光的折射 透镜单元测试卷 (word版,含解析)

一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题（难）

1．在探究光的折射规律时，从水面上方看水中的物体变浅了.为了确定水中物体所成像的位置，某学习小组进行了如下探究:

u/mm306090120150180

v/mm23456790113134

A．把一个小灯泡a放在水中某处，观察灯泡所成像的位置。

B．将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调整其位置，使它的像与灯泡a的像重合。C．用刻度尺测量灯泡b到水面的距离。

（1）测量时，把刻度尺的零刻度线对准灯泡b，水面处对应的刻度如图甲所示，则灯泡b 到水面的距离为_____cm。

（2）灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等，理由是:_______

（3）测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡a的像重合，则刻度尺在水面处的示数表示_________。

（4）某小组实验时，每次都从灯泡a的正上方观察，测得灯泡a到水面距离u和灯泡a的像到水面距离v的对应关系如上表所示。根据表中数据，请在图乙坐标中描点作出v-u关系图线。

（___________）

由图线可知，v与u成______(选填“正比”、“反比”)。

【答案】8.20 像与物到镜面的距离相等灯泡a的深度

正比

【解析】

【详解】

(1)[1]从图甲可以看到，灯泡b到水面的距离为8.20cm；

(2)[2]根据平面镜的成像规律可知，灯泡b到水面的距离大小等于灯泡b的像到水面的距离，而灯泡b的像与灯泡a的像是重合的，所以灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等；

(3)[3]测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡a的像重合，因为光的折射，刻度尺的零刻度线真实位置应该是在灯泡a的位置，所以刻度尺在水面处的示数表示灯泡a的深度；

(4)[4]根据表中数据，在坐标中描点作出v-u关系图线，如下图所示；

[5]由图线可知，v与u成正比。

2．学习小组用图1中甲所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验，发现像的大小不同，亮度也不一样．

（1）关于像的亮度与哪些因素有关，他们提出以下猜想；

猜想1：与小孔到光屏的距离有关；

猜想2：与小孔的形状有关：

猜想3：与小孔的大小有关：

①类比利用太阳光测凸透镜焦距时，光屏从焦点处远离透镜过程中，光斑越大越暗的现象，可判断猜想1是________的.

②验证猜想2时，固定烛焰、纸筒和光屏的位置，更换使用如图乙中乙所示的三个小孔进行实验，分别观察比较所成像的亮度．他们实验中存在的问题是________.

③为验证猜想3，固定烛焰、小孔和光屏位置，只改变圆孔直径，观察到的现象如下表：圆孔的直径/mm小于1.0 1.0 1.5 2.0 2.5 4.0

像的清晰度清晰清晰清晰清晰清晰清晰像的明亮程度……逐渐变亮

实验现象表明：在小孔成像清晰时，________.

（2）学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究，如图丙所示：

①在纸筒底部中心开一小孔a，又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c，光屏上观察到三个像．在b、c两孔处放置两相同的三棱镜，移动光屏到图丙位置时，光屏上只出现一个清晰的更亮的像．则b、c两小孔处三棱镜放置的方式可能是________.

②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，所成的像都与b、c 两孔处三棱镜所成的像重合，则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要________（选填“大”或“小”)

③若只用a孔替代凸透镜，在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比，像的亮度________，像的大小________.

【答案】正确没有控制小孔的大小相等小孔越大，亮度越亮 C 小更暗不变

【解析】

【分析】

【详解】

（1）①根据题意知道，当光屏从焦点处远离透镜过程中，出现光斑越大越暗的现象，则说明像的亮度与小孔到光屏的距离有关，故可判断猜想1是正确的；

②要探究像的亮度与小孔的形状的关系，则需要控制孔的大小不变，只改变形状，而图乙中既改变了孔的形状，也改变孔的大小，所以此过程中存在的问题是：没有控制小孔的大小相等；

③分析表格的实验数据知道：在小孔成像清晰时，小孔越大，像的明亮程度越亮． （2）①光屏上原本三个像，在b 、c 两孔处放置两相同的三棱镜，移动光屏到图丙位置时，光屏上只出现一个清晰的更亮的像，说明该经过透镜组折射后把三个像重叠在一起，那么三棱镜组合相当于凸透镜的作用，所以C 选项中的组合合理；

②根据凸透镜对光线的作用，平行于主光轴，越靠近光心的光线经折射后汇聚于凸透镜的焦点其偏折程度小，所以光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b 、c 两孔处三棱镜的要小． ③若只用a 孔替代凸透镜，平行于主光轴的光线经透镜折射后在光屏上成像，但要损失一部分能力，所以在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比，像的亮度变暗，但大小不变；

3．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，实验过程如下：

(1)实验前，需要选择焦距恰当的凸透镜。实验室有A 、B 两种凸透镜，图甲是平行光通过两种凸透镜后，在光屏上会聚在一点时的光路示意图；从图中读出透镜A 的焦距为________cm ；为了便于完成探究过程，应该选择透镜______（选填“A ”或“B ”）进行实验，并将此透镜固定在光具座上的50cm 刻度处；

(2)在调节光具座上光学器材的高度时，蜡烛应该_________（选填“点燃”或“不点燃”）；

(3)当把蜡烛移动到光具座上的15cm 刻度处，如图乙所示，此时想在光屏上成像，应该将光屏移动到光具座的_________（选填“A ”“B ”或“C ”）刻度范围内；

A ．50cm ~60cm

B ．60cm ~70cm

C ．70cm ~100cm

(4)当2u f ，且像成在光屏上时，把蜡烛向远离凸透镜的方向移动一段距离，那么要想在光屏上继续成像，应该将光屏_________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜；

(5)随着实验的进行，蜡烛越烧越短，会看到烛焰在光屏所成的像_________（选填“上移”或“下移”）；