中考物理专题训练习试题集专题二十二光学探究实验(带答案)

专题二十二光学探究实验

(一)探究光的反射规律

(1)光屏作用

①验证入射光线、反射光线、法线是否在同一平面；②显示光路。

(2)结论

①入射光线、反射光线、法线在同一平面内；

②反射光线与入射光线分居于法线两侧；

③反射角等于入射角；

④光路可逆。

在探究光的反射规律的实验中，小明设计了如图所示的实验：将平面镜放在水平桌面上，硬纸板竖直地立在平面镜上，硬纸板上的直线ON垂直于镜面，右侧纸板可绕ON转动。

甲乙

(1)如图甲，当硬纸板在同一平面上，使一束光贴着纸板沿某一方向射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出。当入射光EO向ON靠近的过程中，发现反射光OF____________（选填“靠近”或“远离”)ON。为了精确探究反射规律，除了图中的器材，还需要刻度尺、__________和________。

(2)如图乙，保持左侧纸板和入射光的位置不变，将右侧纸板绕ON转动，此时在右侧纸板上不能看到反射光，由此可以得出反射光线、入射光线和法线_________________的结论。

2.在“探究光的反射规律”的实验中，平面镜m水平放置，白色纸板竖直立在平面

镜上，纸板由E、F两部分组成，可绕竖直接缝ON翻折。

(1)如图，将一束光贴着纸板E沿ＡO射到镜面上O点，纸板F上会显示出反射光束OB。接着将纸板F绕ON向后翻折，则纸板F上________(能/不能)显示出反射光束，由此说明反射光线、入射光线与ON在_______内。

(2)小明在测入射角和反射角大小时只记录了一组数据(如表)，根据这组数据，他____________(能/不能)得出关于光反射时反射角与入射角关系的结论，理由：______________________。

实验序号入射角α反射角β

①50°50°

(二)探究光的折射规律

(1)光屏作用：

①验证折射光线、入射光线、法线是否在同一平面内；②显示光路。

(2)结论：

①折射光线、入射光线、法线在同一平面内；

②折射光线、入射光线分居于法线两侧；

③折射角不等于入射角(斜射时，空气中角大)；

④光路可逆。

3.如图所示的实验装置，可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。

(1)使入射角ｉ在一定范围内由小变大，会发现折射角γ____________(填写变化规律)，且折射角总是大于相应的入射角；(2)当入射角ｉ增大到某一值时，折射角γ会达到最大值，该最大值是________；

(3)若继续增大入射角ｉ，将会发现不再有光线，而只存在光线。

(三)探究平面镜成像特点

(1)两支相同蜡烛：便于比较像和物大小关系。

(2)玻璃板代替平面镜：方便找到像的位置。

(3)结论：

①像和物连线与镜面垂直；

②像和物到镜面距离相等；

③像和物大小相等；

④平面镜成的是虚像。

4.小光同学利用图所示的装置及相同高度的蜡烛等器材探究平面镜成像的特点，其中平板透明玻璃与水平纸面垂直。

(1)将蜡烛放置在玻璃前某位置，蜡烛所成像的高度____________蜡烛的高度。(选填“小于”“等于”或“大于”)

(2)将蜡烛靠近玻璃时，蜡烛所成像的高度__________。(选填“变小”“不变”或“变大”)

2．图甲是“探究平面镜成像的特点”的实验装置。

(1)选用薄玻璃板代替平面镜，原因是玻璃板透光，便于确定像的_____________。

(2)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛Ａ，拿外形相同但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动，直至看上去它与蜡烛Ａ的像完全重合，这说明像与物大小________________(选填“相等”或“不相等”)。

(3)记录蜡烛B的位置，用刻度尺在白纸上测得蜡烛B到玻璃板的距离ｓ如图乙所示，是____________cm。通过多次实验、对比分析，得出结论：像和物体到平面镜的距离______________(选填“相等”或“不相等”)。

(4)移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上____________(选填“能”或“不能”)呈现蜡烛的像，这说明平面镜成的是____________(选填“虚”或“实”)像。

(四)探究凸透镜成像规律

(1)结论：

u>2F，F

F2F，倒立放大的实像，物像异侧，投影仪原理；

u

(2)动态分析：一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小；物近像远像变大(实像时)；离焦点越近像越大。

5．小明同学在实验室利用光具座“探究凸透镜成像规律”的实验中：

(1)元件摆放位置如图所示，在光屏中心呈现出清晰的烛焰的像，由此可知透镜焦距为________________cm；

(2)保持透镜和光屏的位置不动，把蜡烛放在刻度尺的15cm处，可在蜡烛和凸透镜间合适位置添加一个焦距恰当的__________透镜，仍能在光屏上承接到烛焰清晰的像；若不添加透镜，适当移动光屏可承接到一个倒立的、_________的实像；

(3)在实验中，小明更换了一个凸透镜，使三者还处于如图所示的位置，并使三者中心在同一高度，在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法承接到烛焰的像(光具座足够长)，出现这种现象的原因可能是_____________。(写出一种原因即可)

知识拓展

(1)凸透镜所成像的变化规律：(实像)物近像远像变大，(虚像)物近像近像变小。

(2)更换透镜后实像的变化：所换凸透镜焦距越小，会聚能力越强，相当于物距

变大，故像距会变小，像变小；所换凸透镜焦距越大，会聚能力越弱，相当于物距变小，故像距会变大，像变大。

6.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，小明将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在自制光具座上，凸透镜始终固定在光具座零刻度的位置，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。

(1)正确调节蜡烛和光屏的位置，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，如图甲所示，则光屏上的像是___________(填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像。

图甲

(2)实验中，由于蜡烛燃烧变短，小明发现光屏上看不到烛焰完整的像了。为了使烛焰清晰的像成在光屏的中心，他可以将光屏向____________(填“上”或“下”)调节。

(3)将蜡烛逐渐向透镜移动，当蜡烛位于焦点以内时，撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，看到了烛焰正立的像(Ａ′为Ａ点像的位置)。请你在图乙中画出两条入射光线经透镜后的折射光线。

(4)小明利用该凸透镜自制了一个模型照相机，如图丙所示。在纸筒m的一端嵌上这个凸透镜，纸筒N的一端蒙上一层半透明薄膜，把纸筒N套入m中，并能前后滑动。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，调节凸透镜和薄膜之间的距离，在薄膜上可以看到室外景物清晰的像。再把凸透镜正对着室内近处点燃的

蜡烛，为了使薄膜上出现烛焰清晰的像，应该__________(填“拉长”或“缩短”)凸透镜和薄膜之间的距离。

专题二十二光学探究实验参考答案

(一)探究光的反射规律

(1)光屏作用

①验证入射光线、反射光线、法线是否在同一平面；②显示光路。

(2)结论

①入射光线、反射光线、法线在同一平面内；

②反射光线与入射光线分居于法线两侧；

③反射角等于入射角；

④光路可逆。

在探究光的反射规律的实验中，小明设计了如图所示的实验：将平面镜放在水平桌面上，硬纸板竖直地立在平面镜上，硬纸板上的直线ON垂直于镜面，右侧纸板可绕ON转动。

甲乙

(1)如图甲，当硬纸板在同一平面上，使一束光贴着纸板沿某一方向射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出。当入射光EO向ON靠近的过程中，发现反射光OF____________（选填“靠近”或“远离”)ON。为了精确探究反射规律，除了图中的器材，还需要刻度尺、__________和________。

(2)如图乙，保持左侧纸板和入射光的位置不变，将右侧纸板绕ON转动，此时在右侧纸板上不能看到反射光，由此可以得出反射光线、入射光线和法线_________________的结论。

答案(1)靠近笔量角器(2)在一个平面上

解析(1)由光的反射定律可知，反射角等于入射角，故入射光线靠近法线，反射光线会随之靠近法线；为了精确探究反射规律还需刻度尺和笔，将光的传播路径记录下来，再利用量角器测量角度大小，比较得出反射角与入射角的关系。

(2)保持左侧纸板和入射光线位置不变，将右侧纸板绕ON转动，右侧纸板上不能看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在一个平面上。

2.在“探究光的反射规律”的实验中，平面镜m水平放置，白色纸板竖直立在平面镜上，纸板由E、F两部分组成，可绕竖直接缝ON翻折。

(1)如图，将一束光贴着纸板E沿ＡO射到镜面上O点，纸板F上会显示出反射光束OB。接着将纸板F绕ON向后翻折，则纸板F上________(能/不能)显示出反射光束，由此说明反射光线、入射光线与ON在_______内。

(2)小明在测入射角和反射角大小时只记录了一组数据(如表)，根据这组数据，他____________(能/不能)得出关于光反射时反射角与入射角关系的结论，理由：______________________。

实验序号入射角α反射角β

①50°50°

答案(1)不能同一平面(2)不能一次实验数据有偶然性，不能得到普遍规律

解析

(1)反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，翻折F纸板后，F纸板与E纸板不在同一平面内，F纸板上不能显示反射光束。

(2)见答案。

(二)探究光的折射规律

(1)光屏作用：

①验证折射光线、入射光线、法线是否在同一平面内；②显示光路。

(2)结论：

①折射光线、入射光线、法线在同一平面内；

②折射光线、入射光线分居于法线两侧；

③折射角不等于入射角(斜射时，空气中角大)；

④光路可逆。

3.如图所示的实验装置，可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象。

(1)使入射角ｉ在一定范围内由小变大，会发现折射角γ____________(填写变化规律)，且折射角总是大于相应的入射角；(2)当入射角ｉ增大到某一值时，折射

角γ会达到最大值，该最大值是________；

(3)若继续增大入射角ｉ，将会发现不再有光线，而只存在光线。

答案(1)变大(2)90°(3)折射反射

解析

当光从水中斜射向空气中时，入射角增大，折射角也随之增大，当入射角增大到某一数值时，折射角将增大到90°，若继续增大入射角，则不会再有折射光线，只存在反射光线，故折射角最大值为90°。

(三)探究平面镜成像特点

(1)两支相同蜡烛：便于比较像和物大小关系。

(2)玻璃板代替平面镜：方便找到像的位置。

(3)结论：

①像和物连线与镜面垂直；

②像和物到镜面距离相等；

③像和物大小相等；

④平面镜成的是虚像。

4.小光同学利用图所示的装置及相同高度的蜡烛等器材探究平面镜成像的特点，其中平板透明玻璃与水平纸面垂直。

(1)将蜡烛放置在玻璃前某位置，蜡烛所成像的高度____________蜡烛的高度。(选填“小于”“等于”或“大于”)

(2)将蜡烛靠近玻璃时，蜡烛所成像的高度__________。(选填“变小”“不变”或“变大”)

答案(1)等于(2)不变

解析

(1)平面镜所成的像与物大小相等，所以蜡烛成像的高度等于蜡烛的高度。

(2)平面镜所成像的大小只与物体大小有关，与物距无关，所以蜡烛靠近玻璃时，像的高度不变。

2．图甲是“探究平面镜成像的特点”的实验装置。

(1)选用薄玻璃板代替平面镜，原因是玻璃板透光，便于确定像的_____________。

(2)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛Ａ，拿外形相同但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动，直至看上去它与蜡烛Ａ的像完全重合，这说明像与物大小________________(选填“相等”或“不相等”)。

(3)记录蜡烛B的位置，用刻度尺在白纸上测得蜡烛B到玻璃板的距离ｓ如图乙所示，是____________cm。通过多次实验、对比分析，得出结论：像和物体到平面镜的距离______________(选填“相等”或“不相等”)。

(4)移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上____________(选填“能”或“不能”)呈现蜡烛的像，这说明平面镜成的是____________(选填“虚”或“实”)像。

答案(1)位置(2)相等(3)7．51～7．59都给分相等(4)不能虚

解析

(1)因为玻璃板是透明的，能在观察到Ａ蜡烛像的同时，还可以透过玻璃板清楚地看到放在后面的B蜡烛，便于确定像的位置；

(2)在竖立的玻璃板前面点燃蜡烛Ａ，拿未点燃的蜡烛B在竖立的玻璃板后面移动，直至它与蜡烛Ａ的像完全重合，说明像与物的大小相等；

(3)由图乙可知，蜡烛B到玻璃板的距离为7．55cm；

(4)平面镜所成的像是虚像，虚像不会呈现在光屏上。

(四)探究凸透镜成像规律

(1)结论：

u>2F，F

F2F，倒立放大的实像，物像异侧，投影仪原理；

u

(2)动态分析：一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小；物近像远像变大(实像时)；离焦点越近像越大。

5．小明同学在实验室利用光具座“探究凸透镜成像规律”的实验中：

(1)元件摆放位置如图所示，在光屏中心呈现出清晰的烛焰的像，由此可知透镜焦距为________________cm；

(2)保持透镜和光屏的位置不动，把蜡烛放在刻度尺的15cm处，可在蜡烛和凸透镜间合适位置添加一个焦距恰当的__________透镜，仍能在光屏上承接到烛焰清晰的像；若不添加透镜，适当移动光屏可承接到一个倒立的、_________的实像；

(3)在实验中，小明更换了一个凸透镜，使三者还处于如图所示的位置，并使三者中心在同一高度，在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法承接到烛焰的像(光具座足够长)，出现这种现象的原因可能是_____________。(写出一种原因即可)

答案(1)10 (2) 凸放大(3)蜡烛处于焦点上

解析

(1)由题图可知，u＝v＝2F＝20cm，则F＝10cm；

(2)将蜡烛放在刻度尺的15cm处，由实像变化规律“物近像远像变大”可得，若保持透镜和光屏不动，应在蜡烛和凸透镜间放置一个合适的对光有会聚作用的凸透镜，光屏上仍能承接到清晰的像，或不添透镜，向右适当移动光屏(由于F<15cm<2F)，能承接到倒立、放大的实像；

(3)更换透镜后，三者中心在同一高度，且光具座足够长，怎样移动光屏都无法承接到蜡烛的像，其原因可能是蜡烛处于焦点，不成像，也可能是物距小于焦距，成虚像。

知识拓展

(1)凸透镜所成像的变化规律：(实像)物近像远像变大，(虚像)物近像近像变小。

(2)更换透镜后实像的变化：所换凸透镜焦距越小，会聚能力越强，相当于物距变大，故像距会变小，像变小；所换凸透镜焦距越大，会聚能力越弱，相当于物距变小，故像距会变大，像变大。

6.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，小明将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在自制光具座上，凸透镜始终固定在光具座零刻度的位置，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。

(1)正确调节蜡烛和光屏的位置，直到光屏上出现清晰的烛焰的像，如图甲所示，

则光屏上的像是___________(填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像。

图甲

(2)实验中，由于蜡烛燃烧变短，小明发现光屏上看不到烛焰完整的像了。为了使烛焰清晰的像成在光屏的中心，他可以将光屏向____________(填“上”或“下”)调节。

(3)将蜡烛逐渐向透镜移动，当蜡烛位于焦点以内时，撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，看到了烛焰正立的像(Ａ′为Ａ点像的位置)。请你在图乙中画出两条入射光线经透镜后的折射光线。

(4)小明利用该凸透镜自制了一个模型照相机，如图丙所示。在纸筒m的一端嵌上这个凸透镜，纸筒N的一端蒙上一层半透明薄膜，把纸筒N套入m中，并能前后滑动。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，调节凸透镜和薄膜之间的距离，在薄膜上可以看到室外景物清晰的像。再把凸透镜正对着室内近处点燃的蜡烛，为了使薄膜上出现烛焰清晰的像，应该__________(填“拉长”或“缩短”)凸透镜和薄膜之间的距离。

答案(1)放大(2)上(3)如图所示(4)拉长

解析(1)从图中可知物距小于像距，则光屏上成倒立、放大的实像。

(2)蜡烛在使用的过程中燃烧变短，烛焰向下移动，由于光屏上成的是倒立的像，则像向上移动，为了让像成在光屏的中心，光屏应该向上移动。

(3)烛焰在焦点以内时，烛焰成虚像，虚像是由折射光线的反向延长线会聚而成的，因此折射光线的反向延长线必然通过像点。

(4)用模型照相机观察景物时，从观察远处物体改为观察近处物体，相当于物体靠近凸透镜，像应该远离凸透镜，因此为得到清晰的像，需要增大像距，故应该拉长凸透镜和薄膜之间的距离。