜡烛A完全相同,这是为了比较像与物____________;
实验中,将蜡烛B在玻璃板后移动,使之与蜡烛A的像完全重合,记录蜡烛A和蜡烛B的位置;改变蜡烛A的位置继续实验,图乙是小华做的实验记录;
【解释】
(3)根据实验现象和得到的数据,可得到平面镜成像的特点:像与物的大小__________,且像与物到平面镜的距离__________。
【交流】
(4)①小华通过玻璃板看到了同一个蜡烛的两个像,产生这种现象的原因是____________;
②如果在实验时,无论怎样调节后面的蜡烛,都无法与前面蜡烛的像重合,可能的原因是__________。
【答案】(1)确定像的位置 (2) 未点燃 大小关系 (3) 相等 相等
(4) 玻璃板太厚,前后两个表面都反射成像 玻璃板没有与桌面垂直
【详解】(1)平面镜是不透明的,无法看到镜子后面的物体。使用透明的玻璃板,既能反射光线成像,又能透光看到后面的蜡烛B,从而便于确定像的位置。
(2)如果在玻璃板后点燃蜡烛B,烛焰的光太强会干扰对蜡烛A像的观察。因此应使用未点燃的蜡烛B,以便清晰地看到蜡烛A的像并与B重合。
选取两支完全相同的蜡烛,当B与A的像完全重合时,说明像与物的大小相等,这是为了比较像与物的大小关系。
(3)实验中蜡烛B能与蜡烛A的像完全重合,且A、B大小相同,说明平面镜成的像与物的大小相等;分析图乙数据,物体到镜面的距离为 时,像到镜面的距离也为 ;距离为 时也相等。说明像与物到平面镜的距离相等。
(4)玻璃板有一定的厚度,光在两个表面都会发生反射从而成像。如果玻璃板较厚,两个像之间的距离就会比较明显,人眼就能观察到两个像(重影)。
平面镜成像时,像与物关于镜面对称。如果玻璃板没有与桌面垂直,像会偏高或偏低,导致桌面上的蜡烛B无法与像重合。
31.(25-26八年级上·江西南昌·期中)某小组同学用如图甲所示器材探究平面镜成像的实验,请你参与实验并完成作答。
(1)实验中用玻璃板代替平面镜,目的是便于确定像的______。此时成像的清晰度比日常使用的平面镜______(选填“好一些”“一样”或“差一些”);
(2)为了便于观察,实验最好在______(选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行;
(3)实验中应选择与蜡烛①外形相同且______(选填“已点燃”或“未点燃”)的蜡烛②,移动蜡烛②发现恰巧能与蜡烛①的像完全重合,说明像与物______;
(4)如图乙所示,将玻璃板倾斜,蜡烛①的像将______(选填“仍然”或“不再”)与蜡烛①关于镜面对称;拿走蜡烛②,在同一位置上放一光屏,则光屏上______(选填“能”或“不能”)承接到蜡烛的像。
【答案】(1) 位置 差一些 (2)较暗
(3) 未点燃 大小相等 (4) 仍然 不能
【详解】(1)玻璃板是透明的,实验中可以透过玻璃板观察到另一侧的蜡烛,以此来确定像的位置;日常平面镜的反射面是不透明的镀银层,几乎可以将入射光全部反射,而玻璃板只有部分光线发生反射成像,还有部分光线会透射出去,因此成像清晰度比平面镜差一些。
(2)在较暗的环境中,周围其他物体的光线干扰少,点燃蜡烛的像会相对更突出,更便于观察实验现象。
(3)如果蜡烛②也点燃,玻璃板另一侧会过于明亮,导致蜡烛①的像很难被观察,因此要选择外形相同的未点燃的蜡烛②;蜡烛②能与蜡烛①的像完全重合,直接说明平面镜成像时,像与物的大小相等。
(4)平面镜成像的核心特点是像与物始终关于镜面对称,和玻璃板是否倾斜无关,因此蜡烛①的像仍然和蜡烛①关于镜面对称;平面镜成的是虚像,虚像不能在光屏上呈现,因此拿走蜡烛②后,光屏上不能承接到蜡烛的像。
题型7 光的折射规律类(共5小题)
【模型】该类实验题型:折射角与入射角关系探究、三线共面验证、垂直入射特殊情况、光路可逆验证、介质差异对比。
【方法】解题第一步先补画虚线法线,用“空气中的角是大角”口诀,快速锁定两角大小关系,避免介质判断错误。遇到垂直入射场景直接记“传播方向不变,折射角为0°”,跳过常规偏折规律。实验类题目紧扣三线共面、光路可逆核心考点,折转光屏验证共面、逆射光线验证可逆性;光路作图严格区分虚实线,箭头方向沿光的传播路径标注,避开箭头画反的失分陷阱。
32.(24-25八年级上·上海青浦·期中)如图甲所示,在“探究光的折射特点”实验中:
(1)光与水面成45°射入杯中时,会在杯底形成光斑,若入射光束AO沿逆时针方向转动一定的角度,水中的折射角将变______。
(2)保持入射光线不变,向杯中继续注水,杯底的光斑将向______(选填“左”或“右”)移动。
(3)如图乙所示,站在清澈的游泳池里,在岸上的人会发现泳池里人的腿变短,能描述此现象的光路是图丙中的______(填序号)。
【答案】(1)大 (2)左 (3)②
【详解】(1)当入射光束AO沿逆时针方向转动时,入射光线与法线的夹角,即入射角变大,根据光的折射规律,折射角会随入射角的变大而变大,所以水中的折射角将变大。
(2)保持入射光线不变,向杯中继续注水时,水面上升,入射点会向左移动,而折射光线的方向不变,因此杯底的光斑将向左移动。
(3)泳池里人的腿反射的光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角,人眼逆着折射光线看去,会觉得腿的位置变高了,看起来腿变短了。此时光线是从水射入空气,对应图丙中的②。
33.(23-24八年级上·上海徐汇·期中)在研究光的折射规律时,小汇知道了:光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角;光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角。之后小汇想:光在其他透明介质的分界面发生折射时,折射角和入射角之间又有怎样的大小关系呢?为此他开展了一系列研究,表格记录的是小汇查找的资料。
光在不同透明介质中的传播速度
物质
水
玻璃
冰
空气
酒精
光在其中的速度(米/秒)
2.25×108
2.0×108
2.30×108
3.0×108
2.20×108
(1)小汇仔细观察图中的光路,再对照表格中的数据进行分析可得结论:当 ________,折射角小于入射角;反之,折射角大于入射角。
(2)已知光从水斜射入甲介质中时,折射角大于入射角,根据(1)的结论可知,光在甲介质中的传播速度______光在酒精中的传播速度(选填“大于”、“等于”或“小于”),说明判断理由:_________。
【答案】(1)光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质时 (2) 大于 光在甲介质中传播速度大于光在水中的传播速度,而光在酒精中的传播速度小于光在水中的传播速度
【详解】(1)由图知,当光从水斜射入玻璃时,折射角小于入射角。
当光从玻璃斜射入冰时,折射光线远离法线,从表格中数据可以看出。
当光从冰斜射入空气时,折射光线远离法线,光在空气中的传播速度大于冰中的传播速度。
可得光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质时,折射角小于入射角。
(2)由(1)知,因为光从水斜射入甲介质中时,所以光在甲介质中传播速度大于光在水中的传播速度,又因为光在酒精中的传播速度小于光在水中的传播速度,所以光在甲介质中的传播速度大于光在酒精中的传播速度。
34.(25-26八年级上·上海松江·期末)光的反射与折射规律在生产生活中有着广泛应用,某同学结合水面监测装置的原理展开实验探究。
(1)如图所示是一种水面升降监测装置原理图。点光源发出的一束激光与水平液面成射向平静的水面,经水面反射后射到上方水平标尺上的点,则反射角为_____°,同时发现还有部分光线折射进入水中,请在图中画出折射光线的大致位置,并标出折射角_____;当水面上升时,光点将_____(选填“向左”“向右”或“不会”)移动。
(2)该同学继续探究“光的折射规律”,他将光束从水射到空气中时,测得的实验数据如表3。
表3
入射角(°)
0
10
20
30
40
折射角(°)
0
15
25
45
60
①当入射角为时,折射角大小为,说明当光从水垂直射入空气中时,传播方向_____。
②若光线从空气斜射入水中,入射角为,则折射角大小为_____,这是因为在光的折射现象中,_____。
③该同学继续增大入射角,发现折射光线消失,请根据表3中数据和所学知识尝试分析产生这一现象的原因_____。
【答案】(1)50 见下图 向左
(2) 不变 40 光路是可逆的 当入射角增大到某一角度时,折射角会先达到,此时折射光线消失,光线全部反射回水中,发生了全反射现象。
【详解】(1)入射光线与水平液面成,则入射光线与法线的夹角(入射角)为。根据光的反射定律,反射角等于入射角,因此反射角为。
光从空气斜射入水中,折射光线向法线靠近,折射角小于入射角。先过入射点画出法线,法线画虚线,入射点为垂足,按照折射角小于入射角画出折射光线,标出折射光线与法线的夹角,如图所示:
入射光线传播方向不变,根据光的反射定律,反射角等于入射角,反射光线的方向也不变。水面上升,入射点向左上方移动,反射光线向左上方平移。光点向左移动。
(2)[1]当入射角为时,折射角大小为,说明光从水垂直射入空气中时,传播方向不变。
[2]根据表格数据,光从水射入空气时,入射角,对应折射角;在光的折射现象中,光路是可逆的,因此当光从空气斜射入水,入射角为时,折射角为。
[3] 见解析。
35.(25-26八年级上·安徽宿州·期中)小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
(1)实验时,光贴着光屏从空气斜射入水中,小明将F板向后折转一定的角度,则在F板上_______(选填“能”或“不能”)看到折射光,这样做想要探究的问题是:_______________。
(2)小明将光屏F恢复原状,保持入射光不动,继续加水,会看到杯底的亮斑B向_____(选填“左”、“右”或“上”)移动;
(3)小明继续用另一只激光笔让光沿着现在的BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明_____。
(4)如图甲是光在几种介质中发生折射时的光路。和光的折射规律相似,超声波从空气中斜射入人体(人体主要为水)时也会发生偏折,则现代医学中使用超声波击碎人体内的结石时(图乙),入射点应在O点的_____(选填“左侧”或“右侧”)。
【答案】(1) 不能 探究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内 (2)左
(3)光的折射现象中光路是可逆的 (4)左侧
【详解】(1)当F板向后折转后,承接折射光的F板和入射光所在的E板不在同一平面,因此无法看到折射光;该操作的目的是探究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
(2)保持入射光不动、往容器内加水时,水面上升,入射点会向左偏移,且入射角和折射角的大小都不变,因此杯底的亮斑B会随之向左移动。
(3)让光沿着原来的折射路径BO反向入射,折射光会沿原来的入射路径OA射出,说明光的折射现象中光路是可逆的。
(4)从图甲的光路传播规律可知,光从传播速度小的介质斜射入传播速度大的介质中时,折射光线会远离法线;而超声波在人体(水)中的传播速度远大于在空气中的速度,因此超声波从空气斜射入人体时,折射光线会远离法线偏折。为了让超声波最终会聚到O点右侧的结石上,入射点需要选在O点的左侧。
36. (26-27八年级上·全国·单元测试)某同学用如图所示的装置探究光的反射和折射特点,在水槽中竖直放置的光屏由E和F两个半圆形光屏组成。NOM为两半圆光屏的分界线,光屏F可绕直径NOM前后折转,向水槽中加水后,当E和F两个半圆形光屏在同一平面时的某次实验光路如图所示。
(1)光从空气斜射到水中时,将同时发生_______和_______现象;其中_______光线最亮(选填“AO”“OB”或“OC”);
(2)实验过程中,将光屏F绕直径NOM向后多次折转不同角度,发现光屏F上始终没有反射光线,这说明___________________;
(3)角度测量数据如下表所示,分析表中数据,可得出结论:
入射角α
0°
15°
30°
45°
60°
反射角β
0°
15°
30°
45°
60°
折射角λ
0°
11°
22.1°
35.4°
40.9°
①在光的反射中,反射角_______(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角;
②光从空气斜射到水中时,折射角_______(选填“大于”“等于”或“小于”)入射角,且折射角随入射角的增大而_______;
(4)若入射光线沿BO方向从水中射入空气,则折射光线将沿_______ 射出,此现象说明折射时光路是可逆的。
【答案】(1) 反射 折射 AO (2)反射光线、入射光线和法线在同一平面内
(3) 等于 小于 增大 (4)OA
【详解】(1)光从空气斜射到水面时,一部分光会返回空气发生反射,另一部分光会进入水中发生折射,因此同时发生反射和折射现象;
入射光线AO是光源直接发出的光线,能量最集中,因此是三条光线里最亮的。
(2)当光屏F绕直径NOM向后折转一定的角度后,则呈现反射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内,在F板上不能看到反射光线,这说明反射光线、入射光线和法线必须在同一平面内,否则反射光线将不会出现在光屏F上。
(3)由表中数据可知,在光的反射中,反射角等于入射角。
光从空气斜射到水面时,折射角小于入射角,当入射角不断增大时,折射角也随之增大。
(4)若入射光线沿BO方向从水中射入空气,则折射光线沿OA射出,这说明光的折射过程是可逆的。
题型8 凸透镜成像规律类(共7小题)
【模型】该类实验题型:焦距测量、三心同高操作、物距像距性质推导、动态成像分析、透镜遮挡故障辨析。
【方法】先通过“一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小”锁定物距区间,快速判断像的虚实与大小。解焦距范围不等式时遵循“同大取大、同小取小”规则,秒出结果。动态成像题直接套用实像“物近像远像变大”、虚像“物近像近像变小”规律,透镜遮挡、蜡烛偏移等特殊场景直接用“像完整仅变暗”“像随烛焰反向移动”的结论,跳过复杂光路推导快速破题。
37. (24-25八年级上·上海闵行·阶段检测)某同学用如图器材,探究“凸透镜成像的规律”。
(1)为了粗略测量凸透镜的焦距,小明做了如图甲所示实验,说明凸透镜对光有________作用,此凸透镜焦距为________cm;
(2)如图乙,将凸透镜固定在光具座50.0cm刻度线处,蜡烛放置在光具座35.0cm刻度线处,点燃蜡烛,左右移动光屏,出现图乙所示现象(成像清晰)。要使像成在光屏中央,应将凸透镜向______(填“上”或“下”)调整;
(3)乙图中,保持凸透镜位置不变,将蜡烛移至15.0cm刻度线处,移动光屏,直到光屏上再次出现清晰的像,该像是倒立______的实像,此性质的应用是_______(选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”);
(4)如图丙,将凸透镜、蜡烛、光屏移至光具座如图位置,则人眼在图中______处能观察到烛焰的像;
(5)实验小组还观看了中国航天员在中国空间站直播的“天宫课堂”,太空教师王亚平展示了一个神奇的水球,在水球中注入一个气泡后,水球中形成一正一倒两个像,如图丁所示。小组同学讨论后分析,若人离水球再远一些,则倒立的像会______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。而水和气泡构成了一个______透镜,所以形成了正立缩小的像,生活中这种透镜可以用来矫正______(选填“近视眼”或“远视眼”)的视力缺陷,若将这种透镜放在调整好的图乙中烛焰到凸透镜之间,则只将蜡烛向______(选填“左”或“右”)移动,光屏上再次出现清晰的像;
(6)下列是小明实验过程中一些现象的描述,正确的是( )
A.发现无论怎样移动三者的位置,在光屏上都找不到烛焰的像,可能凸透镜的焦距太小了
B.实验过程中,蜡烛因燃烧而变短,则烛焰在光屏上的像会下移
C.实验时有个小飞虫停在凸透镜表面,则光屏上所成实像将被遮挡一部分
D.取一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,所成的像与原来的像相比,像大小没有变化但是变暗一些
【答案】(1) 会聚 10.0 (2)下 (3) 缩小 照相机
(4)B (5) 变小 凹 近视眼 左 (6)D
【详解】(1)由图甲可知,两条光线经过凸透镜折射会聚于光屏中心,说明凸透镜对光有会聚作用;已知刻度尺的分度值为1cm,凸透镜在30.0cm刻度线处,光屏在40.0cm刻度线处,则此凸透镜的焦距为
(2)由图乙可知,烛焰的像成在光屏的上方,由通过凸透镜光心的光线传播方向不变可知,此时应将凸透镜向下调整,使像成在光屏的中央。
(3)乙图中,保持凸透镜位置不变,将蜡烛移至15.0cm刻度线处,此时物距为
即物距大于二倍焦距,根据凸透镜的成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像,照相机根据此原理制成的。
(4)由图丙可知,蜡烛在10.0cm刻度线处,凸透镜在15.0cm刻度线处,此时物距为
即物距小于焦距,根据凸透镜的成像规律可知,此时成正立、放大的虚像,像与物同侧,因此人眼应在图中B处能观察到烛焰的像。
(5)倒立的像是实像,根据凸透镜成实像时物远像近像变小的规律,当人离水球远一些时,倒立的像会变小;凹透镜能成正立、缩小的像,所以水和气泡构成了一个凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,生活中这种透镜可以用来矫正近视眼;将凹透镜放在调整好的图乙中烛焰到凸透镜之间,使像延迟会聚,所以应将蜡烛向左移。
(6)A.实验中无论怎样移动三者的位置都找不到烛焰的像,可能是三者中心不在同一高度,凸透镜焦距的大小不影响成像,故A错误;
B.实验过程中,蜡烛因燃烧而变短,根据过光心的光线传播方向不变可知,烛焰在光屏上的像会向上移动,故B错误;
C.实验时有个小飞虫停在凸透镜表面,挡住了部分光线,使所成的像变暗,但光屏上仍然成完整的实像,故C错误;
D.取一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,此时凸透镜的焦距不变,透过凸透镜的光线变少,则所成的像与原来的像相比,像大小没有变化,但像会变暗一些,故D正确。
故选D。
38.(25-26八年级上·上海普陀·阶段检测)某实验小组利用图(a)所示的实验装置进行“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)实验安装时需要调节凸透镜、光屏和烛焰的中心大致在________,目的是________。
(2)若透镜的焦距为10厘米,点燃的蜡烛放在10厘米的刻度上,从图(a)中可以读出此时的物距为_____厘米,接下来的操作是移动_____,在______范围(填**厘米~**厘米刻度)内找实像,直到像最______为止。
(3)某小组实验时,将点燃的蜡烛和透镜移至图(b)所示位置,此时他们无论怎样移动光屏都不能在光屏上接收到清晰的像,经小组内认真分析,他们终于明白了产生这个现象的原因是________。若该凸透镜上半部分摔碎了,仍用这个凸透镜做实验,光屏上________(选填“能”或“不能”)成烛焰完整的像。
【答案】(1) 同一高度 使像成在光屏中央 (2) 30.0 光屏 50厘米~60厘米刻度 清晰
(3) 物距小于一倍焦距,成虚像,虚像无法用光屏承接 能
【详解】(1)为使像成在光屏中央,应在安装时调节凸透镜、光屏和烛焰的中心大致在同一高度上。
(2)由图(a)可知,刻度尺的分度值为1cm,透镜在40.0cm刻度值上,则物距为
已知焦距,此时,根据凸透镜的成像规律,像距满足,即
透镜在40.0cm刻度处,因此光屏刻度范围为
即50厘米~60厘米刻度内,此时成像最清晰。
(3)无论怎样移动光屏都不能在光屏上接收到清晰的像,说明成的是虚像,物距小于一倍焦距,虚像无法被光屏承接;凸透镜上半部分摔碎,凸透镜仍然有光线透过,只是透过光线变少,像变暗,光屏上仍能成烛焰完整的像。
39.(25-26八年级上·上海·阶段检测)探究“凸透镜成像规律”实验。
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上后,应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在同一高度,这样做的目的是_______________。
(2)当蜡烛位于图中的B处时,移动光屏到D处,观察到光屏上呈现清晰的像,此时像和物大小相等,则该凸透镜焦距为_________cm。当把蜡烛向右移动5cm,光屏上的像变得模糊。要使像变清晰,应适当向______(选“A.左”、“B.右”)移动光屏,此时光屏上的像应该是倒立、_____(选 “A.放大”、“B.等大”或“C.缩小”)的实像。
(3)在实验中移动光屏时,在光屏上始终得不到一个清晰的像,原因可能是____________。
(4)小黄多次改变蜡烛位置,调整光屏,记录光屏上成最清晰的像时的物距、像距,数据在下表。小浦发现小黄最后两组数据的像距是错误的,请分析错误的原因___________。
实验次数
1
2
3
4
5
物距/cm
45.0
30.0
20.0
18.0
15.0
像距/cm
14.0
15.0
20.0
72.5
80.0
【答案】(1)使像成在光屏的中央 (2) 10.0 B A
(3)物体在一倍焦距以内 (4)直接将刻度线处的读数记录了下来,没有减去凸透镜的位置50cm
【详解】(1)探究凸透镜成像实验中,在光具座上依次放置蜡烛,凸透镜、光屏;点燃蜡烛,调节凸透镜和光屏的高度,使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度,这样做的目的是使像成在光屏的中央。
(2)由图可知,此时物距 像距为
蜡烛恰好在光屏上成倒立、等大的像,则,则
当把蜡烛向右移动5cm,物距变小,像距变大,所以应将光屏远离透镜,即向右移动,故选B;此时物距,所以在光屏上成倒立、放大的实像,故选A。
(3)在光屏上始终得不到清晰的像,可能的原因是物距在凸透镜的一倍焦距之内,成正立、放大的虚像,所以在光屏上始终得不到清晰的像。
(4)最后两组的像距明显偏大,当物距大于一倍焦距小于二倍焦距,像距大于二倍焦距;并且物近像远像变大。猜测错误的原因是直接将刻度线处的读数记录了下来,没有减去凸透镜的位置50cm。
40.(24-25八年级上·上海·阶段检测)某小组同学完成“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)测量凸透镜的焦距如图1所示,则该凸透镜的焦距______cm。
(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,应将光屏向______调整(选填“左”、“右”、“上”或“下”),使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在______上。
(3)实验过程中,移动光屏至某一位置得到清晰的像(如图2所示),这个像是倒立、______(选填“缩小”、“等大”或“放大”)的。在蜡烛和凸透镜之间放上一个眼镜镜片,光屏上的像变模糊,将光屏向右移动,像再次变清晰。则这个镜片是______眼镜的镜片(选填“远视”或“近视”)。
【答案】(1)10.0 (2)上 同一高度 (3) 放大 近视
【详解】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到凸透镜光心的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距是
(2)为了使像成在光屏中央,所以需要将蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心调节在同一高度,如图2所示,点燃蜡烛后,调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上,所以应该将光屏上移。
(3)由图2 可知,烛焰距凸透镜的距离小于光屏距凸透镜的距离,即u<v,此时光屏上成倒立、放大的实像;在蜡烛和凸透镜之间放置一个眼镜片,将光屏适当向右移动后,再次在光屏成清晰的像,这说明像推迟会聚,放入的镜片是凹透镜,凹透镜是近视眼镜片。
41.(22-23八年级上·上海·期末)小华和小红同学通过实验探究凸透镜成实像的规律,他们在光具座上固定焦距为f的凸透镜,取高度h为8厘米的物体进行实验。调节好实验装置后,他们分别取不同的物距u并移动光屏找像,每次都使光屏上的像最清晰,将相应的像距v、成像情况记录在下表中。
表一:
实验序号
物距u(厘米)
像距v(厘米)
像高(厘米)
1
32.0
14.4
3.6
2
25.0
16.7
5.3
3
22.0
18.3
6.7
表二:
实验序号
物距u(厘米)
像距v(厘米)
像高(厘米)
4
19.0
21.1
8.9
5
15.0
30.0
16.0
6
12.0
60.0
40.0
①分析比较实验序号1、2、3或4、5、6数据中物距u、像距v及成像的变化情况,可得出的初步结论是:凸透镜成实像时,______________。
②分析比较实验序号1、2或3数据中物距u与像距v的大小关系及成像情况,可得出的初步结论是:凸透镜成实像、且_______________时,所成的像是缩小的。
③小红同学计算了表一中物距与像距之和,由此得出结论:凸透镜成实像时,物距与像距之和越小,成的像越大。
小华通过分析比较实验序号________,判断小红的结论是________的(选填“正确”、“错误”)。
④小华进一步分析比较表一和表二中物距与像距之和,提出了一个猜想:“当物距与像距之和最小时,可能会成等大的实像”。为了验证该猜想,他们应将物距设定在________厘米的范围内继续进行实验。
【答案】 物距越小,像距越大,成像越大 物距大于像距 4、5、6 错误 19~22
【详解】①纵向分析比较实验序号1、2、3或4、5、6数据中物距u、像距v及成像的变化情况,可得出的初步结论是:凸透镜成实像时, 物距变小,像距变大,像变大,即物距越小,像距越大,成像越大。
②分析比较实验序号1、2或3数据中物距u与像距v的大小关系及成像情况可知,物距都大于像距,结合表中数据,可得出的初步结论是:凸透镜成实像、且物距大于像距时,所成的像是缩小的。
③分析实验序号4、5、6,可知对应的物距与像距之和
19.0cm+21.1cm=40.1cm 15.0cm+30.0cm=45.0cm 12.0cm+60.0cm=72.0cm
物距与像距之和变大,而成的像变大,故小红的结论是错误的。
④因为物体的高度为8cm。在表一中,当物距为22.0cm时,像高度为6.7cm;在表二中,当物距为19.0cm时,像高度为8.9cm,这两个数据与物体的高度比较接近,所以为了验证该猜想,他们应将物距设定在19~22厘米的范围内继续进行实验。
42.(25-26八年级上·江苏常州·期中)小明用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”。
(1)实验在_________(选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行,现象更明显。
(2)小明将蜡烛、凸透镜、光屏按序固定在光具座上,点燃蜡烛后,为了能使像清晰的成在光屏的中央位置,要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在_________上。
(3)调整后,如图甲所示,移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像,该像是倒立、________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
(4)若将“F”形的LED灯(如图乙所示)替代蜡烛放在离凸透镜5cm的地方,我们透过透镜能看到的清晰的像是图丙中的_______。若放在离凸透镜15cm的地方并移动光屏,光屏上成的清晰的像是图丙中的______。
(5)当光屏上出现烛焰清晰的像时,如果用遮光板挡住透镜的上半部分,那么我们观察光屏时,将会在光屏上看到_________(填字母)。
A.烛焰像的下半部分 B.烛焰像的上半部分
C.烛焰完整的像,像的亮度变暗 D.烛焰完整的像,像的亮度不变
(6)实验过程中,燃烧的蜡烛变短了,可将光屏的高度调________(选填“高”或“低”)一些,或者将凸透镜的高度调_________(选填“高”或“低”)一些,使像成在光屏中央。
(7)小明利用上述器材测量该凸透镜的焦距。将凸透镜固定于光具座某刻度处,再将蜡烛、光屏分别自透镜两侧较远处缓慢靠近凸透镜,直至光屏上出现等大的清晰像,此时蜡烛与光屏的距离为40.4cm,则凸透镜的焦距为____________cm。
【答案】(1)较暗 (2)同一高度 (3)缩小 (4) C D (5)C
(6) 高 低 (7)10.1
【详解】(1)较暗环境中,烛焰或LED成像的亮度和环境的对比度更高,所成的像会更清晰明显。
(2)调整三者中心大致在同一高度,目的是让像始终成在光屏的中央,便于观察。
(3)已知凸透镜焦距,从甲图可知物距
满足的条件,根据凸透镜成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像。
(4)物距,此时成正立、放大的虚像,对应图丙的C;
物距为15cm满足,成倒立、放大的实像,实像上下、左右均颠倒,对应图丙的D。
(5)挡住透镜上半部分后,透镜下半部分仍能折射全部烛焰的光线成像,所以像依然完整,但透过透镜的光线总量减少,像的亮度会变暗,故选C。
(6)蜡烛变短后烛焰下移,像会向光屏的上方偏移,因此可以把光屏调高承接像,也可以把凸透镜调低,让像重新下移到光屏中央。
(7)当凸透镜成倒立等大的实像时,满足,此时蜡烛到光屏的总距离为
因此,计算得
43.(2026·江苏盐城·中考真题)小华与同学们一起探究凸透镜成的像的大小、正倒与物距的关系。
(1)实验前器材在光具座上的位置如图所示,接下来的操作是将光屏向___________移。
(2)用高为3cm的F形光源进行实验,保持透镜在30cm刻度线处不变,改变___________和光屏的位置,得到的实验数据和现象如下表所示。
物距
28
26
22
18
16
14
12
10
8
5
像高
1.7
1.9
2.5
3.7
5
7.6
15.1
光屏上找不到物体的像
像的正倒
倒
倒
倒
倒
倒
倒
倒
①当物距为28cm时,将像高与_________对比,得出光屏上成倒立、缩小的像。
②随着物距的不断减小,像的高度逐渐_________,且像都是倒立的。
③继续减小物距,光屏上找不到光源的像,此时她在________(选填“光屏”或“光源”)一侧通过透镜可看到像。
(3)根据表格数据可以推测,光源通过透镜成等大的像时的物距是________cm。
【答案】(1)下 (2)F形光源 物高 增大 光屏 (3)20
【详解】(1)实验前要调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,图中光屏中心明显高于光源和透镜的中心,因此将光屏向下移动,保证像能成在光屏中央。
(2)探究像的性质与物距的关系时,透镜位置固定,需要改变F形光源的位置来调整物距,同时对应移动光屏找清晰的像。
①已知光源高度为3cm,当物距28cm时像高仅1.7cm,将像高和物体(光源)的高度对比,就能得出此时成倒立、缩小的像。
②从表格数据能直接看出,物距不断减小时,像的高度从1.7cm逐渐增大到15.1cm,像高逐渐增大。
③物距小于焦距时,凸透镜成正立、放大的虚像,虚像和物体在透镜的同一侧,因此需要在光屏一侧透过透镜才能观察到这个虚像。
(3)凸透镜成倒立、等大实像的条件是物距等于2倍焦距,此时像和物体大小相等,也就是像高等于光源高度3cm。从表格数据可知:物距22cm时像高2.5cm(缩小),物距18cm时像高3.7cm(放大),说明等大像的物距在18~22cm之间;同时物距10cm时光屏不成像,可推测物距为20cm,此时焦距 ,与表中其他数据相符。
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