专题05常考的光学四类重点实验解答策略（教师版含解析）

专题05常考的光学四类实验解题策略中考典型例题解析【例题1】(2020黑龙江龙东农垦森工)(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】(1)光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；光反射时，光路是可逆的；(2)光的反射；像与物体大小相同；像到镜面的距离等于物体到镜面的距离；玻璃板既能反射光线，又能透过光线。【解析】(1)由于反射光线、入射光线和法线都在同一平面内，当纸板沿ON向后折后，两块纸板不在同一平面上，所以在NOF面上就看不到反射光线了，因此这个现象说明了：反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。如果让光线逆着OF的方向射向镜面，这时的入射角为原来的反射角，根据光的反射定律，反射角等于入射角，这时的反射角为原来的入射角，所以会发现光线原路返回，也就是说，在反射现象中，光路是可逆的。(2)平面镜成像的原理是光的反射；完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系。用完全相同的物体代替，这种实验方法叫等效代替法，小明拿一支大小和点燃蜡烛相同的蜡烛移动到A′处时，它跟像完全重合，这说明蜡烛A′就是蜡烛A在平面镜中所成的像，又因为两支蜡烛大小相同，实验现象说明平面镜所成的像的大小与原物体大小相等；用刻度尺分别测出其到玻璃板的距离，并进行比较可知，这两个距离是相同的，这表明：像到镜面的距离等于物体到镜面的距离；在实验中用玻璃板代替平面镜，主要是利用玻璃的透光性，可以观察到玻璃板的另一侧，便于确定像的位置。【例题2】(2021贵州贵阳三模)光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象，但是水和玻璃的折射情况会相同吗？为了探究这个问题，小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点，如图甲所示。(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置，让激光电筒发出的光线从A点到O点入射，他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线)，你认为出现光线OC是因为________所致，鉴于本实验的目的，此时最应该记录的两条光线是________________。(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况，他将光屏竖直放入水槽中，(使线段MM'水平)并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平，入射光线应该从A点向O点射入，这是为了保证_______________，其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。(3)小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图(OE为水中的折射光线)，通过分析光路，你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。(4)若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中，则________射出的折射光线更远离法线。【答案】(1)有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播；AO和OB；(2)入射光线重合；入射角；(3)玻璃；(4)玻璃。【解析】(1)光线AO到OC，光的传播路线没有改变，说明光在同一种均匀介质中传播，所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖，而依旧在空气中传播。本实验探究光的折射规律，要记录光的折射光线和入射光线，所以要记录的两条光线是AO和OB。(2)探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光线相同，入射角相同，观察折射光线和折射角的变化情况，所以入射光线应从A点向O点射入，这是为了保证入射光线重合，入射角相同。(3)如乙丙图，当光在空气中传播时AO入射，OC传播；当光线从空气斜射入水中，AO入射，OE传播；当光线从空气斜射入玻璃中，AO入射，OB传播，比较OB偏离OC更多，所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。(4)光路是可逆的，光从空气斜射入玻璃偏折能力强，当光从玻璃斜射入空气中偏折能力也强，所以远离法线。【例题3】(2020长春)如图所示是“探究凸透镜成像的规律”的实验装置，凸透镜的焦距为10cm。(1)请画出图中折射光线对应的入射光线______；(2)实验中，调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在______；(3)蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示，光屏上成清晰的像，生活中______是利用这一原理工作的；(4)保持蜡烛和凸透镜的位置不变，换用焦距为5cm的凸透镜，要在光屏上成清晰的像，光屏应向______(选填“左”或“右”)移动；(5)利用凸透镜可以矫正______(选填“近视眼”或“远视眼”)。【答案】(1)(2)同一高度(3)照相机(4)左(5)远视眼【解析】(1)折射光线是蜡烛火焰发出的光照射到凸透镜上发生折射形成的，所以连接烛焰与入射点即入射光线，如下图所示；(2)蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置。(3)由图可知，成清晰实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像，照相机是利用该原理工作的。(4)当改用焦距为5cm的透镜继续实验，不改变蜡烛和凸透镜的位置，则相当于增大了物距，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，要在光屏上成清晰的像，光屏将靠近透镜移动，即向左移动。(5)凸透镜对光有会聚作用，远视眼是晶状体曲度变小，会聚能力减弱，像呈在视网膜的后方，应佩戴会聚透镜，即凸透镜，使光线提前会聚，像正好呈在视网膜上。临门一脚预测练1.(2021湖北孝感二模)“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示平面镜放在水平桌面上，标有刻度(图中未画出)的白色纸板ABCD，能绕垂直于CD的ON轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。(1)实验前，应将纸板______放置于平面镜上移动激光笔，使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光束沿______时针方向转动；(2)移动激光笔，使入射角为45°，测得反射角也为45°．由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论你认为有何不妥之处？______；(3)如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度，发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说明了：______；(4)在图甲中，若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜，此时反射光束______。A．仍在纸板上呈现B．被纸板挡住C．在纸板前方【答案】(1)垂直，顺；(2)一次实验得到的结论具有偶然性；(3)反射光线、入射光线和法线在同一平面内；(4)C【解析】(1)白色纸板ABCD应垂直放置于平面镜上，这样反射光线才可以在硬纸板上呈现；如图甲，移动激光笔，使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动，则入射角增大，反射角也增大，则反射光线会远离法线，即反射光线将会顺时针转动；(2)因为一次实验具有有很大的偶然性，所以不能只由一组数据就得出结论，应改变入射角的度数进行多次实验。(3)如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度，发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说明了反射光线、入射光线和法线在同一平面内；(4)在图甲中，若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜，而法线始终垂直于平面镜，则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜，所以可知反射光束在纸板前方，故应选C。2.(2020甘肃天水)“探究光的反射规律”的实验装置如图甲所示，平面镜放在水平桌面上，标有刻度(图中未画出)的白色纸板ABCD能绕垂直于CD的ON轴翻转，在纸板上安装一支可在纸板平面内自由移动的激光笔。(1)实验前，应将纸板放置平面镜上；移动激光笔，使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光束沿时针方向转动；(2)移动激光笔，使入射角为45°，测得反射角也为45°，由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论你认为有何不妥之处？；(3)如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度，发现纸板上均无反射光束呈现此现象说明了：；(4)在图甲中，若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜，此时反射光束(选填字母符号)。A．仍在纸板上呈现B．被纸板挡住C．在纸板前方(5)实验结束后，同组的小明和小刚都想从镜子中看到对方的眼睛，而不想让对方看到自己的眼睛，结果他俩谁都没有能做到，你认为没有能做到的原因是。【答案】(1)垂直；顺；(2)一次实验得到的结论具有偶然性；(3)反射光线、入射光线和法线在同一平面内；(4)C；(5)反射时，光路是可逆的。【解析】(1)白色纸板ACDB应垂直放置于平面镜上，这样反射光线才可以在硬纸板上呈现；如图甲，移动激光笔，使入射光束绕入射点O沿逆时针方向转动，则入射角增大，反射角也增大，则反射光线会远离法线，即反射光线将会顺时针转动；(2)因为一次实验具有有很大的偶然性，所以不能只由一组数据就得出结论，应改变入射角的度数进行多次实验。(3)如图乙所示，将纸板右半部分绕ON向后翻转任意角度，发现纸板上均无反射光束呈现。此现象说明了反射光线、入射光线和法线在同一平面内；(4)在图甲中，若将纸板(连同激光笔)绕CD向后倾斜，而法线始终垂直于平面镜，则反射光线、入射光线、法线所在的平面也垂直于平面镜，所以可知反射光束在纸板前方，故应选C。(5)因为反射时，光路是可逆的，所以小明和小刚都能从镜子中看到对方的眼睛，而不想让对方看到自己的眼睛是做不到的。3.(2020齐齐哈尔)小彤同学在“探究平面镜成像特点”实验时：(1)用玻璃板代替平面镜实验时，会看到两个不重合的像，分别是玻璃板前后两个面反射形成的，为消除此影响可选用(选填“厚”或“薄”)一些的玻璃板代替平面镜。将玻璃板垂直放置在水平桌面上，这样做是为了便于确定像的。为了便于比较像与物的大小关系，所用的两只蜡烛A、B，应选择外形(选填“相同”或“不相同”)的。(2)将点燃的蜡烛A竖立在玻璃板的前面，将(选填“点燃”或“不点燃”)的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去蜡烛B跟蜡烛A的像完全重合。(3)标记蜡烛A、B的位置，测得蜡烛B到镜面的距离(选填“小于”、“等于”或“大于”)蜡烛A到镜面的距离。(4)当蜡烛A远离玻璃板时，像会(选填“靠近”或“远离”)玻璃板，像的大小(选填“变小”、“不变”或“变大”)。(5)将光屏竖立在像的位置(与玻璃板平行)，光屏上无法呈现蜡烛的像，说明平面镜所成的像是(选填“虚”或“实”)像。【答案】(1)薄；位置；相同；(2)不点燃；(3)等于；(4)远离；不变；(5)虚。【解析】(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；将玻璃板垂直放置在水平桌面上，这样能透过玻璃板观察到像，便于确定像的位置；为了比较像与物的大小关系，实验中应选择两只完全相同的蜡烛；(2)如果点燃玻璃板后方的蜡烛B，平面镜则因为光太亮而几乎无法分清镜中的烛焰是像的烛焰还是对面B的烛焰，难以确定像的位置，从而对实验造成影响，所以实验过程中蜡烛B不需要点燃；(3)标记蜡烛A、B的位置，通过测量可知，B到镜面的距离等于蜡烛A到镜面的距离；(4)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，所以物体靠近平面镜，像也靠近平面镜，像的大小不变；(5)将光屏竖立在像的位置(与玻璃板平行)，光屏上无法呈现蜡烛的像，由于虚像不能成在光屏上，所以平面镜成的是虚像。4.(2021云南二模)用如图所示装置探究光的反射定律，白色硬纸板EF垂直于平面镜放置，能沿ON折转，ON垂直于平面镜。123456入射角i15°30°45°60°70°80°反射角r15°30°45°60°70°80°(1)让人射光贴着纸板EF沿AO射向平面镜上的O点，观察反射光的方向。多次改变入射光的方向，观察并描绘光的径迹，量出入射角i和反射角r，记录如上表。比较r和i。可以得出：光反射时，反射角______人射角；(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时，能观察到反射光，有折转时，观察不到反射光，说明光反射时，反射光线、人射光线和法线在______；(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点，光沿图中的OA方向射出，说明光反射时，光路是______的；(4)由于光在纸板上发了______(选填“镜面反射”或“漫反射”)，所以从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹。【答案】(1)等于(2)同一平面内(3)可逆(4)漫反射【解析】(1)由表中反射角和入射角的度数，可得反射角等于入射角。(2)纸板EF右侧没有沿ON折转时，能观察到反射光，有折转时，观察不到反射光，是因为折转时左右两侧不在同一平面，说明在光的反射现象中，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。(3)将一束光贴着纸板EF沿BO射到O点，光沿图中的OA方向射出，可知将反射光线改为入射光线，光路图照样成立，这表明：在光的反射现象中，光路是可逆的。(4)实验时从不同方向都可以观察到光在纸板上传播的径迹，是由于纸板表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故。5.(2021广东二模)如图甲所示，在“探究平面镜成像特点”的实验中，选取两支等大的蜡烛A和B。(1)实验中选择薄玻璃板效果好。此实验不能用平面镜进行，是因为平面镜______，不能确定像的位置．(2)选取两支等大蜡烛的目的是_________。(3)小组一同学在实验过程中始终不能使像与物体重合，其原因是____________。(4)如图乙是小组调节好平面镜放置后的实验记录，通过分析发现像与物到玻璃板的距离相等，像与物的连线与玻璃板垂直。该小组实验的不足之处是___________。【答案】(1)不透光；(2)为了比较像与物的大小关系；(3)平面镜没有与桌面垂直；(4)一次实验不具备普遍性。【解析】(1)用平面镜做实验，由于不透光，能在平面镜里看见虚像，但不能再平面镜后看见放在像点的蜡烛。(2)取两支等大蜡烛的目的是为了比较像与物的大小关系.(3)在实验过程中始终不能使像与物体重合的原因是平面镜没有与桌面垂直或者选择的玻璃板太厚。(4)做任何实验只做一次得到的结果是没有代表性的，不具有普遍性。6.(2021湖北武汉二模)理趣在探“透成的律”验：【答案】左，【解析】7.(2021苏州三模)小明同学在做“探究凸透镜成像现律”的实验，(1)前面学过，物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像，物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像，物体离放大镜比较近，成放大、正立的虚像。据此小明据出的问题是，像的虚实、大小，正倒跟有什么关系？(2)如图甲，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=cm。(3)小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镇放在光具座刻度50cm位置处不变，把蜡烛放在刻度10cm处，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是(选填“照相机”、“放大镜”或”投影仪”)(4)如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成像时的像距v和物距u关系的图象，由图象可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐。当u＞2f时，物体移动速度(选“大于”、“小于“或“等于”)像移动的速度，当f＜u＜2f时，物体移动速度(选填“大于”，“小于”或“等于”)像移动的速度。【答案】(1)物距；(2)10.0；(3)照相机；(4)增大；大于；小于。【解析】(1)根据物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像，物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像，物体离放大镜比较近，成放大、正立的虚像。据此小明据出的问题是，像的虚实、大小，正倒跟物距有关；(2)由图中，平行光线经凸透镜后会聚到一点，说明凸透镜对光线具有会聚作用，光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透镜的焦点，所以焦距为20.0cm﹣10.0cm=10.0cm；(3)由于凸透镜的焦距是10cm，当物体在15cm处时，物距为50cm﹣10cm=40cm，物距大于二倍焦距，成倒立缩小的实像，这是照相机的原理；(4)如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成像时的像距v和物距u关系的图象，由图象可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐增大。当u＞2f时，物体移动速度大于像移动的速度，当f＜u＜2f时，物体移动速度小于像移动的速度。8.(2021湖南长沙二模)下图是小芳同学探究“平面镜成像的特点”实验装置。(1)在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)在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。小明拿另一支大小相同的蜡烛N在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛M的像完全重合。由此可以得出的结论是。(3)实验时，小芳同学应在(填“M”或“N”)侧观察蜡烛M经玻璃板所成的像。(4)细心的小芳透过玻璃观察蜡烛M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。(5)经过三次实验，记录的像A'、B'、C'与物A、B、C对应的位置如图乙所示。为了得到更多的实验结论，接下来小明应该进行的操作是：。纸板纸板MNABCA＇B＇C＇平板玻璃放置处【答案】⑴确定像的位置；⑵像和物大小相等；⑶M(4)玻璃板比较厚，蜡烛经过两个反射面都会形成像(5)连接对应的像点和物点，判断连线是否和镜面垂直.【解析】(1)在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，便于确定像的位置(或比较像和物的大小).(2)在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像。小明拿另一支大小相同的蜡烛N在玻璃板后面移动，直到它跟