中考物理二轮复习核心素养提升专题07 物理探究实验（2）-光学中的3个探究实验（含解析）

专题07初中物理探究实验（2）——光学中三个探究实验梳理探究实验一：探究光的反射定律【提出问题】光反射时遵循什么规律?反射光沿什么方向射出？【设计实验】1.实验器材：激光笔、铅笔、量角器、平面镜、可折转的白色粗糙硬纸板等。①量角器：测量入射角和反射角的度数。②可折转白色粗糙硬纸板的作用：一是显示光的传播路径，对光线起漫反射作用；二是探究入射光线、法线和反射光线是否在同一平面内。2.实验装置如图1所示：把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面。图1研究光的反射定律图1研究光的反射定律图2还能看到光吗？【进行实验与收集证据】1.使一束激光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜反射，将沿另一个方向射出。在纸板上用笔描出入射光EO和反射光OF的径迹。改变入射光的角度，多做几次，换用不同颜色的笔记录每次光的径迹。取下纸板，用量角器测量ON两侧的∠i和∠r，将数据记录在下表中。次数次数∠i∠r1232.纸板ENF是用两块纸板连接起来的。将纸板NOF向前或向后折（如图2所示），在纸板上还能看到反射光吗？3.将光线逆着反射光线的方向射入，观察新的反射光的传播路径是否与原来的入射光线重合？【分析与论证】1.描述光反射的几个基本术语①入射点O：光线射到镜面上的点。②法线ON：通过入射点，垂直于镜面的直线。③入射光线AO：入射到镜面的光线。④反射光线OB：从镜面返回的光线。⑤入射角i：入射光线与法线的夹角。⑥反射角r：反射光线与法线的夹角。2.对实验现象进行分析：①分析反射角和入射角的大小可得出：反射角等于入射角。②分析反射光线、入射光线和法线的位置关系：可看到两半块纸板在一个平面内时有反射光线，右半部分向前折或向后折，观察不到反射光线。说明反射光线、入射光线、和法线在同一平面内。③多次改变入射光线的路径，分别沿AO、BO、CO的方向射到平面镜，记录对应反射光线的路径分别为OA'、OB'、OC'。会发现：反射光线和入射光线总是分居法线的两侧。④光路可逆：将光线逆着反射光线的方向射入，观察到新的反射光的传播路径与原来的入射光线重合；3.实验结论：光的反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线、和法线在同一平面内；反射光线和入射光线分居法线的两侧；反射角等于入射角。在反射现象中，光路可逆。【交流与讨论】1.对应关系：每一条反射光线对应一条入射光线。2.让光线紧贴纸板（光屏）射向点的目的：在硬纸板（光屏）上能显示光路.3.实验描绘光的传播路径的方法：在入射光线和反射光线上取一个点，将该点与反射点连接。4.区分每一组的对应的入射光线和反射光线的方法：对每一组入射光线和反射光线分别用不同颜色的笔进行描绘，或者对每一组入射光线和反射光线进行编号.【例题1】在“探究光的反射规律”实验中:甲甲乙（1）实验过程中，纸板与平面镜必须放置.（2）如图甲所示，一束光沿MO方向射向镜面，则反射光沿方向.（3）图甲中，若使光束沿NO方向射向平面镜，则反射角为度.（4）实验中需要用到的测量器材有.（5）图乙中，使用可绕ON折转的纸板的目的是.（6）如图乙所示，使一束光贴着纸板EON沿某一角度射到O点，在纸板FON上没有观察到反射光，原因可能是.（7）图乙中，让入射光线EO靠近法线NO，则反射角会.如果让光线逆着OF的方向射到平面镜上，会看到反射光线沿着OE方向射出，此现象说明.（8）为了便于测量和研究，需要把光路记录在纸板上，你的方法是.（9）正确操作实验，并在纸板上记录每次实验中光的径迹，取下纸板，接下来进行的操作是，将数据记录在表格中，并比较反射角与入射角的大小.（10）小明完成实验探究后，将实验所测数据记录在表一中，他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致。请根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因是.表一表一表二（11）小东也完成了实验探究，测量数据如表二所示。小东分析数据得出的结论是：光发生反射时，入射角等于反射角。小聪的结论是：光发生反射时，反射角等于入射角。你认为的结论正确，理由是___________。【答案】（1）垂直；（2）OB；（3）0；（4）量角器；（5）探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内；（6）纸板EON与FON不在同一平面内(或纸板没有与平面镜垂直)；（7）减小，在反射现象中，光路是可逆的；（8）在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹；（9）测量入射角和对应反射角的大小；（10）将反射光线与镜面的夹角当成了反射角(或将入射光线与镜面的夹角当成了入射角)；（11）小聪，光发生反射时，入射角是自变量，反射角是因变量。【解析】（1）实验过程中，纸板与平面镜必须垂直放置.（2）如图甲所示，一束光沿MO方向射向镜面，根据光的反射定律，则反射光沿OB方向.（3）图甲中，若使光束沿NO方向射向平面镜，入射角为0，则反射角也为0度.（4）实验中需要用到的测量器材有量角器.（5）图乙中，使用可绕ON折转的纸板的目的是探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内.（6）如图乙所示，使一束光贴着纸板EON沿某一角度射到O点，在纸板FON上没有观察到反射光，原因可能是纸板EON与FON不在同一平面内(或纸板没有与平面镜垂直).（7）图乙中，让入射光线EO靠近法线NO，则反射角会减小.如果让光线逆着OF的方向射到平面镜上，会看到反射光线沿着OE方向射出，此现象说明在反射现象中，光路是可逆的.（8）为了便于测量和研究，需要把光路记录在纸板上，比较好的方法是在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹.（9）正确操作实验，并在纸板上记录每次实验中光的径迹，取下纸板，接下来进行的操作是测量入射角和对应反射角的大小，将数据记录在表格中，并比较反射角与入射角的大小.（10）请根据表中的数据分析，小聪的结论正确，小东结论错误的原因是：因果关系颠倒了，因为光发生反射时，入射角是自变量，反射角是因变量。探究实验二：探究平面镜成像的特点【提出问题】平面镜成的像有什么特点呢？【猜想和假设】1.像的位置在平面镜前或后；2.像和物大小相等或不相等；3.像到平面镜的距离与物到平面镜的距离相等或不相等。【设计实验】1.实验器材：薄玻璃板、支架、两只完全相同的蜡烛、白纸一张、刻度尺、笔等。2.实验装置如下图3所示。3.怎样确定像的位置?怎样比较像与物的大小?①用玻璃板代替平面镜，既能成像，又能便于透过玻璃板找到像的位置.②用未点燃的相同大小的蜡烛替代点燃蜡烛的像，可以比较物体和像的大小.③进行多次实验，避免偶然性，使结论具有普遍性.【进行实验与收集证据】1.如图4所示，将一张白纸放在水平桌面上，再将一块玻璃板竖直放在纸上。准备两根相同的蜡烛以及刻度尺、铅笔等。2.在玻璃板前放一支点燃的蜡烛。看一看，它的像是在镜前还是在镜后？图3图3图4BA3.将另一只完全相同的未点燃的蜡烛B放到镜后，使它与点燃的蜡烛A的像重合，此时玻璃板后蜡烛B位置就是像的位置，记下两支蜡烛的位置。（改变蜡烛到镜面的距离，进行三次实验）4.观察并比较蜡烛A的像与蜡烛B的大小。5.移去镜后的蜡烛，在此位置放一张白卡片，观察白卡片上是否有像？【分析与论证】1.用铅笔在白纸上画出平面镜以及蜡烛A和蜡烛B的位置，用刻度尺画直线把两支蜡烛的位置连接起来，量出两支蜡烛到玻璃板的距离。发现像和物体到平面镜的距离相等。实验序号①②③物到平面镜的距离/cm4.36.89.2像到平面镜的距离/cm4.66.69.22.用量角器测量物与像的连线与镜面之间的夹角，发现像与物的连线与镜面垂直。3.移去镜后的蜡烛，在此位置放一张白卡片，发现白卡片上没有像，表明该像是虚像。4.实验结论：平面镜成像的特点：平面镜所成的像是虚像，像的大小和物体的大小相等，像和物体到平面镜的距离相等，像和物体的连线与镜面垂直。根据数学对称知识，平面镜成像的规律也可表述为：平面镜所成的像与物体关于镜面对称。【交流与讨论】1.得出蜡烛和像到玻璃板的距离不等的原因：①蜡烛没有垂直放置；②后支蜡烛与前支蜡烛在玻璃板中的像没有完全重合；③玻璃板太厚。2.将桌面上的白纸换成方格纸的好处是方便比较蜡烛A和像到平面镜的距离.3.观察像的时候，眼睛的位置应与蜡烛A同侧。因为平面镜成像的原理是光的反射，且只有当光进入人眼时，人眼才能看到像.【例题3】如图甲所示是某同学做“探究平面镜成像规律”实验时的情景，请回答下列问题：甲乙丙甲乙丙（1）实验中应选用玻璃板代替平面镜，目的是。实验中应选择（选填“较厚”或“较薄”）的玻璃板，若选择另一种玻璃板会产生什么现象?.（2）实验时，若该同学发现无论如何移动蜡烛B都无法与蜡烛A的像重合，原因可能是.（3）该同学应选用两支的蜡烛，目的是比较像与物的关系，这里用到的是（填实验方法）.（4）该同学把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，此时应该从（选填“玻璃板前”或“玻璃板后”）观察蜡烛A的像，这个像是由光的形成的.（5）该同学将另一支与蜡烛A完全相同但（选填“点燃”或“不点燃”）的蜡烛B放到玻璃板后像的位置，它与像完全重合，说明像与蜡烛A的大小（选填“相等”或“不相等”）.（6）将光屏放在蜡烛B的位置上，发现光屏上（选填“能”或“不能”）承接到蜡烛A的像。这说明平面镜成像时成的是像.（7）该同学在只做了一次实验后就得出了实验结论，这种做法正确吗，为什么?.（8）若该同学将桌面上的白纸换成方格纸进行实验，则这种做法的优点是.（9）进行过三次实验后，记录的物体和像的位置如图乙所示，为了得到实验结论，接下来应如何操作?.（10）分析图丙中的信息可得出平面镜成像的特点：像和物到平面镜的距离；和物的连线与平面镜。（11）将白纸沿MN对折后发现物体的位置和它的像的位置重合，所以平面镜成像的特点又可表述为：平面镜成的像与物体关于镜面.（12）用棋子代替蜡烛进行实验，但怎么也看不清楚棋子的像，请你提出一个解决这个问题的办法：.【答案】（1）便于确定像的位置，较薄，会同时出现两个像；（2）玻璃板没与水平桌面垂直放置；（3）完全相同，大小，等效替代法；（4）玻璃板前，反射；（5）不点燃，相等；（6）不能，虚像；（7）不正确，因为仅凭一次实验数据得出的结论具有偶然性；（8）方便比较像与物到平面镜的距离关系；（9）测量对应的像和物到平面镜的距离并比较它们的大小关系（或连接对应的像和物，测量像与物的连线与平面镜是否垂直）；（10）相等，垂直；（11）对称；（12）用灯光照亮棋子。【解析】（1）实验中应选用玻璃板代替平面镜，目的是便于确定像的位置。实验中应选择较薄的玻璃板，若选择厚的玻璃板，则蜡烛会通过前后两个面成两个虚像。（2）实验时，若该同学发现无论如何移动蜡烛B都无法与蜡烛A的像重合，原因可能是玻璃板没与水平桌面垂直放置。（3）选用两支完全相同的蜡烛，目的是比较像与物的大小关系，这里用到的是等效替代法。（4）该同学把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面，此时应该从玻璃板前观察蜡烛A的像，因为平面镜成像的原理是光的反射，且只有当光进入人眼时，人眼才能看到像。（5）该同学将另一支与蜡烛A完全相同但不点燃的蜡烛B放到玻璃板后像的位置，它与像完全重合，说明像与蜡烛A的大小相等。（6）将光屏放在蜡烛B的位置上，发现光屏上不能承接到蜡烛A的像。这说明平面镜成像时成的是虚像。（7）该同学在只做了一次实验后就得出了实验结论，这种做法不正确，因为仅凭一次实验数据得出的结论具有偶然性。（8）将桌面上的白纸换成方格纸进行实验，优点是方便比较像与物到平面镜的距离关系。（9）进行过三次实验后，记录的物体和像的位置如图乙所示，为了得到实验结论，接下来应如何操作?测量对应的像和物到平面镜的距离并比较它们的大小关系（或连接对应的像和物，测量像与物的连线与平面镜是否垂直）。（10）分析图丙中的信息可得出平面镜成像的特点：像和物到平面镜的距离相等；像和物的连线与平面镜垂直。（11）将白纸沿MN对折后发现物体的位置和它的像的位置重合，所以平面镜成像的特点又可表述为：平面镜成的像与物体关于镜面对称。（12）用棋子代替蜡烛进行实验，但怎么也看不清楚棋子的像，可以用灯光照亮棋子。探究实验三：探究凸透镜的成像规律【提出问题】凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟什么因素有关系？【猜想和假设】①可能与物体到透镜的距离有关。生活中的支持事例：照相机、投影仪和放大镜的成像特点不同，是因为物体到透镜的距离不同。②可能与凸透镜的焦距有关。生活中的支持事例：同一物体通过照相机成像，当照相机的焦距改变时（调焦），凸透镜所成像的大小会改变。【设计实验】1.关于物距、像距：物距u：是指物体到透镜光心的距离；像距v：是指像到透镜光心的距离。2.我们可以把物体放在距凸透镜较远的地方，然后逐渐移近，观察成像的情况。由于凸透镜对光的偏折程度跟透镜的焦距f有关系，所以研究物距u的变化时，焦距可能是个应该注意的参照距离。比如，我们可以注意观察物距大于、等于、小于一倍焦距、二倍焦距……时物体成像的情况。【进行实验与收集证据】1.实验器材：光具座、凸透镜（焦距f=10cm）、蜡烛（烛焰作为发光体）、光屏等。2.实验操注意事项①实验时，先调节烛焰、透镜和光屏的高度，使烛焰的中心、透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度，目的是使像成在光屏中央。②实验过程中，蜡烛燃烧变短，为了使像仍成在光屏的中央，如果只调节蜡烛，应把蜡烛往上调；如果只调节光屏，应把光屏往上调。3.用一只蜡烛作为发光体，一块白色的硬纸板作为屏，研究烛焰的成像情况。①把蜡烛放在较远处，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距u和像距v。②把蜡烛向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。③继续向凸透镜移动蜡烛并调整光屏的位置，你总能在屏上得到蜡烛的像吗?撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，能否观察到蜡烛的像?像在什么位置?把实验中得到的数据和观察结果填入下表。每个小组可以自己选择适当的物距，并与各小组共享测量的数据。像与物距的关系凸透镜的焦距f=10cm物距与焦距的关系物距u/cm像的性质像距v/cm虚实大小倒正u>2f30实像缩小倒立15u=2f20实像等大倒立202f>u>f15实像放大倒立30u<f6虚像放大正立——【分析与论证】分析上表记录，找出凸透镜成像的规律。2.像的大小：凸透镜在什么条件下成缩小的实像，在什么条件下成放大的实像？有没有缩小的虚像？3.像的倒正：凸透镜在什么条件下成正立的像？在什么条件下成倒立的像？4.像的放大与缩小的条件：凸透镜成放大的像时，物距跟像距相比，哪个比较大？成缩小的像时，物距跟像距相比，哪个比较大？5.凸透镜所成的像有没有正立的实像？有没有倒立的虚像？进行分析，得出结论：1．焦点是实像和虚像的分界点。物体在焦点以外成实像，焦点以内成虚像。即一倍焦距分虚实。2．二倍焦距是成放大和缩小像的分界点。物体在二倍焦距以外成缩小的实像，在一倍焦距与二倍焦距之间成放大的实像。物体在焦距以内，成正立放大的虚像，没有缩小的虚像。即二倍焦距分大小。3．实像与物体在凸透镜的异侧，都是倒立的；虚像与物体在凸透镜的同侧，都是正立的。4．物距u＞v（像距），像是缩小的，u＜v，像是放大的。5．实像是实际光线的交点，可以在光屏上呈现，虚像是光线的反向延长线的交点，不能在光屏上呈现。实像可以是缩小的，也可以是放大的，虚像一定是放大的。记忆口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。【交流与讨论】1.物体在一倍焦距内成正立、放大的虚像，眼睛应在光屏一侧观察成像情况；2.光屏上找不到像的原因，可能是：①蜡烛在1倍焦距内，凸透镜成虚像，不能呈现在光屏上；②蜡烛在焦点上，凸透镜没有成像；③蜡烛到凸透镜的距离稍大于1倍焦距，成像在很远的地方，光屏无法移动到该位置；④蜡烛、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上。【例题2】在探究“凸透镜成像规律”的实验中:（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上，为了使蜡烛的像成在光屏中央，应调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在.（2）如图甲所示，一束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.甲乙甲乙丙（3）如图乙所示，光屏上呈现清晰的像（未画出），此像的性质是的实像。若保持蜡烛和光屏的位置不变，移动透镜至刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。

（4）如图丙所示，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16.0cm刻度线处，则人眼在图中处能观察到烛焰的像.

（5）在图乙的实验后，若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向（选填“左”或“右”）移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比移动前的像要些。如果向右移动蜡烛到一定的位置时，无论怎样移动光屏都无法在光屏上承接到像，可能的原因是.（6）图乙实验中的成像原理与（选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）相同.（7）在图乙的实验后，若保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上向左移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变了。由此推断更换的凸透镜对光的会聚能力，此透镜的焦距（选填“大于”“小于”或“等于”）10.0cm.（8）在图乙的实验中，若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则光屏上（填选项序号）.A.只出现烛焰像的上半部分B.只出现烛焰像的下半部分C.出现烛焰完整的像，但像更小了D.烛焰的像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了【答案】（1）同一高度；（2）10；（3）倒立、放大，40.0cm；（4）B；（5）右，大，蜡烛在焦点或焦点以内；（6）投影仪；（7）小，较强，小于；（8）D。【解析】（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上，为了使蜡烛的像成在光屏中央，应调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度.（2）如图甲所示，一束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=10cm.（3）如图乙所示，此时像距大于物距，所以是放大的实像。若保持蜡烛和光屏的位置不变，根据光路的可逆，当现在的物距是原来的像距时，则现在的像距就是原来的物距，所以移动透镜至40.0cm刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。

（4）如图丙所示，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16.0cm刻度线处，此时物距小于焦距，凸透镜成正立放大的虚像，与物体同侧，则人眼在图中B处能观察到烛焰的像.

（5）在图乙的实验后，若将蜡烛向右移动少许，则物距变小，此时像变大，像距变大。所以应将光屏向右移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比移动前的像要大些。如果向右移动蜡烛到一定的位置时，无论怎样移动光屏都无法在光屏上承接到像，可能的原因是蜡烛在焦点或焦点以内。（6）图乙实验中，凸透镜成倒立放大的实像，成像原理与投影仪相同.（7）在图乙的实验后，若保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上向左移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变小了。由此推断更换的凸透镜对光的会聚能力比较强，此透镜的焦距小于10.0cm.（8）在图乙的实验中，若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则不影响成像的性质，只是透过凸透镜的光少了，所成的像变暗。所以选D.综合练习1.小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器，如图所示。盒底上放标本，盒盖上嵌入一凸透镜。有焦距为5cm和10cm的两种凸透镜，为了在盒盖上方附近，通过凸透镜观察到标本正立、放大的像，凸透镜焦距f与盒高h选择合理的是（）A.f=5cmh=10cm B.f=10cmh=12cmC.f=5cmh=12cm D.f=10cmh=6cm【答案】D。【解析】ABCD．盒盖处安装凸透镜，盒底处有昆虫标本，要使凸透镜作放大镜使用时，物距必须小于焦距，故ABC不符合题意，D符合题意。故选D。2．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜及光屏处于图示位置时，在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（）A．光屏上成倒立、缩小的实像B．图中成像特点与照相机的成像特点相同C．透镜不动，蜡烛向左移动，光屏向右移动，可再次得到清晰的像D．透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，光屏上仍能得到清晰的像【答案】D。【解析】由图知，物距小于像距，此时光屏上成倒立、放大的实像，幻灯机或投影仪利用了此原理，选项AB错误；成实像时，物远像近像变小，若将蜡烛向左远离凸透镜，则凸透镜成的像变小，像距也变小，应将光屏向左靠近凸透镜才能得到清晰的像选项C错误；透镜不动，将蜡烛与光屏互换位置，根据光路的可逆性，光屏上仍能得到清晰的像，选项D正确。3.做凸透镜成像实验时，当蜡烛距透镜为15cm时，在光屏上成清晰放大的像，则下列说法错误的是（）A．蜡烛距透镜45cm时，一定成缩小的实像B．蜡烛距透镜20cm时，一定成放大的实像C．蜡烛距透镜18cm时，可能成放大的实像D．蜡烛距透镜6cm时，一定成放大的虚像【答案】B。【解析】要想判断凸透镜成像的性质，需要比较物距跟焦距的大小关系，根据蜡烛距凸透镜15cm时，在光屏上成放大的像，可知2f＞15cm＞f，即15cm＞f＞7.5cm。A．蜡烛距透镜45cm时，大于2倍焦距，一定成缩小的实像，A正确。B．蜡烛距透镜20cm时，可能在1倍焦距与2倍焦距之间，不一定成放大的实像，B错误。C．蜡烛距透镜18cm时，可能成放大的实像，该选项正确。D．蜡烛距透镜6cm时，在1倍焦距以内，一定成放大的虚像，正确。所以选B。4.清晨，太阳从东方冉冉升起，云缝中射出道道霞光，它让我们的大千世界五彩缤纷，让我们的世界拥有了无穷奥妙。下列对光的世界的探究中，结论正确的是（）。A.甲图，通过注入气泡的水球，我们看到太空授课的王亚平成“一正一倒”两个像，其中正立的是虚像，倒立的是实像；B.乙图，央视春晚节目舞蹈诗剧《只此青绿》的临水起舞画面中，舞者在舞台上的“倒影”和小孔成像的原理相同；C.丙图，光源经凸透镜在光屏上成一清晰的像，此时飞来一只小虫落在凸透镜上，则光屏上光源的像不完整；D.丁图，小薇按照图示将眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上清晰的像变模糊，只将光屏靠近凸透镜时，又能在光屏上看到清晰的像，则该眼镜是近视眼镜【答案】A。【解析】A．甲图中，将气泡注入水球，水球中间部分中间薄边缘厚，相当于凹透镜，此时凹透镜成正立的虚像；水球的周围部分中间厚边缘薄，相当与凸透镜，此时成倒立的实像，因此我们能看到太空授课的王亚平成“一正一倒”两个像，其中正立的是虚像，倒立的是实像，故A正确；B．乙图中，舞者在舞台上的“倒影”属于平面镜成像，是光的反射形成的，小孔成像是由光的直线传播形成的，两者的成像原理不同，故B错误；C．丙图中，小虫落在凸透镜上，此时小虫在凸透镜的焦点以内，在光屏上不能成像，小虫挡住了部分成像的光线，但是其余的光线仍能使物体成完整的像，由于成像光线变少，光屏上的像会变暗，故C错误；D．丁图中，将光屏靠近凸透镜时，又能在光屏上看到清晰的像，说明此时所成清晰像的像距变小了，则所放透镜对光的会聚能力增强，因此在蜡烛与凸透镜之间放的是一个会聚透镜，远视眼镜是凸透镜，对光具有会聚作用，因此应是远视眼镜，故D错误。故选A。5.在“探究平面镜成像的特点”实验中：（1）实验器材：带底座的玻璃板、白纸、两支外形相同的蜡烛A和B、火柴、笔、光屏，为完成实验还需要什么器材？_____（2）选用玻璃板代替平面镜进行实验的目的是什么？_____（3）如图所示，在竖直的玻璃板一侧放置点燃的蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B在玻璃板另一侧移动，直到看上去它与蜡烛A的像完全重合。蜡烛B与A的像完全重合说明了什么？_____（4）移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上能否呈现蜡烛A的像？_____这个现象说明了什么？_____【答案】（1）刻度尺；（2）便于确定像的位置；（3）像与物的大小相等；（4）不能，平面镜所成的像是虚像。【解析】（1）本实验中刻度尺的作用是测量像与物到平面镜的距离，所以还需要刻度尺。（2）透明的玻璃板代替平面镜，是因为玻璃板是透明的，在观察蜡烛A的像时，同时也可以观察到玻璃板另一侧的蜡烛B，从而便于确定像的位置。（3）蜡烛A和B是完全相同的，所以当蜡烛B与A的像完全重合，说明像与物的大小相等。（4）平面镜所成的像是虚像，所以不会出现在光屏上。6．某同学在探究“平面镜成像特点”的实验中：（1）实验室提供了刻度尺、白纸、火柴，还需要下列选项中等器材。a、平面镜；b、玻璃板；c、两支同样的蜡烛；d、两支大小不同的蜡烛。（2）如（3）实验中若要继续探究“平面镜成像特点”的实验并得出像和物大小关系的结论，该同学应采取的操作是。【答案】（1）b、c；（2）不符合，玻璃板没有竖直放置（玻璃板倾斜放置），无法准确找到像的位置。（3）多次改变点燃蜡烛的位置，并移动未点燃蜡烛的位置，使点燃蜡烛的像与未点燃的蜡烛完全重合。【解析】（1）实验室提供了刻度尺、白纸、火柴，还需要刻度尺器材测量距离。（2）如玻璃板没有竖直放置，玻璃板倾斜放置，无法准确找到像的位置。（3）实验中若要继续探究“平面镜成像特点”的实验并得出像和物大小关系的结论，为使结论具有普遍意义，该同学应采取的操作是多次改变点燃蜡烛的位置，并移动未点燃蜡烛的位置，使点燃蜡烛的像与未点燃的蜡烛完全重合。7．在“探究光的反射规律”的实验中，将平面镜放在水面平桌面上，硬纸板竖直地立在平面镜上，硬纸板上的直线NO垂直于镜面，右侧纸板可绕ON折转。（1）为了精确探究光的反射规律，除了图中的器材和刻度尺，还需要的测量工具是，在纸板上从不同方向都可以看到入射光EO的径迹，这是因为光在纸板上发生了反射。（2）如图甲所示，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。保持左侧纸板和入射光的位置不变，将右侧纸板绕ON向后折转（如图乙），此时在右侧纸板上（选填“能”或“不能”）看到反射光，说明：_____________。甲甲乙【答案】（1）量角器；漫；（2）不能，反射光线、入射光线和法线在同一平面内。【解析】（1）为了精确探究反射规律，需要测量反射角和入射角，记录数据，列出表格，故除了图中的器材以及刻度尺之外，还需要量角器；在纸板上从不同方向都可以看到入射光EO的径迹，这是因为光在纸板上发生了漫反射；（2）由于反射光线、入射光线和法线在同一平面内，实验中使用可折转的硬纸板，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。8．在“探究光的反射定律”的实验中。（1）如图甲，先将平面镜A放在水平桌面上，再将硬纸板B于平面镜A放置其上，让激光紧贴纸板射向O点。（2）为了显示光路，纸板的表面应（选填“光滑“或“粗糙“）些。（3）如果垂直射向镜面，则入射角为度，接着多次改变入射光的方向，测得了几组数据如表所示，由此可得出：光反射时，。序号入射角反射角130°30°245°45°360°60°（4）如图乙所示是老师自制的实验器材，图丙是图乙玻璃罩内的结构示意图，将平面镜放在能转动的水平圆台上，柱N和柱M固定在圆台上。先用加湿器使玻璃罩内充满雾气。依次打开固定在柱N和柱M上的两支激光笔，使其发出的光都射向平面镜上的O点，其中红色激光BO垂直射向镜面。便出现了如图乙所示的情景。老师缓缓转动圆台，同学们发现此时反射光也随着转动，且反射光始终处于AO和BO所确定的平面内，由此我们发现本实验中BO所在的直线是个有意义的物理模型，在物理学中我们称之为______。【答案】（1）垂直；（2）粗糙；（3）0；反射角等于入射角；（4）法线。【解析】（1）为了使光的传播路径能呈现在硬纸板上，应让硬纸板B垂直放置在平面镜A上，让激光紧贴纸板射向O点；（2）为了看清楚纸板上的光路，纸板的表面应是较粗糙的，光线射在上面发生了漫反射，反射光线射向各个方向，无论从哪个角度看，都能看得清楚；（3）如果光垂直射向镜面，反射光线、法线、入射光线重合，此时入射角为0°；由表中数据可知，光反射时，反射角等于入射角；（4）法线与平面镜是垂直的，红色激光BO垂直射向镜面，本实验中BO所在的直线是个有意义的物理模型，在物理学中叫法线。9．小阳利用如图甲所示的实验装置，探究光反射时的规律，其中ENF是两块纸板连接起来的一个平面且与平面镜垂直放置。（1）保持入射光的位置不变，把纸板F向后折（如图乙所示），观察现象。改变入射光的位置，多次重复上述实验过程，发现相同的实验现象。这说明反射光线与入射光线及法线ON在（选填“同一”或“不同”）平面内；（2）在实验中小阳还发现，随着入射光位置的不断改变，反射光的位置也在不断改变，但是他们始终位于ON两侧，这说明反射光线与入射光线；（3）如图甲所示，让激光笔发出的光逆着原来的反射光BO射向镜面时，此时的反射光将沿着方向射出；（4）如图丙所示，标有角度的半圆形硬纸板ENF竖直放置，平面镜紧贴硬纸板水平放置，用激光笔贴着硬纸板射出一束光沿着AO方向射向平面镜，经镜面反射后会沿着（选填“OB”、“OC”或“OD”）方向射出；（5）当入射角增大时，反射光线（填“靠近”或“远离”）平面镜；（6）同组的小东同学分析数据得出的结论是：光反射时，入射角等于反射角；小聪认为应是：光反射时，反射角等于入射角。你认为的结论正确，理由是。次数123456∠i20°30°40°50°60°70°∠r20°30°40°50°60°70°【答案】（1）同一；（2）分居在法线的两侧；（3）OA；（4）OD；（5）靠近；（6）小聪；先有入射角，才有反射角（或先有入射光线，才有反射光线）。【解析】（1）根据光的反射定律可知，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；所以把纸板F向前或向后折叠，则在纸板F上都不能看到反射光线，说明反射光线与入射光线和法线应在同一平面内；（2）随着入射光位置的不断改变，反射光的位置也在不断改变，但是他们始终位于ON两侧，这说明反射光线与入射光线分居法线两侧；（3）让光线逆着原来的反射光OB射向镜面时，会发现反射光线沿着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，体现了光路是可逆的；（4）用激光笔贴着硬纸板射出一束光沿AO方向射向平面镜，可知AO为入射光线，由图示可知入射角为60°，则反射角也为60°，因∠DON＝60°，故OD为反射光线，则沿AO方向射向平面镜的光线，经镜面反射后会沿着OD方向射出；（5）当入射角增大时，反射角也增大（即反射光线与法线的夹角增大），所以反射光线靠近镜面；（6）因为先有入射角，才有反射角（或先有入射光线，才有反射光线），所以正确说法是“光反射时，反射角等于入射角”，即小聪的说法是正确的。10．在“探究平面镜成像特点”的实验中。（1）实验室提供了如图所示的一些实验器材供选择，蜡烛应选用________；镜面选用，其目的是可以方便地（前两空均选填字母）；蜡烛光屏普通镜子薄玻璃板ABCDEF蜡烛光屏普通镜子薄玻璃板ABCDEF（2）为了探究像与物体到镜面的距离之间的关系，还需要的测量工具是______。实验中，小丽同学只进行了一次实验，就得到了“像与物到平面镜距离相等”的结论，这种做法的不合理之处是。（3）若把白纸放在像的位置，在白纸上_____（选填“能”、或“不能”）看到像，由此说明平面镜成的是______像。（选填“实”、或“虚”）。【答案】（1）B、C，F；确定像的位置；（2）刻度尺，实验次数太少，结论没有普遍性；（3）不能，虚。【解析】（1）“探究平面镜成像特点”，蜡烛应该选用完全相同的两根，镜面选用薄玻璃板能够确定像的位置；（2）为了探究像与物体到镜面的距离之间的关系，还需要的测量工具是刻度尺。实验中，小丽同学只进行了一次实验，就得到了“像与物到平面镜距离相等”的结论，这种做法的不合理之处是实验次数太少，结论没有普遍性；（3）若把白纸放在像的位置，在白纸上不能看到像，由此说明平面镜成的是虚像。11．如图所示，某同学在探究凸透镜成像规律的实验中，将焦距f=10cm的凸透镜固定在光具座上50cm处，将光屏向_____（选填“左”或“右”）移动，才能在光屏上观察到烛焰清晰倒立____（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的像，利用该类透镜可以矫正____眼（选填“近视”或“远视”）。【答案】左；缩小；远视。【解析】将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻线处，根据凸透镜成像的规律可知u＝30cm＞2f成倒立、缩小的实像；此时像距2f＞v＞f为了在光屏上找到烛焰清晰的像，应将光屏向左移动。该类透镜对光有会聚作用，是凸透镜，可以矫正远视眼。12．小明在探究“凸透镜成像的规律”实验中，操作如下：（1）实验前，小明调节______、凸透镜、光屏的中心在同一高度。（2）将蜡烛放在如甲图所示的位置，在光屏上看到一个清晰的、等大的实像，小明计算出这个凸透镜的焦距是_____cm。（3）把蜡烛移到25cm刻度线处，向_________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动光屏，可以得到倒立的、_________的实像（选填“放大”或“缩小”），这一成像规律应用在________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）上。（4）乙图中，能够观察到烛焰所成的虚像的是______（选填“A”或“B”）。【答案】（1）烛焰；（2）10；（3）远离，放大，投影仪；（4）A。【解析】（1）为了使像成在光屏的中央，应调整烛焰中心、凸透镜中心、光屏的中心在同一高度。（2）由图可知，物距等于像距等于20.0cm，在光屏上看到一个清晰的、等大的实像，由凸透镜成像特点知，此时u=v=20.0cm=2f可得f=10.0cm（3）将蜡烛移到光具座上25cm刻线处，此时2f＞u＞f，物距变小，由物近像远像变大知，像距变大，应向远离凸透镜的方向移动光屏，可以得到倒立的、放大的实像，这一成像规律可应用于投影仪或幻灯机。（4）物体通过凸透镜成虚像时，像与物在透镜同侧，故能够观察到烛焰所成的虚像的是A。13．某同学在做“验证凸透镜成像规律”的实验，实验室中提供了甲(焦距5厘米)、乙(焦距10厘米)和丙(焦距15厘米)三种规格的凸透镜。①在组装实验装置时，应调节凸透镜和的高度，使它们的中心跟烛焰中心大致在，这样做的目的是。②实验时，凸透镜和蜡烛的位置如图1所示，当把光屏移到光具座的80厘米刻度处时，找到了最清晰的像，请你根据所学知识判断，光屏上所成的像应该是图2中的图(选填图序号)，选用的是(选填“甲”、“乙”或“丙”)透镜。③若保持凸透镜位置不变，把物体移至20厘米刻度线处，则应向(选填“左”或“右”)移动光屏，才能找到清晰的烛焰像，所成像如图2中的(选填图序号)。((A)(B)(C)(D)图2图1【答案】（1）光屏；同一高度；使像呈在光屏的中央；（2）（D）；乙；（3）左；（B）。【解析】①在组装实验装置时，应调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰中心大致在同一高度，这样做的目的是使像呈在光屏的中央。

②实验时，当把光屏移到光具座的80厘米刻度处时，找到了最清晰的像，此时像距为30厘米，像距大于物距，凸透镜成倒立放大的实像；物距U=15厘米，所以2f﹥U﹥f，即2f﹥15厘米﹥f，7.5厘米﹤f﹤15厘米，选用的是乙凸透镜，光屏上所成的像应该是图21中的图（D）；③若保持凸透镜位置不变，把物体移至20厘米刻度线处，此时物距为30厘米，大于2倍焦距，则凸透镜成倒立缩小的实像，像距大于焦距小于2倍焦距，位于60～70厘米之间，所以应向左移动光屏，才能找到清晰的烛焰像，所成像如图2中的（B）。14．在探究凸透镜成像规律的实验中：（1）将蜡烛和焦距为10cm的凸透镜甲固定在如图所示的位置，点燃蜡烛后，位于90cm刻度线处的光屏上得到烛焰清晰（填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像。（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是根据该原理工作的。（2）保持上述实验中凸透镜位置不变，将蜡烛移动到15cm刻度线处，应该向（填“左”或“右”）移动光屏，才能再次得到烛焰清晰的像。（3）改用焦距为20cm的凸透镜乙继续进行实验。将凸透镜乙和光屏分别固定在70cm和85cm刻度线处，再将点燃的蜡烛从15cm刻度线处缓慢地向右移动到50cm刻度线处，在光屏上得到烛焰清晰像的次数是（填“0”“1”“2”或“3”）。【答案】（1）放大；投影仪；（2）左；（3）0。【解答】（1）由图可知，物距小于像距，物距处于f和2f之间，成倒立、放大的实像。应用是投影仪。（2）凸透镜位置不变，将蜡烛移动到15cm刻度线处，物距变大，像距会变小，应该向左移动光屏，才能再次得到烛焰清晰的像；（3）凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，在物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，像距在物距处于f和2f之间为最小。当凸透镜乙和光屏分别固定在70cm和85cm刻度线处，即像距为15cm，小于1倍焦距，在光屏上不能得到烛焰清晰像，在光屏上得到烛焰清晰像的次数是为0。15．小华用光具座、蜡烛、光屏和直径相同、焦距不同的两个同种材料制成的凸透镜A（焦距未