苏州星湾学校物理光现象实验(培优篇)(Word版 含解析)

一、初二物理光现象实验易错压轴题（难）

1．小华在探究平面镜成像的特点时，将棋子A放在玻璃板的一侧，看到玻璃板后有棋子A 的像．

（1）此时用另一个完全相同的棋子B在玻璃板后的纸面上来回移动，发现无法让它与棋子A的像完全重合（图甲）．你分析出现这种情况的原因可能是：________

（2）解决上面的问题后，棋子B与棋子A的像能够完全重合，说明________

（3）图乙是他们经过三次实验后，在白纸上记录的像与物对应点的位置．他们下一步应该怎样利用和处理这张“白纸”上的信息得出实验结论：________

【答案】玻璃板没有竖直放置；像与物体的大小相等；连接像与物的对应点判断连线与镜面是否垂直，分别测量对应点到镜面的距离，分析得出结论：像和物体各对应点的连线与平面镜垂直，像和物体各对应点到平面镜间的距离相等．

【解析】

【分析】

（1）实验时玻璃板如果不竖直，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是为了比较物体与像的大小关系．

（3）从实验的目的：探究，验证平面镜成像的特点的角度分析即可．

【详解】

（1）实验时玻璃板要竖直放置，即垂直于桌面，如果不竖直，所成的像不在桌面上，所以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，就无法比较像与物的大小．（2）实验时用完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系．蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合，说明像与物体的大小相等．

（3）本实验是探究、验证平面镜成像的特点，所成的像是虚像；像和物体各对应点的连线与平面镜垂直；像和物体各对应点到平面镜间距离相等．

所以他们下一步应该连接像与物的对应点，判断连线与镜面是否垂直，像距和物距是否相等；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．

2．如图是小红“探究平面镜成像特点”的情景：小红的实验装置是：竖立的透明玻璃板下方放一把直尺，直尺与玻璃板垂直；两支相同的蜡烛A、B竖立于玻璃板两侧的直尺上，以A蜡烛为成像物体。

（1）小红选择玻璃板代替镜子进行实验的目的是_______________。

（2）所用刻度尺的作用是便于比较像与物_____________________关系。

（3）选取两段完全相同的蜡烛是为了比较像与物的________关系。

（4）为便于观察，该实验最好在_______环境中进行（选填“较明亮”或“较黑暗”）；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。

（5）点燃A蜡烛，小心地移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像______为止，这时发现像与物的大小_____；进一步观察A．B两支蜡烛在直尺上的位置发现，像和物的连线与玻璃板

____。像和物到玻璃板的距离____。

（6）移去后面的蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上__________接收到蜡烛烛焰的像（填“能”或“不能”）。所以平面镜所成的像是__________像（填“虚”或“实”）。

（7）小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时，它的像__________（填“变大”、“变小”或“不变”）。

（8）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？（______）A．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，进行与上述（2）相同的操作

【答案】便于确定像的位置到平面镜的距离的大小较黑暗玻璃板后面的蜡烛重合相等垂直相等不能虚不变 B

【解析】(1)实验过程中，用透明的玻璃板代替平面镜，在物体一侧，既能看到蜡烛A的像，也能看到代替蜡烛A的蜡烛B，当蜡烛A的像和蜡烛B重合时，便于确定像的位置，从而便于比较物像大小。（2）在实验中用到刻度尺，是来测量像到镜的距离和物到镜的距离，从而得出二者的关系。（3）两只蜡烛大小相同，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，所以两只蜡烛等长是为了比较像与物大小关系用的。

(4)点燃蜡烛，烛焰在明亮的环境中，烛焰和明亮环境对比度较小，成像不太清晰；烛焰在黑暗环境中，烛焰和黑暗环境的对比度大，成像更清晰。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。也能观察到玻璃板后面的蜡烛，巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题。（5）点燃A蜡烛，小心地移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像重合为止，这时发现像与物的大小相等；进一步观察A．B两支蜡烛在直尺上的位置发现，像和物的连线与玻璃板垂直。像和物到玻璃板的距离相等。（6）因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，因此移走后面的蜡烛B，光屏不能接收到蜡烛A的烛焰的

像，所以平面镜成的像是虚像。（7）小红将蜡烛逐渐远离玻璃板时，它的像大小不变。（8）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。

点睛：探究平面镜成像实验时，成像物体和环境的对比度越大，并且物体越亮，物体成像越清晰。

3．某物理兴趣小组的同学用如图甲所示的装置来研究水的沸腾。

(1)如图乙中A、B所示，其中______图是水沸腾时的气泡变化情况；在这次实验中，发现从开始加热到沸腾的这段时间过长，为了缩短实验的时间，可以采取的措施是______；(2)小杰同学在探究“光的反射规律”时将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张硬纸板竖直放在平面镜上，让一束光线贴着纸板沿EO方向入射，如图丙所示，小杰想探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内，应将纸板______（填“A”或“B”）绕ON向前或向后弯折；另一同学也把一束光贴着纸板A射到O点（如图丁所示），但纸板并未与平面镜垂直，此时反射光线、入射光线和法线______（填“在”或“不在”）同一平面内。【答案】A 减小水的质量 B 在

【解析】

【分析】

(1)沸腾前，上层的水温度较低，上升的气泡遇低温液化，气泡减小。沸腾时，由于此时整个容器内的水温相同，气泡不断升高，深度不断减小，水压不断减小，并且产生水蒸气不断进入气泡，气泡逐渐变大；为了缩短实验的时间，可以采取的措施是减少水的质量、加盖或者提高水的初温。

(2)在反射现象中，反射光线、入射光线和法线始终在同一平面内。

【详解】

(1)[1]沸腾时，由于此时整个容器内的水温相同，气泡不断升高，深度不断减小，水压不断减小，并且产生水蒸气不断进入气泡，气泡逐渐变大，所以如图乙中A、B所示，其中A 图是水沸腾时的气泡变化情况。

[2]在这次实验中，发现从开始加热到沸腾的这段时间过长，为了缩短实验的时间，可以采取的措施是减小水的质量。

(2)[3]小杰同学在探究“光的反射规律”时将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张硬纸板竖直放在平面镜上，让一束光线贴着纸板沿EO方向入射，如图丙所示，小杰想探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内，应将纸板B绕ON向前或向后弯折，观察纸板

B上有没有反射光线。

[4]任何反射现象都要遵循反射定律，所以纸板未与平面镜垂直，反射光线、入射光线和法线也在同一平面内。

4．如图所示，在“探究平面镜成像特点”实验中：

(1)平面镜成像原理是光的__________(选填“直线传播”、“反射”或“折射”)；

(2)实验中用玻璃板代替平面镜是为了便于准确确定_______________；

(3)为了比较像与物大小关系，选取两支____(选填“完全相同”或“完全不同”)的蜡烛；

(4)无论怎样水平移动蜡烛B，都不能与蜡烛A的像重合，原因是玻璃板与桌面

__________；

(5)判断平面镜成虚像的方法是：在B处放一个光屏，眼睛在_____(选填“A”或“B”)侧观察，如果光屏上没有像，那么，所成像为_____像；

(6)平面镜成像时像和物到平面镜的距离_______(选填“相等”或“不相等”)。

【答案】反射像的位置完全相同不垂直B虚相等

【解析】

【详解】

(1)[1]平面镜成像原理是光的反射；

(2)[2]实验中用玻璃板代替平面镜，这样可以准确确定像的位置；

(3)[3]为了比较像与物大小关系，选取两支完全相同的蜡烛，这样可以通过对比蜡烛的像和另一支蜡烛的大小关系，从而知道这支蜡烛和蜡烛的像大小关系；

(4)[4]无论怎样水平移动蜡烛B，都不能与蜡烛A的像重合，原因是玻璃板与桌面不垂直，玻璃板所成的像在桌面的上方或下方；

(5)[5][6]判断平面镜成虚像的方法是：在B处放一个光屏，眼睛应该在B侧观察，如果在A 侧观察，会看到玻璃板反射的光线，不能作出准确判断；实像能呈现在光屏上，虚像则不能，如果光屏上没有像，那么，所成像为虚像；

(6)[7]平面镜成像时像和物到平面镜的距离相等。

5．小明在做探究“平面镜成像特点”的实验时，将玻璃板M竖直放在水平桌面上，取两支相同的蜡烛A和B，将蜡烛A放置于玻璃板前固定并点燃。如图甲所示：

（1）实验中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______。（2）在蜡烛A所在侧透过玻璃板观察到另一侧蜡烛A的像，并移动玻璃板后面的蜡烛B。使它与蜡烛A所成像重合，看上去蜡烛B也被点燃，以此可以确定蜡烛A所成像的位置。他主要采用的研究方法是_____（选填“控制变量”、“替代”或“理想模型”）。

（3）移去蜡烛B，并在其所在位置放一光屏，要证明平面镜所成的是虚像，他的做法是

_____。

（4）小明在蜡烛B处做好标记号，测得B到A的距离为10cm，再移出蜡烛B，将玻璃板平移到B位置，此时所成像与前一次成像的大小比较将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。第二次所成像到蜡烛A的距离为_____cm。

（5）小明将未点燃的蜡烛竖直放在玻璃板后的桌面上移动，发现前面点燃的蜡烛的像总在未点燃蜡烛的上方偏高处，造成该现象的原因是_____。

（6）如图乙所示，将玻璃板与水平桌面成45°角固定在水平桌面上，让蜡烛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_____运动（选填“水平向右”、“水平向左”、“竖直向上”或“竖直向下）。

【答案】确定像的位置替代在蜡烛B一侧直接观察光屏上无像不变20玻璃板没有与桌面垂直竖直向下

【解析】

【分析】

（1）利用玻璃板透明的特点，可以观察到玻璃板的另一侧，便于确定像的位置。

（2）用蜡烛B代替蜡烛A，这种代替的方法是等效替代法；

（3）实像能用光屏承接，虚像不能用光屏承接。

（4）根据平面镜成像特点进行判断：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。

（5）当玻璃板与水平桌面不垂直时，蜡烛的像偏向水平桌面的上方或下方，镜后蜡烛和镜前蜡烛的像不能完全重合；

（6）根据物像相对于镜面对称的性质决断。

【详解】

（1）使用玻璃板，既能观察到A蜡烛像的同时，也能观察到B蜡烛，便于确定像的位置。（2）用蜡烛B与A的像重合进行比较，是等效替代法的应用；

（3）移去蜡烛B，并在其所在位置放一光屏，虚像不能用光屏承接，证明平面镜所成的是虚像；

（4）根据物像大小相等可知，移动玻璃板时，像的大小不变；

当蜡烛与玻璃板的距离为10cm时，蜡烛的像到平面镜的距离也是10cm，所以像和物相距

20cm。

（5）根据平面镜所成的像和物体关于平面镜对称可知，如果玻璃板没有与桌面垂直，像与蜡烛不在同一水平面上，所以蜡烛成的像不能与蜡烛重合；

故实验中发现前面点燃的蜡烛的像总在未点燃蜡烛的上方偏高处，造成该现象的原因是玻璃板没有与桌面垂直。

（6）根据物像相对于镜面对称的性质，当蜡烛A沿着桌面向右做直线运动时，在平面镜中的关于镜面对称，会向下运动，即蜡烛A在平面镜中的像做竖直向下运动。

6．小童在探究平面镜成像的特点，下面是他其中的几个实验操作：

a．移去蜡烛B，在B的位置上放一光屏，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无蜡烛的像b．点燃一支小蜡烛A，竖直立在玻璃板前面．将没有点燃的同样的蜡烛B放到玻璃板后面，移动至与蜡烛A的像完全重合

c．记下蜡烛A和B及玻璃板的位置

d．移去玻璃板、蜡烛A及光屏，用直线连接A和B的位置，用刻度尺测量它们到玻璃板位置的距离．

（1）以上实验步骤合理的顺序是_________．

（2）步骤a中，观察光屏上有无蜡烛的像，这样做的目的是________．

（3）小童在某次改变蜡烛位置后，发现无论怎样移动蜡烛B的位置都无法与A的像重合，其原因可能是： __________

（4）小童将显示时间为 10:21的电子手表放在平面镜前，则在平面镜中看到时钟显示的时间是_______．

（5）小组同学进行了正确的实验操作后，得到的实验数据如下图乙：

实验中为什么要改变蜡烛的位置多次实验：_______

【答案】bcad探究平面镜所成的像是虚像还是实像玻璃板没有竖直放置 15:01 为了多次实验避免偶然性，得到普遍规律

【解析】

【分析】

【详解】

（1）因为实验目的：探究平面镜成像特点，因此合理的顺序是：

b．点燃一支小蜡烛A，竖直立在玻璃板前面．将另一支没有点燃的同样的蜡烛B放到玻璃板后面，移动到与蜡烛A的像完全重合；

c．记下蜡烛A和B以及玻璃板的位置；

a．移去蜡烛B，在B的位置放一光屏，不透过玻璃板，直接观察光屏上有无蜡烛的像；d．移去玻璃板、蜡烛A及光屏，用直线连接A和B的位置，用刻度尺测量它们到玻璃板位置的距离．

（2）因为光屏不能接收虚像，只能接收到实像，所以步骤a中观察光屏上有无蜡烛的像，这样做的目的是看是实像还是虚像．

（3）当玻璃板没有竖直放置时，即玻璃板与桌面不垂直时，成的像不在桌面上，所以在改变蜡烛位置后，发现无论怎样移动蜡烛B的位置都无法与A的像重合；

（4）由图分析可得：题中所给的10:21 ，与“15：01”成轴对称，这时的时间应是15：01．（5）探究平面镜成像特征，要得出一个规律性的结论，因此不能只进行一次实验，而应多次实验，避免偶然性，即为了多次实验避免偶然性，得到普遍规律要多次实验．

7．为了探究光反射时的规律，某同学将一个平面镜放在水平桌面上，再把纸板 ENF放置在平面镜上，如图甲所示．

（1）使一束光贴着纸板EON沿某一角度入射到O点，纸板FON上没有观察到反射光，原因可能是_____．

（2）正确操作实验，并在纸板上记录每次光的径迹，如图乙所示．取下纸板，接下来进行的操作是_____，将数据记录在表格中，并比较_____．

（3）如图丙是由两个平面镜组成的直角镜前，点光源S发出一束光线SB射到镜面1上，经镜面1反射后恰好经过P点，再经镜面2射出光线为CD，画出完整的光路图_____．若将S发出的入射光线SB的入射角增加5°，则射出光线CD的反射角将_____

A．增加5° B．增加10° C．减少5° D．减少10°

【答案】纸板EON与FON不在同一平面上测量入射角和对应反射角的大小反射角与入

射角 C

【解析】

【分析】

根据“探究光反射时的规律”可知，本题考查光的反射定律实验，根据光的反射定律实验中涉及的注意事项及作图方法进行求解．

【详解】

(1)[1] 反射光线、入射光线和法线在同一平面内，若实验中未将纸板与平面镜垂直，纸板FON上没有观察到反射光，可能是纸板未与平面镜垂直放置或纸板EON与FON不在同一平面上；

(2)[2][3] 取下纸板后，应用量角器分别测出入射角和对应的反射角并记录在表格中，通过分析可知反射角等于入射角；

(3)[4]先画出点光源S关于镜面1的对称点，连接SP并延长至镜面2，然后画出法线，根据反射角等于入射角，做出经镜面2的反射光线，如图所示：

[5]若将S发出的入射光线SB的入射角增加5°，根据直角三角形的内角和为180°以及反射角等于入射角，可以计算出射出光线CD的反射角减小了5°

8．如图甲是“探究平面镜成像特点”的实验装置。

（1）在实验中用平板玻璃代替平面镜，主要是利用玻璃透明的特点，便于_______.如果有

3mm厚和1mm厚的两块玻璃板，应选择_____mm厚的玻璃板做实验。

（2）小明拿另一支大小相同的蜡烛B在玻璃板后面移动,蜡烛B_____(填“需要”或“不需要”)点燃,他可以将蜡烛B和蜡烛A的像完全重合,由此可以得出的初步结论是____.小明在此主要采用的研究方法是_____(填“控制变量”、“替代”或“理想模型”).

（3）改变玻璃板前蜡烛的位置，重复以上实验，在纸上记录几组物与像的位置。该步骤的实验目的是_____.

（4）移开蜡烛B,在其原来位置放一光屏,光屏上________呈现蜡烛的像(填“能”或“不能”)；如果玻璃板放置得不够竖直，对实验产生的影响是________________.

（5）有同学透过玻璃观察蜡烛A的像时,看到在清晰的像的稍后方还有一个较模糊的像,出现两个像的原因是_____.另一组同学用跳棋代替蜡烛,在方格纸上实验(如图乙).这样做有什么好处(说一点)?_______.

（6）如图丙所示,将玻璃板与水平桌面成45°角固定在水平桌面上，让蜡烛A沿着桌面向右做直线运动，将看到蜡烛A在玻璃板后的像会（________）

A．水平向右 B．水平向左 C．竖直向下 D．竖直向上。

【答案】确定像的位置 1 不需要像与物大小相等替代多次实验，避免偶然性，总结普遍规律不能像与物无法完全重合玻璃板太厚能更好比较物像大小关系 C 【解析】

【详解】

(1)[1]在实验中用平板玻璃代替平面镜，主要是利用玻璃透明的特点，能成像的同时，还能看到后面的蜡烛，所以便于确定像的位置；

[2]玻璃板的两个面都能成像，为了实验顺利进行，应使两个像尽量靠近，减小影响，所以如果有3mm厚和1mm厚的两块玻璃板，应选择薄的，即1mm厚的玻璃板做实验。(2)[3]实验时前面点燃的蜡烛A成像，,蜡烛B不需要点燃，将蜡烛B和蜡烛A的像完全重合；

[4]完全重合可以得出的初步结论是像与物大小相等；

[5]用蜡烛B来替代蜡烛A的像，故在此主要采用的研究方法是替代法。

(3)[6]规律性的结论不能根据一次实验得出，一次实验有偶然性，所以重复以上实验，在纸上记录几组物与像的位置，总结得出结论，目的是多次实验，避免偶然性，总结普遍规律。

(4)[7]平面镜成像的实质是光的镜面反射，反射光线的反向延长线相交而形成的虚像，所以移开蜡烛B,在其原来位置放一光屏,光屏上不能呈现蜡烛的像；

[8]平面镜成像时，像与物关于镜面对称，若实验时玻璃板放置得不够竖直，则像和物体不在同一水平面上，所以对实验产生的影响是：无法怎样移动蜡烛B，像与物都无法完全重合。

(5)[9]因为玻璃板的前后两个表面都能成像，故应用薄的玻璃板进行实验，实验时看到在清晰的像的稍后方还有一个较模糊的像,说明实验时使用的玻璃板太厚；

[10]用跳棋代替蜡烛，不会因燃烧而变短，能更好比较物像大小关系；另外在方格纸上实验，不需要再用刻度尺测量物距和像距，更方便。

(6)[11]根据物像相对于镜面对称的特点，当蜡烛A沿着桌面向右做直线运动时，在平面镜

中的像竖直向下运动，故C符合题意。

9．小明利用如图所示的实验装置，进行“探究光的反射规律”的实验．

（1）使光线以不同角度入射进行实验，测量结果如表格所示．由此可得在反射现象中，反射角_____入射角．

实验次数入射角反射角

130°30°

240°40°

350°50°

（2）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，目的是探究反射光线与入射光线是否在_____内，此时在纸板B上_____（选填“能”或“不能”）看到反射光线．

（3）若将一束光贴着纸板B沿FO射到O点，光将沿图中的_____方向射出．

【答案】等于同一平面不能OE

【解析】

解：（1）由表中实验数据可知，在光的反射现象中，反射角等于入射角．

（2）在实验过程中，将纸板向前或向后折，是为了验证反射光线与入射光线在同一平面内，此时在纸板B上将不能看到反射光线．

（3）在光的反射现象中，光路是可逆的，当光贴着纸板B沿F0射到O点，光将沿OE方向射出．

故答案为（1）等于；（2）同一平面；不能；（3）OE．

【点评】本题考查了光的反射定律实验，掌握光的反射定律的内容即可正确解题；光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；在光的反射现象中光路是可逆的．

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．