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專題10光學(xué)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)專項(xiàng)突破小孔成像實(shí)驗(yàn)①讓太陽(yáng)光通過(guò)硬紙片上各種不同形狀的1厘米小孔,觀察陽(yáng)光通過(guò)不同形狀的小孔后在地面上形成的光斑形狀。②讓太陽(yáng)光通過(guò)硬紙片上的5厘米正方形大孔,觀察陽(yáng)光通過(guò)大孔后在地面上形成的光斑形狀。另取一張硬紙片,把正方形大孔遮去一部分,觀察陽(yáng)光通過(guò)變小的孔在地面上形成的光斑形狀。移動(dòng)紙片減小孔的大小,直到陽(yáng)光通過(guò)孔在地面上形成圓形的光斑為止。陽(yáng)光通過(guò)大孔時(shí),地面上形成的光斑形狀與大孔的形狀有關(guān)。實(shí)驗(yàn)表明:小孔很小時(shí),地面上的亮斑是太陽(yáng)經(jīng)小孔所形成的像。小孔成像實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了光在均勻物質(zhì)中是沿直線傳播的。二、光的反射定律:①把一面平面鏡M放在水平桌面上,再把一塊白色硬紙板豎直地立在平面鏡上,紙板由可繞ON折轉(zhuǎn)的E、F兩塊板組成,紙板上的直線ON垂直于鏡面。使E、F兩板面處于同一平面內(nèi),讓一束光貼著紙板沿著某一個(gè)角度射到O點(diǎn),經(jīng)過(guò)平面鏡的反射,沿著另一個(gè)方向射出,在紙板上用紅色筆描出入射光和反射光的徑跡。改變光束的入射方向,重做兩次。換用其他顏色的筆描出入射光和反射光的徑跡。由入射光和反射光的徑跡可看出,入射光線和反射光線位于法線ON兩側(cè)。②將F板繞ON前后轉(zhuǎn)動(dòng),在F板上還能看到反射光嗎?這一現(xiàn)象說(shuō)明了什么?③取下硬紙板,用量角器量出入射角和反射角,記錄在表中。觀察比較每次入射角和反射角的大小關(guān)系??砂l(fā)現(xiàn)每組實(shí)驗(yàn)中反射角和入射角的大小相等。④關(guān)于光的反射,你能得出什么結(jié)論?在光的反射現(xiàn)象中,入射光線、反射光線和法線在同一平面內(nèi);反射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè);反射角等于入射角。三、平面鏡成像規(guī)律:(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程:如圖所示,把一支蠟燭點(diǎn)燃,放在玻璃板的前面,玻璃板后面將出現(xiàn)蠟燭的像。再拿一支沒(méi)有點(diǎn)燃的蠟燭豎立在玻璃板后面移動(dòng),直到看上去它跟前面那支蠟燭的像完全重合。這個(gè)位置就是點(diǎn)燃蠟燭的像的位置。多次改變點(diǎn)燃的蠟燭在平面鏡前的位置,重復(fù)以上步驟,用直線把每次實(shí)驗(yàn)中的蠟燭和它的像的位置連起來(lái),用刻度尺測(cè)量出它們到玻璃板的距離,記錄數(shù)據(jù)并加以比較。(2)實(shí)驗(yàn)結(jié)果:每次實(shí)驗(yàn)中點(diǎn)燃的蠟燭與它的像到平面鏡的距離相等,且物與像的連線與平面鏡垂直。(3)分析與論證:蠟燭所成像的位置和蠟燭的位置有什么關(guān)系?它們的大小有什么關(guān)系?蠟燭所成的像的位置和蠟燭的位置關(guān)于鏡面對(duì)稱,它們的大小相等。平面鏡成像特點(diǎn):平面鏡成像中像和物等大,且關(guān)于鏡面對(duì)稱。①物體在平面鏡中成的是正立、等大的虛像;②像和物體到鏡面的距離相等;③像和物體的連線與鏡面垂直。2.用光的反射來(lái)分析平面鏡成像的原理(平面鏡成像作圖方法一)(1)在蠟燭上任選一點(diǎn)S。(2)S點(diǎn)會(huì)發(fā)出很多光線,其中一部分會(huì)經(jīng)過(guò)平面鏡反射進(jìn)入人眼。(3)因?yàn)槿搜劭偸歉杏X(jué)光沿直線傳播,所以人眼逆著反射光線看過(guò)去,就感覺(jué)光線是由反射光線的反向延長(zhǎng)線在鏡后的交點(diǎn)S′發(fā)出的。我們把S′叫做S的虛像。(4)物體上的每個(gè)點(diǎn)在鏡子里都有一個(gè)虛像點(diǎn),所有的像點(diǎn)就組成整個(gè)物體的虛像。(5)平面鏡所成的像是反射光線的反向延長(zhǎng)線相交而成的,不是實(shí)際光線相交而成的,故為虛像。3.平面鏡成像作圖(方法二)根據(jù)平面鏡成像的規(guī)律,像與物關(guān)于平面鏡對(duì)稱,過(guò)A點(diǎn)作平面鏡的垂線,與平面鏡交于點(diǎn),延長(zhǎng)垂線段,在平面鏡右側(cè)作一點(diǎn)A',使A'O1=AO。同理,找出B'點(diǎn),使B'B垂直于平面鏡且B'O2=BO2。用虛線連接A'B'并補(bǔ)畫(huà)箭頭,則A'B'就是AB在平面鏡中的像,如圖所示。四、光的折射現(xiàn)象中的概念:在光的折射現(xiàn)象中,要掌握“一點(diǎn)”(入射點(diǎn))、“兩角”(入射角、折射角)和“三線”(入射光線、法線、折射光線)分別代表的含義。如圖所示,O叫作入射點(diǎn),AO叫作入射光線,OC叫作折射光線,過(guò)入射點(diǎn)O的垂直于界面的直線NN'叫作法線,入射光線AO跟法線的夾角α叫作入射角,折射光線OC跟法線NN'的夾角r叫作折射角。①讓一束光通過(guò)玻璃槽蓋子上的狹縫斜射到水面,光進(jìn)入水中時(shí),其傳播方向會(huì)發(fā)生變化嗎?光的傳播方向會(huì)發(fā)生變化,折射角小于入射角。②在課本第72頁(yè)圖2-56中,改變?nèi)肷浣铅恋拇笮?,比較每一次入射角α和折射角y的大小以及折射角γ隨入射角α的變化情況,你能得出什么結(jié)論?如果讓光垂直射向水面,進(jìn)入水中的光又會(huì)怎樣?折射角隨入射角的增大而增大,隨入射角的減小而減?。还獯怪鄙湎蛩鏁r(shí),進(jìn)入水中的光與入射光在同一條直線上。五、凸透鏡成像規(guī)律說(shuō)明:照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于凸透鏡,被照景物與鏡頭的距離為物距,鏡頭到膠片(光屏)的距離為像距(暗箱的長(zhǎng)度)。拍近景時(shí),相當(dāng)于物距縮小,則像距要增大,而膠片是無(wú)法前后移動(dòng)的,只有靠移動(dòng)鏡頭的前伸來(lái)擴(kuò)大像距。反之則反。像的性質(zhì)應(yīng)用物距像距放大縮小倒立正立實(shí)象虛象同側(cè)異側(cè)u>2ff<v<2f縮小倒立實(shí)象異側(cè)照相機(jī)u=2fv=2f等大倒立實(shí)象異側(cè)f<u<2fv>2f放大倒立實(shí)象異側(cè)幻燈機(jī)u=f/不成像u<fu<v放大正立虛象同側(cè)放大鏡一、小孔成像實(shí)驗(yàn)1.如圖所示,為了探究孔的大小對(duì)光斑形狀的影響,小華設(shè)計(jì)了四種有不同形狀孔的卡片甲,并用另一張卡片乙覆蓋在甲上,然后從圖示位置沿箭頭方向水平移動(dòng)乙,觀察光斑形狀的變化情況。其中符合要求的是()A. B.C. D.【答案】A【解析】當(dāng)探究孔的大小對(duì)光斑形狀的影響時(shí),應(yīng)該控制小孔的形狀相同而改變小孔的大小,故A符合要求,而B(niǎo)、C、D不合要求。故選A。2.(2022七下·寧海期末)小科同學(xué)在課外用易拉罐做成如圖所示的裝置來(lái)做小孔成像實(shí)驗(yàn)。結(jié)果他在半透明紙上看到了一個(gè)蠟燭的像,則下列說(shuō)法正確的是()A.看到的是正立的蠟燭像 B.小孔形狀一定是圓形C.蠟燭離小孔越遠(yuǎn)像越大 D.所處環(huán)境越暗,效果越明顯【答案】D【解析】A.根據(jù)光沿直線傳播的知識(shí)可知,看到是倒立的蠟燭的實(shí)像,故A錯(cuò)誤;
B.小孔的形狀不一定是圓形的,因?yàn)樾】椎男螤顚?duì)成像沒(méi)有影響,故B錯(cuò)誤;
C.當(dāng)小孔到光屏的距離一定時(shí),蠟燭到小孔的距離越遠(yuǎn),像距和物距的比值越小,則所成的像越小,故C錯(cuò)誤;D.所處的環(huán)境越暗,蠟燭看起來(lái)越明亮,成的像越清晰,故D正確。故選D。3.(2022七下·臨海期中)某興趣小組在空易拉罐的底部中央戳個(gè)小圓孔,將頂部剪去后,蒙上一層塑料薄膜,制作成一個(gè)簡(jiǎn)易針孔照相機(jī)。如圖所示,將其水平放置,在左側(cè)固定一只與小孔等高的蠟燭,蠟燭發(fā)光時(shí),可在塑料薄膜上看到燭焰(選填“倒立”或“正立”)的像(選填“實(shí)”或“虛”)。若只將小圓孔改為三角形小孔,則像的形狀(選填“改變”或“不變”)?!敬鸢浮康沽?;實(shí);不變【解析】(1)如圖所示,將其水平放置,在左側(cè)固定一只與小孔等高的蠟燭,蠟燭發(fā)光時(shí),可在塑料薄膜上看到燭焰倒立實(shí)像。(2)若只將小圓孔改為三角形小孔,則像的形狀不變。4.(2021七下·余姚競(jìng)賽)(1)用自制針孔照相機(jī)觀察燭焰,有以下四種說(shuō)法:①薄膜上出現(xiàn)的燭焰的像是倒立的;②薄膜上燭焰的像可能是縮小的也可能是放大的;③保持小孔和燭焰的距離不變,向后拉動(dòng)內(nèi)筒,增加筒長(zhǎng),燭焰的像變大④保持小孔和燭焰的距離不變,向前推動(dòng)內(nèi)筒,燭焰的像更明亮。對(duì)于這四句說(shuō)法,其中正確的是;(2)下列和針孔照相機(jī)成像原理相同的是。①水中倒影②日食的形成③影的形成④海市蜃樓【答案】(1)①②③④(2)②③【解析】(1)①薄膜上出現(xiàn)的燭焰的像由光沿直線傳播形成,成的是倒立的實(shí)像,故①正確;
②薄膜上燭焰的像可能是縮小的也可能是放大的,取決于像距和物距的比值,故②正確;
③保持小孔和燭焰的距離不變,即物距不變;向后拉動(dòng)內(nèi)筒,增加筒長(zhǎng),即像距增大,那么像距和物距的比值增大,則燭焰的像變大,故③正確;
④保持小孔和燭焰的距離不變,即物距不變;向前推動(dòng)內(nèi)筒,即像距減小,此時(shí)像距和物距的比值減小,則燭焰的像變小,由于光線更加集中,因此像更明亮,故④正確。
故選①②③④。
(2)①水中倒影是光的反射形成的平面鏡成像,故①不合題意;
②日食的形成,是光沿直線傳播形成的,故②符合題意;
③影的形成,是光沿直線傳播形成的,故③符合題意;
④海市蜃樓,是光的折射現(xiàn)象,故④不合題意。故選②③。5.(2022七下·余姚競(jìng)賽)如圖所示,找一個(gè)空的易拉罐,用釘子在易拉罐底部的中央敲一個(gè)小孔,將易拉罐的頂部剪去后,蒙上一層半透明紙,這樣就制成了一個(gè)針孔照相機(jī),其實(shí)就是小孔成像的實(shí)驗(yàn)裝置。將點(diǎn)燃的蠟燭置于小孔前的適當(dāng)位置,觀察并研究小孔成像的特點(diǎn):(1)小孔成像的原理是光在傳播的。(2)如果易拉罐底部小孔是三角形,則他在半透明紙上看到的像是;A.三角形光斑 B.圓形光斑 C.蠟燭的影子 D.燭焰的像(3)為了增大燭焰所成的像,可采取的辦法是:;(4)晴天太陽(yáng)透過(guò)樹(shù)葉縫隙形成的圓形光斑與上述原理相同,但圓形光斑大小不一原因是【答案】(1)光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播(2)D(3)縮小蠟燭與小孔之間的距離(4)樹(shù)葉縫隙與地面之間的距離不同【解析】(1)小孔成像的原理是光在光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播傳播的。
(2)小孔成像的特點(diǎn)只與物體的特點(diǎn)有關(guān),與小孔的形狀無(wú)關(guān),則:如果易拉罐底部小孔是三角形,則他在半透明紙上看到的還是蠟燭火焰的像,故選D。
(3)在小孔成像中,像的大小取決于像距和物距的比值,即比值越大,像越大,因此:為了增大燭焰所成的像,可采取的辦法是:縮小蠟燭與小孔之間的距離;
(4)晴天太陽(yáng)透過(guò)樹(shù)葉縫隙形成的圓形光斑與上述原理相同,但圓形光斑大小不一原因是樹(shù)葉縫隙與地面之間的距離不同。6.(2022七下·諸暨期中)為研究小孔成像與哪些因素有關(guān),小科在硬紙板上挖了不同大小與形狀的小孔,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),其結(jié)果記錄如下:分析表中數(shù)據(jù),請(qǐng)回答:(1)小孔成像的原理是:光在同一種均勻介質(zhì)中是沿傳播的;(2)當(dāng)小孔的形狀、大小一定時(shí),在一定范圍內(nèi)小孔到地面的距離(填“越大”或“越小地面上就越容易得到太陽(yáng)的像;(3)同學(xué)小明受到啟發(fā),改用形狀為“☆”小孔進(jìn)行實(shí)驗(yàn),當(dāng)“☆”外徑為10毫米,小孔距離地面160厘米時(shí),地面光斑的形狀為(填序號(hào))。A.☆ B.○ C.△ D.□【答案】(1)直線(2)越大(3)B【解析】(1)小孔成像的原理是:光在同一種均勻介質(zhì)中是沿直線傳播的;(2)根據(jù)表格可知,當(dāng)小孔外徑為10毫米,形狀為△和□時(shí),如果小孔到地面的距離小于或等于80厘米時(shí),都不能成太陽(yáng)的像。只有距離達(dá)到160厘米時(shí),全部成太陽(yáng)的像,那么得到結(jié)論:小孔的形狀、大小一定時(shí),在一定范圍內(nèi)小孔到地面的距離越大,地面上就越容易得到太陽(yáng)的像。
(3)根據(jù)表格可知,當(dāng)小孔的外徑為10mm時(shí),小孔到地面的距離為160cm時(shí),無(wú)論小孔的形狀如何,都能正常成像,即地面光斑的形狀為太陽(yáng)的形狀○,故選B。二、光的反射定律及驗(yàn)證7.(2022·舟山)如圖,小舟利用平面鏡研究光的反射定律,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.AO是入射光線B.反射角等于30°C.將激光筆靠近N時(shí),光線OB會(huì)靠近OND.繞ON前后轉(zhuǎn)動(dòng)F板,F(xiàn)板上觀察不到光線【答案】B【解析】A.根據(jù)圖片可知,AO是激光筆發(fā)出的射向鏡面的光線,因此為入射光線,故A正確不合題意;
B.ON為法線,OB為反射光線,二者的夾角∠NOB為反射角。根據(jù)圖片可知,反射角應(yīng)該為60°,故B錯(cuò)誤符合題意;
C.將激光筆靠近N時(shí),入射角會(huì)減小。根據(jù)“反射角等于入射角”可知,反射角會(huì)減小,即反射光線OB會(huì)靠近ON,故C正確不合題意;
D.反射光線、法線和入射光線在同一平面內(nèi),則繞ON前后轉(zhuǎn)動(dòng)F板,此時(shí)F板上不會(huì)看到反射光線,故D正確不合題意。故選B。8.(2022·蕭山期中)如圖是小金探究光的反射定律和相關(guān)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程。下列敘述正確的是()A.圖甲中應(yīng)選用光滑的硬紙板B.圖甲中∠EOM是入射角C.圖乙中反射光不存在D.圖甲、丙中現(xiàn)象說(shuō)明光路是可逆的【答案】D【解析】A.圖甲中的硬紙板用于呈現(xiàn)入射光線和反射光線的路徑,借助的是紙板表面的漫反射,因此紙板表面應(yīng)該為粗糙的,故A錯(cuò)誤;
B.圖甲中,ON為法線,EO為入射光線,則∠EON為入射角,故B錯(cuò)誤;
C.圖乙中,反射光線仍然存在,但是沒(méi)有紙板的漫反射,因此我們不能看到它的存在,故C錯(cuò)誤;
D.圖甲和圖丙,說(shuō)明光路是可逆的,故D正確。故選D。9.(2022八下·鄞州期中)小科同學(xué)用如圖所示的裝置來(lái)探究光的反射規(guī)律,豎直紙板可沿虛線折疊,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下表。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()實(shí)驗(yàn)次數(shù)入射角反射角115°75°230°60°345°45°A.豎直紙板在實(shí)驗(yàn)中的作用是承接光線,顯示光路B.若讓光線沿著FO的方向射向鏡面,會(huì)發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OE方向射出C.要探究入射光線、反射光線與法線是否在同一平面上,應(yīng)將左側(cè)背景板向后折D.該實(shí)驗(yàn)沒(méi)能得出反射角等于入射角,原因是錯(cuò)把反射光線與鏡面夾角當(dāng)成反射角【答案】C【解析】A.豎直紙板在實(shí)驗(yàn)中的作用是承接光線,顯示光路,故A正確不合題意;
B.根據(jù)“反射角等于入射角”可知,若讓光線沿著FO的方向射向鏡面,會(huì)發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OE方向射出,故B正確不合題意;
C.要探究入射光線、反射光線與法線是否在同一平面上,應(yīng)將右側(cè)背景板向后折,此時(shí)只能看到入射光線和法線,不能看到反射光線,故C錯(cuò)誤符合題意;
D反射角與反射光線與鏡面的夾角之和為90°,則該實(shí)驗(yàn)沒(méi)能得出反射角等于入射角,原因是錯(cuò)把反射光線與鏡面夾角當(dāng)成反射角,故D正確不合題意。故選C。10.(2021八上·溫嶺月考)如圖所示,一平面鏡放在圓筒的中心處,平面鏡正對(duì)筒壁上一點(diǎn)光源S,點(diǎn)光源發(fā)出一細(xì)光束垂直射向平面鏡。平面鏡從圖示位置開(kāi)始繞圓筒中心O勻速轉(zhuǎn)動(dòng),在轉(zhuǎn)動(dòng)30°角時(shí),點(diǎn)光源在鏡中所成的像轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ1,照射到筒壁上的反射光斑轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ2,則()A.θ1=30°θ2=30° B.θ1=30°θ2=60°C.θ1=60°θ2=30° D.θ1=60°θ2=60°【答案】D【解析】平面鏡旋轉(zhuǎn)之前,入射角為0°,反射角=入射角=0°,點(diǎn)光源形成的像如圖1所示。當(dāng)平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)30°時(shí),反射角=入射角=30°,反射角+入射角=60°,照射到筒壁上的反射光斑轉(zhuǎn)過(guò)的角度為θ2=60°,點(diǎn)光源在鏡中所稱的像如圖2所示,θ1=60°。
圖1圖2
D符合題意,ABC不符合題意。故答案為:D11.(2022七下·柯橋期末)利用如圖所示的器材探究光的反射定律,平面鏡置于水平果面上,把一可沿ON折疊的白色硬紙板豎直放置在平面鏡上。(1)為了看清楚紙板上的光路,硬紙板應(yīng)(填“光滑”或“粗糙”)一些。(2)當(dāng)光線沿著與水平桌面星30°角的方向照射到平面鏡上,反射角的大小為。(3)若光線沿BO時(shí)到O點(diǎn),光線將沿圖中的方向射出,這是因?yàn)樵诠獾姆瓷洮F(xiàn)象中光路是的?!敬鸢浮浚?)粗糙(2)60°(3)OA;可逆【解析】(1)為了看清楚紙板上的光路,硬紙板應(yīng)粗糙一些,這樣光線會(huì)在上面發(fā)生漫反射。
(2)當(dāng)光線沿著與水平桌面星30°角的方向照射到平面鏡上,入射角為:90°-30°=60°。根據(jù)“反射角等于入射角”可知,此時(shí)反射角為60°。
(3)若光線沿BO時(shí)到O點(diǎn),光線將沿圖中的OA向射出,這是因?yàn)樵诠獾姆瓷洮F(xiàn)象中光路是可逆的。12.(2022七下·新昌期末)如圖是小明同學(xué)探究光的反射規(guī)律實(shí)驗(yàn)的示意圖。(1)在圖甲中,使一束光貼著紙板A沿EO射向平面鏡上O點(diǎn),觀察反射光線和對(duì)應(yīng)的入射光線。多次改變光束入射角度,描繪每次光的徑跡,量出入射角和反射角,記錄如下表。實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345入射角15°30°45°60°75°反射角15°30°45°60°75°①本實(shí)驗(yàn)多次改變?nèi)肷浣堑哪康氖牵?選填字母)。A.得出普遍的規(guī)律B.減小誤差②分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論是:在光的反射現(xiàn)象中,反射角(選填“大于”、“小于”或“等于”)入射角。(2)如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面,會(huì)發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OE方向射出,這表明:在光的反射現(xiàn)象中,光路是。(3)在圖乙中,將紙板B沿PQ剪開(kāi),把紙板B的上半部分沿NP向后折。實(shí)驗(yàn)時(shí)在紙板B上觀察到下部分有反射光線,上部分(選填“有”或“無(wú)”)反射光線,這表明反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)。【答案】(1)A;等于(2)可逆的(3)無(wú)【解析】(1)①本實(shí)驗(yàn)多次改變?nèi)肷浣堑哪康氖?,收集多組數(shù)據(jù),從而找到反射角和入射角的大小關(guān)系,故選A。
②比較表格中每組數(shù)據(jù)中的反射角和入射角的大小可知,在光的反射現(xiàn)象中,反射角等于入射角。
(2)如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面,會(huì)發(fā)現(xiàn)反射光線沿著OE方向射出,這表明:在光的反射現(xiàn)象中,光路是可逆的。
(3)在圖乙中,將紙板B沿PQ剪開(kāi),把紙板B的上半部分沿NP向后折。實(shí)驗(yàn)時(shí)在紙板B上觀察到下部分有反射光線,上部分無(wú)反射光線,這表明反射光線、入射光線和法線都在同一平面內(nèi)。13.(2022八下·鄞州期末)如圖甲所示是小寧同學(xué)探究“光的反射規(guī)律"的實(shí)驗(yàn)裝置。平面鏡M平放在水平桌面上,白色硬紙板垂直立在平面鏡上。(1)小寧讓一束光貼著紙板沿AO方向射向鏡面,反射光沿OB方向射出,測(cè)出反射角和入射角大小。改變光的入射角度,多次重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)步驟.①上述實(shí)驗(yàn)探究得到的規(guī)律是(填字母)A.光沿直線傳播B.反射角等于入射角C.平面鏡成像的特點(diǎn)②白色硬紙板在實(shí)驗(yàn)中的作用是。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中若將紙板傾斜,如圖乙所示,讓光仍貼著紙板沿AO方向射向鏡面,通過(guò)平面鏡觀察鏡中硬紙板的像,則看到的像與圖丙中相符的是。(填序號(hào))【答案】(1)B;顯示光路或探究反射光線、法線和入射光線是否共面等(2)③【解析】(1)①根據(jù)題目描述可知,每次記錄下反射角和入射角的大小,通過(guò)比較,得到反射角等于入射角的實(shí)驗(yàn)結(jié)論,故選B。
②白色硬紙板在實(shí)驗(yàn)中的作用是:顯示光路或探究反射光線、法線和入射光線是否共面等。
(2)在反射現(xiàn)象中,反射光線、法線和入射光線存在于與平面鏡垂直的平面內(nèi)。實(shí)驗(yàn)中,若將紙板傾斜,那么就只能看到入射光線和法線,就不能看到反射光線了,故選③。14.(2021八下·慈溪期中)在“探究光反射的規(guī)律”時(shí),小李進(jìn)行了如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)。(1)他先將平面鏡平放在水平桌面上,再把白色硬紙板放在平面鏡上且與鏡面保持,白色的硬紙板表面應(yīng)盡可能(光滑/粗糙)。(2)小李讓一束光EO貼著紙板射到平面鏡上,在紙板上會(huì)看到反射光線OF,然后將紙板繞ON向后折,如圖乙所示,此時(shí)在NOF面上(看到/看不到)反射光線,此時(shí),反射光(存在/不存在);為了進(jìn)一步確定此時(shí)反射光線的位置,小李將紙板沿PQ剪開(kāi),將紙板的上半部分向后折,如圖丙所示,發(fā)現(xiàn)在紙板右側(cè)的(上部/下部)會(huì)看到反射光線.此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明反射光線、入射光線和法線(在/不在)同一平面。(3)在圖甲中,如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面,會(huì)看到反射光線沿著OE方向射出,這表明光反射時(shí),光路是。【答案】(1)垂直;粗糙(2)看不到;存在;下部;在(3)可逆【解析】(1)他先將平面鏡平放在水平桌面上,再把白色硬紙板放在平面鏡上且與鏡面保持垂直,白色的硬紙板表面應(yīng)盡可能粗糙。
(2)小李讓一束光EO貼著紙板射到平面鏡上,在紙板上會(huì)看到反射光線OF,然后將紙板繞ON向后折,如圖乙所示,此時(shí)在NOF面上看不到反射光線,此時(shí),反射光存在;為了進(jìn)一步確定此時(shí)反射光線的位置,小李將紙板沿PQ剪開(kāi),將紙板的上半部分向后折,如圖丙所示,發(fā)現(xiàn)在紙板右側(cè)的下部會(huì)看到反射光線.此實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象說(shuō)明反射光線、入射光線和法線在同一平面。
(3)在圖甲中,如果讓光線逆著OF的方向射向鏡面,會(huì)看到反射光線沿著OE方向射出,這表明光反射時(shí),光路是可逆的。三、平面鏡成像特點(diǎn)探究15.(2022七下·杭州期末)如圖所示為“探究平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖,下列有關(guān)該實(shí)驗(yàn)的說(shuō)法,正確的是()A.為了便于觀察,該實(shí)驗(yàn)最好在較暗的環(huán)境中進(jìn)行B.將蠟燭A向玻璃板靠近,蠟燭A的像會(huì)變大C.移去蠟燭B,并在原蠟燭B的位置放一光屏,發(fā)現(xiàn)光屏上能得到蠟燭A的像D.透過(guò)玻璃板看到了兩個(gè)蠟燭A的像,原因是玻璃板沒(méi)有垂直于白紙【答案】A【解析】A.在實(shí)驗(yàn)中,周圍的環(huán)境越暗,則蠟燭火焰顯得越明亮,那么所成的像越明亮,故A正確;
B.蠟燭A的像的大小只與A的大小有關(guān),與它們到鏡面的距離無(wú)關(guān),故B錯(cuò)誤;
C.蠟燭A的像是虛像,不是由實(shí)際光線會(huì)聚而成的,則在蠟燭B的位置放上光屏,不能在光屏上看到蠟燭A的像,故C錯(cuò)誤;
D.玻璃板有兩個(gè)面,光在上面發(fā)生兩次反射,因此在前后方向上形成兩個(gè)虛像,故D錯(cuò)誤。故選A。16.(2022·江山模擬)在做“探究平面鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí),小科選擇了以下實(shí)驗(yàn)裝置。下列說(shuō)法正確的是()A.在圖甲實(shí)驗(yàn)中,蠟燭遠(yuǎn)離玻璃板,所成的像將變小B.在圖甲實(shí)驗(yàn)中,蠟燭所成的像將位于C位置C.在圖乙實(shí)驗(yàn)中,僅將玻璃板由I位置移動(dòng)到II位置,蠟燭仍能成像D.在圖乙實(shí)驗(yàn)中,環(huán)境越明亮,觀察到的像越清晰【答案】C【解析】A.蠟燭所成的像的大小與蠟燭大小相同,與距離無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;
B.根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱性可知,蠟燭所成的像應(yīng)該再B點(diǎn),故B錯(cuò)誤;
C.物體和像關(guān)于平面鏡對(duì)稱,其實(shí)是關(guān)于平面鏡所在的那個(gè)平面對(duì)稱。當(dāng)玻璃板從I位置到II位置時(shí),平面鏡所在的那個(gè)平面的位置沒(méi)有改變,因此蠟燭的像沒(méi)有改變,故C正確;
D.像的清晰程度取決于物體發(fā)出光線的明亮程度,而環(huán)境越明亮,相當(dāng)于物體越暗,則看起來(lái)越不清晰,故D錯(cuò)誤。故選C。17.(2022·常山模擬)小科重做了教材中的光學(xué)實(shí)驗(yàn),其中實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論相符的是()A.甲圖:將右側(cè)背景板向后折,未觀察到反射光線,說(shuō)明反射光線消失B.乙圖:將平面鏡傾斜放置,用蠟燭找不到重合的像,說(shuō)明物像不等大C.丙圖:往碗中加水,觀察到筷子折斷,說(shuō)明光從水中進(jìn)入空氣發(fā)生了偏折D.丁圖:移去近視眼鏡,將光屏靠近凸透鏡得到清晰的像,說(shuō)明近視眼鏡對(duì)光起會(huì)聚作用【答案】C【解析】A.甲圖:將右側(cè)背景板向后折,未觀察到反射光線,此時(shí)反射光線仍然存在。由于沒(méi)有紙板的漫反射,因此無(wú)法看到它的存在,故A錯(cuò)誤;
B.乙圖:將平面鏡傾斜放置,像成在桌面的上方或下方,用蠟燭找不到重合的像,但是物像仍然是等大的,故B錯(cuò)誤;
C.丙圖:往碗中加水,觀察到筷子折斷,說(shuō)明光從水中進(jìn)入空氣發(fā)生了偏折,故C正確;
D.丁圖:移去近視眼鏡,將光屏靠近凸透鏡得到清晰的像,說(shuō)明此時(shí)的像距減小,即光線比原來(lái)會(huì)聚了。由此推測(cè),原來(lái)的近視眼鏡會(huì)使光線發(fā)散,故D錯(cuò)誤。故選C。18.(2022七下·諸暨期中)如圖是“探究平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置,把一支點(diǎn)燃的蠟燭A放在玻璃板的前面,再拿另一支外形相同的蠟燭B豎立著在玻璃板后面移動(dòng),直到看上去跟蠟燭A的像完全重合,這個(gè)位置就是像的位置,在白紙上記下A和B的位置。移動(dòng)蠟燭多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中蠟燭B(選填“需要“或“不需要”)點(diǎn)燃。(2)將蠟燭A遠(yuǎn)離玻璃板一段距離,蠟燭A像的大小(選填“變大”、“變小”或“不變”)(3)實(shí)驗(yàn)中選擇玻璃板而不選擇平面鏡的原因是。(4)驗(yàn)中玻璃板應(yīng)豎直放置在水平桌面上,若向左傾斜玻璃板(如圖乙所示),蠟燭A的像將(選填“向上移動(dòng)”、“向下移動(dòng)”或“不移動(dòng)”)。(5)如圖所示,小瑩把ABCD四個(gè)模型分別面對(duì)玻璃直立在桌面上,用于研究像與物左右位置關(guān)系,最好選用?!敬鸢浮浚?)不需要(2)不變(3)便于確定像的位置(4)向上移動(dòng)(5)A【解析】(1)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中蠟燭B不需要點(diǎn)燃。
(2)蠟燭A的像與A的大小相同,與距離大小無(wú)關(guān),則將蠟燭A遠(yuǎn)離玻璃板一段距離,蠟燭A像的大小不變。
(3)實(shí)驗(yàn)中選擇玻璃板而不選擇平面鏡的原因是便于確定像的位置。
(4)實(shí)驗(yàn)中玻璃板應(yīng)豎直放置在水平桌面上,根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱性可知,若向左傾斜玻璃板(如圖乙所示),蠟燭A的像將向上移動(dòng)。
(5)平面鏡成像的對(duì)稱性即像和物體的左右顛倒,因此選擇的物體不能是左右對(duì)稱的,故選A。19.如圖甲所示是探究“平面鏡成像特點(diǎn)”的情景:豎立的薄透明玻璃板下方放一張白紙,再準(zhǔn)備A、B兩支大小、外形完全一樣的蠟燭,然后把點(diǎn)燃的蠟燭A立在玻璃板前,又把蠟燭B放在玻璃板后面,以A蠟燭為成像物體。(1)該實(shí)驗(yàn)選擇兩個(gè)相同的蠟燭A和B,是為了比較像與物的關(guān)系。(2)該實(shí)驗(yàn)采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面鏡,能在觀察到蠟燭A像的同時(shí),也觀察到蠟燭B,從而確定,此時(shí)成像的清晰度比日常使用的平面鏡(填“好一些”或“差一些”)。(3)實(shí)驗(yàn)中,撤去蠟燭B,并在原蠟燭B的位置放一與玻璃板平行的光屏,則光屏上(填“能”或“不能”)顯示蠟燭A的像,說(shuō)明物體通過(guò)平面鏡所成的像是像。(4)圖乙是某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)經(jīng)過(guò)三次實(shí)驗(yàn)后,在白紙上記錄的像與物對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置。他們接著連接像與物的對(duì)應(yīng)點(diǎn),判斷連線與玻璃板是否,再分別測(cè)量的距離,判斷像與物是否關(guān)于平面鏡對(duì)稱?!敬鸢浮浚?)大?。?)像的位置;差一些(3)不能;虛(4)垂直;對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)到玻璃板【解析】(1)該實(shí)驗(yàn)選擇兩個(gè)相同的蠟燭A和B,是為了比較像與物大小的關(guān)系。
(2)該實(shí)驗(yàn)采用透明薄玻璃板代替日常使用的平面鏡,能在觀察到蠟燭A像的同時(shí),也觀察到蠟燭B,從而確定像的位置,此時(shí)成像的清晰度比日常使用的平面鏡差一些。
(3)實(shí)驗(yàn)中,撤去蠟燭B,并在原蠟燭B的位置放一與玻璃板平行的光屏,則光屏上不能顯示蠟燭A的像,說(shuō)明物體通過(guò)平面鏡所成的像是虛像。
(4)圖乙是某實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)經(jīng)過(guò)三次實(shí)驗(yàn)后,在白紙上記錄的像與物對(duì)應(yīng)點(diǎn)的位置。他們接著連接像與物的對(duì)應(yīng)點(diǎn),判斷連線與玻璃板是否垂直,再分別測(cè)量對(duì)應(yīng)的兩點(diǎn)到玻璃板的距離,判斷像與物是否關(guān)于平面鏡對(duì)稱。20.(2022七下·金東期末)如圖所示,用一些完全相同的木塊和一塊玻璃板探究“平面鏡成像的特點(diǎn)"。(1)用透明玻璃板代替平面鏡的目的是可以確定像的;(2)如圖甲所示,將一組木塊置于玻璃板前,改變?cè)摻M木塊的位置,進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn),用筆在白紙上標(biāo)記出每次像和物的位置,如圖乙所示。根據(jù)對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)就能準(zhǔn)確測(cè)出相應(yīng)的距離,再將白紙沿(選填“EF"或“GH")對(duì)折,若像和物的對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)都重合,則證明平面鏡所成的像和物具有對(duì)稱性:(3)為保證實(shí)驗(yàn)效果,下列操作正確的是A.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中玻璃板底邊必須與所畫(huà)直線重合B.應(yīng)選用較厚的玻璃板C.玻璃板必須垂直紙面D.玻璃板可適當(dāng)傾斜E.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中玻璃板底邊與直線平行即可【答案】(1)位置(2)GH(3)A;C【解析】(1)用透明玻璃板代替平面鏡的目的是可以確定像的位置;
(2)如圖甲所示,將一組木塊置于玻璃板前,改變?cè)摻M木塊的位置,進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn),用筆在白紙上標(biāo)記出每次像和物的位置,如圖乙所示。根據(jù)對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)就能準(zhǔn)確測(cè)出相應(yīng)的距離,再將白紙沿GH對(duì)折,若像和物的對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)都重合,則證明平面鏡所成的像和物具有對(duì)稱性:
(3)AE.實(shí)驗(yàn)過(guò)程中玻璃板底邊必須與所畫(huà)直線重合,這條直線就記錄了平面鏡的位置,便于后面探究像和物體的位置關(guān)系,故A正確,E錯(cuò)誤;
B.玻璃板有前后兩個(gè)面,光在上面發(fā)生兩次反射而形成前后兩個(gè)虛像。且玻璃板越厚,這兩個(gè)虛像的位置越遠(yuǎn),越不方便找到像的位置,故B錯(cuò)誤;
C.玻璃板必須垂直紙面,這樣像才能成在水平桌面上,才能保證另一個(gè)物體與像完全重合,故C正確;
D.玻璃板傾斜后,像要么成在桌面上方,要么成在桌面下方,導(dǎo)致另一個(gè)物體不能與像完全重合,故D錯(cuò)誤。故選AC。21.(2022八下·寧波期末)如圖是小紅同學(xué)探究“平面鏡成像的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)裝置。(1)如圖甲,在豎立的玻璃板前放一支(選填“點(diǎn)燃”或“不點(diǎn)燃”)的蠟燭M,可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像,小紅拿另一支大小相同的蠟燭N在玻璃板后面移動(dòng),直到它跟蠟燭M的像完全重合,這說(shuō)明平面鏡成像時(shí),像與物的大小相等,這里采用了法;(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),小紅同學(xué)應(yīng)在(選填“M”或“N”)側(cè)觀察蠟燭M經(jīng)玻璃板所成的像。移去后面的蠟燭N。在其所在位置上放一光屏,則光屏上接收到蠟燭燭焰的像(選填“能”或“不能”);(3)在該實(shí)驗(yàn)中,所用玻璃板是特制的,其中一面鍍了膜。為了保證實(shí)驗(yàn)效果,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選玻璃板的邊緣(選填“鍍膜面”或“不鍍膜面”)與白紙上的橫線重合,此時(shí)只能看到一個(gè)像且像更加清晰是因?yàn)殄兡ず笤鰪?qiáng)了光的;(4)若圖乙中貓的頭部位置保持不變,把鏡子沿MN截成兩半,其中的一半平行向后移一段距離,則貓的頭部通過(guò)左、右兩半面鏡子。A.都不能成像B.各成半個(gè)像,合起來(lái)成一個(gè)完整的像C.都成完整的像,且兩個(gè)像在同一位置D.都成完整的像,且兩個(gè)像在不同位置(5)在本實(shí)驗(yàn)中選擇玻璃板不選平面鏡目的是,選擇兩支相同的蠟燭目的是。【答案】(1)點(diǎn)燃;等效替代法(2)M;不能(3)鍍膜面;反射(4)D(5)便于觀察到所成的像的位置;比較像與物的大小【解析】(1)如圖甲,在豎立的玻璃板前放一支點(diǎn)燃的蠟燭M,可以看到玻璃板后面出現(xiàn)蠟燭的像,小紅拿另一支大小相同的蠟燭N在玻璃板后面移動(dòng),直到它跟蠟燭M的像完全重合,這說(shuō)明平面鏡成像時(shí),像與物的大小相等,這里采用了等效替代法法;
(2)實(shí)驗(yàn)時(shí),由于蠟燭在M一側(cè),因此反射光線也在M一側(cè),小紅同學(xué)應(yīng)在M側(cè)觀察蠟燭M經(jīng)玻璃板所成的像。移去后面的蠟燭N,在其所在位置上放一光屏,由于平面鏡成的是虛像,因此光屏上不能接收到蠟燭燭焰的像;
(3)在該實(shí)驗(yàn)中,所用玻璃板是特制的,其中一面鍍了膜。為了保證實(shí)驗(yàn)效果,實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選玻璃板鍍膜面的邊緣與白紙上的橫線重合,此時(shí)只能看到一個(gè)像且像更加清晰是因?yàn)殄兡ず笤鰪?qiáng)了光的反射;
(4)平面鏡成像的大小只與物體的大小有關(guān),與平面鏡的大小無(wú)關(guān),即無(wú)論平面鏡大小,物體都能在里面成完整的像。當(dāng)一半向后移動(dòng)后,貓到兩個(gè)鏡面的距離不同,因此像的位置不同,故選D。
(5)在本實(shí)驗(yàn)中選擇玻璃板不選平面鏡目的是便于觀察到所成的像的位置,選擇兩支相同的蠟燭目的是比較像與物的大小。四、光的折射定律及驗(yàn)證22.(2022七下·諸暨期中)如圖所示為光在空氣和玻璃的分界面?zhèn)鞑サ氖疽鈭D,其中實(shí)線分別表示入射光線、反射光線和折射光線。下列分析正確的是()A.OA是折射光線 B.OB是反射光線C.空氣在NN'的右側(cè) D.折射角大于60°【答案】B【解析】根據(jù)圖片可知,∠AON=∠BON,根據(jù)“反射角等于入射角”可知,AO和OB為入射光線和反射光線,而OC肯定是折射光線,N'OC是折射角。根據(jù)“折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)”可知,AO為入射光線,OB為反射光線,故A錯(cuò)誤,B正確;
此時(shí)折射角小于入射角,即光從空氣斜射入玻璃,因此空氣在MM'的上方,故C錯(cuò)誤;
入射角=90°-30°=60°,因此折射角小于60°,故D錯(cuò)誤。故選B。23.(2021九上·溫州開(kāi)學(xué)考)小明用一塊長(zhǎng)方形的玻璃磚做光的反射和折射實(shí)驗(yàn)時(shí),記錄了四組數(shù)據(jù)。其中1、2兩組光線從空氣斜射向玻璃磚,3、4兩組光線從玻璃磚斜射到空氣,則a、b處的數(shù)據(jù)應(yīng)該是()組別1234入射角30°60°20°35°反射角30°a20°35°折射角20°35°b60°A.35°,30° B.35°,60° C.60°,35° D.60°,30°【答案】D【解析】在光的反射現(xiàn)象中,反射角等于入射角,則a=入射角=60°。
在光的折射現(xiàn)象中,光路是可逆的。當(dāng)光從空氣斜射入玻璃時(shí),入射角為30°,折射角為20°;當(dāng)光從玻璃斜射入空氣時(shí),入射角為20°,則折射角為30°。故選D。24.(2019八下·余姚月考)一束光線由空氣斜射入水中,如果入射角逐漸增大,則折射角()A.逐漸增大,且總小于入射角 B.逐漸增大,且總大于入射角C.逐漸減小,且總大于入射角 D.逐漸減小,且總小于入射角【答案】A【解析】根據(jù)光的折射規(guī)律可知,一束光線由空氣斜射入水中,如果入射角逐漸增大,則折射角逐漸增大,且總小于入射角,故A正確。故選A。25.(2021七下·西湖期中)雨后的天空,常常出現(xiàn)彩虹,我們通常讓一束太陽(yáng)光通過(guò)一種光學(xué)元件來(lái)研究此現(xiàn)象,如圖。圖中方框內(nèi)的光學(xué)元件是。實(shí)驗(yàn)中,位于光屏(選填“a”或“b”)處以外的光能使溫度計(jì)示數(shù)明顯升高。如圖乙所示一束紫光沿AO從空氣射向玻璃,OB和OC分別是紫光的反射光線和折射光線,二線互相垂直,入射角為60°;則折射角為。如果一束紅光也沿AO斜射向玻璃,則紅光的折射光線與OC比較更(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)法線?!敬鸢浮咳忡R;a;30°;遠(yuǎn)離【解析】(1)雨后的天空,常常出現(xiàn)彩虹,我們通常讓一束太陽(yáng)光通過(guò)一種光學(xué)元件來(lái)研究此現(xiàn)象,如圖。圖中方框內(nèi)的光學(xué)元件是三棱鏡;
(2)根據(jù)甲圖可知,A處為紅光,B處為紫光,則A處外側(cè)為紅外線,它的熱作用好,能使溫度計(jì)的示數(shù)明顯升高。
(3)根據(jù)乙圖可知,因?yàn)榉瓷浣堑扔谌肷浣牵浴螻OB=∠AON=60°。因?yàn)檎凵涔饩€和反射光線相互垂直,所以∠BOC=90°,則折射角∠N'OC=180°-60°-90°=30°。
(4)根據(jù)三棱鏡對(duì)光線的偏折作用可知,光從空氣斜射入水中時(shí),紅光比紫光偏折的角度更小,即紅光的折射光線與OC比較更靠近原來(lái)的傳播方向,也就是更遠(yuǎn)離法線。26.(2020·嵊州模擬)在學(xué)習(xí)了“光的折射”后,小明提出了新的問(wèn)題:不同物質(zhì)對(duì)光的折射能力不同,折射由什么因素決定的呢?為了解決疑問(wèn),小明查閱到如表所示和如圖所示的相關(guān)信息。物質(zhì)水玻璃冰空氣酒精光速2.25×1082.0×1082.30×1083.0×1082.2×108(1)表格提供的五種物質(zhì)中,光在中的傳播速度最慢。(2)由圖可知,當(dāng)光從冰斜射入空氣中時(shí),折射角入射角。(選填“大于”、“小于”或“等于”)(3)光從酒精斜射入玻璃時(shí),折射光線會(huì)法線。(選填“偏向”或“偏離”)【答案】(1)玻璃(2)大于(3)偏向【解析】(1)根據(jù)表格可知,光在玻璃中傳播速度最慢;
(2)根據(jù)圖片可知,當(dāng)光從冰斜射入空氣中時(shí),折射角大于入射角;
(3)根據(jù)表格可知,光在酒精中的速度大于在玻璃中的速度,那么折射小于入射角,即折射光線偏向法線。27.(2021八下·海曙月考)在研究光的折射時(shí),小明知道光從空氣斜射入水中時(shí)折射角小于入射角;光從水中斜射入空氣中時(shí)折射角大于入射角。小明想:光在其他透明介質(zhì)的分界面上發(fā)生折射時(shí)有什么規(guī)律呢?即在什么條件下折射角小于入射角,在什么情況下折射角大于入射角。為了研究這個(gè)問(wèn)題,他在老師的指導(dǎo)下作了如下實(shí)驗(yàn):讓一支激光筆射出的光束從水中斜射入玻璃,再?gòu)牟A鄙淙氡?、空氣?光路圖如圖甲所示)。然后老師又告訴他光在一些透明介質(zhì)中的傳播速度(如下表所示)。物質(zhì)水玻璃冰空氣酒精光速(米/秒)2.25×1082.0×1082.30×1083.0×1082.2×108(1)觀察光路圖,可以發(fā)現(xiàn)光從玻璃斜射入冰時(shí),折射角(填“大于”或“小于”)入射角。(2)仔細(xì)觀察圖甲中的光路圖,對(duì)照表中的數(shù)據(jù),可以得出結(jié)論,當(dāng)光從傳播速度較大的物質(zhì)斜射入傳播速度較小的物質(zhì)時(shí),折射角入射角。(填“大于”或“小于”)(3)根據(jù)你得出的結(jié)論,請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫(huà)出光從玻璃斜射入酒精時(shí),折射光線的大致位置?!敬鸢浮浚?)>(2)<(3)【解析】(1)觀察光路圖甲可知,可以發(fā)現(xiàn)光從玻璃斜射入冰時(shí),折射角>入射角。
(2)甲圖中,光在水中的光速大于在玻璃中的光速,此時(shí)折射角小于入射角,則得到結(jié)論:當(dāng)光從傳播速度較大的物質(zhì)斜射入傳播速度較小的物質(zhì)時(shí),折射角<入射角。
(3)根據(jù)(2)中的結(jié)論可知,當(dāng)光從光速小的玻璃斜射入光速大的酒精中時(shí),折射角大于入射角,如下圖所示:28.(2021八下·北侖期中)在探究“光的折射的特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中(1)如圖甲,小科將一束激光射至P點(diǎn),形成一個(gè)光斑,向水槽內(nèi)慢慢注水,水槽底部光斑的位置將(選填“向左移動(dòng)”“向右移動(dòng)”或“不動(dòng)”),這說(shuō)明光從空氣斜射入水中時(shí),傳播方向(選填“會(huì)”或“不會(huì)”)發(fā)生偏折。實(shí)驗(yàn)中光在空氣中的傳播路徑并不清晰,為解決此問(wèn)題,他在水面上方噴了一些。(2)如圖乙,小科繼續(xù)探究“光從空氣射入水中時(shí)的折射特點(diǎn)”,他使用可折轉(zhuǎn)的光屏,是為了研究折射光線、入射光線和法線是否。如圖丙,他將光沿著AO方向射向水面上的O點(diǎn),光在水中沿著OB方向射出,調(diào)整激光筆使入射光逐步偏向法線,折射光也逐步偏向法線,說(shuō)明光從空氣斜射入水中時(shí),入射角減小,折射角隨之(選填“增大”“減小”或“不變”)。當(dāng)光沿著NO方向射入時(shí)會(huì)沿ON′方向射出,此時(shí)折射角為度?!敬鸢浮浚?)向左移動(dòng);會(huì);煙霧(2)在同一平面內(nèi);減??;0【解析】(1)當(dāng)水槽內(nèi)加水后,光從空氣斜射入水中時(shí),折射角小于入射角,即折射光線向左偏折,因此水底光斑的位置將向左移動(dòng),這說(shuō)明光從空氣斜射入水中時(shí),傳播方向會(huì)發(fā)生偏折。實(shí)驗(yàn)中光在空氣中的傳播路徑并不清晰,為解決此問(wèn)題,他在水面上方噴了一些煙霧。
(2)如圖乙,小科繼續(xù)探究“光從空氣射入水中時(shí)的折射特點(diǎn)”,他使用可折轉(zhuǎn)的光屏,是為了研究折射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)。如圖丙,他將光沿著AO方向射向水面上的O點(diǎn),光在水中沿著OB方向射出,調(diào)整激光筆使入射光逐步偏向法線,折射光也逐步偏向法線,說(shuō)明光從空氣斜射入水中時(shí),入射角減小,折射角隨之減小當(dāng)光沿著NO方向射入時(shí)會(huì)沿ON′方向射出,由于折射光線與法線重合,則此時(shí)折射角為0度。29.(2020七下·上虞期末)小明喝水時(shí),偶然發(fā)現(xiàn)透過(guò)水面看不見(jiàn)玻璃水杯外側(cè)的手指,他感到很驚奇;玻璃和水都是透明物質(zhì),為什么光卻不能透過(guò)呢?小明決定找出原因,下面是小明的探究過(guò)程:根據(jù)光經(jīng)過(guò)的路徑,首先想到了這種現(xiàn)象與光的折射有關(guān),為此他根據(jù)光從水中射向空氣的光路進(jìn)行了推測(cè),如下圖,光從水中射向空氣時(shí),折射角大于人射角,當(dāng)入射角逐漸增大時(shí),折射角也逐漸增大,那么,當(dāng)人射角增大到某一值時(shí),會(huì)不會(huì)…(1)小明的推測(cè)是。(2)小明為了驗(yàn)證自己的推測(cè),進(jìn)行了如上圖所示的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大激光筆射向水面的入射角的角度,當(dāng)增大到某一角度時(shí),小明觀察到,證實(shí)了自己的推測(cè)。(3)當(dāng)光從空氣射向水中時(shí),也會(huì)出現(xiàn)類似的現(xiàn)象嗎?你的觀點(diǎn)是。說(shuō)出理由。【答案】(1)折射光線消失(2)光斑消失(3)不會(huì)(消失);光從空氣斜射入水水中時(shí),折射角始終小于入射角【解析】(1)小明的推測(cè)是折射光線消失。
(2)小明為了驗(yàn)證自己的推測(cè),進(jìn)行了如上圖所示的實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中逐漸增大激光筆射向水面的入射角的角度,當(dāng)增大到某一角度時(shí),小明觀察到光斑的消失,證實(shí)了自己的推測(cè)。
(3)當(dāng)光從空氣射向水中時(shí),折射角小于入射角。當(dāng)它們?cè)龃髸r(shí),先變成90°的是入射角,那么此時(shí)會(huì)出現(xiàn)入射光線消失而折射光線存在的情形,因此:當(dāng)光從空氣射向水中時(shí),不會(huì)出現(xiàn)類似的現(xiàn)象,理由是:光從空氣斜射入水水中時(shí),折射角始終小于入射角。30.(2019七下·溫州期中)同學(xué)意外發(fā)現(xiàn):當(dāng)光沿某方向從半圓玻璃磚射向空氣時(shí),折射光消失而反射光卻變得更亮,如圖,老師告訴他這是光的全反射現(xiàn)象。同學(xué)查閱資料并在老師的指導(dǎo)下展開(kāi)探究實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄如下:(1)該同學(xué)不斷增大入射角的的目的是。(2)根據(jù)題意和表格數(shù)據(jù)分析要發(fā)生全反射現(xiàn)象需要的條件是。(至少寫(xiě)出兩點(diǎn)))(3)根據(jù)光的折射規(guī)律,請(qǐng)猜想當(dāng)光從空氣斜射向玻璃時(shí),不能發(fā)生全反射現(xiàn)象,原因是。【答案】(1)不斷增大反射角,目的找到發(fā)生全發(fā)射現(xiàn)象的規(guī)律。(2)①光從玻璃斜射向空氣②入射角要大于或等于41.8°(3)入射角大于折射角,折射角小于90°【解析】(1)該同學(xué)不斷增大入射角的的目的是不斷增大反射角,目的找到發(fā)生全發(fā)射現(xiàn)象的規(guī)律。
(2)根據(jù)表格可知,發(fā)生全反射的條件:①光從玻璃斜射入空氣;②入射角大于或等于41.8°;
(3)當(dāng)光從空氣斜射向玻璃時(shí),不能發(fā)生全反射現(xiàn)象,原因是入射角大于折射角,折射角小于90°。
五、凸透鏡成像規(guī)律探究31.(2022八下·海曙競(jìng)賽)直線AB上的P1、P2、P3處分別放上蠟燭、凸透鏡、光屏,恰好在光屏上得到燭焰的清晰、放大、倒立的像,那么()A.AB上只移動(dòng)蠟燭肯定可以在光屏上得到清晰,縮小,倒立的像B.AB上只移動(dòng)光屏肯定可以再得到清晰、縮小、倒立的像C.AB上只移動(dòng)透鏡肯定可以在光屏上得到清晰、縮小、倒立的像D.無(wú)論移動(dòng)什么均不可能在光屏上得到清晰、縮小,倒立的像【答案】C【解析】根據(jù)凸透鏡成像的“物近像遠(yuǎn)大,物遠(yuǎn)像近小”的規(guī)律可知,當(dāng)蠟燭屏的位置發(fā)生改變時(shí),像的位置看到發(fā)生改變,因此只有移動(dòng)蠟燭和光屏,才能出現(xiàn)清晰的實(shí)像,故A、B錯(cuò)誤;
根據(jù)圖片可知,向右移動(dòng)凸透鏡,當(dāng)現(xiàn)在的物距等于原來(lái)的像距時(shí),光屏上肯定會(huì)出現(xiàn)清晰倒立、縮小的實(shí)像,故C正確,D錯(cuò)誤。故選C。32.(2022·紹興)如圖,小敏在家中做凸透鏡成像實(shí)驗(yàn),墻上出現(xiàn)一個(gè)倒立縮小清晰的像,下列說(shuō)法正確的是()A.墻上所成的燭焰像是虛像B.手和透鏡的影子是光的反射形成的C.若透鏡不動(dòng),蠟燭遠(yuǎn)離透鏡,手和透鏡的影子大小不變D.若蠟燭不動(dòng),透鏡靠近蠟燭,能再次呈現(xiàn)清晰的燭焰像【答案】D【解析】A.墻相當(dāng)于光屏,能夠成在光屏上的像肯定是實(shí)像,故A錯(cuò)誤;
B.手和透鏡的影子,是光沿直線傳播時(shí)被阻擋而形成的照不到的黑色區(qū)域,故B錯(cuò)誤;
C.若透鏡不動(dòng),蠟燭遠(yuǎn)離透鏡,手和透鏡的影子變小,故C錯(cuò)誤;
D.根據(jù)光路的可逆性可知,當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí),將物距和像距的數(shù)值交換時(shí),光屏上依然呈現(xiàn)清晰的實(shí)像,只是像的大小改變,故D正確。故選D。33.(2022·鄞州模擬)小寧在探究“平面鏡成像”和“凸透鏡成像”的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中,分別把一個(gè)不透明且不光滑的擋板放在如圖甲、乙所示的位置,則()A.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的擋板上均不能出現(xiàn)蠟燭的像B.兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中,小寧均不能看到蠟燭的像C.只有乙的擋板出現(xiàn)蠟燭的像且小寧能看到像D.甲、乙的擋板上均能出現(xiàn)蠟燭的像且小寧均能看到像【答案】A【解析】圖甲中,物體在平面鏡中所成的像是所有反射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn),不是由實(shí)際光線會(huì)聚而成。將擋板放在平面鏡和像之間時(shí),不會(huì)阻擋反射光線,因此仍然能夠看到像,但是擋板上不會(huì)出現(xiàn)蠟燭的像。圖乙中,蠟燭通過(guò)凸透鏡成正立放大的虛像,這不是由實(shí)際光線會(huì)聚而成,而是折射光線反向延長(zhǎng)線的交點(diǎn)。將擋板放在蠟燭和像之間時(shí),不會(huì)阻擋蠟燭射到凸透鏡上的光線,也不會(huì)影響折射光線的傳播,因此小寧可以看到蠟燭的像,但是擋板上沒(méi)有蠟燭的像。故A正確,而B(niǎo)、C、D錯(cuò)誤。故選A。34.(2022七下·嵊州期中)在探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中,先用焦距為10cm的透鏡甲進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在透鏡右側(cè)的光屏上得到了清晰縮小的實(shí)像.接下來(lái)不改變發(fā)光體和凸透鏡的位置,改用焦距為20cm的透鏡乙繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).下列情形可能發(fā)生的是()A.光屏向右移,能接收到清晰縮小的實(shí)像B.光屏向左移,能接收到清晰放大的實(shí)像C.光屏向左移,能接收到清晰縮小的實(shí)像D.無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏,都接收不到清晰的像【答案】A【解析】用焦距為10cm的透鏡甲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),在透鏡右側(cè)的光屏上得到清晰縮小的實(shí)像,說(shuō)明發(fā)光體在透鏡甲左側(cè)大于20cm遠(yuǎn)的地方(即二倍焦距以外),光屏在透鏡甲右側(cè)10~20cm遠(yuǎn)的地方(即一、二倍焦距之間)。若不改變發(fā)光體和凸透鏡的位置,改用焦距為20cm的透鏡乙繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)光體在透鏡乙的焦點(diǎn)以外,一定能在透鏡乙右側(cè)焦點(diǎn)以外,即距離透鏡乙右側(cè)大于20cm的某處,得到一個(gè)實(shí)像,所以將光屏向右移,一定能接收到一個(gè)清晰的倒立的實(shí)像,這個(gè)實(shí)像可能是縮小的,也可能是等大的、放大的。故選A。35.(2022七下·龍灣期中)在“探究凸透鏡的成像特點(diǎn)”實(shí)驗(yàn)中,所用凸透鏡的焦距為f,光屏是用表面涂有白漆的鐵板制成。小明把夜光顯示的手表置于光具座上,移動(dòng)光屏,當(dāng)手表與光屏分別處于如圖甲所示的位置時(shí),小明看到光屏上呈現(xiàn)清晰的像。若此時(shí)手表表盤(pán)指針位置如圖乙所示,則小明看到光屏上呈現(xiàn)的像為下圖中的()A.B.C.D.【答案】D【解析】般情況下,我們觀察物體和光屏上的像時(shí),都是從同一側(cè)進(jìn)行的。以這幅圖片為例,當(dāng)我們從手表的左側(cè)觀察光屏上的像時(shí),成像的特點(diǎn)表現(xiàn)為“上下顛倒,左右相反”,由于手表上的時(shí)針是向右的,所以光屏上看到的像的時(shí)針就是向左的。但是手表是不透明的,我們看手表時(shí)只能從手表的右側(cè)看,這時(shí)看到的形狀和從手表左側(cè)看時(shí)時(shí)針的方向正好相反,即相當(dāng)于從左側(cè)看時(shí)指針向左。此時(shí)根據(jù)“倒立性”可知,光屏上的像的指針應(yīng)該向右。由于原來(lái)手表的時(shí)針向右,看到光屏上像的時(shí)針也向右,所以實(shí)際效果為“上下顛倒而左右不顛倒”,故應(yīng)選D。故選D。36.(2022七下·諸暨期中)小華在研究凸透鏡成像規(guī)律時(shí),將平行光正對(duì)凸透鏡照射,另一側(cè)的光屏移動(dòng)到距凸透鏡10厘米處時(shí),得到一個(gè)最小最亮的光斑。接著把光源換成蠟燭,調(diào)整好相關(guān)器材的高度,將凸透鏡固定在光具座中央50厘米刻度線處,移動(dòng)蠟燭到光具座的左端并點(diǎn)燃,再移動(dòng)光屏至如圖所示位置時(shí),在光屏中央得到一個(gè)清晰的像。保持凸透鏡位置不變,通過(guò)移動(dòng)蠟燭及光屏的位置,下列成像情況符合實(shí)際的是()A.若蠟燭放置在10厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,在光屏上都不能呈清晰的像B.若蠟燭放置在30厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,可在光屏上呈清晰等大的像C.若蠟燭放置在35厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,可在光屏上呈清晰縮小的像D.若蠟燭放置在45厘米刻度線處,移動(dòng)光屏,可在光屏上呈清晰放大的像【答案】B【解析】將平行光正對(duì)凸透鏡照射,另一側(cè)的光屏移動(dòng)到距凸透鏡10厘米處時(shí),得到一個(gè)最小最亮的光斑,則這個(gè)凸透鏡的焦距為10cm。
A.若蠟燭
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