7.2本章实验集训（解析版）

本章实验集训1、小宇在吉他演奏中发现,琴弦发出的音调与弦线的材料、长度、粗细和张力有关。于是他想利用弦音计做研究：如图所示,a、b、c、d四根弦线的张力相同。(1)若他选择b、c两弦线做实验,则研究音调与弦线▲的关系。(2)若他要研究音调与弦线粗细的关系,则应选择▲和▲两弦线做实验。(3)b和d的对比中发现d的音调高,可得出的结论是▲。(4)若他还想研究音调与弦线张力的关系,应该如何操作?▲。【答案】（1）材料；（2）a、b；（3）在材料、粗细和张力一样时，弦的长度越短，音调越高；（4）调整同一根弦线的松紧程度，比较前后两次的音调高低【解析】【分析】【详解】略2、请用如图所示的塑料吸管和激光笔,从正、反两方面分别设计一个实验方案,探究光在空气中是沿直线传播的。(1)正方案：探究光在空气中是沿直线传播的。操作：把吸管拉直,用激光笔将一束光从管口一端射入。现象及结论：若▲,说明光在空气中是沿直线传播的。反方案：探究光在空气中不可能是沿曲线传播的。操作：把吸管弯曲,用激光笔射一束光从管口一端射入。现象及结论：若▲,说明光在空气中不可能是沿曲线传播的。【答案】（1）光会从另一端射出；（2）光不会从另一端射出【解析】（1）激光从直的塑料吸管中通过，说明光沿直线传播。（2）把塑料吸管弯曲，光不能从塑料吸管中通过，说明光在空气中不是沿曲线传播。【分析】塑料吸管是直的和塑料吸管是弯曲的，通过激光笔从一端照射，观察从另一端是否射出，从而得到答案。【详解】（1）把吸管拉直，用激光笔射一束光从管口射入，会从另一端射出，说明光在空气中是沿直线传播的；（2）把吸管弯折，用激光笔射一束光从管口射入，不会从另一端射出，说明光在空气中是不可能沿曲线传播的。故答案为：（1）光会从另一端射出；（2）光不会从另一端射出。3、如图是小杭同学设计的探究“光的反射定律”和“平面镜成像特点”的实验装置。(1)如图甲所示,为了探究“光的反射定律”,小杭将一张白纸B放在水平桌面上,将一个平面镜A垂直白纸放置,用激光电筒贴着▲(选填“A”或“B”)照射,并记录下了反射角和入射角的度数(如表所示),通过表格中的数据可得到的结论是▲。入射角15°30°60°反射角15°30°60°(2)如把图甲换成图乙,将可沿ON折转的一白色硬纸板ABCD▲放置在平面镜上,让一束光紧贴硬纸板射向镜面上的0点,可在ABCD平面内看到反射光线。实验中使用可折转的硬纸板,除了能呈现光路外,另一个目的是探究▲。(3)在“探究平面镜成像特点”实验过程中,需要把平面镜换成透明的玻璃板,目的是▲；选用两支相同的蜡烛,目的是探究▲关系；在实验过程中,随着蜡烛的燃烧变短,蜡烛的像与用来找像的蜡烛▲(选填“仍然重合”或“不再重合”),此时所成的像与物大小▲(选填“相同”或“不相同”)。【答案】（1）B；在光的反射现象中，反射角等于入射角；（2）垂直；反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内；（3）便于确定像的位置；物体与像的大小；不再重合；相同【解析】（1）在探究“光反射时的规律”时将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板放置在平面镜上，让一束光贴着纸板射到镜面上，使入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现。根据反射角和入射角的度数可得出结论。（2）只有硬纸板和平面镜垂直，才能保证法线和平面镜垂直；硬纸板可以显示光路，同时当把纸板向后缓慢旋转时，反射光线将会消失，所以证明了反射光线、法线、入射光线在同一平面内。（3）根据平面镜不能透光，只能反射光，不能确定出像的位置，而玻璃板不但反射光成像，还能透光看到玻璃板后面的蜡烛这一特点分析；平面镜成像实验中用两只完全相同的蜡烛可以比较物体和像的大小关系。【分析】【详解】（1）探究“光的反射定律”的实验过程，将一个平面镜A垂直白纸放置，用激光手电贴着B照射到平面镜上，则入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现。通过表格中的数据可得到的结论是反射角等于入射角。（2）在探究光的反射规律时，将白色硬纸板垂直放置在平面镜上，这样可以使反射光线和入射光线在硬纸板上呈现；实验中使用可折转的硬纸板，除了能呈现光路外，通过向后折硬纸板，观察现象来探究反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内。（3）为了确定像的位置，让蜡烛A的像和蜡烛B重合，既能观察到A蜡烛像的同时，也能观察到B蜡烛，实验中要使用透明的玻璃板代替平面镜；选用大小相同的两个蜡烛，当玻璃板后面的蜡烛和玻璃板前面的蜡烛的像完全重合时，便于比较物和像的大小关系；在实验过程中,随着蜡烛的燃烧变短,蜡烛的像与用来找像的蜡烛不再重合,此时所成的像与物大小相同。故答案为：（1）B；在光的反射现象中，反射角等于入射角；（2）垂直；反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内；（3）便于确定像的位置；物体与像的大小；不再重合；相同。4、如图所示是研究光的折射规律的实验原理图；表中记录了不同的入射角和对应的折射角的实验测量数据。入射角i10°20°30°40°50°60°70°80°折射角γ6.7°13.3°19.6°25.2°30.7°35.1°38.6°40.6°(1)请你结合图示,以光从空气进入到玻璃中的情况为例,分析实验数据(光从空气进入其他透明介质中也可得到具有相同规律的实验数据),对光从空气进入其他透明介质中的折射规律加以总结：a.折射光线、入射光线和法线在同一平面内,并且分别位于法线两侧；b.▲。(2)请定量比较实验数据,你有何发现?▲。【答案】（1）光从空气斜射入其它透明介质中时，折射角总小于入射角；（2）入射角较小时，折射角γ与入射角i近似成正比关系；当入射角较大时，正比关系不再成立。【解析】（1）分析表格中入射角i大小变化时，折射角γ随入射角的变化情况，并比较它们的大小关系；（2）入射角i为10°时，折射角γ为6.7°,分析入射角增大为原来的几倍时，折射角是否增大为原来的几倍，得出折射角是否与入射角成正比。【分析】本题是研究光的折射规律的实验，关键是分析比较实验数据，找出折射角随入射角变化的规律。【详解】（1）结合图示，分析表中数据可得光的折射规律：A、折射光线跟入射光线和法线在同一平面内，并且分别位于法线两侧；B、光从空气斜射入其它透明介质中时，折射角总小于入射角。（2）从表格中数据还可以看出：入射角为10°时，折射角为6.7°；入射角为20°时，折射角为13.3°=2×6.7°-0.1°；入射角为30°时，折射角为19.6°=3×6.7°-0.5°；入射角为40°时，折射角为25.2°=4×6.7°-1.6°；入射角为50°时，折射角为30.7°=5×6.7°-2.8°；可见，入射角较小时，入射角增大为原来的几倍，折射角也近似增大为原来的几倍，即折射角与入射角近似成正比关系；当入射角较大时，正比关系不再成立。故答案为：（1）光从空气斜射入其它透明介质中时，折射角总小于入射角；（2）入射角较小时，折射角γ与入射角i近似成正比关系；当入射角较大时，正比关系不再成立。5、在学习了“光的折射”相关知识后,小欢为了进一步探究：人在液体上方不同角度观察液体中同一物体所成像的位置是否发生变化。他利用透明水槽、白色硬纸板、橡皮泥板、激光笔等器材按如图所示装置进行如下实验：①在水槽底部的边缘S处放置一激光笔,并向水槽内加入一定量的清水。②打开激光笔,让激光沿着硬纸板传播,并调整激光笔与水平面之间的夹角,使折射光线对准水面上方人眼的位置E1点。③用铅笔沿着E10方向伸入水面以下并戳中橡皮泥板,记录凹陷点为A,即为此时人眼在E1点所看到的激光笔所成像的位置。④重复步骤2、3,使激光笔分别射中水面上方的E2、E3点,并记录橡皮泥板上的凹陷点分别为B、C。⑤倒掉水槽中的水,用刻度尺分别测量出S点与橡皮泥板上的凹陷点A、B、C之间距离为s1、s2、s3。(1)实验中,小欢让激光沿着硬纸板传播的目的是▲。(2)若人的视线与液面的夹角越小,观察到物体所成像的位置越浅。则实验中所测量的s1、s2、s3的大小关系应为▲。(3)为了使实验结论更具普遍性,则小欢还应进一步增加怎样的实验?▲。【答案】（1）显示光路；（2）S1＜S2＜S3；（3）倒掉水槽中的水，换用其他液体重新完成实验。【解析】（1）光在白纸表明会发生漫反射；（2）根据实验现象得出结论；（3）换用不同液体，多次实验找普遍规律。【分析】本题考查了“人在液体上方不同角度观察液体中同一物体所成像的位置是否发生变化”中有关问题的了解与掌握，要求在实验过程中要认真观察、认真思考，提高自己的分析问题的能力。【详解】（1）实验中，小明让激光沿着硬纸板传播，白纸能反射光，能显示光路，这样实验效果更明显；（2）由图知让激光沿着硬纸板传播，使折射光线对准水面上方人眼的位置E1、E2、E3点，激光笔与水平面之间的夹角逐渐减小，观察到物体所成像的位置逐渐变浅，即像点离发光点S越远，所以S1＜S2＜S3；（3）为了使实验结论更具普遍性，需要倒掉水槽中的水，换用其他液体重新完成实验。故答案为：（1）显示光路；（2）S1＜S2＜S3；（3）倒掉水槽中的水，换用其他液体重新完成实验。6、某科学兴趣小组用如图所示装置研究平面镜成像特点。探究像距与物距关系时的实验步骤如下：①在水平桌面上铺上白纸,将玻璃板竖立在白纸中间位置,记下玻璃板的位置。②将点燃的蜡烛放在玻璃板前面,再拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动,直到它看上去跟玻璃板前面那支蜡烛的像完全重合,用笔记下两支蜡烛的位置。③移动点燃的蜡烛到另一个位置,重复上述实验。④用直线连接每次实验中的蜡烛和它的像的位置，用刻度尺测量出每次的物距和像距,记录数据如表：次数物距(cm)像距(cm)15.05.028.08.0312.012.0(1)等效替代法是指在研究中,因实验本身的限制,用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在▲。(2)分析表格中的数据,可得出的结论是▲。(3)实验中,有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间,你认为该同学还能观察到蜡烛的像吗?并写出你的理由▲。【答案】（1）用未点燃的蜡烛替代像；（2）像与物到镜面的距离相等；（3）能，平面镜所成像是虚像。【解析】（1）实验时采用两个完全相同的蜡烛，一支蜡烛放在玻璃板的前面并点燃，另一支放在玻璃板的后面，当玻璃板后面的蜡烛和玻璃板前面的蜡烛的像完全重合时，可以确定像的位置，同时也可以比较物与像大小关系，采用了等效替代法，结合实验目的判断；（2）根据表格数据分析可得物像到平面镜的距离相等；（3）平面镜成像是光的反射。【分析】本题是探究平面镜成像特点的实验，特别要注意：在探究“像与物的大小关系”和“像与物的位置关系”时，未点燃的蜡烛所替代的对象是不同的，需要结合实验目的进行判断。【详解】（1）本实验的目的是探究像距与物距的关系（即探究像与物的位置关系），实验中用未点燃的蜡烛替代像，由此记下像的位置并测出像距，所以用到的等效替代法具体体现在用未点燃的蜡烛替代像；（2）根据表格数据分析可得像与物到镜面的距离相等；（3）用一张白纸挡在玻璃板和像之间，该同学还能观察到蜡烛的像，因为平面镜成像的原理是光的反射所成的虚像，白纸不能阻挡反射光线的传播。故答案为：（1）用未点燃的蜡烛替代像；（2）像与物到镜面的距离相等；（3）能，因为平面镜成像的原理是光的反射所成的虚像，白纸不能阻挡反射光线的传播。7、小乐在探究“物距和物高一定时,物体经小孔所成像的高度和像距的关系”时,所用的实验器材有：用发光二极管做成的物体、有小孔的方纸板、用半透明塑料膜做成的屏、量程为0∽30cm的直尺。实验装置的示意图如图甲所示。(1)该实验应该在较▲(选填“亮”或“暗”)的环境下进行。(2)如果小孔非常小,将对实验产生什么不良影响?▲。(3)记录的实验数据如表所示,请在图乙的坐标图上画出像高与物距的关系图像。实验次数123456物距u(cm)相同物高h1(cm)相同像距υ(cm)4.08.012.016.020.024.0像高h2(cm)2.04.16.08.09.912.0(4)根据图像,得出的探究结论：▲。【答案】（1）暗；（2）屏上的像将变暗，看不清；（3）如图所示：（4）在物距和物高一定时，物体经小孔所成像的高度和像距成正比。【解析】（1）探究小孔成像实验时，成像的物体和环境对比度越大，成像物体越亮，像越清晰。（2）小孔越小，通过小孔的光线越少。（3）根据表格中的数据描点连线即可得到像高与像距的关系图象。（4）算出表格中像的高度和像到小孔的距离的比值，可以看出比值是一个定值，由此得出像的高度和像到小孔的距离成正比。【分析】本题是一道探究题，注意运用控制变量的思路考虑问题，学会从实验表格数据分析并得出结论，同时要了解小孔成像的原理和特点，有一定的难度。【详解】（1）本实验探究“物距和物高一定时，物体经小孔所成的像的高度和像距的关系”时，发光二极管是成像物体，在明亮的环境中，发光二极管和明亮环境的对比度降低，成像不太清晰，故该实验应该在较暗的环境下效果更好。（2）如果小孔非常小，通过小孔的光太弱，屏上的像将变暗，不清楚。（3）根据表格中的数据描点，并用平滑的线连接起来，见下图：（4）由表格上的数据可知，像的高度随像到小孔距离的增大而增大，且像的高度与像到小孔距离的比值是一个定值，所以得出的探究结论是：在物距和物高一定时，物体经小孔所成像的高度和像距成正比。故答案为：（1）暗；（2）屏上的像将变暗，看不清；（3）如图所示：（4）在物距和物高一定时，物体经小孔所成像的高度和像距成正比。8、小科在老师指导下,利用自制水透镜探究凸透镜成像的规律,如图甲所示,利用记录的实验数据,绘制了如图乙所示的物距u和像距υ的关系图(实验过程中水透锐厚度不变)。(1)物体放在距水透镜10cm至20cm之间,成▲像(填像的性质)。(2)在光屏上找到清晰缩小的像后,若在水透镜和物体之间放一凹透镜,物体应▲(选填“靠近”或“远离”)水透镜才能再次找到清晰的像。(3)实验后,若利用注射器向水透镜内注水,其焦距变▲(选填“大”或“小”)。【答案】（1）倒立、放大的实；（2）远离；（3）小【解析】【分析】【详解】略9、学习了相关知识后,小敏进行了“探究凸透镜成像规律”的实验。(1)实验过程中,小敏移动光屏直到出现清晰的像,此时蜡烛、透镜和光屏在光具座上的位置如图所示,则所成的是倒立、▲的实像。(2)若通过移动透镜,使光屏上再次成清晰的像,透镜应该移到▲cm刻度处。(3)实验一段时间后,原来成在光屏中央的像,“跑”到光屏的上半部分。下列操作可以让像重新回到光屏中央的有▲(填序号)。①光屏上移一段距离②蜡烛下移一段距离③透镜下移一段距离(4)研究好成像规律后,小敏模拟了近视和远视的矫正,小敏给透镜A戴上“眼镜”(凸透镜B),光屏上刚好出现清晰的像,摘下“眼镜”后,光屏上的像变模糊,若要通过移动蜡烛使像再次清晰,应将蜡烛向▲(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动一段距离。【答案】（1）放大；（2）45；（3）①③；（4）远离。【解析】（1）凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像；物距小于像距，成倒立放大的实像；（2）凸透镜成像实质是光的折射，光的折射现象中，光路是可逆的；（3）根据通过光心的光不改变传播方向来调节光屏、凸透镜或蜡烛；（4）凸透镜对光线有会聚作用。【分析】此题主要考查的是凸透镜成像规律及其探究实验操作的理解，难点是物距的大小与成像性质的关联，但只要熟练掌握凸透镜成像规律即可解答。【详解】（1）由图片可知，凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立、放大的实像；（2）不改变蜡烛和光屏位置，要通过移动透镜，使光屏上再次成清晰的像，移动后物距为原来的像距，即凸透镜距光屏应为15cm,故应移动到45cm刻度处；（3）如图所示，实验一段时间后，蜡烛变短，像移动到光屏的上方，要让像重新回到光屏中央，可将蜡烛向上移动、将光屏向上移动、将凸透镜向下移动，正确的操作为①③；（4）如图，在蜡烛和凸透镜A之间放置具有会聚作用的凸透镜B,光屏上呈现清晰的像，移除凸透镜B后，像距将变大，要得到清晰的像，需增大物距，减小像距，故蜡烛应远离凸透镜。故答案为：（1）放大；（2）45；（3）①③；（4）远离。10、小徐在STEAM课堂上,通过老师的教导,成功制作出水凸透镜,并完成了下列实验：(1)在探究凸透镜成像的规律时,通过注射器调节水凸透镜的焦距为10cm。将蜡烛、水凸透镜和光屏固定在如图甲所示的位置上,此时在光屏上得到的是倒立、▲的实像。(2)在光屏上得到清晰的像后,如果保持光屏和水凸透镜的位置不变,当蜡烛向水凸透镜靠近时,要在