【精选】光现象实验(培优篇)(Word版 含解析)

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一、初二物理光现象实验易错压轴题(难)
1.如图小明站在地铁站台,他透过玻璃板制成的屏蔽门,可以看到车道另一侧竖直墙壁上的广告牌,及自己在玻璃屏蔽门后面的虚像.小明根据该现象设计了在站台上粗测
玻璃屏蔽门到车道另一侧广告牌之间距离d的实验,实验步骤如下,请完成相关内容。

(1)小明相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到______________;
(2)记录_____________;
(3)量出________的距离.除记录工具外,小明要完成上述实验必需使
用的仪器是______,步骤(3)中量得的距离就是玻璃屏蔽门到广告牌之间的距离d,物理依据是_______。

【答案】自己的像和广告牌重合时自己站的位置自己站的位置到玻璃屏蔽门刻度尺物像到平面镜的距离相等
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]小明相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到小明在玻璃屏蔽门后所成的像与广告牌在同一竖直平面上,广告牌在小明像的位置。

(2)[2]根据物体和平面镜的距离与像和平面镜的距离相等,小明相对于玻璃屏蔽门前后移动直到观察到自己的像落在广告牌上时,并记录此时自己站立的位置。

(3)[3][4][5]实验时要用刻度尺测量小明到玻璃屏蔽门之间的距离;测量小明到平面镜的距离,间接知道广告牌和玻璃屏蔽门之间的距离,根据是物像到平面镜的距离相等。

2.如图是小明利用透明玻璃板“探究平面镜成像特点”的实验装置。

(1)实验时,玻璃板应该_____(选填“竖立”、“斜立”)在白纸上。

(2)实验中选择两根完全一样的蜡烛A和B,其目的是_____。

移动蜡烛B直到它与蜡烛的像位置相同,小明记录了两根蜡烛的位置,目的是_____。

(3)当蜡烛A远离玻璃板时,它的像将_____(选填“靠近”、“远离”)玻璃板,像
_____(选填“变大”“变小”“不变”)。

(4)细心的小明透过玻璃观察蜡烛A的像时,看到像的后面还有一个较模糊、与像有部重叠的像,出现两个像的原因是_____。

【答案】竖立为了比较物像的大小关系便于比较像与物到玻璃板的距离是否相等远离不变玻璃的两个表面同时反射,每个表面成一个像
【解析】
【分析】
(1)玻璃板要竖直放置,否则不论怎样移动后面的蜡烛都不会与前面蜡烛成的像完全重合。

(2)平面镜成的像与物体的大小相等;到镜面的距离相等;移动蜡烛B直到它与蜡烛的像位置相同,小明记录了两根蜡烛的位置,便于比较像与物到玻璃板的距离是否相等;(3)物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像连线与镜面垂直,物像到平面镜的距离相等。

(4)从玻璃的两面都能反射光,利用光的反射现象可知能成两个像,从这个角度去析此题。

【详解】
(1)像与物是关于镜子对称的,实验时玻璃板要竖立放置,如果不竖立,成的像就偏高或偏低,后面的蜡烛是摆在桌面上的,不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合。

(2)实验中选择两根完全一样的蜡烛A 和B,是为了比较物像的大小关系;
移动蜡烛B直到它与蜡烛的像位置相同,小明记录了两根蜡烛的位置,目的是便于比较像与物到玻璃板的距离是否相等;
(3)物与像到平面镜的距离相等,因此若将蜡烛A远离玻璃板时,则像将远离玻璃板移动;
平面镜中的像的大小跟物体大小有关,跟物体到平面镜的距离无关,所以物体远离平面镜,像也远离平面镜,像的大小不变(等于物体的大小)。

(4)由于像是由光的反射形成的,而普通玻璃的两面都能反射光,能成两个像,所以通过玻璃板该同学看到了同一个蜡烛的两个像。

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.同学们在做“探究平面镜成像特点”的实验时,王成在竖立的玻璃板前10cm处放一支点燃的蜡烛A,发现在玻璃板的后面出现蜡烛的像,他再取一段同样的点燃蜡烛B放在像处,使B与蜡烛A的像完全重合(如图所示)
(1)此时蜡烛B与蜡烛A的距离_____cm;将A蜡烛以5cm/s的速度匀速远离玻璃板2s时,B蜡烛应与玻璃板相距_____cm才可能与A的像完全重合;
(2)实验中的错误之处是_____;
(3)纠正错误后某次实验,将光屏竖直放置蜡烛B的位置,光屏上_____(选填“能”或“不能”)接收到蜡烛A的像;若将蜡烛A远离玻璃板,它的像的大小将_____(填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)实验中,看到点燃的蜡烛A通过玻璃板成两个像,其中距离观察者较远的像是来自于蜡烛的入射光经过玻璃板_____;
A.一次反射、一次折射形成的B.两次反射、一次折射形成的
C.两次反射、两次折射形成的D.一次反射、两次折射形成的
(5)玻璃板太厚不仅会看到蜡烛A在玻璃板后成两个像,同时也会使我们透过玻璃板看到的蜡烛B也不是其真实位置,我们透过玻璃板看到的蜡烛B到玻璃板比实际位置到玻璃板_____(选填近/远)。

【答案】20 20 B蜡烛被点燃了不能不变 D 近
【解析】
【分析】
可求出蜡烛A移动的距(1)根据像物等距即可确定蜡烛B与蜡烛A的距离;利用公式s vt
离,再根据像物等距可判断蜡烛B应放置的位置;
(2)当拿着点燃另一支蜡烛,竖立在玻璃板后面移动时,蜡烛的烛焰会晃动,很难与平面镜前面的蜡烛的烛焰重合,因此后面那个蜡烛还是不点燃更好;
(3)实像能用光屏承接,虚像不能用光屏承接;根据物体在平面镜中成像特点进行判断:物体在平面镜中成虚像,物像大小相等,物像连线与镜面垂直,物像到平面镜的距离相等;
(4)玻璃表面比较光滑,而且是透明的,因此光线射到玻璃上,要发生反射和折射,这两种光现象都可以使蜡烛成像;
(5)当光线从空气斜射入其它透明介质时,折射角小于入射角;当光线从其它介质斜射入空气时,则折射角大于入射角。

【详解】
(1)[1]据题意可知,王成在竖立的玻璃板前10cm处放一支点燃的蜡烛A,既镜中的像B距离镜面的距离也是10cm,故蜡烛B与蜡烛A的距离20cm;
[2]将A蜡烛以5cm/s的速度匀速远离玻璃板2s时,即运动了10cm,所以此时蜡烛A距离镜面是20cm,故蜡烛B蜡烛应与玻璃板相距也是20cm时才能与A重合;
(2)[3]当把一支点燃的蜡烛放在平面镜前面,然后再点燃另一支蜡烛,竖立在玻璃板后面移动时,两蜡烛的烛焰会晃动,很难重合,因此B蜡烛还是不点燃更好,故实验中的错误之处:B蜡烛被点燃了;
(3)[4]由于平面镜成的是虚像,既不能成在光屏上,纠正错误后某次实验,将光屏竖直放置蜡烛B的位置,光屏上不能接收到蜡烛A的像;
[5]若将蜡烛A远离玻璃板,由于物像大小相等,所以它的像的大小将不变;
(4)[6]光线射到玻璃上,要发生反射和折射。

玻璃有两个表面,前表面直接反射,较亮,所以其中距离观察者较近的像较亮,距离观察者较远的像较暗;反射是光线到达玻璃板后有一部分被反射到你的眼睛,所以看到1次反射,2次折射是光到了玻璃板后还有一部分光透过玻璃板,而光从空气进入玻璃板后会折射,这是第一次,然后又要从玻璃板另一侧出来,又一次折射,所以1次反射,2次折射;
(5)[7]我们透过玻璃板看到的蜡烛B,是蜡烛B反射的光线从空气射入玻璃,在界面上发生折射,折射光线向法线靠近,折射小于入射角,眼睛顺着折射光线看去,像在实际物体的
前方,即像靠近玻璃板。

5.在“探究平面镜成像特点”的活动中,实验室提供了如下器材:① 厚为2mm的茶色玻璃、② 刻度尺、③ 光屏、④ 两只相同的蜡烛A和B、⑤ 火柴。

(1)小明在实验中将蜡烛A放在玻璃板前适当位置,将蜡烛B置于玻璃板后方,调节它的位置,发现无论怎样移动蜡烛B的位置或调整角度,在玻璃板前面透过玻璃板观察时,都不能使蜡烛B与蜡烛A的像完全重合。

发生这一现象的可能原因是______(选填选项前的字母)。

A.玻璃板与白纸面不垂直
B.蜡烛A与白纸面不垂直
C.人不应在玻璃板前面透过玻璃板观察
(2)小明调整好实验装置后,再次将蜡烛B置于玻璃板后方,调整它的位置,并在玻璃板前面透过玻璃板从不同角度观察,使其都能与蜡烛A的像完全重合,这说明了______。

(3)当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合后,移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上______(选填“能”或“不能”)接收到蜡烛烛焰的像。

由此可知,平面镜所成的像是_______(选填“实”或“虚”)像。

【答案】A 平面镜所成的像与物体等大不能虚
【解析】
【详解】
(1)[1]由题意可知,发生这一现象的可能原因是玻璃板与白纸面不垂直,所成的像在玻璃板另一侧的上方或下方,故选A;
(2)[2]使其都能与蜡烛A的像完全重合,然而蜡烛A与蜡烛B是相同的,则蜡烛A与蜡烛A 的像是重合的,这说明了平面镜所成的像与物体等大;
(3)[3][4]当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合后,移去后面的蜡烛B,并在其所在位置上放一光屏,则光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像,而实像能呈现在光屏上,虚像则不能,所以平面镜所成的像是虚像。

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.小丽在做“探究平面镜成像特点”的实验时,将一块玻璃板放在水平台上,再取两段完全相同的蜡烛A和B,点燃玻璃板前的蜡烛A,进行观察,如图甲所示.在此实验中:
(1)为便于观察,该实验最好在______ (选填“较明亮”或“较黑暗”)环境中进行;此外,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A蜡烛像的同时,也能观察到______,巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题.
(2)小丽选择两段完全相同的蜡烛的目的是______ ,此时应用了______ (选填“控制变量法”、“转换法”或“等效替代法”);
(3)在确定蜡烛的位置时,眼睛应在______ (填“A”或“B”)侧观察;
(4)点燃A蜡烛,小心的移动B蜡烛,小丽同学无论怎样移动蜡烛B,都不能与蜡烛A的
像完全重合,原因可能是_____________;
(5)如果在像B的位置放一个光屏,在光屏上______ (填“能”或“不能”)承接到像,说明平面镜成的像是______ (填“实”或“虚”)像;
(6)把点燃的蜡烛A固定在某个位置,分别测出物距和像距,分析数据,得到结论:“像与物距相等”.你认为这样得出的结论是否可靠?______ ;为什么?
________________.
(7)如图乙,玻璃板原来沿直线BC竖直放置,若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定角度Ɵ(Ɵ<90°)后,蜡烛A成的像移动到点A1处,已知图中方格均为边长相等的正方形,则Ɵ=_____________.
【答案】较黑暗 B蜡烛比较像与物的大小等效替代法 A 玻璃板与水平面不垂直,像的位置偏离水平面不能虚不可靠只是做一次实验,结论没有普遍性,应该多次改变位置对比物距和像距 45°
【解析】
【详解】
(1)[1]为便于观察,该实验最好在较黑暗环境中进行,这样所成的像更清晰,便于观察;
[2]能在观察到A蜡烛像的同时,也能观察到玻璃板后面的B蜡烛,便于确定像的位置和大小;
(2)[3][4]选择两段完全相同的蜡烛的目的是比较像与物的大小,蜡烛B与蜡烛A完全相同,用B代替A,这是运用了等效替代法;
(3)[5]在确定蜡烛的位置时,眼睛应在A侧观察,这样即能看到蜡烛A的像,又能看到蜡烛B,如果在B侧观察,是看不到蜡烛A的像;
(4)[6]无论怎样移动蜡烛B,都不能与蜡烛A的像完全重合,原因可能是玻璃板与水平面不垂直,像的位置偏离水平面;
(5)[7][8]如果在像B的位置放一个光屏,在光屏上不能承接到像,说明平面镜成的像是虚像;
(6)[9][10]这样得出的结论不可靠,因为只是做一次实验,结论没有普遍性,应该多次改变位置对比物距和像距;
(7)[11]根据平面镜成像规律,像与物的连线垂直镜面,连接A和A1两点,然后在连线上作垂直平分线,这条垂直平分线就是平面镜所在的位置,如下图所示,从图中可以看到玻璃板沿顺时针方向转过了45°.
8.如图所示是小方同学用两只外形相同的蜡烛“探究平面镜成像的特点”
(1)用透明的玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃透明的特点,便于确定_______.(2)选取相同的蜡烛,是为了便于比较像和物体的_______关系.
(3)在实验过程中,把一只点燃的蜡烛放在玻璃板前,再将另一支不点燃蜡烛放在玻璃板的后面来回移动,直到看上去跟前面的蜡烛的像_______.
(4)当点燃的蜡烛放在玻璃板前面20cm的A处时,玻璃板后B处的蜡烛好像也被“点燃”了;移去B处的蜡烛,将光屏放在B处,发现光屏上并没有蜡烛的像,这说明平面镜所成的像是_______像.
(5)小方将玻璃板移去,在玻璃板位置放一个凸透镜,B处放光屏,发现光屏上恰好成倒立、等大的蜡烛的像,则该凸透镜的焦距为_______ cm.
【答案】像的位置大小重合虚10
【解析】
【详解】
(1)实验中用透明的玻璃板代替平面镜,在物体的一侧能看到物体的像,同时透过玻璃板也能观察到代替物体的另一个物体,便于确定像的位置;
(2)完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系;
(3)实验时要另外拿一支相同的未点燃的蜡烛在玻璃板后面移动,直到在玻璃板前看上去与玻璃板前的蜡烛在玻璃板中成的像完全重合时,说明平面镜成的像与物体是等大的;(4)移去B处的蜡烛,将光屏放在B处,发现光屏上并没有蜡烛的像,因为虚像不能用光屏承接,说明是虚像;
(5)由题意可知,当物距为20cm时,物体成一个等大的实像,根据凸透镜成像的规律可知,此时的物距等于二倍焦距,所以,凸透镜的焦距是10cm。

9.2016 年 9 月 25 日,500 米口径球面射电望远镜(FAST)在贵州省平塘县落成,并开始接收
来自宇宙深入的电磁波。

这是由中国科学院国家天文台主导建设,具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。

某兴趣小组同学看到报道后想探究“球面射电望远镜的工作原理”,他们查找资料后发现。

经典射电望远镜的基本原理和光学反射望远镜相似,投射来的电磁波被一精确镜面反射后,同相到达公共焦点。

用旋转抛物面作镜面易于实现同相聚焦,因此,射电望远镜天线大多是抛物面。

于是他们联想到抛物面可能跟凹面镜工作原理相同,并作出以下猜想:猜想一:抛物面上的反射是否遵从光的反射定律。

猜想二:平行于主轴的电磁波经抛物面反射后,反射的电磁波是否会聚于一点。

猜想三:抛物面对电磁波起会聚作用,是否焦距越小,会聚本领越大。

为了探究猜想一,兴趣小组的同学选用了平面镜、直尺、铅笔、量角器和激光光源进行了如图甲所示的实验:
(1)实验时为了让不同方位的同学都能看到光的传播路径,应该选________(填字母)竖着放在甲图中的平面镜上,这是因为光在所选物品上发生了________反射。

A.平面镜 B.凹面镜 C.透明玻璃板 D.硬纸板
(2)他们用铅笔描出光路,然后用凹面镜代替平面镜,让ON 正对凹面镜弧面顶点,并保持光线EO 不动,如果出射光线与OF 重合,就说明猜想一是_____(填“正确”或“不正确”).为了探究猜想二,他们找到如图乙的小型卫星电视接收器,准备按丙图完成实验。

(3)他们将平行光源正对抛物面,然后将一小纸板在抛物面前来回移动直到纸板上出现最小最亮的光斑,这一光斑其实就是凹面镜的焦点,所以抛物面对平行光也有_____作用(选填“会聚”或“发散”)。

(4)通过(3)的探究他们明白,在射电望远镜中,如果接收电磁信号,真正的信号接收天线就放在抛物面的________________处。

(5)巨大的反射面把遥远星体发来的微弱的光聚集起来,形成一个比较亮的像。

把照相底板放在成像的位置上,就可以把那些暗淡的恒星的像照下来。

人们利用这种天文望远镜已经看到距地球一百亿光年远的恒星(一光年就是光一年通过的距离).根据这段话判断凹面镜在本题中成_____________像(“实”“虚”)。

【答案】D漫正确会聚焦点实
【解析】
【详解】
(1)能从不同方位看到光线,是因为光在光屏上发生了漫反射,四个选项中只有硬纸板能发生漫反射,实验时让光贴着硬纸板入射,纸板前不同方位的同学都能看到光的传播路径。

(2)用凹面镜代替平面镜,让ON正对凹面镜弧面顶点,并保持光线EO不动,利用的是控制变量法,如果出射光线与OF重合,就说明抛物面上的反射也遵从光的反射定律,即说明猜想一是正确的;
(3)将平行光源正对抛物面,然后将一小纸板在抛物面前来回移动直到纸板上出现最小最亮的光斑,这一光斑其实就是凹面镜的焦点,所以抛物面对平行光有会聚作用;
(4)射电望远镜工作时,把天体投射来的电磁波通过接收器的反射,汇集到望远镜焦点,从而获取宇宙相关信息。

(5)实像是实际光线会聚而成的,虚像是实际光线的反向延长线会聚形成的。

根据“巨大的反射面把遥远星体发来的微弱的光聚集起来,形成一个比较亮的像”可知,这个像是实际光线会聚而成的,由此可判断凹面镜在本题中成实像。

故答案为:D;漫;正确;会聚;焦点;实。

10.小明和小聪探究光的反射规律,实验装置如图所示.先将平面镜______放在水平桌面
上,再将纸板ABCD放置在平面镜上,让一束激光紧贴纸板射向O点;在硬纸板ONBC 面内看到反射光_______(填“能”或“不能”);如果保持入射光的方向不变,将硬纸板ONBC面以ON为轴向后折转,如图乙所示,则在ONBC面内_________(选填“能”或“不能”)看到反射光.此现象说明__________.
【答案】垂直能不能反射光线在入射光线和法线所在的平面内
【解析】
硬纸板ABCD必须垂直放置在平面镜上,才能获得反射光线、入射光线跟法线位置的关系;让一束激光紧贴纸板射向O点;在硬纸板ONBC面内能看到反射光,如果保持入射光的方向不变,将硬纸板ONBC面以ON为轴向后折转,则在ONBC面内不能看到反射光.此现象说明反射光线在入射光线和法线所在的平面内.。

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