中考物理二輪復習核心素養(yǎng)提升專題07 物理探究實驗（2）-光學中的3個探究實驗（含解析）

專題07初中物理探究實驗（2）——光學中三個探究實驗梳理探究實驗一：探究光的反射定律【提出問題】光反射時遵循什么規(guī)律?反射光沿什么方向射出？【設(shè)計實驗】1.實驗器材：激光筆、鉛筆、量角器、平面鏡、可折轉(zhuǎn)的白色粗糙硬紙板等。①量角器：測量入射角和反射角的度數(shù)。②可折轉(zhuǎn)白色粗糙硬紙板的作用：一是顯示光的傳播路徑，對光線起漫反射作用；二是探究入射光線、法線和反射光線是否在同一平面內(nèi)。2.實驗裝置如圖1所示：把一個平面鏡放在水平桌面上，再把一張紙板ENF豎直地立在平面鏡上，紙板上的直線ON垂直于鏡面。圖1研究光的反射定律圖1研究光的反射定律圖2還能看到光嗎？【進行實驗與收集證據(jù)】1.使一束激光貼著紙板沿某一個角度射到O點，經(jīng)平面鏡反射，將沿另一個方向射出。在紙板上用筆描出入射光EO和反射光OF的徑跡。改變?nèi)肷涔獾慕嵌?，多做幾次，換用不同顏色的筆記錄每次光的徑跡。取下紙板，用量角器測量ON兩側(cè)的∠i和∠r，將數(shù)據(jù)記錄在下表中。次數(shù)次數(shù)∠i∠r1232.紙板ENF是用兩塊紙板連接起來的。將紙板NOF向前或向后折（如圖2所示），在紙板上還能看到反射光嗎？3.將光線逆著反射光線的方向射入，觀察新的反射光的傳播路徑是否與原來的入射光線重合？【分析與論證】1.描述光反射的幾個基本術(shù)語①入射點O：光線射到鏡面上的點。②法線ON：通過入射點，垂直于鏡面的直線。③入射光線AO：入射到鏡面的光線。④反射光線OB：從鏡面返回的光線。⑤入射角i：入射光線與法線的夾角。⑥反射角r：反射光線與法線的夾角。2.對實驗現(xiàn)象進行分析：①分析反射角和入射角的大小可得出：反射角等于入射角。②分析反射光線、入射光線和法線的位置關(guān)系：可看到兩半塊紙板在一個平面內(nèi)時有反射光線，右半部分向前折或向后折，觀察不到反射光線。說明反射光線、入射光線、和法線在同一平面內(nèi)。③多次改變?nèi)肷涔饩€的路徑，分別沿AO、BO、CO的方向射到平面鏡，記錄對應反射光線的路徑分別為OA'、OB'、OC'。會發(fā)現(xiàn)：反射光線和入射光線總是分居法線的兩側(cè)。④光路可逆：將光線逆著反射光線的方向射入，觀察到新的反射光的傳播路徑與原來的入射光線重合；3.實驗結(jié)論：光的反射定律：在反射現(xiàn)象中，反射光線、入射光線、和法線在同一平面內(nèi)；反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)；反射角等于入射角。在反射現(xiàn)象中，光路可逆?！窘涣髋c討論】1.對應關(guān)系：每一條反射光線對應一條入射光線。2.讓光線緊貼紙板（光屏）射向點的目的：在硬紙板（光屏）上能顯示光路.3.實驗描繪光的傳播路徑的方法：在入射光線和反射光線上取一個點，將該點與反射點連接。4.區(qū)分每一組的對應的入射光線和反射光線的方法：對每一組入射光線和反射光線分別用不同顏色的筆進行描繪，或者對每一組入射光線和反射光線進行編號.【例題1】在“探究光的反射規(guī)律”實驗中:甲甲乙（1）實驗過程中，紙板與平面鏡必須放置.（2）如圖甲所示，一束光沿MO方向射向鏡面，則反射光沿方向.（3）圖甲中，若使光束沿NO方向射向平面鏡，則反射角為度.（4）實驗中需要用到的測量器材有.（5）圖乙中，使用可繞ON折轉(zhuǎn)的紙板的目的是.（6）如圖乙所示，使一束光貼著紙板EON沿某一角度射到O點，在紙板FON上沒有觀察到反射光，原因可能是.（7）圖乙中，讓入射光線EO靠近法線NO，則反射角會.如果讓光線逆著OF的方向射到平面鏡上，會看到反射光線沿著OE方向射出，此現(xiàn)象說明.（8）為了便于測量和研究，需要把光路記錄在紙板上，你的方法是.（9）正確操作實驗，并在紙板上記錄每次實驗中光的徑跡，取下紙板，接下來進行的操作是，將數(shù)據(jù)記錄在表格中，并比較反射角與入射角的大小.（10）小明完成實驗探究后，將實驗所測數(shù)據(jù)記錄在表一中，他根據(jù)表中數(shù)據(jù)得出的結(jié)論和其他同學的結(jié)論并不一致。請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析小明實驗中出現(xiàn)錯誤的原因是.表一表一表二（11）小東也完成了實驗探究，測量數(shù)據(jù)如表二所示。小東分析數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是：光發(fā)生反射時，入射角等于反射角。小聰?shù)慕Y(jié)論是：光發(fā)生反射時，反射角等于入射角。你認為的結(jié)論正確，理由是___________?！敬鸢浮浚?）垂直；（2）OB；（3）0；（4）量角器；（5）探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)；（6）紙板EON與FON不在同一平面內(nèi)(或紙板沒有與平面鏡垂直)；（7）減小，在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的；（8）在紙板上用筆描出入射光和反射光的徑跡；（9）測量入射角和對應反射角的大??；（10）將反射光線與鏡面的夾角當成了反射角(或?qū)⑷肷涔饩€與鏡面的夾角當成了入射角)；（11）小聰，光發(fā)生反射時，入射角是自變量，反射角是因變量?！窘馕觥浚?）實驗過程中，紙板與平面鏡必須垂直放置.（2）如圖甲所示，一束光沿MO方向射向鏡面，根據(jù)光的反射定律，則反射光沿OB方向.（3）圖甲中，若使光束沿NO方向射向平面鏡，入射角為0，則反射角也為0度.（4）實驗中需要用到的測量器材有量角器.（5）圖乙中，使用可繞ON折轉(zhuǎn)的紙板的目的是探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi).（6）如圖乙所示，使一束光貼著紙板EON沿某一角度射到O點，在紙板FON上沒有觀察到反射光，原因可能是紙板EON與FON不在同一平面內(nèi)(或紙板沒有與平面鏡垂直).（7）圖乙中，讓入射光線EO靠近法線NO，則反射角會減小.如果讓光線逆著OF的方向射到平面鏡上，會看到反射光線沿著OE方向射出，此現(xiàn)象說明在反射現(xiàn)象中，光路是可逆的.（8）為了便于測量和研究，需要把光路記錄在紙板上，比較好的方法是在紙板上用筆描出入射光和反射光的徑跡.（9）正確操作實驗，并在紙板上記錄每次實驗中光的徑跡，取下紙板，接下來進行的操作是測量入射角和對應反射角的大小，將數(shù)據(jù)記錄在表格中，并比較反射角與入射角的大小.（10）請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)分析，小聰?shù)慕Y(jié)論正確，小東結(jié)論錯誤的原因是：因果關(guān)系顛倒了，因為光發(fā)生反射時，入射角是自變量，反射角是因變量。探究實驗二：探究平面鏡成像的特點【提出問題】平面鏡成的像有什么特點呢？【猜想和假設(shè)】1.像的位置在平面鏡前或后；2.像和物大小相等或不相等；3.像到平面鏡的距離與物到平面鏡的距離相等或不相等?！驹O(shè)計實驗】1.實驗器材：薄玻璃板、支架、兩只完全相同的蠟燭、白紙一張、刻度尺、筆等。2.實驗裝置如下圖3所示。3.怎樣確定像的位置?怎樣比較像與物的大小?①用玻璃板代替平面鏡，既能成像，又能便于透過玻璃板找到像的位置.②用未點燃的相同大小的蠟燭替代點燃蠟燭的像，可以比較物體和像的大小.③進行多次實驗，避免偶然性，使結(jié)論具有普遍性.【進行實驗與收集證據(jù)】1.如圖4所示，將一張白紙放在水平桌面上，再將一塊玻璃板豎直放在紙上。準備兩根相同的蠟燭以及刻度尺、鉛筆等。2.在玻璃板前放一支點燃的蠟燭。看一看，它的像是在鏡前還是在鏡后？圖3圖3圖4BA3.將另一只完全相同的未點燃的蠟燭B放到鏡后，使它與點燃的蠟燭A的像重合，此時玻璃板后蠟燭B位置就是像的位置，記下兩支蠟燭的位置。（改變蠟燭到鏡面的距離，進行三次實驗）4.觀察并比較蠟燭A的像與蠟燭B的大小。5.移去鏡后的蠟燭，在此位置放一張白卡片，觀察白卡片上是否有像？【分析與論證】1.用鉛筆在白紙上畫出平面鏡以及蠟燭A和蠟燭B的位置，用刻度尺畫直線把兩支蠟燭的位置連接起來，量出兩支蠟燭到玻璃板的距離。發(fā)現(xiàn)像和物體到平面鏡的距離相等。實驗序號①②③物到平面鏡的距離/cm4.36.89.2像到平面鏡的距離/cm4.66.69.22.用量角器測量物與像的連線與鏡面之間的夾角，發(fā)現(xiàn)像與物的連線與鏡面垂直。3.移去鏡后的蠟燭，在此位置放一張白卡片，發(fā)現(xiàn)白卡片上沒有像，表明該像是虛像。4.實驗結(jié)論：平面鏡成像的特點：平面鏡所成的像是虛像，像的大小和物體的大小相等，像和物體到平面鏡的距離相等，像和物體的連線與鏡面垂直。根據(jù)數(shù)學對稱知識，平面鏡成像的規(guī)律也可表述為：平面鏡所成的像與物體關(guān)于鏡面對稱?！窘涣髋c討論】1.得出蠟燭和像到玻璃板的距離不等的原因：①蠟燭沒有垂直放置；②后支蠟燭與前支蠟燭在玻璃板中的像沒有完全重合；③玻璃板太厚。2.將桌面上的白紙換成方格紙的好處是方便比較蠟燭A和像到平面鏡的距離.3.觀察像的時候，眼睛的位置應與蠟燭A同側(cè)。因為平面鏡成像的原理是光的反射，且只有當光進入人眼時，人眼才能看到像.【例題3】如圖甲所示是某同學做“探究平面鏡成像規(guī)律”實驗時的情景，請回答下列問題：甲乙丙甲乙丙（1）實驗中應選用玻璃板代替平面鏡，目的是。實驗中應選擇（選填“較厚”或“較薄”）的玻璃板，若選擇另一種玻璃板會產(chǎn)生什么現(xiàn)象?.（2）實驗時，若該同學發(fā)現(xiàn)無論如何移動蠟燭B都無法與蠟燭A的像重合，原因可能是.（3）該同學應選用兩支的蠟燭，目的是比較像與物的關(guān)系，這里用到的是（填實驗方法）.（4）該同學把一支點燃的蠟燭A放在玻璃板的前面，此時應該從（選填“玻璃板前”或“玻璃板后”）觀察蠟燭A的像，這個像是由光的形成的.（5）該同學將另一支與蠟燭A完全相同但（選填“點燃”或“不點燃”）的蠟燭B放到玻璃板后像的位置，它與像完全重合，說明像與蠟燭A的大?。ㄟx填“相等”或“不相等”）.（6）將光屏放在蠟燭B的位置上，發(fā)現(xiàn)光屏上（選填“能”或“不能”）承接到蠟燭A的像。這說明平面鏡成像時成的是像.（7）該同學在只做了一次實驗后就得出了實驗結(jié)論，這種做法正確嗎，為什么?.（8）若該同學將桌面上的白紙換成方格紙進行實驗，則這種做法的優(yōu)點是.（9）進行過三次實驗后，記錄的物體和像的位置如圖乙所示，為了得到實驗結(jié)論，接下來應如何操作?.（10）分析圖丙中的信息可得出平面鏡成像的特點：像和物到平面鏡的距離；和物的連線與平面鏡。（11）將白紙沿MN對折后發(fā)現(xiàn)物體的位置和它的像的位置重合，所以平面鏡成像的特點又可表述為：平面鏡成的像與物體關(guān)于鏡面.（12）用棋子代替蠟燭進行實驗，但怎么也看不清楚棋子的像，請你提出一個解決這個問題的辦法：.【答案】（1）便于確定像的位置，較薄，會同時出現(xiàn)兩個像；（2）玻璃板沒與水平桌面垂直放置；（3）完全相同，大小，等效替代法；（4）玻璃板前，反射；（5）不點燃，相等；（6）不能，虛像；（7）不正確，因為僅憑一次實驗數(shù)據(jù)得出的結(jié)論具有偶然性；（8）方便比較像與物到平面鏡的距離關(guān)系；（9）測量對應的像和物到平面鏡的距離并比較它們的大小關(guān)系（或連接對應的像和物，測量像與物的連線與平面鏡是否垂直）；（10）相等，垂直；（11）對稱；（12）用燈光照亮棋子?！窘馕觥浚?）實驗中應選用玻璃板代替平面鏡，目的是便于確定像的位置。實驗中應選擇較薄的玻璃板，若選擇厚的玻璃板，則蠟燭會通過前后兩個面成兩個虛像。（2）實驗時，若該同學發(fā)現(xiàn)無論如何移動蠟燭B都無法與蠟燭A的像重合，原因可能是玻璃板沒與水平桌面垂直放置。（3）選用兩支完全相同的蠟燭，目的是比較像與物的大小關(guān)系，這里用到的是等效替代法。（4）該同學把一支點燃的蠟燭A放在玻璃板的前面，此時應該從玻璃板前觀察蠟燭A的像，因為平面鏡成像的原理是光的反射，且只有當光進入人眼時，人眼才能看到像。（5）該同學將另一支與蠟燭A完全相同但不點燃的蠟燭B放到玻璃板后像的位置，它與像完全重合，說明像與蠟燭A的大小相等。（6）將光屏放在蠟燭B的位置上，發(fā)現(xiàn)光屏上不能承接到蠟燭A的像。這說明平面鏡成像時成的是虛像。（7）該同學在只做了一次實驗后就得出了實驗結(jié)論，這種做法不正確，因為僅憑一次實驗數(shù)據(jù)得出的結(jié)論具有偶然性。（8）將桌面上的白紙換成方格紙進行實驗，優(yōu)點是方便比較像與物到平面鏡的距離關(guān)系。（9）進行過三次實驗后，記錄的物體和像的位置如圖乙所示，為了得到實驗結(jié)論，接下來應如何操作?測量對應的像和物到平面鏡的距離并比較它們的大小關(guān)系（或連接對應的像和物，測量像與物的連線與平面鏡是否垂直）。（10）分析圖丙中的信息可得出平面鏡成像的特點：像和物到平面鏡的距離相等；像和物的連線與平面鏡垂直。（11）將白紙沿MN對折后發(fā)現(xiàn)物體的位置和它的像的位置重合，所以平面鏡成像的特點又可表述為：平面鏡成的像與物體關(guān)于鏡面對稱。（12）用棋子代替蠟燭進行實驗，但怎么也看不清楚棋子的像，可以用燈光照亮棋子。探究實驗三：探究凸透鏡的成像規(guī)律【提出問題】凸透鏡所成像的虛實、大小、正倒跟什么因素有關(guān)系？【猜想和假設(shè)】①可能與物體到透鏡的距離有關(guān)。生活中的支持事例：照相機、投影儀和放大鏡的成像特點不同，是因為物體到透鏡的距離不同。②可能與凸透鏡的焦距有關(guān)。生活中的支持事例：同一物體通過照相機成像，當照相機的焦距改變時（調(diào)焦），凸透鏡所成像的大小會改變?！驹O(shè)計實驗】1.關(guān)于物距、像距：物距u：是指物體到透鏡光心的距離；像距v：是指像到透鏡光心的距離。2.我們可以把物體放在距凸透鏡較遠的地方，然后逐漸移近，觀察成像的情況。由于凸透鏡對光的偏折程度跟透鏡的焦距f有關(guān)系，所以研究物距u的變化時，焦距可能是個應該注意的參照距離。比如，我們可以注意觀察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……時物體成像的情況。【進行實驗與收集證據(jù)】1.實驗器材：光具座、凸透鏡（焦距f=10cm）、蠟燭（燭焰作為發(fā)光體）、光屏等。2.實驗操注意事項①實驗時，先調(diào)節(jié)燭焰、透鏡和光屏的高度，使燭焰的中心、透鏡的光心和光屏的中心大致在同一高度，目的是使像成在光屏中央。②實驗過程中，蠟燭燃燒變短，為了使像仍成在光屏的中央，如果只調(diào)節(jié)蠟燭，應把蠟燭往上調(diào)；如果只調(diào)節(jié)光屏，應把光屏往上調(diào)。3.用一只蠟燭作為發(fā)光體，一塊白色的硬紙板作為屏，研究燭焰的成像情況。①把蠟燭放在較遠處，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在屏上成清晰的實像。觀察實像的大小和正倒，測出物距u和像距v。②把蠟燭向凸透鏡移近幾厘米，放好后重復以上操作。③繼續(xù)向凸透鏡移動蠟燭并調(diào)整光屏的位置，你總能在屏上得到蠟燭的像嗎?撤去光屏，從光屏一側(cè)向透鏡方向看去，能否觀察到蠟燭的像?像在什么位置?把實驗中得到的數(shù)據(jù)和觀察結(jié)果填入下表。每個小組可以自己選擇適當?shù)奈锞?，并與各小組共享測量的數(shù)據(jù)。像與物距的關(guān)系凸透鏡的焦距f=10cm物距與焦距的關(guān)系物距u/cm像的性質(zhì)像距v/cm虛實大小倒正u>2f30實像縮小倒立15u=2f20實像等大倒立202f>u>f15實像放大倒立30u<f6虛像放大正立——【分析與論證】分析上表記錄，找出凸透鏡成像的規(guī)律。2.像的大?。和雇哥R在什么條件下成縮小的實像，在什么條件下成放大的實像？有沒有縮小的虛像？3.像的倒正：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？4.像的放大與縮小的條件：凸透鏡成放大的像時，物距跟像距相比，哪個比較大？成縮小的像時，物距跟像距相比，哪個比較大？5.凸透鏡所成的像有沒有正立的實像？有沒有倒立的虛像？進行分析，得出結(jié)論：1．焦點是實像和虛像的分界點。物體在焦點以外成實像，焦點以內(nèi)成虛像。即一倍焦距分虛實。2．二倍焦距是成放大和縮小像的分界點。物體在二倍焦距以外成縮小的實像，在一倍焦距與二倍焦距之間成放大的實像。物體在焦距以內(nèi)，成正立放大的虛像，沒有縮小的虛像。即二倍焦距分大小。3．實像與物體在凸透鏡的異側(cè)，都是倒立的；虛像與物體在凸透鏡的同側(cè)，都是正立的。4．物距u＞v（像距），像是縮小的，u＜v，像是放大的。5．實像是實際光線的交點，可以在光屏上呈現(xiàn)，虛像是光線的反向延長線的交點，不能在光屏上呈現(xiàn)。實像可以是縮小的，也可以是放大的，虛像一定是放大的。記憶口訣：一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小，物近（離焦點）像遠像變大；虛像（與物）同側(cè)正，實像異側(cè)倒，像物相互跟著跑。【交流與討論】1.物體在一倍焦距內(nèi)成正立、放大的虛像，眼睛應在光屏一側(cè)觀察成像情況；2.光屏上找不到像的原因，可能是：①蠟燭在1倍焦距內(nèi)，凸透鏡成虛像，不能呈現(xiàn)在光屏上；②蠟燭在焦點上，凸透鏡沒有成像；③蠟燭到凸透鏡的距離稍大于1倍焦距，成像在很遠的地方，光屏無法移動到該位置；④蠟燭、凸透鏡、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上?！纠}2】在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中:（1）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次擺在光具座上，為了使蠟燭的像成在光屏中央，應調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏的中心大致在.（2）如圖甲所示，一束平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑，則凸透鏡的焦距f=cm.甲乙甲乙丙（3）如圖乙所示，光屏上呈現(xiàn)清晰的像（未畫出），此像的性質(zhì)是的實像。若保持蠟燭和光屏的位置不變，移動透鏡至刻度線處，光屏上能再次呈現(xiàn)清晰的像。

（4）如圖丙所示，保持蠟燭位置不變，移動透鏡至16.0cm刻度線處，則人眼在圖中處能觀察到燭焰的像.

（5）在圖乙的實驗后，若將蠟燭向右移動少許，則應將光屏向（選填“左”或“右”）移動才能再次在光屏上成清晰的像，此時像的大小比移動前的像要些。如果向右移動蠟燭到一定的位置時，無論怎樣移動光屏都無法在光屏上承接到像，可能的原因是.（6）圖乙實驗中的成像原理與（選填“放大鏡”“投影儀”或“照相機”）相同.（7）在圖乙的實驗后，若保持蠟燭和透鏡的位置不變，更換凸透鏡，在光具座上向左移動光屏，光屏上又出現(xiàn)了清晰的像，這表明像距變了。由此推斷更換的凸透鏡對光的會聚能力，此透鏡的焦距（選填“大于”“小于”或“等于”）10.0cm.（8）在圖乙的實驗中，若用不透明的硬紙板擋住凸透鏡的上半部分，則光屏上（填選項序號）.A.只出現(xiàn)燭焰像的上半部分B.只出現(xiàn)燭焰像的下半部分C.出現(xiàn)燭焰完整的像，但像更小了D.燭焰的像仍然是完整的，且大小不變，只是變暗了【答案】（1）同一高度；（2）10；（3）倒立、放大，40.0cm；（4）B；（5）右，大，蠟燭在焦點或焦點以內(nèi)；（6）投影儀；（7）小，較強，小于；（8）D。【解析】（1）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次擺在光具座上，為了使蠟燭的像成在光屏中央，應調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏的中心大致在同一高度.（2）如圖甲所示，一束平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑，則凸透鏡的焦距f=10cm.（3）如圖乙所示，此時像距大于物距，所以是放大的實像。若保持蠟燭和光屏的位置不變，根據(jù)光路的可逆，當現(xiàn)在的物距是原來的像距時，則現(xiàn)在的像距就是原來的物距，所以移動透鏡至40.0cm刻度線處，光屏上能再次呈現(xiàn)清晰的像。

（4）如圖丙所示，保持蠟燭位置不變，移動透鏡至16.0cm刻度線處，此時物距小于焦距，凸透鏡成正立放大的虛像，與物體同側(cè)，則人眼在圖中B處能觀察到燭焰的像.

（5）在圖乙的實驗后，若將蠟燭向右移動少許，則物距變小，此時像變大，像距變大。所以應將光屏向右移動才能再次在光屏上成清晰的像，此時像的大小比移動前的像要大些。如果向右移動蠟燭到一定的位置時，無論怎樣移動光屏都無法在光屏上承接到像，可能的原因是蠟燭在焦點或焦點以內(nèi)。（6）圖乙實驗中，凸透鏡成倒立放大的實像，成像原理與投影儀相同.（7）在圖乙的實驗后，若保持蠟燭和透鏡的位置不變，更換凸透鏡，在光具座上向左移動光屏，光屏上又出現(xiàn)了清晰的像，這表明像距變小了。由此推斷更換的凸透鏡對光的會聚能力比較強，此透鏡的焦距小于10.0cm.（8）在圖乙的實驗中，若用不透明的硬紙板擋住凸透鏡的上半部分，則不影響成像的性質(zhì)，只是透過凸透鏡的光少了，所成的像變暗。所以選D.綜合練習1.小明用透明塑料盒設(shè)計了一個昆蟲標本觀察器，如圖所示。盒底上放標本，盒蓋上嵌入一凸透鏡。有焦距為5cm和10cm的兩種凸透鏡，為了在盒蓋上方附近，通過凸透鏡觀察到標本正立、放大的像，凸透鏡焦距f與盒高h選擇合理的是（）A.f=5cmh=10cm B.f=10cmh=12cmC.f=5cmh=12cm D.f=10cmh=6cm【答案】D。【解析】ABCD．盒蓋處安裝凸透鏡，盒底處有昆蟲標本，要使凸透鏡作放大鏡使用時，物距必須小于焦距，故ABC不符合題意，D符合題意。故選D。2．在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，蠟燭、凸透鏡及光屏處于圖示位置時，在光屏上得到燭焰清晰的像。下列說法正確的是（）A．光屏上成倒立、縮小的實像B．圖中成像特點與照相機的成像特點相同C．透鏡不動，蠟燭向左移動，光屏向右移動，可再次得到清晰的像D．透鏡不動，將蠟燭與光屏互換位置，光屏上仍能得到清晰的像【答案】D?！窘馕觥坑蓤D知，物距小于像距，此時光屏上成倒立、放大的實像，幻燈機或投影儀利用了此原理，選項AB錯誤；成實像時，物遠像近像變小，若將蠟燭向左遠離凸透鏡，則凸透鏡成的像變小，像距也變小，應將光屏向左靠近凸透鏡才能得到清晰的像選項C錯誤；透鏡不動，將蠟燭與光屏互換位置，根據(jù)光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，選項D正確。3.做凸透鏡成像實驗時，當蠟燭距透鏡為15cm時，在光屏上成清晰放大的像，則下列說法錯誤的是（）A．蠟燭距透鏡45cm時，一定成縮小的實像B．蠟燭距透鏡20cm時，一定成放大的實像C．蠟燭距透鏡18cm時，可能成放大的實像D．蠟燭距透鏡6cm時，一定成放大的虛像【答案】B?！窘馕觥恳肱袛嗤雇哥R成像的性質(zhì)，需要比較物距跟焦距的大小關(guān)系，根據(jù)蠟燭距凸透鏡15cm時，在光屏上成放大的像，可知2f＞15cm＞f，即15cm＞f＞7.5cm。A．蠟燭距透鏡45cm時，大于2倍焦距，一定成縮小的實像，A正確。B．蠟燭距透鏡20cm時，可能在1倍焦距與2倍焦距之間，不一定成放大的實像，B錯誤。C．蠟燭距透鏡18cm時，可能成放大的實像，該選項正確。D．蠟燭距透鏡6cm時，在1倍焦距以內(nèi)，一定成放大的虛像，正確。所以選B。4.清晨，太陽從東方冉冉升起，云縫中射出道道霞光，它讓我們的大千世界五彩繽紛，讓我們的世界擁有了無窮奧妙。下列對光的世界的探究中，結(jié)論正確的是（）。A.甲圖，通過注入氣泡的水球，我們看到太空授課的王亞平成“一正一倒”兩個像，其中正立的是虛像，倒立的是實像；B.乙圖，央視春晚節(jié)目舞蹈詩劇《只此青綠》的臨水起舞畫面中，舞者在舞臺上的“倒影”和小孔成像的原理相同；C.丙圖，光源經(jīng)凸透鏡在光屏上成一清晰的像，此時飛來一只小蟲落在凸透鏡上，則光屏上光源的像不完整；D.丁圖，小薇按照圖示將眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間，光屏上清晰的像變模糊，只將光屏靠近凸透鏡時，又能在光屏上看到清晰的像，則該眼鏡是近視眼鏡【答案】A?！窘馕觥緼．甲圖中，將氣泡注入水球，水球中間部分中間薄邊緣厚，相當于凹透鏡，此時凹透鏡成正立的虛像；水球的周圍部分中間厚邊緣薄，相當與凸透鏡，此時成倒立的實像，因此我們能看到太空授課的王亞平成“一正一倒”兩個像，其中正立的是虛像，倒立的是實像，故A正確；B．乙圖中，舞者在舞臺上的“倒影”屬于平面鏡成像，是光的反射形成的，小孔成像是由光的直線傳播形成的，兩者的成像原理不同，故B錯誤；C．丙圖中，小蟲落在凸透鏡上，此時小蟲在凸透鏡的焦點以內(nèi)，在光屏上不能成像，小蟲擋住了部分成像的光線，但是其余的光線仍能使物體成完整的像，由于成像光線變少，光屏上的像會變暗，故C錯誤；D．丁圖中，將光屏靠近凸透鏡時，又能在光屏上看到清晰的像，說明此時所成清晰像的像距變小了，則所放透鏡對光的會聚能力增強，因此在蠟燭與凸透鏡之間放的是一個會聚透鏡，遠視眼鏡是凸透鏡，對光具有會聚作用，因此應是遠視眼鏡，故D錯誤。故選A。5.在“探究平面鏡成像的特點”實驗中：（1）實驗器材：帶底座的玻璃板、白紙、兩支外形相同的蠟燭A和B、火柴、筆、光屏，為完成實驗還需要什么器材？_____（2）選用玻璃板代替平面鏡進行實驗的目的是什么？_____（3）如圖所示，在豎直的玻璃板一側(cè)放置點燃的蠟燭A，拿未點燃的蠟燭B在玻璃板另一側(cè)移動，直到看上去它與蠟燭A的像完全重合。蠟燭B與A的像完全重合說明了什么？_____（4）移去蠟燭B，在其原來位置上放置一塊光屏，光屏上能否呈現(xiàn)蠟燭A的像？_____這個現(xiàn)象說明了什么？_____【答案】（1）刻度尺；（2）便于確定像的位置；（3）像與物的大小相等；（4）不能，平面鏡所成的像是虛像?！窘馕觥浚?）本實驗中刻度尺的作用是測量像與物到平面鏡的距離，所以還需要刻度尺。（2）透明的玻璃板代替平面鏡，是因為玻璃板是透明的，在觀察蠟燭A的像時，同時也可以觀察到玻璃板另一側(cè)的蠟燭B，從而便于確定像的位置。（3）蠟燭A和B是完全相同的，所以當蠟燭B與A的像完全重合，說明像與物的大小相等。（4）平面鏡所成的像是虛像，所以不會出現(xiàn)在光屏上。6．某同學在探究“平面鏡成像特點”的實驗中：（1）實驗室提供了刻度尺、白紙、火柴，還需要下列選項中等器材。a、平面鏡；b、玻璃板；c、兩支同樣的蠟燭；d、兩支大小不同的蠟燭。（2）如（3）實驗中若要繼續(xù)探究“平面鏡成像特點”的實驗并得出像和物大小關(guān)系的結(jié)論，該同學應采取的操作是?！敬鸢浮浚?）b、c；（2）不符合，玻璃板沒有豎直放置（玻璃板傾斜放置），無法準確找到像的位置。（3）多次改變點燃蠟燭的位置，并移動未點燃蠟燭的位置，使點燃蠟燭的像與未點燃的蠟燭完全重合?！窘馕觥浚?）實驗室提供了刻度尺、白紙、火柴，還需要刻度尺器材測量距離。（2）如玻璃板沒有豎直放置，玻璃板傾斜放置，無法準確找到像的位置。（3）實驗中若要繼續(xù)探究“平面鏡成像特點”的實驗并得出像和物大小關(guān)系的結(jié)論，為使結(jié)論具有普遍意義，該同學應采取的操作是多次改變點燃蠟燭的位置，并移動未點燃蠟燭的位置，使點燃蠟燭的像與未點燃的蠟燭完全重合。7．在“探究光的反射規(guī)律”的實驗中，將平面鏡放在水面平桌面上，硬紙板豎直地立在平面鏡上，硬紙板上的直線NO垂直于鏡面，右側(cè)紙板可繞ON折轉(zhuǎn)。（1）為了精確探究光的反射規(guī)律，除了圖中的器材和刻度尺，還需要的測量工具是，在紙板上從不同方向都可以看到入射光EO的徑跡，這是因為光在紙板上發(fā)生了反射。（2）如圖甲所示，一束光貼著紙板沿某一方向射到O點經(jīng)平面鏡反射，沿另一個方向射出。保持左側(cè)紙板和入射光的位置不變，將右側(cè)紙板繞ON向后折轉(zhuǎn)（如圖乙），此時在右側(cè)紙板上（選填“能”或“不能”）看到反射光，說明：_____________。甲甲乙【答案】（1）量角器；漫；（2）不能，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)?！窘馕觥浚?）為了精確探究反射規(guī)律，需要測量反射角和入射角，記錄數(shù)據(jù)，列出表格，故除了圖中的器材以及刻度尺之外，還需要量角器；在紙板上從不同方向都可以看到入射光EO的徑跡，這是因為光在紙板上發(fā)生了漫反射；（2）由于反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，實驗中使用可折轉(zhuǎn)的硬紙板，保持左側(cè)紙板和入射光的位置不變，將右側(cè)紙板繞ON轉(zhuǎn)動，此時在右側(cè)紙板上不能看到反射光。8．在“探究光的反射定律”的實驗中。（1）如圖甲，先將平面鏡A放在水平桌面上，再將硬紙板B于平面鏡A放置其上，讓激光緊貼紙板射向O點。（2）為了顯示光路，紙板的表面應（選填“光滑“或“粗糙“）些。（3）如果垂直射向鏡面，則入射角為度，接著多次改變?nèi)肷涔獾姆较?，測得了幾組數(shù)據(jù)如表所示，由此可得出：光反射時，。序號入射角反射角130°30°245°45°360°60°（4）如圖乙所示是老師自制的實驗器材，圖丙是圖乙玻璃罩內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖，將平面鏡放在能轉(zhuǎn)動的水平圓臺上，柱N和柱M固定在圓臺上。先用加濕器使玻璃罩內(nèi)充滿霧氣。依次打開固定在柱N和柱M上的兩支激光筆，使其發(fā)出的光都射向平面鏡上的O點，其中紅色激光BO垂直射向鏡面。便出現(xiàn)了如圖乙所示的情景。老師緩緩轉(zhuǎn)動圓臺，同學們發(fā)現(xiàn)此時反射光也隨著轉(zhuǎn)動，且反射光始終處于AO和BO所確定的平面內(nèi)，由此我們發(fā)現(xiàn)本實驗中BO所在的直線是個有意義的物理模型，在物理學中我們稱之為______?！敬鸢浮浚?）垂直；（2）粗糙；（3）0；反射角等于入射角；（4）法線?！窘馕觥浚?）為了使光的傳播路徑能呈現(xiàn)在硬紙板上，應讓硬紙板B垂直放置在平面鏡A上，讓激光緊貼紙板射向O點；（2）為了看清楚紙板上的光路，紙板的表面應是較粗糙的，光線射在上面發(fā)生了漫反射，反射光線射向各個方向，無論從哪個角度看，都能看得清楚；（3）如果光垂直射向鏡面，反射光線、法線、入射光線重合，此時入射角為0°；由表中數(shù)據(jù)可知，光反射時，反射角等于入射角；（4）法線與平面鏡是垂直的，紅色激光BO垂直射向鏡面，本實驗中BO所在的直線是個有意義的物理模型，在物理學中叫法線。9．小陽利用如圖甲所示的實驗裝置，探究光反射時的規(guī)律，其中ENF是兩塊紙板連接起來的一個平面且與平面鏡垂直放置。（1）保持入射光的位置不變，把紙板F向后折（如圖乙所示），觀察現(xiàn)象。改變?nèi)肷涔獾奈恢?，多次重復上述實驗過程，發(fā)現(xiàn)相同的實驗現(xiàn)象。這說明反射光線與入射光線及法線ON在（選填“同一”或“不同”）平面內(nèi)；（2）在實驗中小陽還發(fā)現(xiàn)，隨著入射光位置的不斷改變，反射光的位置也在不斷改變，但是他們始終位于ON兩側(cè)，這說明反射光線與入射光線；（3）如圖甲所示，讓激光筆發(fā)出的光逆著原來的反射光BO射向鏡面時，此時的反射光將沿著方向射出；（4）如圖丙所示，標有角度的半圓形硬紙板ENF豎直放置，平面鏡緊貼硬紙板水平放置，用激光筆貼著硬紙板射出一束光沿著AO方向射向平面鏡，經(jīng)鏡面反射后會沿著（選填“OB”、“OC”或“OD”）方向射出；（5）當入射角增大時，反射光線（填“靠近”或“遠離”）平面鏡；（6）同組的小東同學分析數(shù)據(jù)得出的結(jié)論是：光反射時，入射角等于反射角；小聰認為應是：光反射時，反射角等于入射角。你認為的結(jié)論正確，理由是。次數(shù)123456∠i20°30°40°50°60°70°∠r20°30°40°50°60°70°【答案】（1）同一；（2）分居在法線的兩側(cè)；（3）OA；（4）OD；（5）靠近；（6）小聰；先有入射角，才有反射角（或先有入射光線，才有反射光線）?！窘馕觥浚?）根據(jù)光的反射定律可知，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；所以把紙板F向前或向后折疊，則在紙板F上都不能看到反射光線，說明反射光線與入射光線和法線應在同一平面內(nèi)；（2）隨著入射光位置的不斷改變，反射光的位置也在不斷改變，但是他們始終位于ON兩側(cè)，這說明反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)；（3）讓光線逆著原來的反射光OB射向鏡面時，會發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OA方向射出，可知將反射光線改為入射光線，光路圖照樣成立，體現(xiàn)了光路是可逆的；（4）用激光筆貼著硬紙板射出一束光沿AO方向射向平面鏡，可知AO為入射光線，由圖示可知入射角為60°，則反射角也為60°，因∠DON＝60°，故OD為反射光線，則沿AO方向射向平面鏡的光線，經(jīng)鏡面反射后會沿著OD方向射出；（5）當入射角增大時，反射角也增大（即反射光線與法線的夾角增大），所以反射光線靠近鏡面；（6）因為先有入射角，才有反射角（或先有入射光線，才有反射光線），所以正確說法是“光反射時，反射角等于入射角”，即小聰?shù)恼f法是正確的。10．在“探究平面鏡成像特點”的實驗中。（1）實驗室提供了如圖所示的一些實驗器材供選擇，蠟燭應選用________；鏡面選用，其目的是可以方便地（前兩空均選填字母）；蠟燭光屏普通鏡子薄玻璃板ABCDEF蠟燭光屏普通鏡子薄玻璃板ABCDEF（2）為了探究像與物體到鏡面的距離之間的關(guān)系，還需要的測量工具是______。實驗中，小麗同學只進行了一次實驗，就得到了“像與物到平面鏡距離相等”的結(jié)論，這種做法的不合理之處是。（3）若把白紙放在像的位置，在白紙上_____（選填“能”、或“不能”）看到像，由此說明平面鏡成的是______像。（選填“實”、或“虛”）?！敬鸢浮浚?）B、C，F(xiàn)；確定像的位置；（2）刻度尺，實驗次數(shù)太少，結(jié)論沒有普遍性；（3）不能，虛。【解析】（1）“探究平面鏡成像特點”，蠟燭應該選用完全相同的兩根，鏡面選用薄玻璃板能夠確定像的位置；（2）為了探究像與物體到鏡面的距離之間的關(guān)系，還需要的測量工具是刻度尺。實驗中，小麗同學只進行了一次實驗，就得到了“像與物到平面鏡距離相等”的結(jié)論，這種做法的不合理之處是實驗次數(shù)太少，結(jié)論沒有普遍性；（3）若把白紙放在像的位置，在白紙上不能看到像，由此說明平面鏡成的是虛像。11．如圖所示，某同學在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中，將焦距f=10cm的凸透鏡固定在光具座上50cm處，將光屏向_____（選填“左”或“右”）移動，才能在光屏上觀察到燭焰清晰倒立____（選填“放大”、“等大”或“縮小”）的像，利用該類透鏡可以矯正____眼（選填“近視”或“遠視”）?！敬鸢浮孔螅豢s??；遠視?！窘馕觥繉⒔咕酁?0cm的凸透鏡固定在光具座上50cm刻線處，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知u＝30cm＞2f成倒立、縮小的實像；此時像距2f＞v＞f為了在光屏上找到燭焰清晰的像，應將光屏向左移動。該類透鏡對光有會聚作用，是凸透鏡，可以矯正遠視眼。12．小明在探究“凸透鏡成像的規(guī)律”實驗中，操作如下：（1）實驗前，小明調(diào)節(jié)______、凸透鏡、光屏的中心在同一高度。（2）將蠟燭放在如甲圖所示的位置，在光屏上看到一個清晰的、等大的實像，小明計算出這個凸透鏡的焦距是_____cm。（3）把蠟燭移到25cm刻度線處，向_________（選填“靠近”或“遠離”）凸透鏡的方向移動光屏，可以得到倒立的、_________的實像（選填“放大”或“縮小”），這一成像規(guī)律應用在________（選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”）上。（4）乙圖中，能夠觀察到燭焰所成的虛像的是______（選填“A”或“B”）?！敬鸢浮浚?）燭焰；（2）10；（3）遠離，放大，投影儀；（4）A?！窘馕觥浚?）為了使像成在光屏的中央，應調(diào)整燭焰中心、凸透鏡中心、光屏的中心在同一高度。（2）由圖可知，物距等于像距等于20.0cm，在光屏上看到一個清晰的、等大的實像，由凸透鏡成像特點知，此時u=v=20.0cm=2f可得f=10.0cm（3）將蠟燭移到光具座上25cm刻線處，此時2f＞u＞f，物距變小，由物近像遠像變大知，像距變大，應向遠離凸透鏡的方向移動光屏，可以得到倒立的、放大的實像，這一成像規(guī)律可應用于投影儀或幻燈機。（4）物體通過凸透鏡成虛像時，像與物在透鏡同側(cè)，故能夠觀察到燭焰所成的虛像的是A。13．某同學在做“驗證凸透鏡成像規(guī)律”的實驗，實驗室中提供了甲(焦距5厘米)、乙(焦距10厘米)和丙(焦距15厘米)三種規(guī)格的凸透鏡。①在組裝實驗裝置時，應調(diào)節(jié)凸透鏡和的高度，使它們的中心跟燭焰中心大致在，這樣做的目的是。②實驗時，凸透鏡和蠟燭的位置如圖1所示，當把光屏移到光具座的80厘米刻度處時，找到了最清晰的像，請你根據(jù)所學知識判斷，光屏上所成的像應該是圖2中的圖(選填圖序號)，選用的是(選填“甲”、“乙”或“丙”)透鏡。③若保持凸透鏡位置不變，把物體移至20厘米刻度線處，則應向(選填“左”或“右”)移動光屏，才能找到清晰的燭焰像，所成像如圖2中的(選填圖序號)。((A)(B)(C)(D)圖2圖1【答案】（1）光屏；同一高度；使像呈在光屏的中央；（2）（D）；乙；（3）左；（B）。【解析】①在組裝實驗裝置時，應調(diào)節(jié)凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心跟燭焰中心大致在同一高度，這樣做的目的是使像呈在光屏的中央。

②實驗時，當把光屏移到光具座的80厘米刻度處時，找到了最清晰的像，此時像距為30厘米，像距大于物距，凸透鏡成倒立放大的實像；物距U=15厘米，所以2f﹥U﹥f，即2f﹥15厘米﹥f，7.5厘米﹤f﹤15厘米，選用的是乙凸透鏡，光屏上所成的像應該是圖21中的圖（D）；③若保持凸透鏡位置不變，把物體移至20厘米刻度線處，此時物距為30厘米，大于2倍焦距，則凸透鏡成倒立縮小的實像，像距大于焦距小于2倍焦距，位于60～70厘米之間，所以應向左移動光屏，才能找到清晰的燭焰像，所成像如圖2中的（B）。14．在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中：（1）將蠟燭和焦距為10cm的凸透鏡甲固定在如圖所示的位置，點燃蠟燭后，位于90cm刻度線處的光屏上得到燭焰清晰（填“放大”、“縮小”或“等大”）的實像。（填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”）就是根據(jù)該原理工作的。（2）保持上述實驗中凸透鏡位置不變，將蠟燭移動到15cm刻度線處，應該向（填“左”或“右”）移動光屏，才能再次得到燭焰清晰的像。（3）改用焦距為20cm的凸透鏡乙繼續(xù)進行實驗。將凸透鏡乙和光屏分別固定在70cm和85cm刻度線處，再將點燃的蠟燭從15cm刻度線處緩慢地向右移動到50cm刻度線處，在光屏上得到燭焰清晰像的次數(shù)是（填“0”“1”“2”或“3”）?！敬鸢浮浚?）放大；投影儀；（2）左；（3）0?！窘獯稹浚?）由圖可知，物距小于像距，物距處于f和2f之間，成倒立、放大的實像。應用是投影儀。（2）凸透鏡位置不變，將蠟燭移動到15cm刻度線處，物距變大，像距會變小，應該向左移動光屏，才能再次得到燭焰清晰的像；（3）凸透鏡成實像時，物距變大，像距變小，在物距大于二倍焦距時，成倒立、縮小的實像，像距在物距處于f和2f之間為最小。當凸透鏡乙和光屏分別固定在70cm和85cm刻度線處，即像距為15cm，小于1倍焦距，在光屏上不能得到燭焰清晰像，在光屏上得到燭焰清晰像的次數(shù)是為0。15．小華用光具座、蠟燭、光屏和直徑相同、焦距不同的兩個同種材料制成的凸透鏡A（焦距未