北京北关中学物理光现象实验专题练习(解析版)

一、初二物理光现象实验易错压轴题（难）
1．在“探究平面镜成像的特点”实验中．
（1）实验室提供平面镜、茶色玻璃板和透明玻璃板，应选________作为实验器材，这样做的目的是为了便于________ ；
（2）小丁选择两只大小外形完全一样的蜡烛是为了比较________；
（3）如图1，蜡烛放在画有方格的平板上，像的位置在________；（A/B/C/D），在该位置放一光屏，屏上________（能/不能）承接到像，说明平面镜成的像是________像；（4）细心的小丁透过玻璃观察蜡烛的像时，看到在像的后面还有一个较模糊与像有部分重叠的像，出现两个像的原因是________，此时成两个像对应的物距分别是蜡烛到玻璃板前后两个面的距离，若玻璃板厚度为3mm，则两个像的中心距离为________mm.
（5）如图2，小丁把四个模型分别面对玻璃板直立在桌面上，用于研究像与物左右位置的关系．其中能够达到实验目的是________；
（6）小丁同学实验过程中，如果在平面上无论怎样移动镜后的蜡烛，都无法与镜前蜡烛的像完全重合，原因可能是________．
【答案】茶色玻璃板确定像的位置便于比较像和物体的大小关系 B 不能虚玻璃板太厚 6 C 玻璃板与桌面不垂直（或玻璃板为竖直放置）
【解析】
（1）实验室提供平面镜、茶色玻璃板和透明玻璃板，研究平面镜的成像实验时，因为用平面镜不能看到后面的物体，所以不能用，为了减小环境光线对成像的干扰，提高成像的对比度，应选茶色玻璃板作为实验器材，这样做的目的是为了便于确定像的位置．
（2）小丁选择两只大小外形完全一样的蜡烛，实验时像和物体可以完全重合，所以便于比较像和物体的大小关系．
（3）如图，蜡烛放在画有方格的平板上，根据像和物到镜面的距离相等，连线与镜面垂直的特点，可知像的位置在B处；
因为平面镜成虚像，由反射光线的反射延长线相交而形成的，所以在该位置放一光屏，屏上不能承接到像．
（4）细心的小丁透过玻璃观察蜡烛的像时，看到在像的后面还有一个较模糊与像有部分重叠的像，出现两个像的原因是玻璃板的两面都能成像，即会成两个像，此时成两个像对应的物距分别是蜡烛到玻璃板前后两个面的距离，若玻璃板厚度为3mm，则后面的像物距和像距都大了3mm，所以两个像会相距6mm．
（5）要研究像与物左右位置的关系，如图中的字母：ATV都是左右对称的，所以不能达到目的，C字母左右不对称，所以其中能够达到实验目的是C图；
（6）平面镜成的像与物体的连线与镜面垂直，像和物体关于平面镜对称，如果在平面上无
论怎样移动镜后的蜡烛，都无法与镜前蜡烛的像完全重合，原因可能是：玻璃板与桌面不垂直（或玻璃板未竖直放置），此时像不在桌面上，所以不能重合．
点睛：平面镜成像的实验中有很多细节问题要注意，如在较暗的环境中实验，要用薄的玻璃板，要保证玻璃板与桌面垂直等，要注意多总结，用时则手到擒来．
2．小明同学在探究“平面镜成像特点”的实验时所用的实验器材有带底座的玻璃板、白纸笔、火柴、光屏、刻度尺、两支外形相同的蜡烛A和B。

(1)实验过程中一切准备就绪后，小明在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿_____（选填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合如图所示。

这种确定像与物大小关系的方法是_____（选填“控制变量法”或“等效替代法”）；
(2)小明移去蜡烛B在其原来位置上放置一块光屏，光屏上无法呈现蜡烛A的像，这说明平面镜成的像是_____（选填“虚或”实”）像；
(3)为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像，小明只将玻璃板向右平移，则蜡烛像的位置
_____（选填“向左移动”、“向右移动”或“不变”）。

【答案】未点燃等效替代法虚不变
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧（A侧）观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法。

(2)[3]移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上无法呈现蜡烛的像，这说明平面镜成的是虚像。

[4]为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像，艾英只将玻璃板向右平移，在向右移动的过程中，由于物像到平面镜的距离相等，所以蜡烛像的位置不变。

3．(1)在“探究光的反射规律”的实验中，小亮进行如图甲所示的实验，让一束光EO贴着纸板射到平面镜上，将纸板沿ON向后折，此时在NOF面上看不到反射光线，如图乙所示。

此实验现象说明______。

在甲图中如果让光线逆着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______；
(2)如图丙所示是小亮同学“探究平面镜成像特点”的实验装置，平面镜成像的原理是
______。

在竖立的玻璃板前A处放一支点燃的蜡烛，可以看到玻璃板的后面出现蜡烛的像，拿一支大小和点燃蜡烛相同的蜡烛在玻璃板后面移动，当移动到A'处时，可以看到它跟像完全重合。

由此可以得出的结论是______，经过三次实验后，在白纸上记录像与物的对应点如图丁所示，用刻度尺分别测出其到玻璃板的距离，并进行比较，进一步分析得出结论______，用玻璃板代替平面镜的原因是______，便于研究平面镜的成像特点。

【答案】光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内光路可逆光的反射像与物的大小相等物和像的连线与镜面垂直，物体和像到镜面的距离相等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。

【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]将纸板沿ON向后折，此时在NOF面上看不到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内。

[2]光从EO方向射入，然后从OF的方向射出，那么如果让光线逆着OF的方向射向镜面，会看到反射光线沿着OE方向射出，这表明光的反射现象中光路是可逆的。

(2)[3]平面镜成像利用的是光的反射。

[4]由于另一支点燃的蜡烛和A处蜡烛的像重合，而这支蜡烛是和A处蜡烛是相同的，那么A处蜡烛的像和A处蜡烛大小相等，即像和物的大小相等。

[5]用刻度尺量出A和A'、B和B'、C和C'到镜面的距离，发现A和A'、B和B'、C和C'到镜面的距离相同，可得出结论：物和像的连线与镜面垂直，物体和像到镜面的距离相等
[6]在探究平面镜成像特点的实验中，为了便于确定像的位置和比较物与像的大小关系，以及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。

选用透明的玻璃板代替平面镜完成实验。

4．如图甲所示的是探究平面镜成像的特点实验装置图。

(1)在甲图中，点燃玻璃板前面的蜡烛A，拿一支没有点燃的与A完全相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面并移动，直到__________；
(2)移去蜡烛B，在其原位置上放置一块白屏，白屏上________，（填“能”或“不能”）成蜡烛A的清晰的实像。

(3)学习了平面镜成像后，小明回家观察到家里的餐桌桌面上有一块水平的圆形玻璃转盘，距转盘1.6m高处有一盏灯，该灯通过转盘成像如图乙所示。

则灯的像距离该灯
_________m；若用手拨动转盘使其水平旋转，则会观察到灯的像的位置________。

（填“改变”或“不变”）
【答案】蜡烛B跟蜡烛A的像完全重合不能 3.2m 不变
【解析】
【详解】
(1)[1]在甲图中，点燃玻璃板前面的蜡烛A，拿一支没有点燃的与A完全相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面并移动，直到蜡烛B跟蜡烛A的像完全重合。

(2)[2]平面镜成虚像，虚像不能用光屏承接，所以移去蜡烛B，在其原位置上放置一块白屏，白屏上不能成蜡烛A的清晰的实像。

(3)[3]根据平面镜成像规律可知，像到平面镜的距离等于物到平面镜的距离，所以灯的像距离该灯3.2m。

(4)[4]根据平面镜成像规律可知，像和物关于镜面对称，若用手拨动转盘使其水平旋转，物的位置不变，所以像的位置也不变。

5．在“探究平面镜成像的特点”实验中，如图所示。

（1）现有厚度分别为5mm和2mm的两块玻璃板，应选择______mm厚的玻璃板做实验，目的是避免出现两个像，影响实验效果。

（2）用玻璃板代替平面镜的目的是______。

（3）实验所用刻度尺是为了____________
（4）玻璃板要和水平桌面_________
（5）若点燃的蜡烛距玻璃板15cm，此时蜡烛与它的像的距离是______ cm将一张白纸放在玻璃板后，无论如何移动，在白纸上都______(填“能”或“不能”)成像，说明平面镜所成的像是______像。

（6）将蜡烛远离玻璃板移动一段距离，蜡烛的像的大小将______(填“变大”、“变小”或“不变”)。

（7）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的和A相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的__（选填“前”或“后”）侧观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这是为了探究______________
（8）在实验中如果把平板玻璃向右倾斜，如图所示，观察到蜡烛的像的大致位置在图中的__（A/B）处．
【答案】2mm 便于确定像的位置测量物距和像距垂直 30 不能虚像不变前
比较物与像大小的关系 A
【解析】
【详解】
（1）因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板，用2mm厚的避免出现两个像。

（2）使用平面镜时，只能成像，而不能透光，不能确定像的位置，用玻璃时，既能成像，又能透光看到后面的蜡烛，所以便于确定像的位置。

（3）为了证明像和物体到镜面的距离相等，实验中要使用刻度尺分别测量物体到镜面和像到镜面的距离，即测量物距和像距。

（4）平面镜成像时，像与物体对称，只能当镜面与水平桌面垂直时，成像的位置才在水面桌面上，否则会偏高或偏低，影响实验的进行，所以玻璃板一定要和水平桌面垂直。

（5）因为平面镜成像时，物体到平面镜的距离与像到平面镜的距离相同，故将点燃的蜡烛放置在距玻璃板15cm处，蜡烛的像到平面镜的距离也是15cm，故此时蜡烛与它的像的距+=；
离是15cm15cm30cm
因为平面镜成虚像，光屏不能承接虚像，所以用白纸在玻璃板后面无论如何移动，在光屏上都不能成像。

（6）由平面镜成像特点之一：物像等大可知，将蜡烛远离玻璃板移动一段距离，蜡烛的像的大小将不变。

（7）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的和A相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，因为是点燃蜡烛A的反射成像，只能在A的一侧看到此像，所以人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，则可以说明像和物体大小相等，所以这个步骤为了探究：比较物与像大小的关系。

（8）平面镜成像时，像和物体到镜面的距离相等，连线与镜面垂直，所以像和物体是关于
镜面对称的，由图知，像A与物体是对称的，符合成像规律，所以观察到蜡烛的像的大致位置在图中的A处．
【点睛】
平面镜成像的实验中除了熟练掌握成像规律外，还有很多细节问题要注意，如在较暗的环境中实验，要用薄的玻璃板，要保证玻璃板与桌面垂直等，要注意多总结，用时则手到擒来。

6．为了探究平面镜成像特点，小梦准备了如图甲所示的实验器材：
（1）实验时，小梦应选______（填字母）作为平面镜，这样选择的目的是便于______。

（2）为了比较像与物的大小关系，小梦应选______（填字母）两支蜡烛。

（3）实验时镜面与桌面必须_____。

（4）为了判断平面镜成像的性质，小梦同学移开未点燃的蜡烛，在原位置放一张白纸做屏幕，白纸上_____（选填“有”或“没有”）点燃的蜡烛的像，这说明平面镜成的像是_____（选填“实”或“虚”）像。

（5）如图乙所示是小梦同学留下的实验记录，由实验记录小梦得出像与物到镜面距离相等的实验结论，该结论______（选填“可靠”或“不可靠”），说出理由______。

【答案】F确定像的位置BC垂直没有虚不可靠没有多次测量
【解析】
【详解】
(1)[1] [2]用透明玻璃板F代替平面镜的目的是便于确定像的位置；
(2) [3]为了对比像的大小关系，选择两支完全相同的蜡烛；
(3)[4]确保像与蜡烛能够完全重合，镜面与桌面必须垂直；
(4)[5][6]移去镜面后面的蜡烛，将白纸置于蜡烛位置，白纸上没有点燃蜡烛的像，这说明平面镜成的是虚像，不能用光屏承接到；
(5)[7][8]一次实验就得结论具有偶然性，应该多次实验测量，寻找普遍规律。

7．如图是小明探究光的反射规律的实验装置，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．
（1）要使入射光和其反射光的径迹同时在纸板上出现，你认为纸板与平面镜的位置关系是________ （选填“垂直”或“不垂直”）．实验时，从纸板前不同的方向都能看到光的径迹，这是因为光在纸板上发生了________ 反射．
（2）小明让一束光沿AO贴着纸板E射到平面镜上，在纸板F上会看到反射光OB的径迹．三次改变入射角的大小，实验所测得数据如表所示．他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致．请你分析小明测量实验数据过程中出现的问题可能是________ ．
（3）三次实验中，总能在纸板上观察到入射光和反射光的径迹．由此小明得出结论：“在反射现象中，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内”．请你评估小明的做法是否合理并说明理由：________
【答案】垂直漫把反射光线与镜面的夹角当成了反射角不合理．应将纸板F沿法线方向折转，再次观察纸板上是否还能看到反射光
【解析】
（1）在做平面镜成像实验时，应将纸板与平面镜垂直放置，这样才能使入射光线和反射光同时出现在纸板上；由于纸板的表面不是光滑的，光在上面发生了漫反射，所以我们可以从不同方向看到反射光线；（2）由表格的数据分析可知，小明把反射角搞错了，他把反射光线与镜面的夹角当成了反射角，反射角应是反射光线与法线的夹角；（3）小明的做法是不合理的，因为他没有折转纸，得出的结论不具有普遍性，正确的做法应将纸板F沿法线方向折转，再次观察纸板上是否还能看到反射光．
8．在探究“平面镜成像特点”的活动过程：
（1）为了便于观察实验现象，应选在___________（选填“较亮”或“较暗”）的环境中进行；
（2）该实验用玻璃板代替平面镜，是为了方便确定_____，此时成像的清晰度比日常使用平面镜______（选填“好一些”或“差一些”）；
（3）实验时，将蜡烛A放在玻璃板前，把另一个相同的蜡烛B放到玻璃板的另一侧，边移动、边观察，使它与A的像重合，观察时，眼睛应该在如图乙中________处观察（选填“a”、“b”、“c”或“d”），蜡烛B的位置即是________的位置．为确定像的虚实，需在
________ (选填“蜡烛A”或“蜡烛B”)位置放一个光屏，并在如图中的_______处观察光屏上是否有像（选填“a”、“b”、“c”或“d”）；
（4）在实验中，小军看到蜡烛A有两个不重合的像，为了减小这个影响，下列做法可行的是______（选填序号）；
A．换用较薄的玻璃板
B．换用较厚的玻璃板
C．调整观察的角度，使像重合
（5）如图丙是小军本人，他在进行实验时，从镜中也观察到了自己的像．那么他在镜中所成的像应是如图丙中的_______（填序号）；
（6）如图丁所示，若将玻璃板与水平桌面成45°角固定在水平桌面上，当蜡烛A沿着桌面向右做直线运动，将看到蜡烛A在玻璃板后的像________（填选项字母）运动；
A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向下 D．竖直向上
（7）移动蜡烛A进行多次实验，目的是_____________；
（8）做完实验后某同学总结了一些关于平面镜成像的知识，其中不正确的是______ A．将蜡烛向玻璃板靠近，像的大小不变
B．将蜡烛和像所在的位置用直线连接，连线跟玻璃板垂直
C．当蜡烛与玻璃板的距离为10cm时，像和物相距20cm
D．若将玻璃板竖直向上缓慢平移，蜡烛的像也跟着向上平移
【答案】较暗像的位置差一些a像蜡烛B b A A C 得到普遍规律 D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]在实验时，为了能看到更加清晰的像，最好在较暗的环境中进行；
(2)[2][3]用玻璃板代替平面镜，我们可以透过玻璃板看到像，方便确定像的位置，此时有部分光透过玻璃板射出，因此清晰度要比平面镜差一些；
(3)[4][5]平面镜成像是虚像，因此要在蜡烛的同侧观察，透过玻璃板来确定像的位置，因此应该在图乙的a处观察，把B放在像所在的位置，B的位置即为像的位置；
[6][7]要确定像是虚像，可在成像位置，即B处放一个光屏，然后在图中b处观察光屏上是否会成像，如果接收不到，说明是虚像；
(4)[8]成两个不重合的像可能是玻璃板较厚，在玻璃板两个面上都成像，因此要消除此影响，可换用较薄的玻璃板，故选A；
(5)[9]平面镜成像时所成的像是等大的，左右对称的，因此A为小军的像；
(6)[10]图丁中蜡烛成像关于玻璃板对称，当蜡烛右移靠近玻璃板时，像也靠近玻璃板，因为玻璃板与桌面成45°角，因此它的像原来在桌面正上方，向桌面移动，即竖直向下移动，故选C；
(7)[11]移动蜡烛多次实验是为了得到多组不同情况下的数据，使实验结论具有普遍性；
(8)[12]A．平面镜成像时所成的像是等大的像，与距离无关，A正确，不符合题意；
B．蜡烛与像是关于玻璃板对称的，因此它们的连线是与玻璃板垂直的，B正确，不符合题意；
C．蜡烛到玻璃板的距离与像到玻璃板的距离相等，C正确，不符合题意；
D．蜡烛的成像位置与蜡烛的位置有关，与玻璃板的位置无关，D错误，符合题意．
9．如图甲所示是小明同学探究“光的反射规律”的实验装置。

平面镜M平放在水平桌面上，白色硬纸板垂直立在平销面上。

（1）小明让一束光贴着纸板沿A0方向射向镜面，反射光沿OB方向射出，测出反射角和入射角大小。

改变光的入射角度，多次重复上述实验步骤。

①上述实验探究得到的规律是_____。

②白色硬纸板在实验中的作用是_____（写出一条即可）。

（2）如果入射光线垂直射向镜面，则反射角是_____。

如果让光逆着反射光线的方向射到镜面上，那么它被反射后就会逆着原来的入射光的方向射出。

这说明在光的反射现象中，光路是_____。

（3）实验过程中若将纸板倾斜，如图乙所示，让光仍贴纸板沿AO方向射向镜面，此时反
射光_____（选填“在”或“不在”）纸板这一平面内：通过平面镜观察镜中硬纸板上的反射情况与图丙中相符的是_____（选填序号）。

【答案】反射现象中，反射角等于入射角显示光的传播路径0°可逆的不在③【解析】
【详解】
(1)①已知入射光线AO和反射光线OB，多次改变光的入射角度，测反射角与入射角的大小，并比较得出反射角与入射角的大小关系，因此该实验探究了反射定律中的反射角等于入射角；②白色硬纸板在实验中的作用显示光的传播路径；
(2) 如果入射光线垂直射向镜面，入射角是0︒，则反射角是0︒，在光的反射现象中，光路是可逆的；
(3)根据光的反射定律可知，在反射现象中，反射光线、入射光线分居法线两侧；反射光线、入射光线和法线在同一平面内，因此若将纸板倾斜，如图丙所示，让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面，此时反射光线与入射光线仍在同一平面内，但不能在纸板上看到反射光线，若此时通过平面镜观察纸板，因为物像关于镜面对称，则看到的图象应为丙图中的③。

10．小明的书桌放在南窗边，冬日的暖阳斜射在书桌玻璃台板上，在房间竖直雪白的墙壁上留下一块规则的光斑．有一次他将一支铅笔放在玻璃圆镜正上方约 10 厘米处，墙上光斑中出现了两个黑色的阴影，小明在思考：
（1）光斑的形成是因为_______ ，影子的形成是由于__________ 造成的．
（2）为什么墙上有两个黑影呢？小明进行了探究，如图甲和乙所示，当笔放在玻璃圆镜上时，两个黑影变为紧挨着．改变铅笔和玻璃圆镜的距离．发现两个黑影对称着变化移动．于是他认为两个黑影中一个是铅笔的影子，另一个是铅笔通过平面镜所成的像．，请帮助分析他的猜想是否有道理？_______．
（3）为什么一只笔出现了两个影子呢？小明再次移动铅笔偏离镜面的正上方，结果发现影子只剩下一个，如图丙所示．你能用在丁图中用光学作图来说明光斑中为什么会出现两个黑影的道理吗?
（______）
没有道理
【答案】光的反射光的直线传播
【分析】
光被遮挡没有到达的地方会形成影子．光被铅笔遮挡没有到达平面镜，这时影子形成在平面镜上，反射后墙上是影子的投影．
【详解】
当太阳光斜射玻璃圆镜上时，发生了镜面反射，发射光射到墙壁上留下一块规则的光斑，影子的形成是由于光的直线传播造成的．
当铅笔放在玻璃圆镜上时，铅笔会挡住射向镜面部分入射光线和由镜面射向墙壁的部分反
如图所示：
射光线，从而在墙上形成两个黑影；。