专题突破八：光学实验探究【解析版】

目录TOC\o"1-1"\h\u一．光的反射定律的应用（共3小题） 1二．平面镜成像的特点（共2小题） 3三．探究平面镜成像的特点（共4小题） 5四．光的折射规律的应用（共2小题） 9五．探究光折射的特点（共5小题） 12六．探究凸透镜成像的规律（共8小题） 18一．光的反射定律的应用（共3小题）1．如图所示，为探究光的反射定律的实验装置，其中ON是法线：（1）此实验装置叫作光具盘；（2）实验时，当入射光线为AO时，反射光线为OB；当入射光线为CO时，反射光线为OD；当入射光线为EO时，反射光线为OF，从这一现象可初步说明：反射光线与入射光线分居法线两侧；（3）当入射光线靠近法线时，反射光线靠近法线（选填“靠近”或“远离”）。（4）若把此装置中的小门向后转动一角度，则在门上不能（选填“能”或“不能”）看见反射光线，这一现象表明：反射光线、入射光线与法线在同一平面内。【解答】解：（1）该装置是探究光的反射定律的仪器，叫光具盘；（2）从图中可以看出入射光线为AO与反射光线为OB在法线两侧；入射光线为CO与反射光线为OD在法线两侧；入射光线为EO与反射光线为OF在法线两侧，因此反射时，反射光线、入射光线分居在法线两侧；（3）反射角等于入射角，当入射光线靠近法线时，入射角变小，反射角变小，则反射光线靠近法线；（4）若把此装置中的小门向后转动一个角度，则在小门上不能看到反射光线，所以可得：只有在同一平面上才可以看到反射光线；即反射光线、入射光线与法线在同一平面内。故答案为：（1）光具盘；（2）法线两侧；（3）靠近；（4）不能；反射光线、入射光线与法线在同一平面内。2．某同学探究光的反射规律，他在实验中所使用的器材如图所示。①实验中，使用一块小尺寸的平面镜（选填“玻璃板”或“平面镜”）作为反射面。②实验记录的光路图如图所示，其中ON是法线。实验时，当入射光线为AO时，反射光线为OB；当入射光线为CO时，反射光线为OD；当入射光线为EO时反射光线为OF，从这一现象可以发现反射光线和入射光线始终在法线的两侧（选填“两侧”或“同一侧”）。③按图示光路示意图，将每次实验的入射角和反射角的度数填入表格中相应的空白处。实验序号入射光线入射角（度）反射光线反射角（度）1AO50OB502CO40OD403EO20OF20以上数据分析后得出的初步结论是：当光发生反射时反射角等于入射角。【解答】解：①因为平面镜的反射效果比玻璃板好，所以探究光的反射定律，应将平面镜水平地放置在水平面上；②法线与反射面是垂直的，所以ON为法线；从图中可以看出当入射光线为AO时，反射光线为OB，都在法线两侧；当入射光线为CO时，反射光线为OD，都在法线两侧；当入射光线为EO时反射光线为OF，都在法线两侧，因此反射时，反射光线、入射光线分居在法线两侧；③①当入射光线为AO时，入射角为50°，此时反射光线0B与ON的角度为50°，即为反射角为：50°；②当入射光线为CO时，入射角为40°，此时反射光线OD与ON的角度为40°，即为反射角为：40°；③当入射光线为EO时，入射角为20°，此时反射光线OF与ON的角度为20°，即为反射角为：20°；由表中数据可得反射角等于入射角；故答案为：①平面镜；②ON；两侧；③反射角等于入射角。3．在“光的反射”学习过程中，老师让同学们用牙签模拟入射光和反射光的模拟作品，如图所示，结合模拟作品老师提出两个问题。模拟反射光、入射光的位置（模拟活动，请忽略入射点的位）问题①为什么牙签只能模拟入射光和反射光的“位置”即光的传播路径，而不能模拟“光线”？问题②如何在原有的器材基础上进行改进，以达到可以模拟“光线”的目的？针对这两个问题，请表达你的观点或建议。针对问题①写出你的观点光线能表示光的传播路径和传播方向，牙签不能表示光的传播方向，所以不能模拟“光线”；针对问题②写出你的建议用笔在牙签的一端划上标记，代表光的传播方向，可以模拟“光线”。【解答】解：（1）光线是表示光的传播路径和传播方向的直线，牙签的形状为条形，可以表示传播的路径，但牙签两端相同，不能表示光的传播方向；（2）为了区分牙签两端，可以用笔在一端划上标记，从而使牙签可以表示表示方向，以表示“光线”。故答案为：（1）光线能表示光的传播路径和传播方向，牙签不能表示光的传播方向，所以不能模拟“光线”；（2）用笔在牙签的一端划上标记，代表光的传播方向，可以模拟“光线”。二．平面镜成像的特点（共2小题）4．如图所示，在研究平面镜成像特点时。①实验中应选用玻璃板（填实验器材）作为平面镜，其目的是确定像的位置；②图1中B（选填“A”或“B”）为点燃的蜡烛。在实验中应观察比较像与物的大小，再分别测量像到镜面与物到镜面的距离，并进行比较。③若将光屏放在A的位置上，光屏上没有（选填“有”或“没有”）像，说明平面镜所成的像是虚像（选填“实”或“虚”）。④如图所示，蜡烛在A、B、C位置时，所成像的位置分别是A′、B'、C′，从图中得出平面镜成像特点是：像与物到镜面的距离相等，像与物的连线与镜面垂直【解答】解：①因为玻璃板既能让光透过也可以反射光，容易确定像的位置，而平面镜是不透明的，无法确定像的位置，所以选用玻璃板；②实验时，将点燃的蜡烛放在玻璃板前，所以图1中B为点燃的蜡烛，观察比较像与物的大小，再分别测量像到镜面与物到镜面的距离，并进行比较。方可得出结论。③平面镜成的像光屏承接不到，光屏上没有像，所以平面镜中成的是虚像。④连接像与物的对应点，判断连线与镜面是否垂直；通过归纳处理即可得出如下结论：物和像的连线与镜面垂直，物体和像到镜面的距离相等；故答案为：①玻璃板；像的位置；②B；距离；③没有；虚；④像与物到镜面的距离相等，像与物的连线与镜面垂直。5．如图所示，是小明同学探究“平面镜成像特点”的实验情景：（1）小明在实验中先在水平桌面上铺一张白纸，纸上竖直放置一块玻璃板作为平面镜。用其代替平面镜，主要是利用其透明的特点，便于确定像的位置。（2）在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A，可以看到玻璃板后蜡烛的像，小明拿另一支大小相同的未点燃（填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B在玻璃板后面移动，直到从玻璃板前不同（选填“相同”或“不同”）位置看去它好像点燃了似的。（3）若在实验中无论怎样移动蜡烛B，也无法与蜡烛A的像完全重合，原因可能是：玻璃板没有竖直放置。（4）移去蜡烛B，并在其位置上放一光屏，则光屏不能（填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的像。（5）此实验应在较暗（填“较暗”或“较亮”）环境进行。【解答】解：（1）因为玻璃板是透明的，能在观察到A蜡烛像的同时。还可以透过玻璃清楚的看到放在后面B蜡烛，便于确定像的位置。（2）在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A，可以看到玻璃板后蜡烛的像，小明拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直到从玻璃板前不同位置看去它好像点燃了似的；（3）平面镜所成的像和物体关于平面镜对称，如果玻璃板没有放正，蜡烛的像与蜡烛不在同一水平面上，所以A蜡烛成的像不与B蜡烛重合；（4）由于虚像不能成在光屏上，平面镜成虚像，若在像的位置放一光屏，光屏不能承接到像；（5）平面镜成像时，环境越黑暗，物体和环境的对比度越大，物体越亮，物体在平面镜中成像越清晰，所以此实验应在较暗环境进行。故答案为：（1）玻璃板；确定像的位置；（2）未点燃；不同；（3）玻璃板没有竖直放置；（4）不能；（5）较暗。三．探究平面镜成像的特点（共4小题）6．如图所示为某小组同学在“探究平面镜成像特点”的实验。①选择较薄（选填“较厚”或“较薄”）的玻璃板代替平面镜放置于水平桌面上，并将其竖直放置，虽然成像不如平面镜清晰，但却能在观察到A蜡烛像的同时确定像的位置。②点燃A蜡烛，小心地移动另一支未点燃的蜡烛B，直到与A蜡烛的像完全重合为止。实验中，要比较像与物的大小关系、像与物到镜面的距离关系以及物像连线与镜面的夹角关系。③某小组同学实验时发现蜡烛A在平面镜中的像不清晰，为此小组同学提出了几种解决方案。方案一：将实验搬至较暗或较亮的环境中，通过实验发现较暗（选填“较暗”或“较亮”）的环境可以使看到的像更清晰。方案二：将蜡烛B也点燃，用来增加像的亮度，通过实验发现这样做不能（选填“能”或“不能”）使看到的像更清晰。④为证实上述有关成像特点是否可靠，你认为应采取下列哪一项操作？BA．保持A、B两支蜡烛的位置不变，多次改变玻璃板的位置进行观察。B．保持玻璃板位置不变，多次改变A蜡烛的位置进行实验。【解答】解：①当玻璃板比较厚时，两个反射面成像距离比较远，实验时会出现明显的两个像，当玻璃板比较薄时，两个反射面成像距离比较近，可以近似看成一个像，使实验简单化；玻璃板应竖直放置；采用透明玻璃板代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，但却能在观察到蜡烛A像的同时，也能观察到代替蜡烛A的蜡烛B，当蜡烛B和蜡烛A的像完全重合时，便于确定像的位置；②点燃A蜡烛，小心地移动另一支未点燃的蜡烛B，直到与A蜡烛的像完全重合为止。实验中，要比较像与物的大小关系、像与物到镜面的距离关系以及物像连线与镜面的夹角关系；③在比较明亮的环境中，很多物体都在射出光线，干扰人的视线，在较黑暗的环境中，蜡烛是最亮的，蜡烛射向平面镜的光线最多，反射光线最多，进入人眼的光线最多，感觉蜡烛的像最亮。所以最比较黑暗的环境中进行实验；在实验中，用一支相同的蜡烛放在玻璃板的另一侧，是为了确定像的位置和比较像的大小，若将另一侧的蜡烛点燃，结果使得玻璃后面太亮，更不容易发生反射，所以像会更不清晰；④一次实验不具备代表性，应采取同样的实验方案多做几次，避免实验现象的偶然性，才能保证结论的正确。所以应采取B操作。故答案为：①较薄；竖直；像的位置；②未点燃；完全重合；大小关系；距离关系；③较暗；不能；④B。7．如图，在“探究平面镜成像特点”的实验中：（1）作为平面镜M的是玻璃板，另外还有两支完全相同蜡烛、白纸、火柴和刻度尺。（2）为了便于测量及减小误差，必须保证M竖直（选填“水平”、“竖直”或“倾斜”）放置；（3）在M前面放一支点燃的烛，然后把另一支未点燃（选填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛放到M后面，并移动使之看上去好像点燃了，这样做的目的是为了比较像与物体的大小关系。（4）移去M后面的蜡烛，并在该位置上放一光屏，则光屏上不能（选填“能”或“不能”）呈现M前面蜡烛的像，此现象说明平面镜所成的像是虚。（5）为证实上述有关成像特点是否可靠，你认为应采取下列哪一项操作？B。①保持A、B两支蜡烛的位置不变，多次改变玻璃板的位置进行观察②保持玻璃板位置不变，多次改变A蜡烛的位置，进行与上述（3）相同的操作【解答】解：（1）选择玻璃板代替平面镜便于确定像的位置，便于比较物像大小关系；另外，需要两支完全相同的蜡烛A和B比较像和物体的大小关系，以及刻度尺测量物像到平面镜的距离，比较物距和像距的关系；（2）玻璃板必须与水平桌面垂直，即保证玻璃板竖直放置另一支完全相同的蜡烛才能与所成的像重合，才可以比较物像大小；（3）点燃蜡烛A，小心地移动未点燃的蜡烛B，直到与蜡烛A的像完全重合为止，这样做的目的既确定了像的位置，又验证了像和物体的大小相等；（4）移去后面的蜡烛，在像的位置放一光屏，光屏上不能接到像，说明平面镜成虚像；（5）一次实验具有较大的偶然性，不具备代表性，应采取同样的实验方案多做几次，才能保证结论的正确，所以应采取B操作。故答案为：（1）玻璃板；完全相同；刻度尺；（2）竖直；（3）未点燃；比较像与物体的大小关系；（4）不能；虚；（5）B。8．在探究平面镜成像特点的实验中，某同学填写实验报告（部分）如下，请完成空格处内容填写。实验目的：探究平面镜成像特点实验器材：白纸，两支相同的蜡烛，火柴，玻璃板，刻度尺，笔实验步骤：①在桌面铺一张白纸，将玻璃板竖直放置。②在玻璃板前方放一支点燃的蜡烛A，另取一支与蜡烛A相同的未点燃蜡烛B。③实验中，移动蜡烛B，直到从玻璃板前看上去，它好像也点燃似的。④多次改变蜡烛A的位置，记录像与物的位置……（1）实验过程中，若在玻璃板后面挡一张黑纸，从玻璃板前能看到点燃的蜡烛的像；用光屏放在玻璃板后像的位置，光屏上不能看到蜡烛的像（均选填“能”或“不能”），说明平面镜成的是虚像。（2）实验结束后，某同学提出实验过程中只要有一组即可，该观点是错误（选填“正确”或“错误”），理由是一次实验不能得到普遍规律。【解答】解：实验步骤：①在桌面铺一张白纸，将玻璃板竖直放置；②在玻璃板前方放一支点燃的蜡烛A，另取一支与蜡烛A相同的未点燃蜡烛B；（1）平面镜成像是由于光的反射形成的，看到像是因为看到了经平面镜反射的光线，在玻璃板后面挡一张黑纸，也不会挡住蜡烛的像，所以仍能够在玻璃板内看到点燃的蜡烛的像；平面镜所成的像用光屏不能承接，所以平面镜所成的像是虚像；（2）只进行一组实验，得出的实验结论具有偶然性，所以该同学的观点是错误的，为了得到普遍规律，防止偶然性的发生，应多次实验。故答案为：①竖直；②点燃；未点燃；（1）能；不能；虚像；（2）错误；一次实验不能得到普遍规律。9．如图所示，某小组同学做“探究平面镜成像特点”实验。（1）该实验中用玻璃板代替平面镜进行实验，主要是为了便于找到像的位置。（2）在观察蜡烛A的像时，眼睛应在A（选填“A”或“B”）一侧通过平面镜去观察像，发现像是正立的（选填“正”或“倒”）。（3）为了探究像与物的大小关系，实验中选取的A、B两支蜡烛应相同（选填“相同”或“不同”），蜡烛A（选填“A”或“B”）是点燃的。（4）实验中，若用一张黑纸完全遮住像一侧的平面镜，将能（选填“能”或“不能”）继续在平面镜中观察到蜡烛的像，这说明平面镜成的像是虚像（选填“虚”或“实”）。【解答】解：（1）使用平面镜时，只能成像，而不能透光，不容易确定像的位置，用玻璃板时，既能成像，又能透光，便于找到像的位置，而且能比较像与物的大小关系；（2）A通过平面镜成像的原理是光的反射，反射光线与A在同侧，所以要看到A的像，应在A一侧通过镜面观察；发现像是正立等大的像；（3）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，蜡烛A是点燃的；（4）平面镜成的是虚像，成像的原理是光的反射，要验证平面镜所成的是虚像，用一张黑纸完全遮住像一侧的平面镜，能看到蜡烛A的像，这说明平面镜成的像是虚像。故答案为：（1）玻璃板；像的位置；（2）A；正；（3）相同；A；（4）能；虚。四．光的折射规律的应用（共2小题）10．小明在学了光的折射后，想知道光进入不同介质时，弯曲程度是否相同（折射角是否相等），如不同，弯曲程度跟什么因素有关？老师帮他设计了下面的实验：用一厚玻璃缸盛一定量的水，让一激光手电筒射出的光束从空气中斜射入水中，从水中进入玻璃，再次进入空气中，其光路如图所示．小明上网查出一些介质的其他参数如下表。物质密度/（kg/m3）光速/（m/s）空气1.293.0×108水1.0×1032.25×108玻璃2.0×108植物油0.8×103（1）分析光路图（a）可得出结论：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化。（2）分析表中数据猜想玻璃的密度比水的密度大（填“大”或“小”）。（3）分析光路图（a）和表中数据可得出折射角变化的规律：光从光速大的介质斜射入光速小的介质中时，折射角小于入射角。（4）你认为光在植物油中传播的速度比在水中的传播速度大（填“大”或“小”）。（5）现代医学治疗中常用超声波击碎人体内的结石，当超声波斜射入人体时，能发生类似光一样的折射。如图（b）所示，超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的左侧。（选填：“左”或“右”）【解答】解：（1）由图中的光路可知，光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向不在沿直线传播，而发生了变化；（2）由表中数据可知，光在水中的传播速度是2.25×108m/s，大于在玻璃中的传播速度2.0×108m/s，则说明玻璃的密度大于水的密度。（3）由图可知，光从光速大的介质斜射入光速小的介质中时，折射角小于入射角；（4）对比空气、水、玻璃的密度与光速的关系，可以看出介质的密度越大，光传播的速度越慢，因此，可猜想光在植物油中的传播速度比在水中的传播速度要大；（5）由于超声波在人体内的传播速度大于在空气中的传播速度，所以超声波进入人体后，折射角大于入射角，要使超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的左侧。故答案为：（1）光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生变化；（2）大；（3）光从光速大的介质斜射入光速小的介质中时，折射角小于入射角；（4）大；（5）左。11．为了探究光从其他介质斜射入空气时折射角的大小与哪些因素有关，小李同学利用激光笔、玻璃、水、量角器等进行实验探究。他先让光从水中斜射入空气，分别测出入射角和折射角的大小，记录在表一中。然后他又让光从玻璃斜射入空气中，重复上述实验，将数据记录在表二中。表一：光从水斜射入空气中实验序号入射角（度）折射角（度）1101322027330424405954570650无折射表二：光从玻璃斜射空气中实验序号入射角（度）折射角（度）7101582031930491040761145无折射1250无折射①分析比较表一或表二的第2列和第3列，可以得到的初步结论是：光从其他介质斜射到空气时，折射角大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角；②分析比较实验序号1﹣5或7﹣10中折射角随入射角的变化关系，可以得到的初步结论是：光从水或玻璃斜射入空气时，折射角随入射角的增大而增大；③分析比较表一和表二中的数据可知：当入射角相同时，光从水中斜射入空气的折射角小于（选填“大于”、“小于”、“等于”）光从玻璃斜射到空气的折射角。因此，光从其他介质斜射入空气时，折射角的大小还跟介质种类有关；④从表一、表二数据中，他发现光从水或玻璃斜射入空气时，当入射角增大到一定程度，就不再有折射光线。如果光从玻璃斜射入空气中，折射光线恰好消失时的入射角为a，为了得到a的大小，应该在入射角为40°～45°的范围内继续实验。【解答】解：①分析表格数据可知，光从其他介质斜射到空气时，折射角的度数都大于入射角的度数，故折射角大于入射角；②分析表格数据可知，光从水或玻璃斜射入空气时，入射角度数增大时，折射角度数也增大，故折射角随入射角的增大而增大；③入射角都为10°时，光从水斜射入空气中的折射角为13°，光从玻璃斜射空气中的折射角为15°，同理可分析其他组的数据，可知，当入射角相同时，光从水中斜射入空气的折射角小于光从玻璃斜射到空气的折射角；④如果光从玻璃斜射入空气中，折射光线恰好消失时的入射角为a，为了得到a的大小，应该在最大折射角与折射角消失之间进行实验，由表二数据可知应在入射角为40°～45°的范围内继续实验。故答案为：①大于；②增大；③小于；介质种类；④40°～45°。五．探究光折射的特点（共5小题）12．在探究光的折射规律实验中，某小组同学将光分别射入水和玻璃中，并记录了如下数据。请分析表中的数据，可以得出：空气中的入射角i0°30°45°60°水中的折射角r0°22°32°40°玻璃中的折射角β0°17°24°30°（1）当光从一种介质垂直射入到另一种介质时，光的传播方向不变（选填“不变”或“改变”）。（2）当光从空气斜射入水或玻璃中时，入射角增大，折射角增大（选填“增大”或“减小”），且折射角小于入射角。由此可猜想，光从空气斜射入其他介质时，折射角不可能（选填“可能”或“不可能”）达到90°。（3）在光的折射现象中，光路也是可逆的，则可猜想：光从水斜射入空气中时，入射角为32°，折射角应为45°。（4）从表中数据中还能得出：不同介质对光的折射本领是不同的。可猜想：当光从水中斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。【解答】解：（1）当空气中的入射角i为0°时，水中的折射角r和玻璃中的折射角β都为0°，故当光从一种介质垂直射入到另一种介质时，传播方向不变；（2）由表格中的数据可知：当空气中的入射角i逐渐增大时，折射角也随之增大；但折射角始终小于入射角，故光从空气射入其它介质时，折射角不可能达到90°；（3）光的折射中，光路是可逆的，由表格可知，当光线以32°入射角从水中射向空气时，则折射角是45°；（4）由表格数据可知，v空气＞v冰＞v水＞v玻璃，结合图可得：光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角小于入射角。故答案为：（1）不变；（2）增大；小于；不可能；（3）45；（4）小于。13．某小组同学在研究光的折射规律时，记录的实验数据如表所示：序号传播路径入射角折射角序号传播路径入射角折射角1空气到水30°20°6空气到玻璃30°18°245°30°745°25°360°45°860°38°4水到空气20°30°9玻璃到空气25°45°530°45°1038°60°请仔细观察并分析上表的实验数据，归纳实验结论。①分析实验序号1、2或3（或6、7或8）可以得出的初步结论是：当光从一种介质斜射入另一种介质时，会发生折射；②分析比较实验序号1、2和3（或6、7和8）中折射角随入射角的变化关系，可得出的初步结论是：当光从空气斜射入其它介质时，折射角随入射角的增大而增大。③分析比较实验序号1、2或3（或6、7或8）中折射角与入射角的大小关系，可得出的初步结论是：当光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角。④分析实验序号1与4或2与5或8与10中的数据，可以发现在折射现象中，光路是可逆的。【解答】解：①分析实验序号1、2或3（或6、7或8）可知，折射角和入射角不相等，则可以得出的初步结论是：当光从一种介质斜射入另一种介质时，会发生折射；②分析实验序号1、2和3（或6、7和8）可知，光从空气斜射入水或玻璃中，入射角变大，折射角也变大，故可以得出的初步结论是：当光从空气斜射入其它介质时，折射角随入射角的增大而增大；③分析比较实验序号1、2或3（或6、7或8）中折射角与入射角的大小关系可知，折射角小于入射角，可得出的初步结论是：当光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角；④分析实验序号1与4或2与5或8与10中的数据可知，当光线逆着原折射光线的方向射入时，会发现折射光线逆着原入射光线的方向射出，这表明在折射现象中，光路是可逆的。故答案为：①会发生折射；②折射角随入射角的增大而增大；③光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角；④在折射现象中，光路是可逆的。14．某小组探究光的折射规律中折射角和入射角的大小关系，小组合作完成以下实验。让激光以不同的入射角分别从空气斜射入玻璃和水，观察光线偏折的方向，测量入射角大小及对应的折射角大小，记录在表格中。表一：当光从空气斜射入玻璃入射角折射角角度大小比较23°15°折射角小于入射角36°23°折射角小于入射角51°31°折射角小于入射角表二：当光空气斜射入水入射角折射角角度大小比较23°18°折射角小于入射角36°27°折射角小于入射角51°37°折射角小于入射角根据表格中的数据可得到初步结论：①当光从空气斜射入玻璃或水时，折射角小于入射角。（选填“大于”、“等于”或“小于”）②当入射光线逐渐远离法线时，入射角增大，折射角增大。（均选填“增大”或“减小”）③玻璃（选填“玻璃”或“水”）对光的折射本领强。【解答】解：（1）根据表格中的数据可知，当光从空气斜射入玻璃或水时，折射角都小于入射角；（2）根据表格中的数据可知，入射角变大时，折射角也会变大，当入射光线逐渐远离法线时，则入射角会增大，折射角增大；（3）当入射角都为23°、36°、51°时，玻璃中的折射角为15°、23°、31°，在水中的折射角为18°、27°、37°，即玻璃对光的折射能力强。故答案为：（1）小于；（2）增大；增大；（3）玻璃。15．某小组同学探究光的折射规律，他们分别测量并记录了光从空气斜射入玻璃和光从玻璃斜射入空气时的入射角和折射角，实验数据如表一、表二所示。表一：光从空气斜射入玻璃中实验序号入射角（度）折射角（度）1201323019340254503156035表二：光从玻璃斜射入空气中实验序号入射角（度）折射角（度）61320719308254092845103355①分析比较实验序号1～5可得：当光从空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角；分析比较实验序号6～10可得：当光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。（均选填“大于”或“小于”）②分析比较实验序号1与6或2与7或3与8可得：当光在空气和玻璃的界面发生折射时，光路是可逆的。③他们增大入射角继续研究，表三为光从空气斜射入玻璃时的实验数据，表四中的入射角为当光从玻璃斜射入空气时拟进行实验的数据。表三：光从空气斜射入玻璃中实验序号入射角（度）折射角（度）116537127039138041148942表四：光从玻璃斜射入空气中实验序号入射角（度）折射角（度）1540165017601870小王分析了表三的数据，结合之前得到的实验结论，认为表四中实验序号16、17和18中拟定的入射角会找不到折射光线，理由是折射角随入射角的增大而增大，当玻璃中的入射角为50度时，空气中的折射角应大于90度，不符合实际。【解答】解：①分析比较实验序号1～5的实验数据可知：光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；分析比较实验序号6～10的实验数据可知：光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角；②分析比较实验序号1与6或2与7或3与8可知，光在空气和玻璃的界面发生折射时，光路是可逆的；③由表三数据可知，空气中的入射角为89度时，在玻璃中的折射角为42度；因光发生折射时光路是可逆的，所以当玻璃中的入射角为42度时，空气中的折射角为89度；因折射角随入射角的增大而增大，所以当玻璃中的入射角为50度时，空气中的折射角应大于90度，不符合实际，此时折射光线将消失（即发生全反射），故实验序号16、17和18中拟定的入射角会找不到折射光线。故答案为：①小于；大于；②光在空气和玻璃的界面发生折射时，光路是可逆的；③16、17和18；折射角随入射角的增大而增大，当玻璃中的入射角为50度时，空气中的折射角应大于90度，不符合实际。16．小杰同学探究光从空气射入不同介质发生折射时的一些规律，他将一束光从空气射入水中发生折射的实验数据记录于下表：实验序号12345入射角i10°20°30°40°50°折射角r7.9°15.4°21.5°26.3°33.5°（1）分析实验序号1（或2或3或4或5）中折射角与入射角的大小关系，得出初步结论是：光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；（2）分析实验序号1与2与3与4与5中折射角与入射角的变化关系，得出初步结论是：光从空气斜射入水中时，当入射角变大时，折射角也随之变大；（3）该同学在得出以上结论后想要继续研究光在其他透明介质的分界面折射时有什么规律。表中是光在几种不同介质中的传播速度，如图1是光在这几种介质中发生折射的光路：介质水玻璃冰空气酒精光速（m/s）2.25×1082.0×1082.30×1083.0×1082.2×108①综合分析表中的数据和图1中的光路图可以得出的结论是：当光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角小于入射角。（选填“大于”或“小于”或“等于”）②如图2所示，根据上述结论，光从玻璃斜射向酒精后经过了点A，那么激光光源的入射点应在O点左侧。（选填“O点左侧”或“O点处”或“O点右侧”）【解答】解：（1）分析实验序号1（或2或3或4或5）中折射角与入射角的大小关系可知，折射角小于入射角，可以得出初步结论是：光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；（2）分析实验序号1与2与3与4与5实验数据可得：光从空气斜射入水中时，当入射角变大时，折射角也随之变大；（3）①V真空＞V空气、V空气＞V水、V空气＞V玻璃，由图得出，折射角小于入射角，由此可得：光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角小于入射角；②光从玻璃斜射向酒精中，光的传播速度变大，折射角大于入射角，入射点应该在O点左侧。故答案为：（1）光从空气斜射入水中时，折射角小于入射角；（2）光从空气斜射入水中时，当入射角变大时，折射角也随之变大；（3）①小于；②O点左侧。六．探究凸透镜成像的规律（共8小题）17．在焦距为5厘米、10厘米或15厘米的凸透镜中选择一个置于光具座的B点处，如图所示。在光具座上将蜡烛、光屏分别置于透镜两侧，调整透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰的中心在同一高度，为了使烛焰的像能成在光屏中央。将蜡烛置于A点，在CD间移动光屏时，可看到一个清晰的像，则实验所用透镜的焦距可能是10或15厘米。保持蜡烛与光屏的位置不变，为了得到另一种性质的像。可将凸透镜向左移动（选填“左”或“右”）。【解答】解：（1）根据凸透镜成像规律中实验的要求，首先把凸透镜、蜡烛、光屏放在光具座上，点燃蜡烛并调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，让烛焰、凸透镜、光屏三者中心放在同一高度上，这样才能使像成在光屏的中心；（2）将蜡烛置于A点，物距为35cm，在CD间移动光屏时，可看到一个清晰的像，则像位于10cm～25cm之间，故u＞v，根据凸透镜的成像规律可知，此时u＞2f，f＜v＜2f，则实验所用透镜的焦距可能是10cm或15cm。已知此时的像是倒立缩小的实像，想在光屏上得到另一种性质的像，即倒立放大的实像时，要使烛焰在光屏上所成的像变大，就要减小物距，也就是将蜡烛靠近凸透镜，也可以将凸透镜向左移动，同时增大像距。故答案为：同一；中央；10或15；左。18．某小组同学在“探究凸透镜成像的规律”实验中，为了研究物距变化时，像距变化的情况，他们在光具座上固定焦距为10厘米的凸透镜，按表中的物距u依次进行实验，每次都使光屏上烛焰的像最清晰，并将相应的像距ν记录在表一中。为了进一步探究像距ν变化与物距u变化之间的关系，他们分别对实验序号前四次和后四次实验进行适量的运算，并将结果分别记录在表二中。表一：f＝10厘米实验序号u（厘米）。ν（厘米）112.060.0214.035.0316.026.7418.022.5520.018.3622.017.2724.016.3826.015.6表二：f＝10厘米序号u2﹣u1（厘米）v1﹣v2（厘米）12.025.022.08.332.04.242.01.152.00.962.00.7①分析比较表一中实验序号1与2与3与4数据中的物距u、像距ν与焦距f二倍焦距2f大小关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一凸透镜，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，像距大于二倍焦距。②分析比较表一中实验序号6、7、8数据中的物距u、像距ν与焦距f、二倍焦距2f大小关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一凸透镜，当物距大于二倍焦距时，像距大于一倍焦距小于二倍焦距。③请进一步综合分析比较表一和经运算后得到表二中的数据，物距u变化时，像距v的变化情况及相关条件，并归纳得出结论。（a）分析比较表二中序号1与2与3，可以初步得出：同一凸透镜，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，像距变化大于物距变化；（b）分析比较表二中序号4与5与6，可以初步得出：同一凸透镜，当物距大于二倍焦距时，像距变化小于物距变化。【解答】解：①实验序号1与2或3与4数据中，光屏上得到的都是实像，所以同一凸透镜成实像时，物距增大，像距减小。②分析比较表一中实验序号6、7、8数据中的物距u、像距ν与焦距f、二倍焦距2f大小关系及相关条件，可得出的初步结论是：同一凸透镜，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，像距大于二倍焦距。③（a）分析比较表二中序号1与2与3，可以初步得出：同一凸透镜，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，像距变化大于物距变化；（b）分析比较表二中序号4与5与6，可以初步得出：同一凸透镜，当物距大于二倍焦距时，像距变化小于物距变化。故答案为：①像距大于二倍焦距；②6、7、8；③（a）像距变化大于物距变化；（b）像距变化小于物距变化。19．小安在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，有焦距分别为25厘米、12厘米、10厘米和8厘米的四个凸透镜。他选取其中一个固定在光具座上50厘米刻度处，如图所示。（1）将点燃的蜡烛放置在光具座上20厘米刻度线处，移动光屏到70厘米刻度线处，蜡烛在光屏上成清晰的像，此时物距为30厘米，像比物体小（选填“大”或“小”），所用透镜焦距的大小是12厘米。（2）如果想在光屏上得到更大的像，以下操作可行的有AB。（选填编号）A．保持蜡烛和光屏位置不变，将透镜向左移动B．保持透镜和光屏位置不变，更换焦距为8厘米的透镜并向右移动蜡烛C．保持透镜和蜡烛位置不变，更换焦距为25厘米的透镜并向右移动光屏【解答】解：（1）将点燃的蜡烛放置在光具座上20厘米刻度线处，移动光屏到70厘米刻度线处，蜡烛在光屏上成清晰的像，此时物距为50cm﹣20cm＝30厘米，像距为70cm﹣50cm＝20cm，物距大于像距，凸透镜成倒立缩小的实像，像比物体小，由30cm＞2f，解得f＜15cm，2f＞20cm＞f，解得10cm＜f＜20cm，所以凸透镜焦距范围：10cm＜f＜15cm已知有焦距分别为25厘米、12厘米、10厘米和8厘米的四个凸透镜，故所用透镜焦距的大小是12cm；（2）由（1）将点燃的蜡烛放置在光具座上20厘米刻度线处，移动光屏到70厘米刻度线处，蜡烛在光屏上成清晰的像，此时物距为30cm，保持蜡烛和光屏位置不变，将透镜向左移动到新的物距是20厘米，那么新的相距是30厘米，就是倒立放大的实像，故A可以；想在光屏上得到更大的清晰的像，应使物距缩小，则像距变大，所以应将蜡烛右移，同时光屏也向右移，更换凸透镜的焦距，焦距减小相当于增大物距，焦距增大相当于增减小物距，故B符合题意；故答案为：（1）30；小；12；（2）AB。20．小红通过实验探究得到凸透镜成实像的规律，进一步处理数据，她计算了部分成实像情况中的“发光物体与光屏之间的距离L”，并将其（即“物屏距离L”）添加在下表的最后一列中。凸透镜的焦距f为10厘米实验序号物距u（厘米）像距v（厘米）成像情况物屏距离L（厘米）13514缩小4923015缩小4532020等大4041530放大4551435放大4961260放大72①分析比较实验序号1﹣6的数据中物屏距离L随物距u的变化关系及相关条件，可得出的初步结论：同一凸透镜成实像时，物距u减小时，物屏距离L先减小后增加。②小红进一步分析比较表中的“物屏距离L”和“成像情况”并进行了相关思考。（a）分析比较实验序号1与5或2与4的数据中物屏距离L相等时的成像情况。可得出的初步结论：在成实像的情况下，物屏距离L确定后，移动凸透镜，可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像。（b）小红认为：“物屏距离L”在一定条件时，移动凸透镜，但光屏上只能成一次像。你是否认同该观点？若认同，写出该条件：若不认同，写出理由。认同，条件是u＝v＝2f成等大实像时只能成一次像。③小红在综合思考后，认为：“物屏距离L”只有满足一定条件时，移动凸透镜。才能在光屏上成像。于是，她除了用现有的凸透镜进行实验外，还换用了其它凸透镜进行研究。若换用焦距为15厘米的凸透镜进行研究请你综合表中数据、现象和凸透镜成实像的规律，分别预设两个“物屏距离L”的值L1、L2，要求：当发光物体与光屏之间的距离为L1时，移动凸透镜，能在光屏上成两次像。L1为80cm。当发光物体与光屏之间的距离为L2时，移动凸透镜，不能在光屏上成像。L2为30cm，【解答】解：小红通过实验探究得到凸透镜成实像的规律，进一步处理数据，她计算了部分成实像情况中的“发光物体与光屏之间的距离L”，并将其（即“物屏距离L”）添加在表的最后一列中，已知凸透镜的焦距f为10厘米；①分析比较实验序号1﹣6的数据中物屏距离L随物距u的变化关系及相关条件，可得出的初步结论：同一凸透镜成实像时，物距u减小时，物屏距离L先减小后增加。②（a）分析比较实验序号1与5或2与4的数据中物屏距离L相等时的成像情况，可得出的初步结论：在成实像的情况下，物屏距离L确定后，移动凸透镜，可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像。（b）根据表格数据以及凸透镜成像规律可知，若u＝v＝2f成等大实像时只能成一次像，此时物屏距离L＝4f；当物屏距离L＞4f时，可以成两次像，一次放大，一次缩小；③由上面实验现象可知，要想成两次像，物屏距离L必须大于4f；要想成成一次像（等大实像），物屏距离L应等于4f；当物屏距离L小于4f时，移动凸透镜，不能在光屏上成像；此时凸透镜焦距为15cm，4f＝60cm，由此可知：当发光物体与光屏之间的距离为L1时，移动凸透镜，能在光屏上成两次像，可以预设L1为80cm（大于60cm）；当发光物体与光屏之间的距离为L2时，移动凸透镜，不能在光屏上成像，可以预设L2为30cm（小于60cm）；故答案为：①物距u减小时，物屏距离L先减小后增加；②（a）1与5或2与4；（b）认同，条件是u＝v＝2f成等大实像时只能成一次像；③80cm；30cm。21．小王用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。实验桌上现有A、B两个凸透镜，其中凸透镜A的焦距为50cm，凸透镜B的焦距为10cm。光具座上标尺的刻度范围如图所示。①小王想探究凸透镜成像的规律，应选用B（选填“A”或“B”）凸透镜。②实验时首先要使烛焰的中心、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度。③小王在图的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如右表所示。分析实验数据可知：实验次序物体到凸透镜的距离u/cm光屏上像到凸透镜的距离v/cm光屏上像的大小16012缩小23015缩小32020等大41530放大51260放大从实验序号2、3、4可以看出，当成实像时，物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越大；同一凸透镜，成实像时，像距v随物距u的增大而减小；当物距等于两倍焦距时，凸透镜成等大的实像。④有些同学认为小王的实验过程不够全面，提出了多种看法。其中甲同学认为他只记录了像的大小，没有记录像的正倒，所以他的记录不够全面；乙同学认为他只通过一块凸透镜成像的情况，要得出凸透镜的成像规律，欠普遍性；丙同学认为他只研究凸透镜成实像的情况，没有研究凸透镜成虚像的情况，欠完整。你认为这些看法正确的是甲乙丙（可填“甲”、“乙”、“丙”）。【解答】解：①如果选择A透镜，当“研究凸透镜成像的规律”中的u＞2f时，即物距大于100cm，此时f＜v＜2f，即像距大于50cm小于100cm，而实验所用的光具座上标尺的刻度范围是“0∼100cm”，所成的像位置超出了光具座的范围，在光屏上不能看到清晰的像。所以不能选A透镜，只能选择B透镜。故选B。②在调试实验装置时，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，像才能成在光屏的中心；③从实验次序2、3、4可以看出，物距越来越小，像距越来越大，像由缩小到等大到放大，即当成实像时，物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越大；同一凸透镜，成实像时，物距越来越大，像距越来越小，即像距v随物距u的增大而减小；根据第3组实验数据，u＝v＝20cm时，凸透镜成等大的实像，即物距等于二倍焦距成倒立等大实像；④小王同学的实验过程不够全面，因为他只记录了像的大小，没有记录像的倒正，所以他的记录不全，通过一块凸透镜成像的情况，要得到凸透镜成实像的规律，欠普遍性；或只研究了凸透镜成实像的情况，没有研究成虚像的情况，所以甲乙丙这三种看法都是正确的；故答案为：①B；②同一高度；③2、3、4；减小；两倍；④甲乙丙。22．如图甲所示，一束平行光经过一个凸透镜，调节光屏的位置直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，小明用此凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，并用蜡烛作光源，实验装置如图乙所示。（1）该凸透镜的焦距为10.0厘米；（2）实验前，要调整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上；（3）当蜡烛、凸透镜和光屏位于图乙中刻度对应的位置时，光屏上得到一个清晰的像，该像是一个倒立、缩小（选填“放大”或“缩小”）的实（选填“虚”或“实”）像，此时所成的像与照相机（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）所成的像性质相同。若拿一张黑纸，把凸透镜遮去一半，则光屏上的像C（选填字母）。A、像变不完整，只有原来的一半B、像还是完整的像，且跟原来没什么区别C、像还是完整的像，但比原来要暗一些（4）保持凸透镜位置不变，将图乙中的蜡烛移至44厘米刻度线处，则移动透镜右侧光屏，在光屏上不能（选填“能”或“不能”）找到像，因为此时凸透镜成的是正立、放大（选填“放大”或“缩小”）的虚（选填“虚”或“实”）像。【解答】解：（1）凸透镜的焦距：f＝40.0cm﹣30.0cm＝10.0cm。（2）实验前，要调整凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致同一高度，像成在光屏的中央位置。（3）如图乙，物距大于像距，凸透镜成倒立缩小的实像，应用于照相机。若拿一张黑纸，把凸透镜遮去一半，烛焰的各点都会经凸透镜折射成像，像的大小不变，但是各点入射光线减少一半，折射光线减少一半，像变暗，故选C。（4）保持凸透镜位置不变，将图乙中的蜡烛移至44厘米刻度线处，u＝50cm﹣44cm＝6cm，u＜f，凸透镜成正立放大的虚像，虚像不能用光屏承接，所以光屏上不能找到像。故答案为：（1）10.0；（2）同一