专题5　光学探究实验（解析版）

专题5光学探究实验【例题精析】类型1光的反射定律和折射规律【热点搜寻】光的反射定律与折射规律的探究分几步走,一是得出三线共面,方法是将反(折)射光线所在平面向前或后折,发现反(折)射光线不在该平面上了;二是通过改变入射角,发现无论怎么变,反(折)射光线和入射光线都分居法线两侧;三是通过测量入射角和反(折)射角的大小关系,得出角度之间的大小关系。考的比较多的是第一步。如图所示是小明”探究光的反射规律”的实验装置，在平面镜上放置一块白色硬纸板，纸板由可以绕接缝O转折的E、F两分组成。（1）若想探究光反射时，反射光线与入射光线是否在同一平面内，具体的实验操作把纸板F向后（或向前）弯折，观察纸板F上是否有反射光线。（2）硬纸板在E、F共面（不绕折）情况下，小明先让一束光贴着纸板射到O点，可是在纸板F面上没有反射光线的径迹，原因可能是纸板与平面镜不垂直。（3）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反射时，光路是可逆的。【解答】解：（1）若想探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内，可以把纸板B向后（或向前）弯折，观察纸板B上是否有反射光线。如果没有，则说明三条光线是在同一平面内的；（2）实验中纸板应与镜面垂直，否则在纸板F面上就看不到反射光线；因此硬纸板在E、F共面（不绕折）情况下，小明先让一束光贴着纸板射到O点，可是在纸板F面上没有反射光线的径迹，原因可能是纸板与平面镜不垂直；（3）因为光发生反射时，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。故答案为：（1）把纸板F向后（或向前）弯折，观察纸板F上是否有反射光线；（2）纸板与平面镜不垂直；（3）反射时，光路是可逆的。在“探究光的反射规律”的实验中，如图所示，平面镜M放在平板上，E、F是两块粘接起来的硬纸板，可绕垂直镜面的接缝ON转动。实验次数入射角反射角120°70°230°60°350°40°①如图甲，当E、F在同一平面上时，让入射光线AO沿纸板E射向镜面，在F上可看到反射光线OB，测出入射角和反射角的大小；改变入射光线的方向，再观测几组入射角和反射角，这样做的目的是比较反射角和入射角的大小关系，使实验结论具有普遍性。②如图乙，以法线ON为轴线，把纸板F向后缓慢旋转，这样做的目的是：为了探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内。③小金同学在实验时，选择入射角分别为20o、30o、50o的三条光线进行实验，结果得到了不同的数据（见表格）。经检查，三次实验中各角度的测量值都是准确的，但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因应该是将反射光线与反射面（或镜面）的夹角当成了反射角。【解答】解：①改变入射光线AO，再观测几组反射角和入射角，这样做的目的是比较反射角和入射角的大小关系，使实验结论具有普遍性；②以法线ON为轴线，把纸板F向后缓慢旋转，这样做的目的是探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内；③反射角是反射光线与法线的夹角，入射角是入射光线与法线的夹角，根据光的反射定律，反射角等于入射角；③当入射角分别为20°、30°、50°时，反射角也应分别是20°、30°、50°，不是70°、60°、40°，而70°、60°、40°正好是反射光线与镜面的夹角。故答案为：①反射角和入射角的大小关系，使实验结论具有普遍性；②为了探究反射光线、入射光线、法线是否在同一平面内；③将反射光线与反射面（或镜面）的夹角当成了反射角。（1）小金在实验室里做光的反射规律实验：他把一张白纸平铺在木板上，把一个小平面镜竖直立在白纸上。在白纸上画出一条垂直于镜面的直线ON，作为研究光的反射规律的参考直线。用激光笔沿着白纸的表面，让光斜射到平面镜上，观察反射光，然后用笔描出入射光和反射光的径迹，如图甲所示。小金让光沿AO方向照射在平面镜的O点，他在ON的另一侧观察到了反射光OB．接着他让白纸沿ON折叠90°，这时他只观察到了入射光，而反射光在纸上看不到了，这样做的目的是为了探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面上。（2）小金对平面镜成像的特点进行研究，他在水平桌面上放一玻璃板按如图乙所示进行实验。①实验中他发现无论怎样移动玻璃板后面的蜡烛，都不能与放在玻璃板前的蜡烛的像完全重合，其原因是玻璃板与纸面不垂直。②上述问题解决后，小金顺利完成了实验。这个实验中，细心的小金透过玻璃板观察蜡烛的像时，看到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玻璃板太厚。【解答】解：（1）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，此时在纸板B上看不到反射光，这样做的目的是探究反射光线、法线、入射光线是否在同一平面内。（2）①像与物是关于镜子对称的，实验时玻璃板要竖直放置，如果不竖直，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由于像是由光的反射形成的，而普通玻璃太厚，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。故答案为：（1）探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面上；（2）①玻璃板与纸面不垂直；②玻璃板太厚。类型2平面镜成像【热点搜寻】平面镜成像的特点:像是虚像;像和物关于镜面对称(像和物的大小相等,到镜面的距离相等,对应点的连线和镜面垂直);像和物上下相同,左右相反(镜中人的左手是人的右手,看镜子中的钟的时间要看纸张的反面);物体远离或靠近镜面时,像的大小不变。为完成“探究平面镜成像特点”实验，小芳选择了如图所示的实验装置。（1）小芳把点燃的蜡烛A放在玻璃板前，还要在玻璃板的后面放一支外形相同但没有点燃的蜡烛B，小芳应在A（选填“A”或“B”）蜡烛一侧观察玻璃板中的像；（2）当把蜡烛靠近玻璃板时，蜡烛在玻璃板所成像的大小将不变（选填“变大”“不变”或“变小”）；（3）如图所示，仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时，蜡烛A的成像情况是A（选填字母代号）。A.蜡烛成像仍在B处B.蜡烛成像在B处右侧C.蜡烛无法通过玻璃板成像【解答】解：（1）实验时，小芳同学应在A这一侧观察蜡烛A经玻璃板所成的像；（2）当把蜡烛靠近玻璃板时，由于像的大小与物体大小相同，蜡烛在玻璃板所成像的大小将不变；（3）平面镜所成的像与物关于平面镜对称，蜡烛A位置不变，将平面镜平移，平面镜仍在原来像与成像物体对称轴上，像的位置不变，故选A。故答案为：（1）A；（2）不变；（3）A。为完成探究“平面镜成像特点”实验，小金选择了如图所示的实验装置。（1）平面镜成像的原理光的反射，小金用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置。（2）如图所示，仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时，蜡烛A的成像情况是A（填字母）。A.蜡烛成像仍在B处B.蜡烛成像在B处右侧C.蜡烛无法通过玻璃板成像（3）当把蜡烛靠近玻璃板时，蜡烛在玻璃板所成像的大小将不变（选填“变大”“不变”或“变小”）。移去蜡烛B，在其原位置放置一块光屏，光屏上不能（选填“能”或“不能”）得到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是虚像（选填“实像”或“虚像”）。【解答】解：（1）平面镜成像的原理是光的反射；玻璃板既可以成像又可以确定像的位置，故用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置；（2）由于像与物关于平面镜对称，所以仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时，蜡烛A的成像情况蜡烛成像仍在B处，故选A；（3）由于平面镜所成的像与物体等大，所以当把蜡烛靠近玻璃板时，蜡烛在玻璃板所成像的大小将不变；移去蜡烛B，在其原位置放置一块光屏，光屏上不能得到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是虚像。故答案为：（1）光的反射；便于确定像的位置；（2）A；（3）不变；不能；虚像。小金在探究“平面镜成像特点”时，完成如图甲乙所示操作，回答问题：（1）等效替代法是指在研究中因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法，本实验中用到等效替代方法的具体体现在用未点燃的蜡烛替代点燃蜡烛的像。（2）该实验能得到像距等于物距的结论，其依据应该是测出图乙中像点和物点到玻璃板的距离相等。（3）该实验对玻璃板的操作非常重要，下列操作中对实验结论的得出无影响的是B。A.玻璃板未与白纸板垂直（如图1）B.玻璃板放置时与白纸板垂直，但未与白纸的XY边平行（如图2）C.玻璃板放置正确，但实验过程中忘了画出它所在的位置，只记录了蜡烛和像所在的点（如图3）【解答】解：（1）本实验中用到的等效替代法具体体现在用用未点燃的蜡烛替代点燃蜡烛的像；（2）该实验能得到像距等于物距的结论，其依据应该是测出图乙中像点和物点到玻璃板的距离相等；（3）A、玻璃板未与白纸板垂直可能会找不到像的位置，所以对实验结果有影响，故A不符合题意；B、白纸边缘对平面镜的位置和像的位置都没有影响，所以对实验结果没有影响，故B符合题意；C、没有画平面镜的位置，在数据分析时无法测量像与物到镜面的距离，也无法判断像与物的对应点的连线与镜面是否垂直，所以无法得出实验结果，故C不符合题意。故选B。故答案为：（1）用未点燃的蜡烛替代点燃蜡烛的像；（2）测出图乙中像点和物点到玻璃板的距离相等；（3）B。类型3凸透镜成像规律【热点搜寻】关于凸透镜成像的题目是初中光学中数量最多、难度最大的一类,在初中光学中占有重要地位,特别是这类题目中的焦距f、物距u、像距v发生变化引起所成像性质的改变。熟记凸透镜的成像规律是熟练解决这类问题的前提,有时用到光路的可逆性和像、物的对应性,要灵活处理。小明同学用“F”型电子光源、凸透镜和光屏做探究凸透镜成像规律的实验。（1）图甲中，小明给光屏标上刻度，其目的是便于比较像与物大小的关系。（2）实验时，在光屏上得到清晰的像，如图乙。小明把光源向左移动一段距离，若保持凸透镜的位置不变，为了在光屏上再次得到清晰的像，他的操作是将光屏向左移动，直到光屏上出现清晰的实像。（3）实验中，小明记录的数据如下表所示：组别123456物距u/厘米4237302520x像距v/厘米2025303742/小明在做第6次实验时，无论怎样移动光屏，都不能在光屏上得到像，则x的范围是x≤15cm。【解答】解：（1）小明在光屏标上刻度其目的是便于比较像与物大小的关系；（2）小明把光源向左移动一段距离，则物距变大，像距应变小，将光屏向凸透镜靠近，即向左移动，直到光屏上出现清晰的实像；（3）由表格数据可知，当u＝v＝30cm时，成倒立等大的实像，则2f＝30cm，即f＝15cm，无论怎样移动光屏，都不能在光屏上得到像，，可能是因为物距小于焦距，成了虚像，不能成在光屏上，也有可能物体在焦点上，不能成像，故此时物距x≤f＝15cm。故答案为：（1）便于比较像与物大小的关系；（2）将光屏向左移动，直到光屏上出现清晰的实像；（3）x≤15cm。科学兴趣小组探究显微镜成像原理，查阅资料发现：显微镜的镜头可以看作由一块焦距较小的凸透镜（物镜，其焦距用f物表示）和一块焦距较大的凸透镜（目镜，其焦距用f目表示）组成。并根据凸透镜成像原理推测其原理图如下：其中AB表示待观测的物体标本，F1为物镜的焦点，F2为目镜的焦点，A2B2为最终观测到的物像。（1）隔离法是一种常见的分析研究方法，可分为整体隔离和局部隔离。请使用局部隔离的观察方法找出图中物体AB经过物镜折射后所成的像的特点倒立放大的实像。（2）眼睛透过目镜能看到A1B1成的像A2B2．下列与其成像原理是一致的是A。A．放大镜B．照相机C．幻灯机（3）兴趣小组同学继续在光具座上利用不同焦距的凸透镜，通过改变两块凸透镜之间的距离（相当于改变显微镜镜筒长度），模拟显微镜成像放大倍数实验，得到如下数据：f物（厘米）1f两镜之间距离（厘米）f目（厘米）1f像放大倍数1.60.625a50.250倍20.5b50.250倍1.60.625a2.50.4100倍20.5b2.50.4100倍X1/Xa50.2200倍0.52b50.2200倍表中的X的数据为0.4。【解答】解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变，故A1B1是AB的像，像的性质是：倒立放大的实像；（2）睛透过目镜能看到A1B1成的像A2B2是正立放大的虚像，其成像原理与放大镜一致，故A正确；（3）由表中1、3或2、4两次实验知，物镜的焦距相同、两镜之间距离相同，目镜的焦距变成12由表中1、5两次知两镜之间距离相同、目镜的焦距或焦距的倒数相同，物距的焦距变成14所以由2、6两次实验知，两镜之间距离相同、目镜的焦距或焦距的倒数相同，放大倍数变成4倍，故物距的焦距变成14或焦距的倒数变成4倍，即物距u由2变成了1.6×故答案为：（1）倒立放大的实像；（2）A；（3）0.4。小叶在实验室利用光具座研究凸透镜成像规律。（1）图甲所示，一个点光源A通过凸透镜后在光屏B点处成了一个清晰像，F是该凸透镜的焦点。根据透镜的性质，画出图中两条光线通过凸透镜后的光线。（2）当小叶将三个元件移动到图乙所示位置时，光屏中心出现了清晰的像，则光屏上像的性质为倒立、放大的实像。（3）在图乙所示中，保持蜡烛和光屏不动，将凸透镜移至55cm刻度处时，可以再次得到一个清晰的像。【解答】解：（1）光屏上的像是实像，是由实际光线会聚而成的；来自A点的光经透镜折射后成像在光屏的B点，所以将两个入射点与B点连接起来即可得到相应的折射光线，如图所示：（2）由图乙可知，物距u＜v，且光屏中心出现了清晰的像，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立、放大的实像；（3）由图知，蜡烛在刻度尺的10cm处，u＝25cm﹣10cm＝15cm，v＝70cm﹣25cm＝45cm；根据光在折射时光路的可逆性可知，保持蜡烛和光屏位置不变，当物距等于原来的像距，即u′＝45cm时，即凸透镜移动至10cm+45cm＝55cm刻度线处，在光屏上能再次呈现清晰的像。故答案为：（1）见上图；（2）倒立、放大的实像；（3）55cm。【针对训练】1．如图所示，是“探究平面镜成像特点”的实验装置。在实验中点燃蜡烛A，用蜡烛B（与A完全相同）替代蜡烛A在玻璃板后的像。①该实验用透明玻璃板代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，却能在观察到蜡烛A像的同时，也能观察到B蜡烛，因此选用透明玻璃板的目的是便于确定像的位置。②下列表格中的数据是一位同学测量的四组像和物体到玻璃板的距离。实验中刻度尺的使用以及读数均正确，但是分析数据时发现第二组的数据有较大的偏差，你认为造成这个偏差的原因可能是C。A.选用的玻璃板太厚B.选用的玻璃板太薄C.在判断蜡烛B与蜡烛A的像是否完全重合时出现了较大偏差实验序号1234物到玻璃板的距离/cm15.3123.0225.6028.50像到玻璃板的距离/cm15.3023.1525.6128.50③在判断平面镜中成的是实像还是虚像时，移走蜡烛B，在像所在位置放一光屏后，人眼应直接观察光屏（选填“透过玻璃板”或“直接”）。【解答】解：①透明的玻璃板有透光性，该实验用透明玻璃板代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，却能在观察到蜡烛A像的同时，也能观察到B蜡烛，因此选用透明玻璃板的目的是便于确定像的位置。②表格中实验时的各组数据都是用同一块玻璃板做实验得到的，第二次实验的数据偏差较大，所以不是因为玻璃板太厚或太薄，而是第二次实验时判断蜡烛B与蜡烛A的像是否完全重合时出现了较大偏差，故选C。③虚像是由实际光线的反向延长线形成的，实像可呈现在光屏上，虚像则不能呈现在光屏上。在判断平面镜中成的是实像还是虚像时，在其像所在位置放一光屏，所以在观察像时，人眼的应该是直接观察光屏。故答案为：①便于确定像的位置；②C；③直接。2．我们利用如图甲所示的装置进行探究“平面镜成像特点“的实验。（1）选用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置。（2）实验中，先固定蜡烛A的位置，再移动蜡烛B，直至观察到B与A的像完全重合。透过玻璃看到的蜡烛B，实际上是光的折射形成的虚像。移开蜡烛B并在其位置处放一光屏，直接观察光屏，在光屏上不能（填“能”或“不能”）看见蜡烛的像；（3）如果实验中采用厚玻璃板，实验中会观测到蜡烛A通过玻璃板在不同位置成了两个像，其中靠近玻璃板的一个像是玻璃前（选填“前”或“后”）侧表面反射所成的像；若测得两个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为0.4cm；（4）如图乙所示，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θ（θ＜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θ＝45°。【解答】解：（1）实验中用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置；（2）实验中，先固定蜡烛A的位置，再移动蜡烛B，直至观察到B与A的像完全重合；透过玻璃看到的蜡烛B，实际上是光的折射成的虚像；移开蜡烛B并在其位置处放一光屏，直接观察光屏，在光屏上不能看见蜡烛的像；（3）实验中，看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像，其中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玻璃的前面反射到你的眼睛，所以看到一个清晰的像，一部分光折射到了玻璃板后还有一部分光透过玻璃板，玻璃的后面反射的光比玻璃前面的光少，所以较远的像较暗；根据物像到反射面的距离相等，平面镜的前后两面所成的像之间的距离为平面镜厚度的2倍，即平面镜的厚度是0.4cm；（4）平面镜成像与成像物体对应点连线与平面镜垂直，连接A、A1，做出连线的垂直平分线，即移动后平面镜位置，如下图，可知玻璃板沿顺时针方向转过45°。故答案为：（1）确定像的位置；（2）完全重合；折射；不能；（3）前；0.4；（4）45°。3．小强同学探究凸透镜成像的规律如图装置，凸透镜的焦距是10cm。（1）点燃蜡烛后，应调节烛焰、光屏，使它们的中心在凸透镜的同一高度上，（2）将实验器材按图中甲位置放置后，光屏上成清晰的像，应用此规律工作的是投影仪（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。实验一段时间后，光屏上的像“跑”到图乙所示的位置，若要像重新回到光屏中央，应将凸透镜向下移（选填“上”或“下”）；（3）如图甲保持凸透镜和光屏的位置不变，换用焦距为30cm的凸透镜继续实验，下列说法正确的是D。A.向左移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰缩小的清晰的实像B.向左移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像C.向右移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像D.无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像（4）小金同学进一步探究：如图丙所示，凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度从图示位置同时匀速向左运动，经过5s，光屏上成清晰的像。（5）图丁是2021年12月9日“天宫课堂”中，航天员王亚平为大家直播演示“神奇的太空小水球”实验，如图丁是通过水球成实（选填“实”或“虚”）像的瞬间。随后，王亚平向水球里注射一个气泡，神奇的一幕发生了，水球里竟然形成了一正一反的两个人像，如图戊，注入气泡后，中间部分相当于两个凹透镜组成的（选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”）。【解答】解：（1）如图，烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度，要调节凸透镜和光屏的中心，使之与烛焰的中心大致在同一高度，像才能成在光屏的中央位置；（2）由图可知，此时物距为15cm，位于一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，应用为投影仪；实验一段时间后，原来成在光屏中央的像“跑”到光屏的上方，根据穿过光心的光线方向不变，若要像重新回到光屏中央，可将凸透镜向下移动；（3）由甲图可知，在甲图中物距为40.0cm﹣25.0cm＝15.0cm，像距为70.0cm﹣40.0cm＝30.0cm，换用焦距为30cm的凸透镜后，光屏恰好位于新凸透镜的右侧焦点上，所以无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像，故选：D。（4）由丙图可知，物距u＝15cm，像距v＝15cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度，同时匀速向左运动，则t秒时，物距u′＝15cm+（2cm/s﹣1cm/s）t＝15cm+1cm/s×t，像距v′＝15cm+1cm/s×t，则可知在移动过程中，要能在不动的光屏上成像，物距必须等于像距，由凸透镜成像规律可知此时成倒立等大的实像，所以此时u′＝v′＝2f＝20cm，即15cm+t×1cm/s＝20cm，解得t＝5s；（4）水球具有中间厚、边缘薄的特点，则水球相当于一个凸透镜，所以可以看到王亚平的倒立、缩小的实像；向水球里注射一个气泡，由图可知，中间部分相当于两个凹透镜，凹透镜成正立、缩小的虚像，所以水球里形成了一正一反的两个人像。故答案为：（1）同一高度；（2）投影仪；下；（3）D；（4）5；（5）实；凹透镜。4．小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将蜡烛和凸透镜固定在光具座上，通过调节光屏使烛焰在光屏上成清晰的像。（1）如图甲所示成像原理在生活中的应用是投影仪（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。（2）若蜡烛和光屏的位置不变，小明只移动凸透镜，当凸透镜移到65.0cm刻度线时，在光屏上又一次成清晰的像。（3）在上一步实验获得清晰的像后，小明只用LED光源替换蜡烛并保持位置不变，且从图中LED光源与透镜之间向左看到LED光源的形状如乙图的左图所示，在光屏上看到的像是乙图中的①（填序号）。（4）最后保持凸透镜和光屏的位置不变，小明换用焦距为7cm的凸透镜继续实验，要使光屏上还能成清晰的像，可将F光源向远离（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。（5）生活中，他认为装有水的纯水桶相当于凸透镜，小明又找来一个圆柱形玻璃杯，在玻璃杯后白纸上面水平方向的箭头如图丙所示，慢慢向玻璃杯中注水至水面高过箭头位置，透过玻璃杯看纸上的“箭头”，不可能是选项中的C。【解答】解：（1）由图甲可知，此时的物距小于像距，成倒立放大的实像，所示成像原理在生活中的应用是投影仪。（2）由图可知，此时的物距为15.0cm，像距为30.0cm，根据折射时光路是可逆的，若蜡烛和光屏的位置不变，当凸透镜移到65.0cm刻度线时，此时物距为30.0cm，像距为15.0cm，凸透镜成倒立缩小的实像。（3）在上一步实验获得清晰的像后，只用LED光源替换蜡烛并保持位置不变，且从图中LED光源与透镜之间向左看到LED光源的形状如乙图的左图所示，此时v＞2f，成倒立缩小实像，因此在光屏上看到的像是乙图中的①。（4）因为凸透镜f＜u＜2f时成倒立放大实像，此时v＞2f，根据甲图数据可得等式：f＜15.0cm＜2f；30.0cm＞2f；联解得：7.5cm＜f＜15.0cm；保持凸透镜和光屏的位置不变，换用焦距为7cm的凸透镜继续实验，因为所换凸透镜比原来凸透镜焦距小，所以会成像在光屏后面，要使光屏上还能成清晰的像，应减小像距，增大物距，可将F光源向远离凸透镜的方向移动。（5）A、图中的像相对于物体是正立放大的，当物距小于焦距时可以成正立放大的虚像，故A有可能；B、图中的像相对于物体是倒立放大的，当物距大于焦距小于二倍焦距时，可以成倒立放大的实像，故B有可能；C、图中的像是倒立变粗的像，由于玻璃杯上下的形状是相同的，故像在上下方向的大小是不变的，故C不可能；D、图中的像相对于物体是倒立缩小的，当物距大于二倍焦距时，可以成倒立缩小的实像，故D有可能。故选：C。故答案为：（1）投影仪；（2）65.0；（3）①；（4）远离；（5）C。5．（1）如甲图，小明将一块凸透镜正对太阳光，在透镜下面放上白纸（白纸与透镜平行），改变透镜到白纸的距离s并测出s与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出乙图所示的图象，可判断该透镜的焦距f为12cm。（2）调整实验器材，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样调整的目的是使像能成在光屏的中心；在调整器材高度时，应点燃（填“点燃”或“不点燃”）蜡烛。（3）如丙所示，当把一块焦距为15cm的凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，光屏应在Ⅱ（选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰的实像。（4）在第（3）问中，当光屏上成清晰像的时候，保持透镜和光屏位置不变，若将蜡烛向左移动适当的距离，为了使光屏上仍能成清晰的像，则应在透镜前加上适当度数的近视眼镜（选填“近视眼镜”、“老花眼镜”）。（5）小明在实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，则像距v与t的大致变化关系为丁图中的B。【解答】解：（1）由图乙可知，当透镜与白纸间距S＝12cm时，白纸被烤焦的时间t＝4min，所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸间距即为焦距f＝12cm；（2）在实验前要调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，并在同一直线上，这条直线是凸透镜的主光轴，这样调整的目的是使像能成在光屏的中心；在调整器材高度时，应点燃蜡烛；（3）凸透镜焦距是15cm，当把凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，物距为50cm﹣15cm＝35cm，大于2倍焦距，所以此时成倒立缩小的实像，像在1倍和2倍焦距之间，即Ⅱ区域；（4）保持透镜和光屏位置不变，若将蜡烛向左移动适当的距离，物距增大了，则根据凸透镜成像特点，像距要变小，但是使光屏上仍能成清晰的像，那就要让光线发散一些，能起到发散作用的是凹透镜，近视镜是凹透镜；（5）当物距大于焦距时凸透镜成的是实像；将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，物距变大，像距则变小，且越来越靠近焦点，故像距v与t的大致变化关系为图中的B。故答案为：（1）12；（2）主光轴；使像能成在光屏的中心；点燃；（3）Ⅱ；（4）近视眼镜；（5）B。6．探究光的反射规律：【设计实验与制定计划】（1）实验器材：平面镜、激光笔、硬纸板、铅笔、量角器。（2）实验步骤：①如图甲，把硬纸板与平面镜垂直放置，让激光笔贴着硬纸板射出一束光到镜面上，用铅笔记录下光路，并用量角器测出角度。②如图乙，把硬纸板BD向后翻折，看能否看到反射光线【进行实验与收集证据】得到如表数据，观察到如下现象：把硬纸板BD向后翻折后，看不到反射光线次序入射角反射角160°60°245°45°330°30°【得出结论】根据实验数据和现象得到两个结论：（1）反射角等于入射角。（2）光反射时，反射光线、入射光线和法线三者在同一平面内。【评估】得到结论后，实验小组明白了实验步骤中“把硬纸板与平面镜垂直放置”是为了确保硬纸板在反射光线、入射光线所在的平面内从而显示出完整的光路。在图甲中，若将硬纸板（连同激光笔）绕CD向后倾斜，此时反射光线C（选填字母符号）。A.仍在硬纸板上呈现B.被硬纸板挡住C.在硬纸板前方【解答】解：（1）根据表中反射角和入射角的数据可得出的结论为：反射角等于入射角；（2）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。故答案为：（1）反射角等于入射角；（2）C。7．如图是小红同学探究“平面镜成像的特点”实验装置。图中A、B是两只外形相同的蜡烛。（1）如图甲，点燃A蜡烛，小心地移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像完全重合为止，这说明像与物的大小相等，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法（选填“控制变量法”、“等效替代法”或“科学推理法”）。（2）若图乙中猫的头部位置保持不变，把镜子沿MN截成两半，其中的一半平行向后移一段距离，则猫的头部通过左、右两半面镜子D。A.都不能成像B.各成半个像，合起来成一个完整的像C.都成完整的像，且两个像在同一位置D.都成完整的像，且两个像在不同位置（3）小明看到自己的手表与同桌的相同，于是突发奇想将两块手表替代A、B蜡烛，正立于玻璃板两侧，如图丙所示，此时A手表指针指在9点整，那么B手表的指针应调至3点才能与A手表指针的像完全重合。（4）如图丁是由本实验得出结论在实际生活中的一个应用。检查视力的时候，视力表放在被测者头部的后上方，被测者识别对面墙上镜子里的像。则视力表在镜中的像与被测者间的距离为4.6m。【解答】解：（1）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，这说明像与物的大小相等，用B蜡烛代替A蜡烛去和A蜡烛的像进行比较，这是方法是等效替代法；（2）平面镜所成的像，像和物体形状、大小相同，与平面镜的大小无关，半个平面镜仍能成完整像；平面镜左右两部分都能成完整的像，像与小猫关于镜面对称，因为其中的一半平行向后移一段距离，所以两个像的位置是不同的，故D正确；（3）由于平面镜成的像与物关于镜面对称，故表面上的刻度是左右相反的，因此当此时A手表指针指在9点整，那么B手表的指针应调至3点才能与A手表指针的像完全