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文档简介
2026-2027学年浙教版科学八年级上册专题练习探究光的反射定律实验探究题一、实验与探究题1.在研究“光的反射定律”时,小科设计了右图实验装置。半圆形滑轨固定在水平底座上,其圆心O处放置一小平面镜,红色激光笔A可以沿滑轨自由滑动,发射的激光始终对准圆心O点:L形支架上激光笔B发出绿色激光,该激光垂直于平面镜射入圆心O点。(1)实验中激光笔B发出的绿色激光用于模拟(选填“入射光线”、“反射光线”或“法线”)。(2)实验过程中,小科观察不到激光的传播路径。请你提供一种能将光路显示出来的措施:。(3)光路显示出来后,小科从半圆形滑轨的侧面某一位置观察。发现所有光束刚好重合,经多次改变红色激光的入射角度均能出现这种现象。由此可以得出的结论是:。2.在探究光的反射定律实验时,小金进行了如下演示。先用加湿器使整个教室充满雾气,将平面镜放在一能转动的水平圆台上,在柱M上固定一个红色激光笔,①,表示出法线,然后打开固定在柱N上的绿色激光笔,使绿色激光射向O点,出现了如图所示的情景。(1)用加湿器使整个教室充满雾气的目的是。(2)①的操作是。(3)老师水平方向缓慢转动圆台,当我们观察到两条绿色光线和一条红色光线重合时,证明。3.为响应国家节能减排的号召,现向广大同学征集————为学校设计《地下球馆补充采光项目图纸》。地下球馆的篮球场是最热门的区域,为保证篮球场有充足的光照,小科使用平面镜改变光路,如图甲所示。【方案设计】小宁提出小科的方案中光线直接进入人眼会造成眩晕,并给出方案乙:先使用平面镜改变光路后,让光线斜射到球场顶端,再经过漫反射后再照射到篮球场,光路如图7,所示。(1)为了让更多光线射到球场,漫反射区域的墙面有何要求。(写出1点即可)(2)请在图乙中根据所给的光路,确定并画出平面镜的位置。(3)【方案改进】某同学指出方案乙仍存在缺陷,为将该设计真正投入使用,现向同学们征集改进方法。请描述待改进细则,并给出相应的改进方法。《地下球馆补充采光项目改进方案征集表》待改进细则改进方法环境光线较弱时,室内补光不足。增加平面镜4.在“探究光的反射定律”时,小科进行了如图所示的实验。(1)如图甲,若将EO向ON远离,则OF(填“靠近”或“远离”)ON。(2)在图甲中,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。(3)小科将纸板沿PQ剪开,将纸的上半部分向后折,如图乙所示,发现在纸板右侧的(填“上部”或“下部”)会看到反射光线。5.小金在进行“探究光的反射定律”实验,步骤如下:①把白纸放在水平的桌面上,在白纸上画一条直线;②将平面镜的一侧与直线重合,并垂直压在纸面上;③让红、绿、蓝三束不同颜色的激光射向平面镜的同一点0,如图甲所示,其中蓝色激光垂直平面镜入射;④在白纸上用笔和尺描绘出光路。记录的结果如图乙所示。(1)除上述步骤中提到的器材外,要得到反射角与入射角的关系,还需要的测量仪器是;(2)若红光与平面镜的夹角θ=25°,则这一束光的反射角大小为;(3)小金没有找到蓝光的反射光束,他认为当光垂直平面镜入射时,不存在反射光,你认为他的观点正确吗?请做出判断并说明理由。(4)如图乙,小金又将一束绿光沿着B0方向射向平面镜的0点,是为了探究。6.“探究光的反射定律”的实验装置如图甲所示。平面镜放在水平桌面上,标有刻度(图中未画出)的白色硬纸板ABCD,能绕垂直于CD的ON轴翻转,在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。(1)实验前,应将纸板放置于平面镜上。移动激光笔,使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动,可观察到反射光束沿时针方向转动。(2)移动激光笔,使入射角为45°,测得反射角也为45°。由此就得出“光反射时,反射角等于入射角”的结论。你认为有何不妥之处?答:。(3)小阳在实验室里做光的反射规律实验:他把一张白纸平铺在木板上,把一个小平面镜竖直立在白纸上。在白纸上画出一条垂直于镜面的直线ON,作为研究光的反射规律的参考直线。用激光笔沿着白纸的表面,让光斜射到平面镜上,观察反射光,然后用笔描出入射光和反射光的径迹,如图甲所示。小阳让光沿AO方向照射在平面镜的O点,他在ON的另一侧观察到了反射光OB。接着他让白纸沿ON折叠90°,这时他只观察到了入射光,而反射光在纸上看不到了,这样做的目的是为了探究7.小科为探究光的反射规律,进行如图所示的实验。将平面镜放置于水平桌面上,E、F是两块可以绕接缝ON翻折的白色硬纸板。实验次数123入射角60°40°20°反射角60°40°20°(1)如图甲所示,白色硬纸板应地立在平面镜上。(2)小科多次改变入射光的方向并描绘光的传播路径,若入射光线AO绕O点顺时针旋转,将观察到反射光线OB绕O点时针旋转。用量角器量出每组反射角与入射角的大小并记入表格,可得结论:(3)如图乙所示,将纸板F向后折转一定的角度,纸板F上的反射光线消失,说明8.小宁用如图所示的装置探究光的反射定律。(1)实验中选用表面粗糙的白色硬纸板,使光发生,便于观察光的传播路线。(2)让入射光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点,观察反射光的方向;多次改变入射光的方向,观察并描绘光的径迹,量出入射角和反射角,记录如表所示。实验次序123456入射角15°30°45°60°70°80°反射角15°30°45°60°70°80°①多次改变入射光的方向是为了。②分析实验数据,可以得出结论:在光的反射现象中,。(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点,光沿着OA方向射出,说明光路是。9.某小组利用如图甲所示的装置探究光的反射定律,纸板EOF由两块硬纸板组成,可绕连接轴ON向后折转。(1)实验时,先将平面镜平放在水平桌面上,再将硬纸板EOF地立在平面镜上。(2)用激光笔的光束紧贴硬纸板射到0点,记录入射光和反射光的径迹,改变光束入射的角度,多做几次实验,取下硬纸板,测出∠i和∠r,并将数据记录在表格中。实验次序12345∠i20°30°45°60°75°∠r20°30°45°60°75°根据表格数据可以得出实验结论:在光的反射现象中,。(3)小组同学将纸板F沿ON折转到1、2和3位置,如图乙,只在2处看到了反射光线,他进行这一操作的目的是。10.用如图所示装置探究光的反射定律,白色硬纸板AB垂直于平面镜放置,能沿着ON折转,ON垂直于平面镜。让入射光贴着纸板AB沿EO射向平面镜上的O点,观察反射光的方向。多次改变入射光的方向,观察并描绘光的径迹,量出入射角i和反射角r,记录如表。序号123456入射角i15°30°45°60°70°80°反射角r15°30°45°60°70°80°(1)将一束光贴着纸板A沿EO射到O点,若将纸板B向前或向后折,此时在纸板B上看不到反射光,这样做的目的是探究。(2)比较r和i,可以得出结论:。(3)若要验证在光的反射现象中是否具有光路可逆性,该实验可以进行的操作是。11.在探究“光的反射定律”实验时,进行图甲所示的实验操作。(1)一束光线贴着纸板沿AO方向射向镜面,已知光线与平面镜的夹角为50°,则反射角的大小为。(2)如图乙所示,将纸板向后倾斜,光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面,此时纸板上(填“能”或“不能”)看到反射光线。(3)如图丙所示,有一束入射光线经液面反射在光电屏上,形成光点S,运用“光的反射定律”推测:当液面逐渐降低时,S将向(填“右”或“左”)侧移动。12.为了节能减排,某科学兴趣小组为学校地下球馆补充采光项目设计了方案。(1)【项目设计】为保证篮球场有充足的光照,同学们设计了如图甲所示方案,该方案主要依据反射定律,使用平面镜改变光路。对反射定律的研究,老师给出了如图乙所示的装置,该装置将纸板倾斜放置,让光线贴着纸板A沿EO方向射向镜面,(填“能”或“不能”)在纸板B上看到反射光线。此时反射光线与入射光线(填“在”或“不在”)同一平面内。(2)【设计改进】在讨论中,兴趣小组同学发现图甲方案中镜面反射光线直接进入人眼会造成眩晕。因此对图甲方案进行了改进:先使用平面镜改变光路后,让光线斜射到球场顶端,再经过漫反射后照射到篮球场,如图丙所示。图丙中漫反射区域的墙面除了要求粗糙以外还应该是的,以便能反射所有色光。存在问题改进方法雨水可能通过采光井进入地下球馆在井口安装透光玻璃环境光线较弱时,室内补光不足增加平面镜13.如图是小科探究光的反射定律的实验装置,在平面镜上放置一块硬纸板,纸板由可以绕ON转折的E、F两部分组成。实验次数入射角反射角120°70°230°60°350°40°(1)实验时,为了使光线能在纸板上显示出来,方便实验研究,应采取的操作是____。A.向纸板喷烟或雾B.使光束垂直纸板射到O点C.使光束贴着纸板射到O点(2)小科让一束光沿AO贴着纸板E射到平面镜上,在纸板F上可看到反射光OB的径迹。三次改变入射角大小,实验所测得数据如表所示,她根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致,请分析小科测量实验数据过程中出现的问题可能是:。(3)小科接下来想探究“反射光线与入射光线是否在同一平面内?”,你认为小科接下来的操作是。14.用如图甲所示装置探究光的反射定律,白色硬纸板EF垂直于平面镜放置,能沿着ON折转,ON垂直于平面镜。让入射光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点,观察反射光的方向。多次改变入射光的方向,观察并描绘光的径迹,量出入射角i和反射角r,记录如表。次数123456入射角i15°30°45°60°70°80°反射角r15°30°45°60°70°80°(1)将一束光贴着纸板E沿AO射到O点,纸板F上会显示出反射光束OB。为在纸板上画出入射光线的位置,接下来的操作是。(2)比较r和i,可以得出结论:。(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点,光沿着OA方向射出。说明光反射时,。(4)接下来,老师进行了如图乙演示。先用加湿器使教室充满雾气,将平面镜放在一能转动的水平圆台上,在柱M上固定一红色激光笔,使其发出的光垂直射向平面镜上的O点,模拟法线。打开固定在柱N上的绿色激光笔,使绿色激光射向O点,显示出入射光线和反射光线。然后水平方向缓慢转动圆台,这样操作的目的是验证。15.小明用平面镜、激光笔、纸板(纸板F可绕ON翻折)等器材探究光的反射定律。
(1)先将平面镜放在水平桌面上,再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持竖直,白色的硬纸板表面应尽可能(光滑/粗糙)。(2)将纸板F绕ON向后折,纸板F上会不会看到反射光线?(选填“会”或“不会”)。此时,反射光线(选填“存在”或“不存在”);小宇将纸板沿PQ剪开,将纸板的上半部分向后折,如图丙所示,发现在纸板右侧的(选填“上部”或“下部”)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(3)图甲中,若让另一束光线沿BO方向射向平面镜,反射光线会沿着OA射出,这一现象说明在光的反射现象中光路是。(4)改变光束的入射角度,多次实验,目的是:。A.获得普遍规律 B.减小误差16.为了探究光反射时的规律,某小组把一个平面镜放在水平桌面上,再把一张可以绕ON翻折的纸板ABCD竖直地立在平面镜上,纸板上的直线ON垂直于镜面。将一束光贴着纸板沿EO方向射向O点,在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。(1)如图甲所示,反射角的大小为;(2)实验过程中,进行下列哪项操作后,在纸板上仍可以看到反射光____;A.如图乙所示,将纸板的右半部分向后翻折B.如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转C.如图丁所示,将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾倒(3)另一个小组利用如图戊所示器材探究,半圆形滑轨固定在水平底座上,其圆心O处放置一小平面镜,红色激光笔A可以沿滑轨自由滑动,发射的激光始终对准圆心O点:L形支架上激光笔B发出绿色激光,该激光垂直于平面镜射入圆心O点。实验中激光笔B发出的绿色激光用于模拟(选填“入射光线”、“反射光线”或“法线”)。(4)从半圆形滑轨的侧面某一位置观察。发现所有光束刚好重合,经多次改变红色激光的入射角度均能出现这种现象。由此可以得出的结论是:。17.为了探究光的反射规律,小明进行如图所示的实验并得到表格中记录的相关数据。(1)小明在探究过程中,将纸板的右半部分沿着ON向后翻折,原来呈现在纸板上的反射光线看不见了,说明;(2)如果让光线逆着OF的方向射向镜面,会发现反射光线沿着OE方向射出,这表明反射时光路是的;(3)分析数据可以得出的结论是;(4)如果在平面镜上放一块粗糙的白布,让一束光从左边斜射到白布上,这时发生的光现象是否遵循上述结论,(填“是”或“否”)。(5)小明在做实验时,为了让所有人能看见纸板上呈现的光路,选择了粗糙的纸板,是为了让光在纸板上进行反射;(6)检查视力时,人与视力表之间的距离应为5m。现因屋子太小而使用了一个平面镜(如图所示),视力表到平面镜的距离为3m,那么人到平面镜的距离应为m;经测量,某同学的视力为4.2,属于近视,下列预防近视的措施正确的有。①保持读书和写字的姿势正确了②不要躺着和走路时看书③连续看书一小时要向远处眺望18.在研究“光的反射定律”时,小科设计了如图实验装置。半圆形滑轨固定在水平底座上,其圆心O处放置一小平面镜,红色激光笔A可以沿滑轨自由滑动,发射的激光始终对准圆心O点:L形支架上激光笔B发出绿色激光,该激光垂直于平面镜射入圆心O点。(1)实验中激光笔B发出的绿色激光用于模拟(选填“入射光线”、“反射光线”或“法线”(2)实验过程中,小科观察不到激光的传播路径。请你提供一种能将光路显示出来的措施:。(3)光路显示出来后,小科从半圆形滑轨的侧面某一位置观察。发现所有光束刚好重合,经多次改变红色激光的入射角度均能出现这种现象。由此可以得出的结论是:。19.为了探究光反射时的规律,实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器和几种不同颜色的笔,依据教材设计了如图所示的实验。角次数∠i∠r170°70°245°45°330°30°(1)实验中还需要的器材是。(2)实验中为了使光线在纸板上显示出来,方便实验研究,应该采取的操作是()A.使光束垂直于纸板射到0点 B.使光束贴着纸板射到O点(3)实验中转动F板块后反射光线消失,此时反射角(填“有”或“没有”)改变(4)改变光束入射的角度,多次实验,换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板,测量ON两侧的∠i和∠r,将数据记录在下表中,根据数据得出的结论是:。20.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P、Q两部分组成,可绕竖直接缝ON翻折。实验序号入射角α反射角β①50°50°(1)将一束光贴着纸板P沿EO射到镜面上O点,纸板Q上会显示出反射光束OF。接着将纸板Q绕ON向后翻折,此时反射光束(选填“存在”或“不存在”),在纸板Q绕ON向后翻折的过程中,反射光线的传播方向(选填“改变”或“不变”);(2)如图乙,实验过程中若将纸板P、Q整体倾斜,让光仍贴着纸板沿EO方向射向镜面,此时纸板Q上(选填“有”或“没有”)反射光束;(3)小明在测入射角和反射角大小时需要记录多组数据,目的是为了。21.汽车抬头显示(如图甲所示)又叫汽车平视显示系统,该系统利用平面镜成像原理(如图乙所示),将显示器上的重要行车数据通过前挡风玻璃投射在正前方,驾驶员不必低头,就可以看到仪表盘上的信息,如车速、油耗、导航等,从而避免分散对前方道路的注意力。(1)行车数据在挡风玻璃上所成的像是由光的(填“反射”或“折射”)形成的。(2)某驾驶员发现挡风玻璃所成的像过高,不便于观察,这时就需要将显示器沿水平方向(填“远离”或“靠近”)挡风玻璃。(3)汽车平视显示系统有一个技术难题,即挡风玻璃所成的像易产生重影,影响使用效果,重影产生的原因是挡风玻璃有一定的(填“厚度”或“透明度”)。(4)为避免成的像出现重影,厂方对前挡风玻璃进行了改造,应选用图中____(填字母)图所示的玻璃。A.厚度均匀B.上厚下薄C.上薄下厚22.【情境·问题】水平过道上方有一盏灯。小明站在1号地砖上时,能在2号地砖上看到灯的像;走到2号地砖上时,能在3号地砖上看到灯的像,如图所示。(1)问:小明在两块地砖上看到的像大小相同吗?位置相同吗?(2)【温故·过关】活动1:根据下列图片所示的实验现象,梳理“光的反射规律”知识点。光的反射规律:①光射到物体表面上时,有一部分光会被物体表面回来,这种现象叫光的反射。②入射光线、和法线(简称“三线”)在内。反射光线和入射光线位于的两侧。③先有入射角后有反射角,角等于角。光垂直射入另一种物质时,入射角为度。④在光的反射现象中,光路是的。⑤无论是镜面反射,还是漫反射,每一条光线都遵循光的规律。(3)活动2:平面镜成像的规律的二次探索。结合图甲和图乙梳理“平面镜成像特点”知识点。平面镜成像特点:①实验需要的主要器材有:薄、刻度尺、两支大小的蜡烛、光屏、火柴等。②平面镜成像的特点:正立、等大的像。像的大小与物体的大小。像的大小由物体的大小决定,只要物体的大小不变,像的大小就不变。像与物体的连线与平面镜,像与物体到平面镜的距离。③像与物体左右相反、上下不变。平面镜所成的像与物体相对平面镜具有性。(4)【归纳·知新】活动3:平面镜成像作图有两种方法:第一种是根据特点作图;第二种是根据定律作图。请两种方法作图。
23.小明在实验室探究光的反射定律和折射规律:(1)他将一束光射到白板上时,只能在白板上看到一个亮点,不能看到光的传播路径。请帮小明想出一种在空气中显现光的传播路径的方法:。实验时可从不同方向看到白板上的亮点,是因为射到白板上的光在白板上发生了(填“镜面”或“漫”)反射。(2)实验中,小明将光从空气射入水中,得到的实验数据如表所示。通过分析实验数据,你能发现哪些规律?(写出两条)。入射角/°015304560反射角/°015304560折射角/°011223240(3)当光从水中射入空气时,若入射角为22°,则光在空气中的折射角为。(4)小明想利用紫光来探究光的反射定律,他利用三棱镜和遮光板将太阳光中的紫光分离出来,如图所示,三种遮挡方法中,最有可能得到紫光的是(填“①”“②”或“③”)。
答案解析部分1.【答案】(1)法线(2)先用加湿器使某透明容器内充满雾气,将实验装置放到这个充满雾气的透明容器内(3)反射光线,入射光线和法线在同一平面内【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)射向镜面的光线为入射光线,经过镜面反射后的光线为反射光线,二者之间的角平分线为法线;
(2)当光的传播路径中存在小颗粒时,会在上面发生散射,从而帮助我们看到光的传播路径;
(3)根据“三线共面”的规律分析解答。
【解答】(1)法线与平面镜是垂直的,且在入射光线和反射光线之间,因此激光笔B发出的光垂直射向平面镜上的O点,可以显示法线的位置;
(2)先用加湿器使某透明容器内充满雾气,将实验装置放到这个充满雾气的透明容器内,这样能显示出光的传播路径;
(3)当我们观察到入射红光、入射绿光和反射红光看起来重合时(即只能观察到一条光线时),可根据光的传播路径来判断反射光线,入射光线和法线在同一平面内。2.【答案】(1)显示光传播的路径(2)红色激光沿平面镜的法线方向入射(3)入射光线、反射光线和法线在同一平面内。【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)激光在空气中传播时看不到传播路径,但是借助小液滴或小颗粒的散射,可以看到传播路径;
(2)法线是垂直镜面的虚线;
(3)根据光的反射中“三线共面”的规律分析。
【解答】(1)雾气中的微小水滴可以散射光线,使原本不可见的光线路径变得可见,便于观察实验现象。
(2)法线是垂直于反射面的直线,红色激光沿法线入射时,其反射光会沿原路返回,便于标记法线位置。
(3)缓慢转动圆台时,若三条光线始终重合,说明它们共面,验证了光的反射定律中“三线共面”的规律。3.【答案】(1)白色或较粗糙(2)(3)太阳光的入射角度会随时间不断变化,设置自动装置,使用平面太阳光的角度而转动【知识点】作光的反射光路图;镜面反射与漫反射【解析】【分析】(1)漫反射是指光线照射到粗糙表面时,反射光线向各个方向散射的现象。
(2)在光的反射现象中,法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线,还是镜面的垂线,据此分析解答;
(3)根据方案乙,结合阳光的角度变化对屋内亮度的影响分析解答。
【解答】(1)为了使更多光线均匀地反射到篮球场,墙面应设计得粗糙,以增强漫反射效果;或使用高反射率的材料,提高光线的利用率。
(2)首先找到到入射光线与反射光线的交点,即入射点。然后通过入射点作入射光线与反射光线夹角的角平分线(即法线),最后通过入射点作法线的垂线,这就是平面镜的位置,如下图所示:
(3)根据描述可知,该方案存在的不足为:太阳光的入射角度会随时间不断变化,进而影响进入屋内光的强度;
改进方法为:设置自动装置,使用平面太阳光的角度而转动。4.【答案】(1)远离(2)可逆的(3)下部【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)根据光的反射定律中“反射角等于入射角”分析;
(2)根据光路的可逆性解答;
(3)根据光的反射中“三线共面”的规律分析。
【解答】(1)根据光的反射定律,反射角等于入射角。当入射光线EO向ON远离时,入射角增大,反射角也随之增大,因此反射光线OF会远离ON。
(2)根据题意可知,当光线逆着OF的方向射向镜面时,反射光线沿着OE方向射出,此时的反射光路与原来的光路路径重合,但是方向相反,这说明光在反射时,光路是可逆的。
(3)将纸板的上半部分向后折后,上半部分不在原来的平面内,则上半部分被折后无法接收到反射光线。但是下半部分仍然在原来的平面内,因此反射光线能在纸板的下半部分显示。5.【答案】(1)量角器(2)65°(3)不正确,反射光线与入射光线重合(反射角和入射角都为0°)(4)在光的反射实验中,光路是否可逆(光路的可逆性)【知识点】光的反射;平面镜成像的相关作图【解析】【分析】(1)探究光反射时的规律时,需要测量出入射角和反射角的大小;
(2)入射光线和法线的夹角为入射角,反射角等于入射角;
(3)当光垂直平面镜入射时,反射光线垂直射出,反射光束和入射光重合;
(4)根据光的反射规律:三线共面、法线居中、两角相等、光路可逆做出解答。
【解答】(1)为了测量入射角和反射角的大小,还需要的测量工具是量角器;
(2)入射光线和法线的夹角为入射角,反射角等于入射角。红光与平面镜的夹角θ=25°,则入射角为:90°-25°=65°,则这一束光的反射角大小为65°;
(3)当光垂直平面镜入射时,反射光线垂直射出,故他的观点错误;
没有找到蓝光的反射光束的原因是反射光束和入射光重合;
(4)如果将光线沿着BO方向射向平面镜时,反射光线沿着OA方向射出,是为了探究在光的反射现象中,光路是可逆的。
故答案为:(1)量角器;(2)65°;(3)不正确;反射光束和入射光重合;(4)在光的反射现象中,光路是可逆的。6.【答案】(1)垂直;顺(2)仅凭一组数据得出结论不具有普遍性,需多次改变入射角进行实验(3)反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)光的反射定律:反射角等于入射角,反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射光线、入射光线和法线三线共平面。
(2)通过一次实验得出的结论具有偶然性,应改变入射角度进行重复实验,得出具有普遍性规律的结论。
(3)观察不到反射光线是因为纸板与反射光线不在同一平面上,并不是不存在反射光线。
【解答】(1)纸板必须竖直放置,以确保入射光线、反射光线和法线在同一平面内,便于观察和测量。根据光的反射定律(反射角等于入射角),当入射光线逆时针转动时(即入射角增大),反射光线也会同步增大,表现为顺时针方向转动。
(2)科学实验需要多次测量以排除偶然性。仅通过一次实验(入射角为45°时反射角也为45°)无法证明反射角总是等于入射角,需测量不同入射角下的反射角,分析规律。
(3)将白纸折叠后,反射光线所在的平面与入射光线所在的平面不再重合。若此时反射光消失,说明反射光线必须与入射光线、法线共面,从而验证反射定律中“三线共面”的条件。7.【答案】(1)竖直(或垂直)(2)逆;反射角与入射角相等(3)反射光线、入射光线、法线在同一平面上【知识点】光的反射定律【解析】【分析】光射向物体表面时,有一部分光会被物体表面反射回来,这种现象叫做光的反射,入射角是入射光线与法线的夹角,反射角是反射光线与法线的夹角。光的反射定律:①反射光线与入射光线、法线在同一平面上;②反射光线和入射光线分居在法线的两侧;③反射角等于入射角。
【解答】(1)在光的反射实验中,硬纸板需要垂直于平面镜,这样才能准确测量入射角和反射角。
(2)入射光线AO绕O点顺时针旋转,意味着入射角减小。根据反射定律,反射角等于入射角,因此反射角也减小,反射光线OB也会同步旋转,绕O点逆时针旋转。从表格数据可以看出,反射角始终等于入射角。
(3)纸板F和E原本在同一平面内,反射光线可以在纸板F上看到。当纸板F向后折转时,反射光线仍在原来的平面内(与纸板E在同一平面),但纸板F不再与反射光线共面,因此看不到反射光线。这说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
故正确答案为:(1)竖直;(2)逆;反射角与入射角相等;(3)反射光线、入射光线、法线在同一平面上。8.【答案】(1)漫反射(2)避免实验偶然性,得出普遍规律;反射角等于入射角(3)可逆的【知识点】光的反射定律【解析】【分析】本题考查光的反射实验的操作与规律,需结合漫反射的特点、实验的目的及光的反射定律来分析。
【解答】(1)表面粗糙的白色硬纸板能使光发生漫反射,让不同方向的人都能看到光的传播路线,便于观察。
(2)①多次改变入射光的方向,是为了避免实验偶然性,寻找普遍规律(确保结论适用于不同的入射角情况)。②分析实验数据可知:在光的反射现象中,反射角等于入射角。
(3)光沿BO入射时,沿OA射出,说明在光的反射现象中,光路是可逆的。9.【答案】(1)垂直(2)反射角等于反射角(3)验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)若纸板没有与平面镜相垂直,法线不在纸板上,反射光线不在纸板上,不能共存到反射光线。
(2)反射角因为入射角的存在而存在,所以不能说入射角等于反射角。
(3)纸板只有在同一平面上时才能接受到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。
【解答】(1)实验时,为了确保入射光线和反射光线能够在同一平面内被观察到,硬纸板EOF需要垂直地立在平面镜上。这样可以保证纸板与镜面成90°,法线在纸板上,反射光线和入射光线都在纸板上,便于测量入射角和反射角。
(2)从表格数据可以看出,每次实验中∠i(入射角)和∠r(反射角)的度数完全相同,说明在光的反射现象中,反射角等于入射角。
(3)将纸板F沿ON折转到不同位置(1、2和3),目的是验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。只有在2位置(原平面)能看到反射光线,说明反射光线与入射光线、法线共面;而1和3位置看不到反射光线,进一步证明反射光线不在其他平面内。10.【答案】(1)反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内(2)反射角等于入射角(3)将纸板AB置于同一平面后若将一束光贴着纸板B沿FO射到O点,观察反射光线是否沿图中OE方向射出【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)光的反射定律:反射角等于入射角,反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射光线、入射光线和法线三线共平面。
(2)反射角等于入射角,不能说入射角等于反射角,因为有入射角才会有反射角。
(3)光路可逆,即以原来反射光反方向射入光线,光线将从原来入射光的反方向射出。
【解答】(1)将纸板B向前或向后折转后,AB纸板不在同一平面上,如果反射光线不在纸板B上,说明反射光线与入射光线在同一平面内,从而验证了三线共面的原理。
(2)根据表中数据可知,每组实验中反射角r都等于入射角i,故可得:在光的反射中,反射角等于入射角。
(3)若要验证光路可逆性,可以进行以下操作:让光线沿原来反射光线的路径(FO方向)入射,观察新的反射光线是否会沿着原来入射光线(EO方向)的路径反射出去。若两者重合,则说明光路是可逆的。11.【答案】(1)40°(2)不能(3)右【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。入射角是入射光线与法线的夹角,反射角是反射光线与法线的夹角。(2)在探究光的反射定律实验中,纸板需要与平面镜垂直,才能在纸板上看到反射光线。
(3)根据光的反射定律,反射角等于入射角,当液面变化时,入射点会移动,从而导致反射光线的方向改变。
【解答】(1)已知光线与平面镜的夹角为50°,则入射角为90°-50°=40°,根据反射角等于入射角,反射角的大小为40°。
(2)如图乙所示,将纸板向后倾斜,此时纸板与平面镜不垂直,反射光线、入射光线和法线不在纸板所在平面内,所以纸板上不能看到反射光线。
(3)如图丙所示,当液面逐渐降低时,入射点会向右移动,根据光的反射定律,反射光线也会向右移动,所以光点S将向右侧移动。12.【答案】(1)不能;在(2)白色(3)太阳光的入射角度会随时间变化而变化;设计自动装置,使平面镜追随太阳光转动【知识点】物体的颜色;光的反射定律【解析】【分析】(1)根据光的反射中“三线共面”的规律分析;
(2)黑色物体吸收所有色光,白色物体反射所有色光;
(3)根据球馆的实际使用过程分析设计的不足和改进方法。
【解答】(1)根据光的反射中“三线共面”的规律可知,反射光线、入射光线和法线所在的平面与镜面垂直。若将纸板倾斜,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,此时反射光线与入射光线在同一平面内;
(2)白色物体能够反射所有光线,因此在图丙中漫反射区域的墙面要求是粗糙的,还应该是白色墙。
(3)白天时,太阳在天空中的位置不断变化,如果镜面的角度保持不变,则采光效果会不断变弱,因此在设计中存在的问题:太阳光的入射角度会不断变化;可以设置自动装置,使平面镜随太阳光角度变化而转动。13.【答案】(1)C(2)将反射角错误记录为反射光线与镜面的夹角(3)将纸板F沿ON向后折转,观察纸板上是否仍能显示反射光线【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)根据光线路径的观察方法分析;
(2)在光的反射现象中,反射角和反射光线与镜面的夹角之和为90°;
(3)根据光的反射中“三线共面”的知识分析。
【解答】(1)为了使光线能在纸板上显示出来,需要让光线在纸板表面形成清晰的径迹。若光束垂直纸板入射,光线会直接反射而不在纸板上留下可见路径;若光束贴着纸板射入,光线会在纸板表面发生漫反射,便于观察。
故选C。
(2)根据反射定律,反射角应等于入射角,但表中数据反射角与入射角之和均为90°,说明小科可能错误地将反射角定义为反射光线与镜面的夹角(实际应为与法线的夹角)。
(3)验证反射光线与入射光线是否共面,需将纸板F向后折转,观察反射光线是否仍存在于F板上。若折转后F板上看不到反射光,说明两者在同一平面;若仍能看到,则不在同一平面。14.【答案】(1)用笔在纸板E上沿AO描出入射光线的路径(2)反射角等于入射角(3)光路是可逆的(4)反射光线、入射光线和法线在同一平面内,且反射角等于入射角【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)要在纸板上画出入射光线的位置,只需用笔沿着光传播的方向描出光线传播的路径即可。
(2)有入射角才有反射角,所以要说反射角等于入射角,不能说入射角等于反射角。
(3)在光的反射中,光路具有可逆性,从原反射方向的反方向射入的光线,将从原入射光线的反方向射出。
(4)光的反射定律:反射角等于入射角,反射光线与入射光线分居在法线两侧,反射光线、入射光线和法线三线共平面。
【解答】(1)实验中需要记录入射光线AO的位置,以便后续分析反射规律。因此,操作应为用笔在纸板上沿着入射光线AO描出其路径。
(2)从表中数据可见,每次实验中反射角r与入射角i均相等(如15°=15°,30°=30°等),说明反射角等于入射角。
(3)将光沿BO入射时,光沿OA射出,此现象中入射光线与反射光线路径互换,表明光路是可逆的。
(4)转动圆台会改变入射光线与法线的夹角(即入射角),同时观察到反射角随之变化。通过动态演示,可以验证反射角随入射角变化的规律(反射角=入射角),且三者(入射光线、反射光线、法线)始终在同一平面内。15.【答案】(1)粗糙(2)不会;存在;下部;同一平面内(3)可逆的(4)A【知识点】光的反射定律【解析】【分析】(1)光线在粗糙不平的表面上发生漫反射,在光滑平整的表面发生镜面反射;
(2)根据光的反射现象中“三线共面”的规律分析解答;
(3)根据光路的可逆性分析解答。
(4)根据科学探究中多次测量的目的分析。
【解答】(1)为了使光线在纸板上发生漫反射,便于从不同角度观察入射光线和反射光线,白色硬纸板的表面应尽可能粗糙。光滑表面会导致镜面反射,光线集中在一个方向,不利于实验观察。
(2)①纸板F绕ON向后折时,由于反射光线、入射光线和法线在同一平面内,当纸板F向后折,反射光线所在的平面与纸板F不再重合,因此纸板F上不会看到反射光线。但反射光线仍然存在,只是不在纸板F的可见范围内。
②纸板沿PQ剪开,上半部分向后折时,反射光线位于法线另一侧的下半平面,因此在纸板右侧的下部会看到反射光线。此现象说明反射光线、入射光线和法线必须位于同一平面内,这是光的反射定律的重要内容之一。
(3)图甲中,若让另一束光线沿BO方向射向平面镜,反射光线会沿着OA射出,这一现象说明在光的反射现象中光路是可逆的。
(4)改变光束的入射角度,多次实验,目的是获得普遍规律,故选A16.【答案】(1)50°(2)B(3)法线(4)反射光线、法线、入射光线在同一平面内【知识点】光的反射定律;作光的反射光路图【解析】【分析】(1)光的反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居法线两侧;反射角等于入射角。其中,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。
(2)法线的定义:法线是垂直于反射面(平面镜)的直线,是研究光的反射时引入的辅助线。
【解答】(1)反射角是反射光线和镜面的夹角,图甲中反射角的大小50°;
(2)A、在光的反射中,入射光线、法线与反射光线在同一平面内,将纸板的右半部分向后翻折,此时左右两侧纸板不在同一平面内,所以在右半部分不能观察到反射光线,故A不符合题意;
B、如图丙所示,将纸板与入射光束一起以ON为轴旋转,此时纸板仍与平面镜相垂直,两侧纸板也仍在同一平面内,所以在右半部分能观察到反射光线,故B符合题意;
C、如图丁所示,将纸板与入射光束一起以CD为轴向后倾,此时纸板与平面镜没有相互垂直,法线仍垂直于平面镜,反射光线、法线与入射光线所在的平面与纸板右侧不在同一个平面上,所以在右半部分不能观察到反射光线,故C不符合题意;
故答案为:B。
(3)法线是垂直于平面镜的直线,图戊中激光笔B发出的绿色激光垂直于平面镜射入O点,符合法线“垂直于反射面”的特点,因此该绿色激光用于模拟法线。
(4)从半圆形滑轨侧面观察到所有光束重合,且改变红色激光的入射角仍出现此现象,说明反射光线、入射光线始终与法线处于同一平面内,因此得出结论:反射光线、法线、入射光线在同一平面内。17.【答案】(1)入射光线、反射光线、法线在同一平面(2)可逆(3)反射角等于入射角(4)是(5)漫(6)2;①②③【知识点】光的反射;光的反射定律;平面镜成像特点、原理和现象【解析】【分析】(1)光的反射定律的平面性:光的反射现象中,入射光线、反射光线和法线需在同一平面内,若将承载反射光线的纸板部分翻折,反射光线会因不在同一平面而无法呈现。
(2)光路的可逆性:在光的反射中,若入射光线沿原反射光线方向入射,反射光线会沿原入射光线方向射出,体现光路的可逆性。
(3)反射角与入射角的关系:通过实验数据可直接观察到反射角的大小始终与入射角相等。
(4)漫反射与光的反射定律:漫反射是无数个微小平面的镜面反射的总和,每个微小反射都遵循光的反射定律。
(5)漫反射的特点:粗糙表面能使光线向各个方向反射,让不同位置的人都能看到光路。
(6)平面镜成像的距离特点:平面镜成像时,像与物到镜面的距离相等;近视的预防需从用眼习惯入手,避免眼睛过度疲劳。
【解答】(1)将纸板右半部分沿ON翻折后反射光线消失,说明入射光线、反射光线、法线在同一平面内,只有三者共面时,反射光线才能呈现在纸板上。
(2)让光线逆着原反射光线方向入射,反射光线沿原入射光线方向射出,这表明反射时光路是可逆的。
(3)分析表格中入射角与反射角的数据,每次实验的反射角都等于入射角,因此结论是反射角等于入射角。
(4)粗糙白布发生的漫反射,本质是布上每个微小的反射面都遵循光的反射定律,因此该光现象是遵循上述结论的。
(5)粗糙的纸板能让光向各个方向反射(即漫反射),从而使不同位置的人都能看到纸板上的光路。
(6)①平面镜成像时,像距等于物距,视力表到镜面距离为3m,因此视力表的像到镜面距离也为3m;人到视力表像的距离需为5m,所以人到镜面的距离应为5m-3m=2m。
②预防近视的措施:保持正确读写姿势、避免躺卧/走路看书、连续用眼后远眺,均能保护视力,因此正确措施是①②③。18.【答案】(1)法线(2)先用加湿器使某透明容器内充满雾气,将实验装置放到这个充满雾气的透明容器内;(3)反射光线,入射光线和法线在同一平面内。【知识点】光的反射;光的反射定律【解析】【分析】(1)法线与平面镜是垂直的,激光笔B发出的光垂直射向平面镜上的O点,可以显示法线的位置;
(2)利用加湿器来显示出光的传播路径;
(3)当我们观察到入射光和反射光看起来重合时(即只能观察到一条光线时),可根据光的传播路径来判断反射光线,入射光线和法线在同一平面内。
【解答】(1)法线与平面镜是垂直的,激光笔B发出的光垂直射向平面镜上的O点,可以显示法线的位置;
(2)先用加湿器使某透明容器内充满雾气,将实验装置放到这个充满雾气的透明容器内,这样能显示出光的传播路径;
(3)当我们观察到入射红光、入射绿光和反射红光看起来重合时(即只能观察到一条光线时),可根据光的传播路径来判断反射光线,入射光线和法线在同一平面内。19.【答案】(1)量角器(2)B(3)没有(4)在光的反射中,反射角等于入射角【知识点】光的反射;光的反射定律;作光的反射光路图【解析】【分析】(1)光的反射规律实验中,需要测量入射角和反射角的大小,所以要用到量角器。
(2)为使光线在纸板上显示出来,应让光束贴着纸板射到O点,这样光线能在纸板上留下痕迹,方便观察。
(3)在光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,转动F板块后,反射光线消失,但入射光线不变,根据反射定律,反射角等于入射角,所以反射角没有改变。
(4)光的反射定律:在光的反射现象中,反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。
【解答】(1)实验中需要测量入射角和反射角的大小,所以还需要的器材是量角器。
(2)实验中为了使光线在纸板上显示出来,方便实验研究,应该使光束贴着纸板射到O点,这样光线能在纸板上留下传播路径,故该题答案为B。
(3)实验中转动F板块后反射光线消失,因为入射光线没有改变,根据光的反射定律,反射角等于入射角,所以此时反射角没有改变。
(4)根据表格中的数据,每次实验的反射角都等于入射角,所以得出的结论是:在光的反射中,反射角等于入射角。20.【答案】(1)存在;不变(2)没有(3)寻找实验的普遍规律【知识点】光的反射;光的反射定律【解析】【分析】(1)光的反射规律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。当纸板Q绕ON向后翻折时,反射光线仍存在,只是因为不在同一平面内,纸板Q上看不到,且反射光线的传播方向不变。
(2)光的反射与纸板倾斜:若纸板P、Q整体倾斜,反射光线仍在原来的平面内,所以纸板Q上没有反射光束。
(3)实验多次测量的目的:记录多组入射角和反射角的数据,是为了避免实验的偶然性,从而得出普遍规律。
【解答】(1)在实验过程中,若将纸板Q绕ON向后翻折,让光线仍贴着纸板沿EO方向射向镜面,此时纸板P和纸板Q不在同一平面上,所以在纸板Q上就无法呈现出反射光线了,由此说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内。在纸板Q绕ON向后翻折的过程中,入射光线和反射面位置不变,则反射光线的传播方向不变;
(2)由于反射光线、入射光线和法线都在同一平面内,当将纸板倾斜,让光线仍贴着纸板沿EO方向射向镜面,此时纸板所在平面与反射光线、入射光线所在平面不是同一平面,所以此时纸板Q上没有反射光线;
(3)多次实验的目的是得出普遍规律。21.【答
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