专题五与光学相关的实验

专题五与光学相关的实验——精剖细解复习讲义知识点1：与光学相关的实验1、探究光的反射定律【实验目的】探究发生光的反射现象时，反射光线、入射光线、法线的位置关系，反射角与入射角的大小关系，光路的特点。【实验器材】平面镜、激光笔、带刻度的折板、光屏、支架、量角器等。【实验装置图】【实验步骤】把一平面镜放在桌面上，再将纸板竖直地立在平面镜上；根据图甲沿折板平面用激光笔射出一束光线，观察入射光线和反射光线并用笔描出，用量角器量出入射角和反射角的大小，并记录入射角和反射角，将数据填入表格中；改变入射光线方向（入射角）重复上述实验并记录表格；沿折板中轴（ON）将折板向后转动，观察反射光线是否仍在OF上；选择一次实验，沿原反射光线反方向改变为入射光线，观察反射光线判断光路可逆性；整理器材。【实验数据】【实验结论】反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居在法线两侧。反射角等于入射角。在反射现象中，光路是可逆的。1.可折转白色粗糙硬纸板的作用：①显示光路，对光线起漫反射作用；②探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内；2.实验应在较暗的环境中进行：减小其他光线对实验的影响，使实验现象更明显；3.纸板与镜面的放置要求：纸板与镜面垂直放置；第6页共28页第6页共28页4.探究反射角和入射角的大小关系：多次改变入射角的大小，分别测量反射角、入射角的大小，比较入射角和反射角的大小；5.探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内：将纸板NOF向前或向后折转，观察硬纸板上是否显示反射光线；6.验证光路是否可逆：将光线逆着反射光线的方向射入，观察新的反射光的传播路径是否与原来的入射光线重合；第6页共28页第6页共28页7.实验中改变入射角大小，多次实验的目的：避免实验的偶然性，让实验结论更具有普遍性；8.让光线紧贴纸板（光屏）射向点的目的：在硬纸板（光屏）上能显示光路；9.实验描绘光的传播路径的方法：在入射光线和反射光线上取一个点，将该点与反射点连接；10.区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法：对每一组入射光线和反射光线分别用不同颜色的笔进行描绘，或者对每一组入射光线和反射光线进行编号。11.实验时从纸板前不同的位置都能看到光的传播路径的原因：光在纸板上发生了漫反射。2、探究平面镜成像的特点【提出问题】平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？【猜想与假设】像和物体的大小可能相等，像和物体到平面镜的距离可能相等。【实验目的】探究平面镜成像的特点。【实验原理】光的反射定律。【实验器材】薄玻璃板、支架、两个完全相同的蜡烛、白纸一张、刻度尺、笔等。【实验装置图】【实验步骤】把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，观察到玻璃板后面出现了蜡烛A的像。；再拿一支相同的蜡烛B在玻璃板后面移动，使它与前面蜡烛A的像重合(左右移动,直到从不同位置看上去它们都重合在一起)，这时蜡烛B所在的位置就是蜡烛A的像的位置。改变玻璃前蜡烛A的位置，再进行两次实验，每次都记下两支蜡烛的位置；在白纸上画出玻璃板的位置，移开玻璃板，量出两支蜡烛到玻璃板的距离，记录并比较它们的大小，把物点和像点连接起来看是否与镜面垂直；把测量结果填在表格中。【实验数据】次数物到玻璃板的距离/cm像到玻璃板的距离/cm像与物大小比较第一次第二次第三次【实验结论】像与物体的大小相等；像与物体到平面镜的距离相等；像与物体(对应点)的连线与镜面垂直。总结：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。①玻璃板代替平面镜的目的：便于确定到像的位置（玻璃板反射光的同时透光）。②选择较薄的玻璃板的原因：防止蜡烛通过玻璃板的前后两个表面两次反射成两个像，影响实验效果。③在室内光线较暗的环境下或用茶色玻璃：使成像更清晰，便于观察。④玻璃板与桌面垂直放置：便于确定像的位置和大小。⑤用两只形状外形相同的蜡烛目的：便于比较像与物的大小关系。⑥刻度尺的作用：便于确定像和物体与玻璃板距离的关系。⑦实验中多次测量目的：使实验结论更具有普遍性。⑧实验方法为等效替代，用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛，比较像与物的大小关系;用未点燃的蜡烛代替点燃的蜡烛的像，比较物距与像距的大小关系。实验应在暗环境下进行，使实验现象更明显。玻璃板要与水平桌面垂直放置，确保像与物能够完全重合。判断平面镜成虚像的操作：移去玻璃板后面的蜡烛，将光屏置于原蜡烛的位置，光屏上不能成像。测得蜡烛和像到平面镜距离不相等的原因：玻璃板后的蜡烛与像没有完全重合；玻璃板太厚；实验过程中玻璃板改变了位置。3、探究光折射的特点实验观察：让一束光从空气以不同的角度射入水中，观察光束在空气和水中的径迹。光束进入水中以后传播方向是否发生了偏折？向哪个方向偏折？实验发现（如下图所示），光从空气射入水中时，传播方向发生了偏折，这种现象叫做光的折射。光的折射规律：折射光线、入射光线和法线都在同一个平面内；光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折（折射角＜入射角）；光从水或其他介质中斜射入空气中时（如下图所示），折射光线向界面方向偏折（折射角＞入射角）；光垂直入射时时传播方向不改变（如下图所示）；在折射现象中，光路是可逆的；在光的折射现象中，入射角增大，折射角也随之增大；在光的折射现象中，介质的密度越小，光速越大，与法线形成的角越大。总结如下表所示：4、探究凸透镜成像规律【实验目的】探究凸透镜成像的规律。【实验原理】光的折射定律。【实验器材】光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等。【实验装置图】【实验步骤】按照以上装置图安装好实验器材，并将蜡烛、凸透镜和光屏的中心调至同一水平高度；让一束平行于主光轴的光射入凸透镜，在另一侧移动光屏，直至得到一个最小、最亮的光点，焦距等于光屏到透镜的距离；将蜡烛移到凸透镜两倍焦距以外，记录下蜡烛到凸透镜的距离，并移动光屏直至观察到清晰的像为止，记录光屏到凸透镜的距离，并将以上距离和像的特点记录在表格中；将蜡烛逐渐往凸透镜移近，并在等于二倍焦距、小于二倍焦距大于一倍焦距、一倍焦距和小于一倍焦距处各记录下各自的距离和像的特点。【实验数据】【实验结论】为了方便观察，本实验应选择在较暗的环境下进行；凸透镜的选取：根据光具座的量程选取，一般情况下，光具座的量程大于凸透镜的四倍焦距；实验器材的放置顺序：由左向右依次为蜡烛、凸透镜、光屏；实验前调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度的目的是：使像成在光屏中央；焦距的测量及判断：①跟主光轴平行的光经凸透镜后，在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小、最亮的光斑，测出光斑到凸透镜光心的距离即可；②利用物距等于2倍焦距时成倒立、等大的像来确定焦距；成实像时眼睛的观察方法：①眼睛注视光屏上的像；②去掉光屏，从光屏一侧（即蜡烛与眼睛在凸透镜异侧）通过透镜，逆着折射光线观察蜡烛所成的像；实验过程中蜡烛燃烧的时间越长，蜡烛越短，烛焰的位置越低，像的位置越高；可将光屏或蜡烛向上移动或将凸透镜和光屏同时向下移动；动态规律：成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小；光屏上找不到像、像不完整、像没成在光屏中央的原因：烛焰、凸透镜、光屏三者的中心没有在同一高度；物距小于或等于一倍焦距；物距太小，像距太大，超过了光具座的量程。当光屏上成清晰的像时，对调物与光屏的位置，光屏上还能成清晰的像，说明折射现象中，光路可逆。用纸遮住凸透镜一部分（或凸透镜缺一角），光屏上仍会成完整的像，像会变暗些。在蜡烛和凸透镜之间加透镜时像的变化问题：加远视镜（凸透镜），光线提前会聚，要使光屏上能成像，光屏需靠近凸透镜；加近视镜（凹透镜），光线推迟会聚，要使光屏上能成像，光屏需远离凸透镜。换透镜时焦距发生变化，凸透镜越厚，焦距越小。烛焰作为发光体的不足分析：①烛焰形状不稳定，不易比较像与物的大小关系；②蜡烛会越烧越短，像偏离光屏的中央；③烛焰亮度不大。用LED灯替代蜡烛的好处：①成像更清晰、更稳定；②准确比较物与像的大小。凸透镜成像规律总结：物距与焦距的关系光路图（请完成下列作图）像距与焦距的关系成像特点动态成像规律应用u＞2ff＜v＜2f倒立、缩小、实像成实像时，物距增大，像距减小，像变小；物距减小，像距增大，像变大；照相机u=2fv=2f倒立、等大、实像计算焦距f＜u＜2fv＞2f倒立、放大、实像投影仪u=f不成像u＜f正立、放大、虚像物距减小，像距减小，像变小；放大镜成实像时：成虚像时：当物体从远处向焦点靠近时，像逐渐变大，远离凸透镜。（物近像远像变大）物体与像的速度关系：①当u＞2f，物体比像移动得快；②当f＜u＜2f，物体比像移动得慢。虚像，物、像同侧正（放大）；实像，物、像异侧倒（放大或者缩小）。实验：探究光的反射定律1．（2023•阳春市二模）小李利用如图所示的实验装置，进行“探究光的反射定律”实验。实验次数入射角反射角130°30°240°40°360°30°475°75°（1）除了图中器材外，还应补充的测量仪器是量角器。（2）实验时让一束光贴着纸板入射是为了显示光路。（3）实验中使用可折转的硬纸板，这样可以方便探究反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内。（4）为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律，应当改变入射角的大小，多次实验。（5）小李的实验记录如表所示。其中有一个数据错误，你认为原因可能是测量的不是反射角，而是反射光线与镜面的夹角。（6）如图所示，若将一束光贴着纸板B沿FO方向射到O点，这束光将沿图中的OE方向射出。这说明在反射现象中，光路是可逆的。【分析】（1）根据实验目的确定这个实验需要的器材；（2）实验中让光贴着纸板入射是为了显示光路；实验过程中法线要与平面镜垂直；（3）在光的反射中，三线在同一平面上，是通过光屏展现在我们眼前的，通过折转反射光线所在的纸板，观察纸板是否还有反射光线；（4）为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律，应当多次实验；（5）根据反射角与入射角相等的关系得出反射角大小；（6）根据入射光线和反射光线的位置互换进行实验，观察反射光线与原来入射光线的关系得出结论。【解答】解：（1）因为实验时要测量反射角和入射角的大小，所以需要量角器；（2）实验时如果不让光贴着纸板入射，则无法看见入射光线以及反射光线，就无法确定反射光线、入射光线，所以让光贴着纸板入射是为了显示光路；法线在纸板上，法线与镜面垂直，入射光线、法线、反射光线在同一平面内，如果纸板与平面镜不垂直，则镜面的法线不在纸板上，入射光沿纸板照射后，反射光线不在纸板上，则我们在纸板上看不到反射光线；（3）实验中把纸板B向前或向后折转，则在纸板B上都不能看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线应在同一平面内；（4）为了得到反射角与入射角大小关系的普遍规律，应当改变入射角的大小，多次实验；（5）根据反射定律，反射角等于入射角，反射角是反射光线与法线的夹角，入射角是入射光线与法线的夹角，当入射角为60°时，反射光线与法线的夹角，即反射角也应是60°，不是30°，而30°正好是反射光线与镜面的夹角；（6）若将一束光贴着纸板B沿FO方向射到O点，这时的入射角为原来的反射角，根据光的反射定律，反射角等于入射角，这时的反射角为原来的入射角，所以会发现光线原路返回，即光将沿图中的OE方向射出，也就是在反射现象中，光路是可逆的。故答案为：（1）量角器；（2）显示光路；（3）法线；（4）改变入射角的大小，多次实验；（5）测量的不是反射角，而是反射光线与镜面的夹角；（6）在反射现象中，光路是可逆的。【点评】本类型题考查对平面镜成像实验的掌握情况，实验探究的关键是对相应的知识理解透彻，思路清晰。2．（2023秋•章丘区期中）在进行“光的反射定律”的探究实验中，同学们设计了如图甲所示的实验，平面镜平放在水平桌面上，A、B是粘在一起的两块硬白纸板，纸板B可绕垂直于镜面的接缝ON转动。实验次数12入射角30°50°反射角30°50°（1）实验时，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板A和纸板B与平面镜垂直放置：硬纸板应选择粗糙（填“光滑”或“粗糙”）的使实验效果更明显；（2）将一束光贴着纸板A沿EO射到镜面上O点，纸板B上会显示出反射光束OF，接着将纸板B绕ON向后翻折，如图乙所示，则纸板B上不能（填“能”或“不能”）显示出反射光束；在实验过程中，若将纸板倾斜（即纸板与平面镜不垂直），如图丙所示，让光线仍贴着纸板沿EO方向射向镜面，此时反射光线与入射光线在（选填“在”或“不在”）同一平面内；（3）若让另一束光沿FO方向射向平面镜，反射光将沿OE方向射出。该实验现象说明光路是可逆的；（4）为了探究反射角与入射角大小的关系，应进行的操作是A（选填序号）；A.改变光线EO与ON的夹角B.沿ON向后转动纸板FC.改变纸板与平面镜之间的夹角（5）小明实验两次次测得的数据由上表1可知，可知反射角等于入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”）；同组小红同学指出应多次实验，目的是寻找规律，使实验结论具有普遍性。【分析】（1）法线始终垂直于平面镜，要使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，则入射光、反射光和法线所在的平面应与平面镜垂直，据此分析；根据镜面反射和漫反射的定义进行分析；（2）光的反射定律的内容，知道反射角等于入射角。知道反射光线、入射光线和法线在同一平面内；（3）光在反射时，光路是可逆的；（4）为了探究反射角与入射角大小的关系，应进行的操作改变多次改变入射角大小，观察反射角大小如何；（5）分析表格中数据得出反射角和入射角之间的大小关系；在物理实验中，多次实验的目的一般有两个：取平均值减小误差；总结规律，避免结论的偶然性。【解答】解：（1）法线始终垂直于平面镜，入射光线、反射光线、法线在同一平面内，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板ENF与平面镜垂直放置；硬纸板应选用粗糙材质，光在硬纸板上发生漫反射，在纸板前不同方位都能看到光的传播途径；（2）根据光的反射定律可知，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内，如图所示，将纸板B绕ON向后翻折，纸板B和纸板A不在同一平面上了，所以在纸板B上就无法呈现出反射光线了；法线始终垂直于平面镜，入射光线、反射光线、法线在同一平面内，若将纸板倾斜（即纸板与平面镜不垂直），让光线仍贴着纸板沿EO方向射向镜面，此时反射光线、入射光线、法线仍在同一平面内，只是纸板B上就无法呈现出反射光线；（3）如果让入射光线沿着FO的方向射向镜面，这时的入射角为原来的反射角，根据光的反射定律，反射角等于入射角，这时的反射角为原来的入射角，所以会发现反射光线沿OE射出，也就是在反射现象中，光路是可逆的；（4）为了探究反射角与入射角大小的关系，应进行的操作改变多次改变入射角大小，观察反射角大小如何随入射角大小变化，故选A；（5）分析表格中数据得出反射角等于入射角；小红同学指出应多次实验，目的是：寻找规律，使实验结论具有普遍性。故答案为：（1）垂直；粗糙；（2）不能；在；（3）可逆；（4）A；（5）寻找规律，使实验结论具有普遍性。【点评】本题是探究光反射时的规律实验，要掌握规律的内容，注意纸板的选择及各个特点探究的方法。3．（2023春•西峰区校级月考）如图为某实验小组“探究光的反射规律”的实验装置，平面镜M放在水平桌面上，E、F是两块粘接起来的硬纸板。（1）为了显示光路，硬纸板要粗糙（选填“光滑”或“粗糙”）；（2）将入射光线AO向ON靠近时，看到反射光线OB靠近（选填“靠近”或“远离”）ON；（3）若将一束光贴着纸板F沿BO射向O点，光将沿图甲中OA的方向射出，说明在光的反射现象中，光路是可逆的；（4）某同学在实验时，让入射光线如图AO沿纸板E射向镜面，然后转动纸板F，使纸板F和纸板E在同一平面内，但在F上没有发现反射光线，其原因可能是硬纸板没有竖直放置；（5）实验时，小明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，他认为在正确操作时，只要在光的传播路径上标记两个点就能确定了，他用到的光学知识是光在同种均匀介质中是沿直线传播的。【分析】（1）实验时从白色硬纸板前不同的方向都能看到光的传播路径，是由于白色硬纸板表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故；（2）根据入射角的变化和反射角的变化而得出结论；（3）当光逆着原来的反射光线入射时，反射光线也逆着原来的入射光线反射出去，就说明光路是可逆的。（4）实验时，硬纸板应与水面桌面垂直；（5）光在同种均匀介质中是沿直线传播的。【解答】解：（1）为了更清晰地显示光路，白色硬纸板的表面应是较粗糙，反射光线射向各个方向，都能看得清楚。（2）光发生反射时，反射角等于入射角，则入射光线AO向ON靠近时，反射光线OB也靠近ON。（3）在光的反射现象中，光路是可逆的，当光逆着原来的反射光线入射时，反射光线也逆着原来的入射光线反射出去，光将沿图中的OA方向射出。（4）当E、F在同一平面上时，在F上没有发现反射光线，入射光线和法线所在的平面与纸板不是同一个平面，故可能的原因是：硬纸板没有竖直放置。（5）因为光在同种均匀介质中是沿直线传播的，因此沿光路用铅笔相隔一定距离时在纸板上各打两个点、铅笔将光的路径画在纸板上（两点确定直线）。故答案为：（1）粗糙；（2）靠近；（3）OA；可逆；（4）硬纸板没有竖直放置；（5）光在同种均匀介质中是沿直线传播的。【点评】本题考查光的反射定律实验的有关内容，主要考查学生对实验过程中出现问题的应对能力，就是为了锻炼学生的动手、动脑的能力。4．（2023•濮阳一模）在“探究光的反射规律”的实验中，平面镜M水平放置，白色纸板立在平面镜上，纸板由E、F两部分组成，可绕竖直接缝ON翻折。（1）应该在较暗的环境下进行该实验，且应使纸板与平面镜保持垂直；（2）将一束光贴着纸板E沿AO射到镜面上O点，纸板F上会显示出反射光线OB，若光线沿BO入射，则反射后光线沿OA射出，这说明了在光的反射中，光路是可逆的；（3）将纸板F绕ON向后翻折，则纸板F上看不到反射光，由此说明反射光线、入射光线与ON在同一平面内。【分析】（1）实验应在较暗的环境中进行，这样可以使光路更加清晰，实验现象更明显。法线始终垂直于平面镜，要使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，则入射光、反射光和法线所在的平面应与平面镜垂直，据此分析；（2）在反射现象中，光路是可逆的；（3）光的反射定律的内容，知道反射角等于入射角。知道反射光线、入射光线和法线在同一平面内。【解答】解：（1）实验应在较暗的环境中进行，这样可以使光路更加清晰，实验现象更明显。实验时，把平面镜放在桌面上，为了使入射光和反射光的径迹同时显示在纸板上，应把纸板与平面镜垂直放置。（2）让一束光沿BO方向射向平面镜，即让光线逆着原来的反射光线射向镜面，反射光将沿OA方向射出，即反射光线逆着原入射光线方向射出，该实验现象说明，在反射现象中，光路是可逆的。（3）实验中将纸板F向后折转，纸板F上不能看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。故答案为：（1）暗；垂直；（2）可逆的；（3）在。【点评】此题主要通过实验探究了光的反射定律。通过各个分实验分别探究了两角大小和三线之间的关系。实验探究题是中考中必不可少的题目，要加强实验教学，引导学生从实验中分析现象，归纳总结规律。培养学生观察、分析、概括能力。5．（2023秋•朝阳区期中）小刚利用如图装置“探究光的反射定律”。实验次数123入射角30°45°60°反射角30°45°60°（1）如图甲所示，实验时，把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF（右侧可绕ON翻折）立在平面镜上，纸板上的直线ON应垂直于镜面。（2）在探究的过程中，得到如表格所示数据，分析数据可知：在反射现象中，反射角等于入射角。（3）让光沿图甲中FO方向照射到镜面，它会沿着OE方向射出。这表明：在光的反射现象中，光路是可逆的。（4）如图乙所示，小刚将右侧纸板沿PQ剪开，将上半部分向后折，则在上半部分纸板上不会（选填“会”或“不会”）看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在（选填“在”或“不在”）同一平面内。【分析】（1）只有硬纸板和平面镜垂直，才能保证法线在纸板上；（2）分析表中数据得出反射角与入射角的关系；（3）在光的反射中，光路是可逆的；（4）光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角；根据光的反射定律，可判断纸向后折时，是否能观察到反射光线。【解答】解：（1）如果纸板没有与平面镜垂直放置，由于法线与镜面垂直，且反射光线、入射光线、法线在同一平面内，因此，当光贴着纸板沿EO入射时，不能在纸板上看到反射光，所以硬纸板放在平面镜上时，要保持与镜面垂直；（2）分析表中数据得出：在反射现象中，反射角等于入射角；（3）在图甲的实验中如果让光沿FO方向射到镜面，会发现反射光沿OE方向射出，这说明在光的反射中，光路是可逆的；（4）光在反射时，反射光线、入射光线、法线在同一平面内，将纸板的上半部分向后折，如图乙所示，发现在纸板右侧的下部会看到反射光线，而上部不会看到反射光线，此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面。故答案为：（1）垂直；（2）等于；（3）可逆；（4）不会；在。【点评】本题考查光的反射定律实验的有关内容，主要考查学生对实验过程中出现问题的应对能力，就是为了锻炼学生的动手、动脑的能力。实验：探究平面镜成像的特点6．（2023•广东模拟）小华发现小轿车的前挡风玻璃是倾斜安装的，由此他想借助玻璃板，A、B两个完全相同的棋子，白纸，铅笔等器材来探究平面镜成像的特点，如图甲所示。（1）为了完成实验，还需要添加的测量工具是刻度尺；实验时，由于环境太暗难以找到棋子A的像，小华解决的办法是用手电筒照射棋子A（选填“A”或“B”）；（2）换用更薄的玻璃板，三次改变棋子A的位置，得到三组物、像位置点，如图乙所示，接下来他的操作是物、像位置点连线与镜面是否垂直，并测量物、像到镜面的距离。通过实验得到的结论是：平面镜所成的像与物体关于镜面对称；（3）实验中，小华透过玻璃板看到棋子A的两个像A′、A″，分别在白纸上标记棋子A与两个像的位置如图丙所示，通过分析可知玻璃板的厚度为5mm；（4）小轿车前挡风玻璃是倾斜安装的，从光学角度分析，这样安装的好处是小汽车前面的挡风玻璃相当于平面镜，前挡风玻璃倾斜安装可以使像成在斜上方，不干扰司机观察路况（任写一条）。【分析】（1）本实验要研究像与物到镜面的距离关系，据此分析；实验时，由于环境太暗难以找到棋子A的像，说明物反射的光太少，据此回答；（2）本实验要研究像与物到镜面的距离关系，据此分析回答；平面镜所成的像与物体关于镜面对称；（3）根据像与物到镜面的距离相等，从而得出玻璃板的厚度；（4）平面镜成的像关于镜面对称，据此分析。【解答】解：（1）本实验要研究像与物到镜面的距离关系，为了完成实验，还需要添加的测量工具是刻度尺；实验时，由于环境太暗难以找到棋子A的像，说明物反射的光太少，小华解决的办法是用手电筒照射棋子A；（2）换用更薄的玻璃板，三次改变棋子A的位置，得到三组物、像位置点，如图乙所示，接下来他的操作是物、像位置点连线与镜面是否垂直，并测量物、像到镜面的距离；通过实验得到的结论是：平面镜所成的像与物体关于镜面对称；（3）设棋子A距玻玻璃板左反射面的距离为l，玻璃板的厚度为h，成的像为A′，右反射面对应的像为A″，根据像与物到镜面的距离相等，结合已知条件可知2l＝30cm2（l+h）＝31cm可知玻璃板的厚度为：h＝5mm；（4）平面镜成的像关于镜面对称，小轿车前挡风玻璃是倾斜安装的，从光学角度分析，这样安装的好处是：小汽车前面的挡风玻璃相当于平面镜，前挡风玻璃倾斜安装可以使像成在斜上方，不干扰司机观察路况。故答案为：（1）刻度尺；A；（2）物、像位置点连线与镜面是否垂直，并测量物、像到镜面的距离；对称；（3）5；（4）小汽车前面的挡风玻璃相当于平面镜，前挡风玻璃倾斜安装可以使像成在斜上方，不干扰司机观察路况。【点评】本题探究平面镜成像的特点，考查对实验过程的理解及平面镜成像规律的运用。7．（2023•淅川县一模）小胖利用如图所示的装置探究“平面镜成像的特点”。（1）该实验应在较黑暗（选填“明亮”或“黑暗”）的环境中进行，现有5mm和1cm的玻璃板，应选择5mm（选填“5mm”或“1cm”）的玻璃板（2）实验中用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置；选取两个完全相同的蜡烛的目的是为了比较像与物的大小关系。（3）实验时，在B处放一张白纸，白纸上没有（选填“有”或“没有”）A的像。（4）点燃蜡烛A后，小胖将蜡烛B放在玻璃板另一侧移动，此时人应该从A（选填“A”或“B”）侧观察，发现蜡烛A的像始终在蜡烛B的左侧，无法与蜡烛B重合，这时小胖可以将玻璃板适当顺时针（填“顺时针”或“逆时针”）旋转一定角度即可。（5）解决问题后，将蜡烛B放在如图所示位置时，刚好与蜡烛A的像完全重合，那么可以得出：像与物的大小相等。（6）若将图中玻璃板向左移动10cm，这时需要将蜡烛B移动到60cm刻度处，才能再一次与蜡烛A的像完全重合。【分析】（1）为使成像更清晰，该实验应在较黑暗的环境中进行；因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个相距较远的像；（2）透明的玻璃板既能成像，又能确定像的位置；根据实验操作及两支蜡烛等长分析；（3）虚像不能呈现在光屏上；（4）平面镜成的像与物关于镜面对称分析；（5）根据蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，且两蜡烛完全相同分析；（6）根据像与物到镜面的距离相等分析。【解答】解：（1）点燃蜡烛，烛焰在明亮的环境中，烛焰和明亮环境对比度较小，成像不太清晰；烛焰在黑暗环境中，烛焰和黑暗环境的对比度大，成像更清晰，该实验应在较黑暗的环境中进行；透明的玻璃板，可以观察到玻璃板的另一侧；因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个相距较远的像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板，用5mm厚的。（2）使用平面镜时，只能成像，而不能透光，不容易确定像的位置，用玻璃时，既能成像，又能透光，便于确定出像的位置；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，这样就证明了像与物大小相同，所以两支蜡烛等长是为了比较像与物大小关系用的。（3）平面镜所成的虚像，不能呈现在光屏上，故白纸上没有A的像。（4）平面镜成像属于光的反射，故人透过镜面观察B是否与A的像重合，应从A侧观察。蜡烛A的像始终在蜡烛B的左侧，像与物关于镜面对称，顺时针旋转时，像会从左往右移动，故应顺时针旋转一定角度即可。（5）蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，那么可以得出：像与物的大小相等。（6）玻璃板向左移动10cm，物距减小10cm，像物距离减小20cm，故应将蜡烛B从80cm处移动到60cm处。故答案为：（1）黑暗；5mm（2）便于确定像的位置；大小；（3）没有；（4）A；顺时针；（5）相等；（6）60。【点评】本题探究“平面镜成像的特点”，考查对器材的要求、操作过程及成像规律的运用。8．（2023•龙马潭区模拟）利用如图所示的装置“探究平面镜成像的特点”。（1）实验时，选用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置。（2）选用两根外形相同的蜡烛，是为了比较像和物的大小关系。（3）除图中提供的器材外，实验中还用到一种测量工具，它是刻度尺。（4）在寻找蜡烛A像的位置时，眼睛应在蜡烛A（选填“A”或“B”）的一侧观察。实验时小明发现蜡烛A的像较暗，用手电筒对着玻璃板照射蜡烛A的像，不能（选填“能”或“不能”）使像变亮。（5）若将光屏放在蜡烛B所在的位置，直接观察光屏，不能（选填“能”或“不能”）看到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是虚（选填“实”或“虚”）像；（6）若在玻璃板背面放置一块不透明木板（如图），则在玻璃板中能（选填“能”或“不能”）看到蜡烛A的像。【分析】（1）探究平面镜成像实验中，要用透明的玻璃板代替平面镜，虽然成像不太清晰，但是在物体一侧能看到物体的像，同时还能看到代替物体的另一个物体，便于确定像的位置。（2）在玻璃板一边将蜡烛A点燃，可以看到玻璃板另一边出现蜡烛的像，另外一支相同的蜡烛B与竖立在玻璃板前面点燃的蜡烛A的像能完全重合，可知蜡烛A和它成的像大小相等。（3）平面镜成像规律：像和物到平面镜距离相等。（4）实验过程中，眼睛要在蜡烛A侧观察，眼睛既能看到蜡烛A，又能看到代替蜡烛A的蜡烛B．如果在蜡烛B侧观察，只能看到蜡烛B和透过透明玻璃板看到蜡烛A，不能看到蜡烛A的像；要使像更亮一些，就要使物体更亮一些，物体反射的光线会更强。（5）平面镜所成的像是虚像，虚像不是实际光线的会聚点，所以不会出现在光屏上。（6）平面镜成像原理光的反射，像是反射光线的反向延长线会聚形成的，而且平面镜成虚像。【解答】解：（1）探究平面镜成像实验中，要用透明的玻璃板代替平面镜，虽然成像不太清晰，但是在物体一侧能看到物体的像，同时还能看到代替物体的另一个物体，便于确定像的位置。（2）在玻璃板一边将蜡烛A点燃，可以看到玻璃板另一边出现蜡烛的像，另外一支相同的蜡烛B与竖立在玻璃板前面点燃的蜡烛A的像能完全重合，说明蜡烛B与A的像大小相等，又因为蜡烛B与蜡烛A完全相同，所以蜡烛A和A的像大小相等。（3）在探究像和物到平面镜距离相等时，需要测量像和物到平面镜的距离，所以需要刻度尺。（4）平面镜成的像是光的反射形成的，A蜡烛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A蜡烛所在这一侧，用手电筒对着玻璃照射蜡烛A的像，不能使像变亮。（5）因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，所以光屏不能接收到蜡烛A的烛焰的像，说明平面镜成的像是虚像。（6）平面镜成像是反射光线的反向延长线会聚形成的，若将一块不透明木板放在玻璃板的后面，不影响反射光线进入人的眼睛，所以在物体一侧还能看到玻璃板内点亮蜡烛的像。故答案为：（1）便于确定像的位置；（2）像和物的大小；（3）刻度尺；（4）A；不能；（5）不能；虚；（6）能。【点评】本题考查了平面镜成像的特点。探究平面镜成像特点的实验是中考出题的一个热点，本题围绕这个探究过程可能遇到的问题，解决办法，合理的思考和解释来考查同学的。9．（2023•兴化市三模）探究平面镜成像的特点：（蜡烛A与蜡烛B大小相同）（1）如图甲，小明选用玻璃板代替平面镜进行实验，他认为透过玻璃板不仅能看到蜡烛A的像，而且能看到后面的蜡烛B，移动蜡烛B使其与蜡烛A的像重合，进而可以确定像的位置，并可以比较像与物的大小。（2）小华思考后觉得小明的方案并不妥，因为玻璃板有一定的厚度，其透过玻璃板看到的是蜡烛B的像与A的像重合，所以蜡烛B的位置并不是A的像的真实位置，此方法测得的像距偏大（选填“偏大”或“偏小”）。（3）他们对实验进行改进，经讨论设计了如图乙所示的方案：将两块平面镜分开一定的距离并固定于不锈钢框架上，将蜡烛A放在平面镜前，可以看见蜡烛通过平面镜成上下两段不完整的虚像，此像虽然不完整，但比玻璃板成像要清晰。他们用此方案确定了蜡烛A像的位置，具体操作是将蜡烛B放在平面镜后，使蜡烛B与蜡烛A的像看起来是一个完整的蜡烛。【分析】（1）玻璃板有透光性，既能成像又能确定像的位置；（2））玻璃板有一定厚度，有两个反射面，光通过玻璃板时会发生折射；（3）玻璃板既能透光又能反射光，平面镜只能反射光，据此回答；根据物像大小相等完成操作。【解答】解：（1）玻璃板有透光性，既能成像又能确定像的位置，如图甲，小明选用玻璃板代替平面镜进行实验，他认为透过玻璃板不仅能看到蜡烛A的像，而且能看到后面的蜡烛B，移动蜡烛B使其与蜡烛A的像重合，进而可以确定像的位置，并可以比较像与物的大小；（2）玻璃板有一定厚度，蜡烛B反射的光通过玻璃板时发生折射而进入人眼，人眼看到的蜡烛B是由于光的折射形成的虚像，这个虚像比蜡烛B更靠近玻璃板一些，当我们认为蜡烛B与蜡烛A的像重合时，而实际的蜡烛B在蜡烛A的像的后方，所以导致每次测得的像距都比物距略大一些，即此方法测得的像距偏大；（3）平面镜成的是虚像；玻璃板既能透光又能反射光，平面镜只能反射光，故用平面镜反射的光多，此像虽然不完整，但比玻璃板成像要清晰；用此方案确定了蜡烛A像的位置，具体操作是：将蜡烛B放在平面镜后，使蜡烛B与蜡烛A的像看起来是一个完整的蜡烛。故答案为：（1）像的位置；（2）偏大；（3）清晰；将蜡烛B放在平面镜后，使蜡烛B与蜡烛A的像看起来是一个完整的蜡烛。【点评】本题探究平面镜成像的特点，考查对器材的要求、平面镜成像规律的运用及对实验方案的改进。10．（2023•清江浦区校级二模）如图1所示，将茶色玻璃板作为平面镜竖直放置在一张方格纸上，并准备了两个相同的棋子A和B、刻度尺、铅笔、手电筒等。（1）实验中“调整棋子B位置”的操作过程中，人眼应该一直在玻璃板前（选填“前”或“后”）侧观察；（2）将玻璃板沿所在平面向右平移，像将不会移动；（选填“向左”“向右”或“不会”）（3）移去棋子B，在该位置放置光屏，不透过（选填“透过”或“不透过”）玻璃板观察光屏，发现光屏上没有像，所以棋子A所成的像是虚像；（4）为便于观察，该实验最好在较黑暗环境中进行；手电筒的作用是使棋子A的像更清晰；（5）若把棋子A换为点燃的蜡烛，将会发现它通过玻璃板成两个像（如图2所示），其中离玻璃板较远的像，是来自蜡烛的入射光经过玻璃板C形成的。A.一次反射、一次折射B.两次反射、一次折射C.一次反射、两次折射D.两次反射、两次折射【分析】（1）平面镜成的像属于光的反射；（2）平面镜成的像与物关于镜面对称，据此分析；（3）虚像不能成在光屏上，据此分析；（4）为便于观察，该实验最好在较黑暗环境中进行；用手电筒照亮棋子A，增强棋子A的反射光线；（5）光线射到玻璃上，要发生反射和折射。【解答】解：（1）平面镜成的像属于光的反射，实验中“调整棋子B位置”的操作过程中，人眼应该一直在玻璃板前侧观察；（2）平面镜成的像与物关于镜面对称，将玻璃板沿所在平面向右平移，因对称面的位置不变，故像将不会移动；（3）虚像不能成在光屏上，移去棋子B，在该位置放置光屏，不透过玻璃板观察光屏，发现光屏上没有像，所以棋子A所成的像是虚像；（4）为便于观察，该实验最好在较黑暗环境中进行；用手电筒照亮棋子A，增强棋子A的反射光线，棋子A的像更清晰；（5）反射是光线到达玻璃板后有一部分被反射到人的眼睛中，所以看到1次反射，2次折射是光到了玻璃板后还有一部分光透过玻璃板，而光从空气进入玻璃板后会折射，这是第一次，然后又要从玻璃板另一侧出来，又一次折射，所以1次反射，2次折射；故C正确。故答案为：（1）前；（2）不会；（3）B；不透过；（4）使棋子A的像更清晰；（5）C。【点评】本题研究平面镜成像，考查对操作过程的理解及成像规律的运用。实验：探究光折射的特点11．（2022春•潮阳区校级期中）某兴趣小组在实验室做“探究光的折射规律”实验：细心的陈远君同学发现，当光以较小的入射角从玻璃砖斜射入空气中时，既能观察到反射光线，又能观察到折射光线，如图所示。当入射角的增大到一定程度时，折射光线就消失了，而反射光线变得跟入射光线一样亮。老师告诉远君这种现象在物理学中叫做“全反射”，并让远君同学将每次实验的数据及观察到的现象记录下来，并查阅相关资料，制成了以下表格。请你分析实验数据回答以下问题：入射角i0°10°30°40°41.2°41.8°42°折射角α0°15.2°48.6°74.6°81°90°/反射能量5%7%43%77%84%100%100%（1）光从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角，反射光线比入射光线暗（选填“亮”或“暗”）。当入射角i≥41.8°时，反射能量达到100%，此时发生全反射；（2）当光由玻璃垂直射入空气中时，不能（选填“能”或“不能”）发生全反射；（3）根据光路可逆，当光从空气斜射向玻璃时，折射角小于入射角（选填“大于”、“小于”或“等于”），因此不能（选填“能”或“不能”）发生全反射。【分析】（1）光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，同时发生反射和折射；光从玻璃斜射向空气时，当入射角为41.8°时，折射光线消失了，反射能量达到100%；（2）由表数知据分析：当光由玻璃垂直射入空气中时，反射能量较小；（3）根据光路可逆分析解答。【解答】解：（1）由表格中的数据可知，光从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角。光从玻璃斜射入空气中时会发生反射和折射，即一部分入射光线被反射，一部分光线会折射，所以此时反射光线比入射光线暗。由表格中的数据可知，当入射角i≥41.8°时，反射能量达到100%，折射角为90°，此时就发生了全反射现象。（2）由表格中的数据可知，当光由玻璃垂直射入空气中时，即入射角i＝0°时，反射能量为5%，而反射能量达到100%，才会发生全反射，所以当光由玻璃垂直射入空气中时，不能发生全反射。（3）由表格中的数据可知，光从玻璃斜射向空气时，折射角大于入射角，当光从空气斜射向玻璃时，根据光路是可逆的可得，折射角小于入射角。因为折射角小于入射角，因此折射光线不能消失，始终存在，所以不能发生全反射。故答案为：（1）大于；暗；41.8；（2）不能；（3）小于；不能。【点评】本题考查了光的折射，结合材料内容分析解答。12．（2022•高州市校级开学）某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路。实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。通过实验还得到如下数据：入射角α0°15°30°45°60°反射角β0°15°30°45°60°折射角γ0°11°22.1°35.4°40.9°（1）分析表中数据，可得出结论：①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于（大于/等于/小于）入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零。该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点。（2）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价。是否存在不足？答：是（是/否）；请简要说明理由：应换用其它透明介质再做实验，避免实验结论的偶然性。【分析】（1）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，折射角随入射角的改变而改变。一束光线从空气垂直水面射入时，此时入射光线、折射光线与法线重合，所以夹角为0°，即入射角为0°，反射角也为0°，折射角为0°。（2）实验次数较少，结论具有偶然性，多次测量是为了获取多组数据，得出普遍性的结论，换用其他透明介质再做此实验，得出的结论更具有普遍性。【解答】解：（1）①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大（折射角随入射角的减小而减小），且折射角小于入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零。（2）评价：存在不足，应该换用其他透明介质再做此实验，这样得出的结论将更具有普遍性。故答案为：（1）②折射角随入射角的增大而增大；小于；（2）是；应换用其它透明介质再做实验，避免实验结论的偶然性。【点评】此题考查光的折射定律及归纳法的应用，光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，折射角随入射角的改变而改变。13．（2023秋•普陀区校级期中）在探究光的折射规律的实验中，某小组同学让一束激光从水斜射入空气中，实验现象如图（A）所示。逐渐增大入射角，观察到的实验现象如图（B）、（C）、（D）和（E）所示。请根据实验现象，归纳得出初步结论。（1）分析比较图（A）、（B）和（C）折射角和入射角大小关系以及变化规律，可以得出初步结论：当光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角，且折射角随入射角的增大而增大。（2）为了进一步探究折射光线产生和消失的条件，该小组同学必须对入射角在40°～50°范围内的情况进行实验探究。（3）当光从空气斜射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？说出你的观点并解释：不会，光从空气斜射入水中时，折射角始终小于入射角。【分析】（1）根据图（A）、（B）或（C）中折射角分别与入射角的大小关系可得出结论。（2）根据（A）、（B）、（C）、（D）和（E）中入射角和折射角的变化可得出结论。（3）据上面的规律不难看出，由于光从水中斜射向空气时，折射角大于入射角，所以当折射角增大到某种程度后，折射光线会消失；而光线从空气斜射向水中时，折射角小于入射角，据此就可以判断出是否能出现上述现象。【解答】解：（1）根据图（A）、（B）或（C）中折射角与入射角的大小关系可得：当光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角，且折射角随入射角的增大而增大；（2）由（1）可知，光从水斜射入空气中，入射角增大，折射角也增大；当入射角增大为50°时，折射光线消失，但该小组同学没有对入射角在40°～50°范围内的情况进行探究，所以为了进一步探究折射光线产生和消失的条件，该小组同学必须对入射角在40°～50°范围内的情况进行实验探究。（3）据上面的规律不难看出，由于光从水中斜射向空气时，折射角大于入射角，所以当折射角增大到某种程度后，折射光线会消失；而光线从空气斜射向水中时，折射角小于入射角，所以不会出现上述现象；故答案为：（1）当光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角，且折射角随入射角的增大而增大；（2）40°～50°；（3）不会，光从空气斜射入水中时，折射角始终小于入射角。【点评】本题主要考查学生利用光路图进行分析，总结光的折射规律的能力。光从水斜射入空气的折射规律，折射光线和入射光线分居法线两侧，折射角大于入射角，折射角随入射角的增大而增大。14．（2023春•蜀山区校级月考）小明同学在探究光的折射规律时，意外发现：当光沿某方向从玻璃砖射向空气时，折射光消失而反射光却变得更亮，老师告诉他这是光的全反射现象。课后，小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如表。入射角i0°10°20°30°40°41.2°41.8°42°折射角r0°15.2°30.9°48.6°74.6°81°90°/反射能量5%7%26%43%77%84%100%100%（1）分析表中数据可知，光从玻璃斜射向空气时，当入射角≥41.8°时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象；（2）由表格数据可知：图中图线a（选填“a”或“b”）反映了上述实验中的两角关系。【分析】（1）由表中数据可知：当入射角增大时，反射能量和折射角也随着增大；当入射角大于等于41.8°时，折射光线消失了，反射能量达到100%；（2）光从玻璃斜射向空气时，折射角随着入射角的增大而增大，且折射角总大于入射角，据此解答。【解答】解：（1）分析表中数据可知，光从玻璃斜射向空气时，当入射角≥41.8°时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象；（2）光从玻璃斜射向空气时，折射角随着入射角的增大而增大，且折射角总大于入射角；图线b中，当入射角等于45°时，折射角也等于45°；图线a中的折射角始终大于入射角，且入射角接近45°时，折射角达到90°（即发生全反射），符合题意，因此图线a反映了折射角与入射角的关系。故答案为：（1）≥41.8°；（2）a。【点评】本题考查了表格数据得出发生全反射的条件及结论是解题的关键，是考查学生的创新能力的一道好题。实验：探究凸透镜成像规律15．（2023秋•东莞市校级期中）某学习小组“探究凸透镜成像的规律”，该凸透镜的焦距是10cm，进行了如下操作：（1）安装并调节烛焰、透镜、光屏，使它们三者中心大致在同一高度，这样做的目的是使像成在光屏中央。（2）当蜡烛放在如图甲所示位置时，调节光屏，可在光屏上得到一个放大（选填“放大”或“缩小”）、倒立（选均“倒立”或“正立”）的实像，生活中的投影仪（选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”）就是利用这样的成像原理工作的。（3）实验过程中，蜡烛会逐渐变短，为了使蜡烛的像能始终成像在光屏的中央，应将光屏向上调整。（选填“向上”或“向下”）。（4）若将蜡烛向左移动一段距离，则光屏要向左（选填“左”或“右”）移动才能使像再次清晰地呈现在光屏上。（5）当光屏上出现烛焰清晰的像时，如果突然飞来一只小昆虫落在凸透镜上，我们观察光屏时，将会在光屏看到C。A.烛焰你的下半部分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）若有一个新凸透镜，小明通过探究，记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图象，如图所示，则该凸透镜的焦距是5cm。【分析】（1）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、透镜、光屏，使它们三者中心大致在同一高度；（2）根据2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，投影仪就是利用此原理制成的；（3）根据过光心的光线传播方向不变分析回答；（4）根据凸透镜成实像时，物远像近像变小分析回答；（5）物体有无数点组成，物体上任一点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像；当遮住凸透镜的一部分，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成像；（6）根据u＝v＝2f，成倒立、等大的实像，据此确定凸透镜的焦距。【解答】解：（1）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、透镜、光屏，使它们三者中心大致在同一高度；（2）当蜡烛放在如图甲所示位置，此时物距2f＞u＝50cm﹣35cm＝15cm＞f，成倒立、放大的实像，投影仪就是利用此原理制成的；（3）实验过程中，蜡烛会逐渐变短，为了使蜡烛的像能始终成像在光屏的中央，根据过光心的光线传播方向不变可知，应将光屏向上调整；（4）若将蜡烛向左移动一段距离，此时物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，光屏要向左移动才能使像再次清晰地呈现在光屏上；（5）飞来一只小昆虫停在凸透镜的上，挡住透镜一部分，其余部分仍能折射光线成像，所以光屏上所成的蜡烛的像是完整的，只是会聚光线比原来变少，像变暗了，故选：C；（6）由图乙可知，u＝v＝10cm，根据u＝v＝2f'，成倒立、等大的实像，即2f'＝10cm，故该凸透镜的焦距为f'＝5cm。故答案为：（1）同一高度；使像成在光屏中央；（2）放大；倒立；投影仪；（3）向上；（4）左；（5）C；（6）5。【点评】此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。16．（2023秋•西丰县期末）小明用自制“水凸透镜”探究凸透镜成像规律，当蜡烛、“水凸透镜”和光屏位于如图所示的位置时，光屏上呈现烛焰清晰的像。（1）实验前，应在光具座上调节烛焰、“水凸透镜”和光屏三者的中心大致在同一高度上。（2）此时成像的特点是倒立、放大的实像（请完整描述），生活中投影仪（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）成像特点与此相同。（3）小明想起老师说过应先测量“水凸透镜”的焦距，再探究成像规律，于是他将蜡烛和光屏均向左（选填“左”或“右”）移动，直至在光屏上找到一个倒立、等大的像时，测量物距，再用测量得出的物距除以2可以得出焦距。（4）若保持蜡烛和“水凸透镜”如图所示的位置不变，试图将焦距调整为15cm，应缓慢调节“水透镜”的厚度，使其厚度变小（选填“变小”、“变大”或“不变”），同时前后移动光屏位置直至光屏上出现与水凸透镜等大的圆形光斑，此时折射光为平行光。【分析】（1）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、“水凸透镜”和光屏三者的中心大致在同一高度上；（2）根据凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立、放大的实像，投影仪就是利用此原理制成的；（3）根据u＝v＝2f，成倒立、等大的实像，据此确定凸透镜的焦距；（4）凸透镜凸度越小，对光线的偏折能力越弱，焦距越大；从焦点发出的光线经凸透镜折射后为平行光。【解答】解：（1）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、“水凸透镜”和光屏三者的中心大致在同一高度上；（2）由图可知，此时物距小于像距，根据凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立、放大的实像，投影仪就是利用此原理制成的；（3）要测量“水凸透镜”的焦距，根据u＝v＝2f，成倒立、等大的实像，因此应将蜡烛和光屏均向左移动，直至在光屏上找到一个倒立、等大的实像时，测量物距，再用测量得出的物距除以2可以得出焦距；（4）由图可知，光屏上成倒立、放大的实像，说明此时2f＞u＝40cm﹣25cm＝15cm＞f，即水凸透镜焦距小于15cm，若将水凸透镜的焦距调整为15cm，即水凸透镜的焦距变大，根据凸透镜凸度越小，对光线的偏折能力越弱，焦距越大可知，应缓慢调节“水透镜”的厚度，使其厚度变小；同时前后移动光屏位置直至光屏上出现与水凸透镜等大的圆形光斑，说明烛焰在焦点上，此时折射光为平行光。故答案为：（1）高度；（2）倒立、放大的实像；投影仪；（3）左；倒立、等大；（4）变小；与水凸透镜等大的圆形光斑。【点评】此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。17．（2023秋•南京期末）在探究“凸透镜成像规律”的实验中。（1）如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距为10.0cm；（2）实验前为了使像能够成在光屏中央，必须调整烛焰、光屏的中心在凸透镜的主光轴上。如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是倒立、放大的实像，若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至40cm刻度线处能在光屏上再次呈现清晰的像；（3）如图丙，将蜡烛放在图示位置，光屏上恰好成清晰的像，若切除凸透镜中间的阴影部分，再将剩余部分靠拢在一起，则蜡烛能成2（选填0、1、2、3）个像，如不切除凸透镜中间的阴影部分并把阴影部分用黑纸遮挡起来，此时在光屏上成②（选填编号：①一个部分像、②一个全像、③两个部分像、④两个全像）。（4）如图丁，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了。将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是远视眼镜（选填“近视”或“远视”）。【分析】（1）平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点，这一点叫焦点，焦点到光心的距离叫焦距，读数时估读到分度值的下一位；（2）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、光屏的中心在凸透镜的主光轴上；根据2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；在光的折射中，光路是可逆的；（3）根据光心的位置变化分析；当用黑纸挡住透镜的某一部分时，由于通过凸透镜会聚的光线数量减少，所以像会比原来变暗，但仍成完整的像；（4）远视眼镜是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用。【解答】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，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝20.0cm﹣10.0cm＝10.0cm；（2）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、光屏的中心在凸透镜的主光轴上；由图乙可知，此时物距2f＞u＝25cm﹣10cm＝15cm＞f，成倒立、放大的实像；若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至40cm刻度线处，此时物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，根据在光的折射中，光路是可逆的可知，光屏上能再次呈现清晰的实像；（3）因为凸透镜中间厚，边缘薄，切去中间部分后相当于两个透镜，光心位置改变了，上面的像下移，下面的像上移，错位将成2个像；如果用黑纸挡住透镜中间的阴影部分，其余部分仍能会聚光线成完整的像，但由于会聚的光线比原来减少，所以像比原来变暗，故选②；（4）如图丁，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了；将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，说明该眼镜对光线具有会聚作用，会将光线提前会聚成像，远视眼镜是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用。故答案为：（1）10.0；（2）主光轴上；放大；40；（3）2；②；（4）远视。【点评】此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。18．（2023秋•洛南县期末）小东同学用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏、光具座等器材，探究凸透镜的成像规律。（1）如图1所示，用一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，该凸透镜的焦距为10.0cm。（2）实验前，小东发现所成像在光屏上的位置如图2所示，则应向上（选填“上”或“下”）调整光屏，使烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度。（3）如图3所示，当蜡烛移至35cm刻度线处时，移动光屏（图中光屏未画出）到某一位置时，光屏上成一清晰的像，该像为倒立、放大（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像，生活中的投影仪（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这个原理制成的。（4）图3中凸透镜的位置不变，将蜡烛和光屏的位置调换，光屏上仍能呈现烛焰清晰的像，原因是在光的折射现象中，光路是可逆的；该像是缩小（选填“放大”“缩小”或“等大”）的。（5）在实验过程中，光屏上得到清晰的像，突然，一只飞虫落到了凸透镜表面上，则光屏上出现仍是烛焰的像（选填“飞虫的像”“飞虫的影子”或“仍是烛焰的像”）。【分析】（1）平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点，这一点叫焦点，焦点到光心的距离叫焦距，读数时估读到分度值的下一位；（2）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度；（3）根据2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，投影仪就是利用此原理制成的；（4）在光的折射现象中，光路是可逆的；（5）凸透镜成像属于光的折射现象，物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像；如果凸透镜的口径大，透过的光多，像就亮；口径小，透过的光少，像就暗，据此分析。【解答】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，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是：f＝40.0cm﹣30.0cm＝10.0cm；（2）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，故应向上调整光屏；（3）如图3所示，当蜡烛移至35cm刻度线处，此时物距2f＞u＝50cm﹣35cm＝15cm＞f，成倒立、放大的实像，投影仪就是利用此原理制成的；（4）图3中凸透镜的位置不变，将蜡烛和光屏的位置调换，此时物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，在光的折射现象中，光路是可逆的，因此光屏上仍能呈现烛焰清晰的像；因此时物距大于像距，根据凸透镜成像规律，该像是缩小的；（5）凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，飞虫落在透镜上后，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，大小不变；由于透镜的一小部分被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了，故亮度会变暗。故答案为：（1）10.0；（2）上；（3）放大；投影仪；（4）可逆；缩小；（5）仍是烛焰的像。【点评】此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。19．（2023秋•开原市校级期末）在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，小刚选用了焦距为10cm的凸透镜。（1）他将蜡烛、凸透镜光屏放在光具座上，并调节到如图所示的位置时，光屏上出现倒立、缩小（选填“放大””缩小”或“等大”）的烛焰的像。（2）实验时，蜡烛燃烧变短，烛焰的像在光屏上的位置会向上方移动。（3）如果用不透明纸板将凸透镜上半部分遮住，结果D（填序号）。A.没有影响B.不能成像C.成一半的像D.仍能成完整的像，但亮度变暗（4）保持凸透镜位置不变，将蜡烛移动到距凸透镜5cm处时，移动光屏，在光屏上不能（选填“能”或“不能”）得到蜡烛的像，此时凸透镜在生活中的应用是放大镜。（5）小刚用发光二极管制作了一个“F”形光源（如图甲）代替蜡烛，放在离透镜20cm处，调整光屏位置，在光屏上得到的清晰像的形状应该是图乙中的B（填序号）。【分析】（1）根据u＞2f，成倒立、缩小的实像；（2）根据过光心的光线传播方向不变分析回答；（3）当用不透明纸板挡住透镜的某一部分时，由于通过凸透镜会聚的光线数量减少，所以像会比原来变暗，但仍成完整的像；（4）根据u＜f，成正立、放大的虚像，放大镜就是利用此原理制成的；（5）根据u＝v＝2f，成倒立、等大的实像。【解答】解：（1）他将蜡烛、凸透镜光屏放在光具座上，并调节到如图所示的位置，此时物距u＝50cm﹣20cm＝30cm＞2f，成倒立、缩小的实像；（2）实验时，蜡烛燃烧变短，根据过光心的光线传播方向不变可知，烛焰的像在光屏上的位置会向上方移动；（3）如果用不透明纸挡住透镜的上半部分，下半部分仍能会聚光线成完整的像，但由于会聚的光线比原来减少，所以像比原来变暗，故选：D；（4）保持凸透镜位置不变，将蜡烛移动到距凸透镜5cm处，此时物距u＝5cm＜f，成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，放大镜就是利用此原理制成的；（5）小刚用发光二极管制作了一个“F”形光源（如图甲）代替蜡烛，放在离透镜20cm处，此时u＝v＝2f，成倒立、等大的实像，故选：B。故答案为：（1）缩小；（2）上；（3）D；（4）不能；放大镜；（5）B。【点评】此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。20．（2023秋•依安县期末）小明同学用焦距为15cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验：（1）实验前需调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，比较规范的操作是B（填序号）。A.将三者分散排列，然后用目测的方法调节B.将三者靠拢，然后用目测的方法调节C.将三者分散排列，用刻度尺分别测量高度进行调节（2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、缩小的实像。（3）在成像清晰的情况下，用一张不透明纸把透镜上半部分遮挡住，看到的像完整亮度变暗（填“像部分消失”、“像完整亮度不变”或“像完整亮度变暗”）。（4）实验过程中随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向上（选填“上”或“下”）移动。（5）通过实验观察可知，在图乙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是B。（6）固定透镜位置如图甲所示，蜡烛由图示位置逐渐向右移动到标尺“30cm”刻度处，通过移动光屏，光屏上始终出现清晰的像，在此次移动过程中，蜡烛和光屏之间的距离变化是C。（填序号）A.始终变大B.始终变小C.先变小后变大D.先变大后变小E.保持不变（7）如图甲，在凸透镜前放一个老花镜，结果光屏上像变模糊不清了，保持蜡烛、凸透镜的位置不动，应将光屏靠近（选填“靠近”或“远离”）凸透镜，才能得到清晰的像。【分析】（1）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心；根据分散排列和三者靠拢的误差大小分析；（2）根据u＞2f，成倒立、缩小的实像；（3）当用一张不透明纸挡住透镜的某一部分时，由于通过凸透镜会聚的光线数量减少，所以像会比原来变暗，但仍成完整的像；（4）根据过光心的光线传播方向不变分析回答；（5）根据凸透镜的成像特点分析解答；（6）当物体在二倍焦距上时，像也成在二倍焦距上，此时像和物体的距离最小，据此分析解答；（7）老花镜是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用。【解答】解：（1）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度上，比较规范的是将三者靠拢，然后用目测的方法调节，这样误差较小，故选：B；（2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示，此时物距u＝50cm＞2f，成倒立、缩小的实像；（3）如果用一张不透明纸挡住透镜的上半部分，下半部分仍能会聚光线成完整的像，但由于会聚的光线比原来减少，所以像比原来变暗；（4）实验过程中随着蜡烛的燃烧，蜡烛会变短，根据过光心的光线传播方向不变可知，光屏上的像会向上移动；（5）物体通过凸透镜成的实像都是倒立的，分大小；虚像都是正立的，且都是放大的，因此不可能成正立、缩小的实像，故选：B；（6）30cm处正好在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间；当蜡烛从二倍焦距外向二倍焦距移动的过程中，蜡烛和光屏之间的距离逐渐减小；当蜡烛恰好在2倍焦距时，蜡烛与光屏的距离最小；当蜡烛由2倍焦距向1倍焦距移动时，蜡烛和光屏之间的距离增大，故C正确，而ABDE错误；（7）如图甲，在凸透镜前放一个老花镜，老花镜是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，会将光线提前会聚成像，故应将光屏靠近凸透镜，才能得到清晰的像。故答案为：（1）同一高度；B；（2）缩小；（3）像完整亮度变暗；（4）上；（5）B；（6）C；（7）靠近。【点评】此题考查了凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。21．（2023秋•上杭县期中）如图所示是“探究光的反射规律”的实验装置。（1）实验中，纸板应垂直平面镜放置；（2）使一束光贴着纸板A沿EO方向射向平面镜，图观察反射光线在纸板B上的位置，描绘出反射光线和入射光线的径迹，如图甲所示。量出入射角和反射角，并记录于表格中。实验时要多次改变入射角的大小并进行测量比较，目的是B；实验次数123入射角30°45°60°反射角30°45°60°A．减小误差B．寻找普遍规律比较反射角和入射角，可以得出的结论是在光的反射中，反射角等于入射角；（3）图甲中若让光逆着OF的方向射向平面镜，会看到反射光沿着OE方向射出。这表明：光反射时，光路是可逆的；（4）在图乙中，将纸板B沿PQ剪开，把纸板B的上半部分向后折转。实验时发现在纸板B的上半部分不能（选填“能”或“不能”）看见反射光线，表明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。【分析】（1）只有硬纸板和平面镜垂直，才能保证法线在硬纸板上，才能观察到反射光线；（2）多次测量找普遍规律；分析实验数据可得出结论；（3）在光的反射中，光路是可逆的；（4）根据光的反射定律，可判断纸板向后折时是否能观察到反射光线。【解答】解：（1）如果实验中硬纸板没有与平面镜垂直放置时，稍有倾斜，则当入射光贴着硬纸板射向镜面上的O点后，法线将会不在硬纸板上，所以在硬纸板上不能看到反射光线，故实验中，纸板应垂直于平面镜；（2）多次改变入射光线，再观测几组反射角和入射角，这样做的目的是比较反射角和入射角的大小关系，使实验结论具有普遍性，故选：B；根据表格中的数据可知，在光的反射中，反射角等于入射角；（3）如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明光反射时，光路是可逆的；（4）将纸板B的上半部分向后折，如图乙所示，发现在纸板B的下半部分有反射光线，上半部分不能看到反射光线，此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。故答案为：（1）垂直；（2）B；在光的反射中，反射角等于入射角；（3）可逆；（4）不能；同一平面。【点评】本题考查光的反射定律实验的有关内容，主要考查学生对实验过程中出现问题的应对能力，锻炼学生的动手、动脑的能力。22．（2023秋•平原县期中）在“制作小孔成像观察仪”活动中，需要在纸筒的A端蒙上用半透明薄纸做成的光屏，再将纸筒插入易拉罐中（易拉罐顶部已切去），如图所示。（1）小孔成像原理是光在同种均匀介质中沿直线传播；观察仪最好放在较暗（选填“亮”或“暗”）的环境中进行观察。（2）将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，能在光屏上看见倒立（选填“正立”或“倒立”）的像，移动纸筒位置，增大光屏与小孔之间距离，则光屏上像将变大（选填“变大”“变小”或“不变”）。【分析】（1）小孔成像原理是光在同种均匀介质中沿直线传播；为了让像更清晰，物体应当选用亮些的物体，周围的环境要暗些；（2）小孔所成的像是倒立的实像；小孔成像与物体到小孔的距离和光屏到小孔的距离有关。【解答】解：（1）小孔成像原理是光在同种均匀介质中沿直线传播；为了让像更清晰，物体应当选用亮些的物体，周围的环境要暗些；所以观察仪最好放在较暗的环境中进行观察；（2）将点燃的蜡烛置于小孔前的适当位置，能在光屏上看见倒立的像；移动纸筒位置，增大光屏与小孔之间距离，则光屏上像将变大。故答案为：（1）光在同种均匀介质中沿直线传播；暗；（2）倒立；变大。【点评】本题主要考查小孔成像的原理，属于基础知识，理解小孔成像是光沿直线传播形成的是解题的关键。23．（2022秋•富川县校级期末）（1）小富在探究“光的反射规律”时将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张硬纸板竖直放在平面镜上，让一束光线贴着纸板沿EO方向入射，如图甲所示。①小富想探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内，应将纸板