專題07光學(xué)實(shí)驗(yàn)探究(原卷版+解析)

專題07光學(xué)實(shí)驗(yàn)探究【解題技巧】光的實(shí)驗(yàn)探究一般分為光的反射、平面鏡成像、折射與凸透鏡成像。（1）光的反射規(guī)律①光的反射定律：三線共面，兩線分居等②實(shí)驗(yàn)操作時(shí)光屏豎直放置且共面，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)光的反射定律③光路可逆，特殊光路角度時(shí)（垂直鏡面）的分析（2）平面鏡成像注意操作步驟，以及選用器材注意點(diǎn)：①選擇兩根完全一樣的蠟燭是為了比較像與物體的大小關(guān)系。②移動玻璃板后面的蠟燭B都無法與蠟燭A的像完全重合，可能是由于玻璃板與桌面不垂直。③如何測量物與像之間的位置，用直線畫出鏡面所在的位置，拿掉鏡子連接兩個(gè)蠟燭所在的點(diǎn)，測量并比較.（3）光的折射①折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)

②折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)

③折射角隨著入射角的增大而増大,減小而減小

④當(dāng)光從空氣斜射入其他透明介質(zhì)中時(shí),折射角小于入射角;當(dāng)光從其他透明介質(zhì)斜射入空氣中時(shí),折射角大于入射角

⑤當(dāng)光垂直射向介質(zhì)表面時(shí),傳播方向不改變

⑥在折射規(guī)律中光路是可逆的

（4）凸透鏡成像規(guī)律(1)從②移動到③,u>2f,成的是倒立縮小到實(shí)像,此時(shí)到像距f<v<2f,可以看出物體的移動范圍可以從2f到無窮遠(yuǎn),而像距只能在f,2f之間來回移動,在相同時(shí)間內(nèi),物體的移動距離大于像

即u>2f,f<v<2f,此時(shí)v物>V像

并且在移動過程中像越來越小,越來越靠近焦點(diǎn),所以當(dāng)物體是勻速遠(yuǎn)離2f時(shí)候,像的速度會越來越慢

(2)從②移動到①,f<u<2f,v>2f,成的是倒立放大的實(shí)像,物體只能在f,2f之間來回移動,而像能從2f移動到無窮遠(yuǎn),所以在相同時(shí)間內(nèi),像的移動距離要大于物體

即f<u<2,v>2f,此時(shí)v物<V像

并且在移動過程中像越來越大,越來越遠(yuǎn)離2f,所以當(dāng)物體是勻速靠近焦點(diǎn)的時(shí)候,像的速度越來越快

【例題精析】一．光直線傳播的應(yīng)用1．小華同學(xué)根據(jù)課本中的“試一試”，用易拉罐做小孔成像實(shí)驗(yàn)。（1）請?jiān)趫D中半透明紙上作出蠟燭AB的像A'B'。（2）小華發(fā)現(xiàn)將蠟燭和小孔的位置固定后，像離小孔越遠(yuǎn)，像就越大。他記錄的數(shù)據(jù)如表：像的高度h/cm1.02.03.04.05.0像到小孔的距離s/cm2.04.06.08.010.0請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中畫出h與s的關(guān)系圖像。（3）小華知道樹蔭下的圓形光斑就是太陽通過樹葉間的小孔在地面上成的像，他測出了光斑的直徑為7.0cm，光斑到小孔的距離為7.5m，又從書上查得太陽到地球的距離為1.5×1011m，由此可以估算出太陽的直徑為m。二．光的反射定律的應(yīng)用2．探究光反射時(shí)的規(guī)律：（1）如圖1，將紙板ENF放置在平面鏡上，讓一束光緊貼紙板，以與平面鏡成40°的角射向鏡面上的O點(diǎn)，可在紙板NF上看到反射光，則反射角大小為。（2）如圖2，平面鏡豎直放置，激光筆向鏡上的0點(diǎn)射出一束光，若要使圖中的反射光射中地面上的目標(biāo)P點(diǎn)，以下措施不可行的是（只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，填寫對應(yīng)字母）。A.平面鏡不動，入射光向下平移B.平面鏡不動，入射光繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)C.激光筆不動，平面鏡向右平移三．平面鏡成像的特點(diǎn)、原理、現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)方案3．為了探究光的反射規(guī)律，小明將一個(gè)平面鏡放在水平桌面上，再把紙板放置在平面鏡上，如圖1甲所示。（1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在紙板上記錄每次光的徑跡，如圖1乙所示。取下紙板，接下來量出每條光線與的夾角，記錄并分析得到反射角等于入射角的結(jié)論；（2）接著他用如圖2甲所示的裝置探究“平面鏡成像的特點(diǎn)”：①實(shí)驗(yàn)時(shí)，用透明玻璃板的目的是；②把一支點(diǎn)燃的蠟燭A豎直立在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同的（選填“點(diǎn)燃”或“不點(diǎn)燃”）的蠟燭B豎直立在玻璃板后面移動，直到看上去它跟蠟燭A的像完全重合，說明平面鏡所成的像與物的大?。虎廴鐖D2乙所示，將一枚硬幣放在豎直的平面鏡前，硬幣的像在a處；若將平面鏡平移至如圖2丙所示的位置時(shí)，則硬幣成像在。A.a處B.b處C.c處D.硬幣無法通過平面鏡成像四．光的折射規(guī)律的應(yīng)用4．小明同學(xué)要探究光從空氣射入不同介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)的規(guī)律。她將光從空氣射入水、玻璃后發(fā)生折射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中：入射角水中折射角玻璃中折射角光速0°0°0°C為光在真空中的傳播速度V空氣＝CV水=3V玻=210°8.9°6.7°20°17.4°13.3°30°21.5°19.6°40°26.3°25.2°50°33.5°30.7°（1）比較數(shù)據(jù)中第一行，得出結(jié)論是：；（2）比較第一、第二列或第一、第三列，可得出的結(jié)論是：光從空氣斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，，且隨著入射角的增加折射角；（3）比較表中數(shù)據(jù)，可初步得出的結(jié)論：當(dāng)光以相同入射角斜射入不同介質(zhì)時(shí)，在介質(zhì)中的傳播速度越大，折射角。五．光的折射現(xiàn)象及其應(yīng)用5．一束激光從某種玻璃中射向空氣（如圖一所示），保持入射點(diǎn)不動，改變?nèi)肷浣牵看卧黾?.2°），當(dāng)入射角增大到41.8°時(shí)，折射光線消失（如圖二所示），只存在入射光線與反射光線，這種現(xiàn)象叫做光的全反射，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)的入射角叫做這種物質(zhì)的臨界角。當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。（1）上述玻璃的臨界角是。（2）當(dāng)光從空氣射向玻璃，（填“會”或“不會”）發(fā)生光的全反射現(xiàn)象。（3）一個(gè)三棱鏡由上述玻璃構(gòu)成，讓一束光垂直于玻璃三棱鏡的一個(gè)面射入（如圖三所示），請?jiān)趫D中完成這束入射光的光路圖。六．透鏡的光路圖6．如圖6所示，O是凸透鏡的光心，F(xiàn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，蠟燭燭焰在點(diǎn)P發(fā)出的兩條光線a、b，通過凸透鏡折射后成像在Q點(diǎn)。（1）通過光線a、b確定燭焰點(diǎn)P及其像Q的位置，請畫出相應(yīng)的光路圖；（2）點(diǎn)燃蠟燭前，我們站在透鏡左側(cè)能用眼睛直接看見本身不發(fā)光的蠟燭，這是光的現(xiàn)象；點(diǎn)燃蠟燭后，我們站在透鏡左側(cè)能看見發(fā)光的蠟燭的火焰由于空氣受熱而晃動，這是光的現(xiàn)象（均選填“直線傳播”、“反射”或“折射”）。（3）如圖，點(diǎn)燃蠟燭后，要想在光屏上觀察到燭焰的像，是否可行？（選填“可行”或“不可行”）；若想通過眼睛直接觀察到Q，人應(yīng)該站在區(qū)域（從A、B、C、D中選擇填寫），眼睛朝向（從“左”或“右”中選擇填寫）。七．凸透鏡成像規(guī)律及其探究實(shí)驗(yàn)7．小金做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先按圖示完成儀器裝配，圖中F點(diǎn)是1倍焦距處，H點(diǎn)是2倍焦距處。（1）經(jīng)過調(diào)節(jié)，在光屏上得到了一個(gè)清晰的像，但像的位置偏高（如圖所示），為了使像能成在光屏的中央，應(yīng)把蠟燭向（選填“上”或“下”）調(diào)。（2）調(diào)節(jié)好蠟燭的高度后，她把蠟燭移到A點(diǎn)處，此時(shí)光屏上的像很模糊，為了得到清晰的像，應(yīng)把光屏向（選填“左”或“右”）移動。（3）她再次把蠟燭移到B點(diǎn)處，無論怎樣調(diào)節(jié)光屏，光屏上始終接收不到像，要想看到這個(gè)像，觀察的方法應(yīng)是。8．實(shí)驗(yàn)室利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。當(dāng)三個(gè)元件移動到圖示位置時(shí)，光屏上出現(xiàn)比較清晰的像?；卮鹣铝袉栴}：（1）此時(shí)光屏上所成的像性質(zhì)為。（2）若將蠟燭靠近透鏡的方向移動（物距始終大于一倍焦距），要使光屏上再次出現(xiàn)清晰的像，操作是。（3）科學(xué)中用像距和物距的比值來表示凸透鏡的放大率，即m=vu，請說明教室投影儀成像時(shí)放大率是大于1還是小于1？并解釋理由：9．小葉在實(shí)驗(yàn)室利用光具座研究凸透鏡成像規(guī)律。（1）圖甲所示，一個(gè)點(diǎn)光源A通過凸透鏡后在光屏B點(diǎn)處成了一個(gè)清晰像，F(xiàn)是該凸透鏡的焦點(diǎn)。根據(jù)透鏡的性質(zhì)，畫出圖中兩條光線通過凸透鏡后的光線。（2）當(dāng)小葉將三個(gè)元件移動到圖乙所示位置時(shí)，光屏中心出現(xiàn)了清晰的像，則光屏上像的性質(zhì)為。（3）在圖乙所示中，保持蠟燭和光屏不動，將凸透鏡移至刻度處時(shí)，可以再次得到一個(gè)清晰的像。10．凸透鏡的成像規(guī)律可以通過畫光路圖去理解。在光路圖甲中凸透鏡可用“”表示，O點(diǎn)為光心，F(xiàn)為焦點(diǎn)，物距用?表示，像距用v表示，請完成下列問題。（1）請?jiān)趫D中畫出物體CD經(jīng)過凸透鏡所成的像C′D′的光路圖；（2）科學(xué)中用像距和物距的比值來表示凸透鏡的放大率，即m=vu，請說明教室投影儀成像時(shí)放大率是大于還是小于1？并解釋理由：（3）小金在接下來的實(shí)驗(yàn)中將CD從略大于一倍焦距處逐漸遠(yuǎn)離凸透鏡，物距u隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示，則像距ν與t的大致變化關(guān)系為丙圖中的。11．物理興趣小組想知道某只透鏡的焦距f為多少和成像規(guī)律，做了以下實(shí)驗(yàn)：（1）他們將鏡面垂直于陽光，在透鏡下面放上白紙（紙、鏡平行），測出透鏡與白紙間距s/cm與對應(yīng)的白紙被烤焦的時(shí)間t/min，繪出圖線甲，可判斷該透鏡的焦距f為；（2）接著將透鏡及蠟燭、光屏置于光具座上（如圖乙），做成像實(shí)驗(yàn)，記錄每次成實(shí)像的物距u，像距v，物像間距L（u+v），繪出圖線丙（以f為長度單位），由圖可知，要想成實(shí)像，蠟燭與光屏的間距應(yīng)滿足L≥（用f表示）。（3）曉紅同學(xué)將自己的近視眼鏡鏡片放在了蠟燭與凸透鏡（靠近凸透鏡）之間，移動透鏡和光屏，直到在光屏上得到了一個(gè)倒立縮小的清晰的像。將近視眼鏡鏡片取下，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了。為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動蠟燭和凸透鏡位置的前提下，應(yīng)將光屏向移動（選填“左”或“右”）。（4）經(jīng)“百度”發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)中，有一個(gè)凸透鏡成像的“新概念”：放大率n=A'B'AB=12．利用焦距10cm的凸透鏡進(jìn)行“探究凸透鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)，將透鏡固定在光具座上50cm刻度線處不動。（1）如圖甲所示，SA、SB是蠟燭發(fā)出的兩束光，請你畫出光經(jīng)凸選鏡折射后的光路。（2）如圖乙所示，保持蠟燭和透鏡的位置不變，光屏應(yīng)當(dāng)向（填“左”或“右”）移動，移至（選填序號A.50～60cmB.60～70cmC.70～80cm）范圍內(nèi)才能承接到清晰的（選填序號A.倒立縮小B.倒立放大C.正立放大）的像。（3）保持蠟燭和透鏡的位置不變，將老花鏡的鏡片放在蠟燭和透鏡之間適當(dāng)位置，此時(shí)應(yīng)將光屏向（選填“左”或“右”）移動，才能再次承接到清晰的像。13．物理興趣小組在探究“凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)：（1）用圖甲所示的裝置測出凸透鏡的焦距為cm。（2）圖乙是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的現(xiàn)象，生活中的（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機(jī)”）是利用這一原理制成的。保持凸透鏡不動，把蠟燭向左移動一段距離，要想在光屏上再次得到清晰的像，應(yīng)該把光屏向（選填“左”或“右”）移動一段距離，像（選填“變大”、“變小”或“不變”）。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏上得到了蠟燭清晰的像，一同學(xué)不小心在凸透鏡上濺了一個(gè)小泥點(diǎn)，則光屏上（選填“有”或“沒有”）小泥點(diǎn)的像或影子。（4）將近視眼鏡片放在蠟燭與凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像變模糊了。使光屏遠(yuǎn)離透鏡，又能在光屏上看到蠟燭清晰的像，這說明近視眼鏡對光線有作用。由此可知，在近視眼得到矯正之前，物體的像成在視網(wǎng)膜的。14．小明在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，將蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上并調(diào)節(jié)它們的中心位于凸透鏡的，如圖所示?，F(xiàn)進(jìn)行如下操作：（1）將蠟燭第一次放置在M處，第二次放置在N處，則蠟燭與所成像的位置關(guān)系為。A.兩次都在凸透鏡同側(cè)B.兩次都在凸透鏡兩側(cè)C.第一次在凸透鏡同側(cè)，第二次在凸透鏡兩側(cè)D.第一次在凸透鏡兩側(cè)，第二次在凸透鏡同側(cè)（2）某次實(shí)驗(yàn)中將蠟燭放置在P處，光屏上所成的像在Q處，現(xiàn)將蠟燭放置在Q處，光屏上所成的像在處（選填“N”、“M”、“P”或“Q”）。（3）小明將遮光板緊貼著凸透鏡自上而下插入透鏡前，直至擋住其上半部分，在該過程中光屏上所成像的變化情況是；再將遮光板從圖示位置沿凸透鏡的主光軸向左平移到燭焰旁，像可能出現(xiàn)的變化是。A、像位置改變，像完整B、像位置不變，像不完整C、像位置不變，像完整但變小D、像位置不變，像完整15．小明同學(xué)探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí)，老師給他準(zhǔn)備了凸透鏡、凹透鏡、蠟燭、光具座光屏、火柴等器材。（1）在挑選透鏡時(shí)，他把甲、乙兩個(gè)透鏡分別正對著太陽光出現(xiàn)了如圖所示的現(xiàn)象你認(rèn)為他應(yīng)該選擇（選填“甲”或“乙”）透鏡來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；（2）小明測量出該透鏡的焦距為10cm，用此透鏡做實(shí)驗(yàn)，當(dāng)裝置如圖丙所示時(shí)，燭焰在光屏上成清晰的像，光屏離凸透鏡的距離可能是序號。A.28cmB.18cmC.8cm（3）保持凸透鏡的位置不變，小明將蠟燭向左調(diào)節(jié)一段距離后，要想燭焰在光屏上成清晰的像，應(yīng)將光屏向調(diào)節(jié)（選填“左”或“右”）。專題07光學(xué)實(shí)驗(yàn)探究【解題技巧】光的實(shí)驗(yàn)探究一般分為光的反射、平面鏡成像、折射與凸透鏡成像。（1）光的反射規(guī)律①光的反射定律：三線共面，兩線分居等②實(shí)驗(yàn)操作時(shí)光屏豎直放置且共面，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)光的反射定律③光路可逆，特殊光路角度時(shí)（垂直鏡面）的分析（2）平面鏡成像注意操作步驟，以及選用器材注意點(diǎn)：①選擇兩根完全一樣的蠟燭是為了比較像與物體的大小關(guān)系。②移動玻璃板后面的蠟燭B都無法與蠟燭A的像完全重合，可能是由于玻璃板與桌面不垂直。③如何測量物與像之間的位置，用直線畫出鏡面所在的位置，拿掉鏡子連接兩個(gè)蠟燭所在的點(diǎn)，測量并比較.（3）光的折射①折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)

②折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)

③折射角隨著入射角的增大而増大,減小而減小

④當(dāng)光從空氣斜射入其他透明介質(zhì)中時(shí),折射角小于入射角;當(dāng)光從其他透明介質(zhì)斜射入空氣中時(shí),折射角大于入射角

⑤當(dāng)光垂直射向介質(zhì)表面時(shí),傳播方向不改變

⑥在折射規(guī)律中光路是可逆的

（4）凸透鏡成像規(guī)律(1)從②移動到③,u>2f,成的是倒立縮小到實(shí)像,此時(shí)到像距f<v<2f,可以看出物體的移動范圍可以從2f到無窮遠(yuǎn),而像距只能在f,2f之間來回移動,在相同時(shí)間內(nèi),物體的移動距離大于像

即u>2f,f<v<2f,此時(shí)v物>V像

并且在移動過程中像越來越小,越來越靠近焦點(diǎn),所以當(dāng)物體是勻速遠(yuǎn)離2f時(shí)候,像的速度會越來越慢

(2)從②移動到①,f<u<2f,v>2f,成的是倒立放大的實(shí)像,物體只能在f,2f之間來回移動,而像能從2f移動到無窮遠(yuǎn),所以在相同時(shí)間內(nèi),像的移動距離要大于物體

即f<u<2,v>2f,此時(shí)v物<V像

并且在移動過程中像越來越大,越來越遠(yuǎn)離2f,所以當(dāng)物體是勻速靠近焦點(diǎn)的時(shí)候,像的速度越來越快

【例題精析】一．光直線傳播的應(yīng)用1．小華同學(xué)根據(jù)課本中的“試一試”，用易拉罐做小孔成像實(shí)驗(yàn)。（1）請?jiān)趫D中半透明紙上作出蠟燭AB的像A'B'。（2）小華發(fā)現(xiàn)將蠟燭和小孔的位置固定后，像離小孔越遠(yuǎn)，像就越大。他記錄的數(shù)據(jù)如表：像的高度h/cm1.02.03.04.05.0像到小孔的距離s/cm2.04.06.08.010.0請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中畫出h與s的關(guān)系圖像。（3）小華知道樹蔭下的圓形光斑就是太陽通過樹葉間的小孔在地面上成的像，他測出了光斑的直徑為7.0cm，光斑到小孔的距離為7.5m，又從書上查得太陽到地球的距離為1.5×1011m，由此可以估算出太陽的直徑為1.4×109m?！窘獯稹拷猓海?）A點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)過小孔沿直線傳播會在光屏上成像A′，B點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)過小孔沿直線傳播會在光屏上成像B′，連接A′B′即為AB的像；如下圖所示：（2）把表格中像的高度和像到小孔的距離，在圖中描點(diǎn)作圖，如下圖所示：；（3）光斑的直徑與光斑到小孔的距離的比值是一個(gè)定值，根據(jù)光線傳播的可逆性可知太陽直徑和太陽與小孔之間的距離的比值是一個(gè)定值，且和光斑的直徑與光斑到小孔的距離的比值相等，所以，太陽的直徑d=0.07m7.5m×1.5×1011故答案為：（1）如圖；（2）如圖；（3）1.4×109。二．光的反射定律的應(yīng)用2．探究光反射時(shí)的規(guī)律：（1）如圖1，將紙板ENF垂直放置在平面鏡上，讓一束光緊貼紙板，以與平面鏡成40°的角射向鏡面上的O點(diǎn)，可在紙板NF上看到反射光，則反射角大小為50°。（2）如圖2，平面鏡豎直放置，激光筆向鏡上的0點(diǎn)射出一束光，若要使圖中的反射光射中地面上的目標(biāo)P點(diǎn)，以下措施不可行的是C（只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意，填寫對應(yīng)字母）。A.平面鏡不動，入射光向下平移B.平面鏡不動，入射光繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)C.激光筆不動，平面鏡向右平移【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)，將光屏垂直放置在平面鏡上，讓一束光緊貼光屏射向鏡面上的O點(diǎn)，可在光屏上看到反射光，如圖1；以與平面鏡成40°的角射向鏡面上的O點(diǎn)，可在紙板NF上看到反射光，則反射角等于入射角，大小為90°﹣40°＝50°；（2）如圖2，平面鏡豎直放置，激光筆向鏡上的0點(diǎn)射出一束光，若要使圖中的反射光射中地面上的目標(biāo)P點(diǎn)，以下措施不可行的是激光筆不動，平面鏡向右平移，光的發(fā)射光線向右移動；平面鏡不動，入射光向下平移與平面鏡不動，入射光繞O點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)效果相同，入射角變大，反射光射中地面上的目標(biāo)P點(diǎn)，故選C。故答案為：（1）垂直；50°；（2）C。三．平面鏡成像的特點(diǎn)、原理、現(xiàn)象及其實(shí)驗(yàn)方案3．為了探究光的反射規(guī)律，小明將一個(gè)平面鏡放在水平桌面上，再把紙板放置在平面鏡上，如圖1甲所示。（1）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在紙板上記錄每次光的徑跡，如圖1乙所示。取下紙板，接下來量出每條光線與法線的夾角，記錄并分析得到反射角等于入射角的結(jié)論；（2）接著他用如圖2甲所示的裝置探究“平面鏡成像的特點(diǎn)”：①實(shí)驗(yàn)時(shí)，用透明玻璃板的目的是確定像的位置；②把一支點(diǎn)燃的蠟燭A豎直立在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同的不點(diǎn)燃（選填“點(diǎn)燃”或“不點(diǎn)燃”）的蠟燭B豎直立在玻璃板后面移動，直到看上去它跟蠟燭A的像完全重合，說明平面鏡所成的像與物的大小相等；③如圖2乙所示，將一枚硬幣放在豎直的平面鏡前，硬幣的像在a處；若將平面鏡平移至如圖2丙所示的位置時(shí)，則硬幣成像在A。A.a處B.b處C.c處D.硬幣無法通過平面鏡成像【解答】解：（1）取下紙板，接下來量出每條光線與法線的夾角，記錄并分析得到反射角等于入射角的結(jié)論；（2）①該實(shí)驗(yàn)采用透明薄玻璃板代替平面鏡，玻璃板是透明的，能確定像的位置；②把一支點(diǎn)燃的蠟燭A豎直立在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同的不點(diǎn)燃的蠟燭B，直到B與A的像完全重合，說明蠟燭A的像與蠟燭A大小相等；③平面鏡所成的像與物關(guān)于平面鏡對稱，硬幣位置不變，將平面鏡平移，平面鏡仍在原來像與成像物體對稱軸上，像的位置不變，故選A。故答案為：（1）法線；（2）①確定像的位置；②不點(diǎn)燃；相等；③A。四．光的折射規(guī)律的應(yīng)用4．小明同學(xué)要探究光從空氣射入不同介質(zhì)發(fā)生折射時(shí)的規(guī)律。她將光從空氣射入水、玻璃后發(fā)生折射實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄在下表中：入射角水中折射角玻璃中折射角光速0°0°0°C為光在真空中的傳播速度V空氣＝CV水=3V玻=210°8.9°6.7°20°17.4°13.3°30°21.5°19.6°40°26.3°25.2°50°33.5°30.7°（1）比較數(shù)據(jù)中第一行，得出結(jié)論是：垂直入射時(shí)，光不改變傳播方向；（2）比較第一、第二列或第一、第三列，可得出的結(jié)論是：光從空氣斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般發(fā)生改變，且隨著入射角的增加折射角增加；（3）比較表中數(shù)據(jù)，可初步得出的結(jié)論：當(dāng)光以相同入射角斜射入不同介質(zhì)時(shí)，在介質(zhì)中的傳播速度越大，折射角越大?！窘獯稹拷猓河烧凵涠煽傻?，光從空氣斜射入不同介質(zhì)時(shí)，折射角是不同的；（1）第一行中，光線垂直入射，結(jié)果發(fā)現(xiàn)光介質(zhì)中的傳播方向沒有發(fā)生變化，即垂直入射光不改變方向；（2）比較第一、第二列或第一、第三列，可得出的結(jié)論是，光從空氣斜射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向一般發(fā)生改變，當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角也隨之發(fā)生變化，即折射角隨入射角的增大而增大；（3）由表中數(shù)據(jù)可知，同樣的入射角入射時(shí)，光在光速較大的水中，折射角也大，故說明折射角的大小應(yīng)與光速有關(guān)，在介質(zhì)中的傳播速度越大，則折射角越大；故答案為：（1）垂直入射時(shí)，光不改變傳播方向；（2）傳播方向一般發(fā)生改變；增加；（3）越大。五．光的折射現(xiàn)象及其應(yīng)用5．一束激光從某種玻璃中射向空氣（如圖一所示），保持入射點(diǎn)不動，改變?nèi)肷浣牵看卧黾?.2°），當(dāng)入射角增大到41.8°時(shí)，折射光線消失（如圖二所示），只存在入射光線與反射光線，這種現(xiàn)象叫做光的全反射，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)的入射角叫做這種物質(zhì)的臨界角。當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。（1）上述玻璃的臨界角是41.8°。（2）當(dāng)光從空氣射向玻璃，不會（填“會”或“不會”）發(fā)生光的全反射現(xiàn)象。（3）一個(gè)三棱鏡由上述玻璃構(gòu)成，讓一束光垂直于玻璃三棱鏡的一個(gè)面射入（如圖三所示），請?jiān)趫D中完成這束入射光的光路圖?！窘獯稹拷猓海?）由題意可以知道，當(dāng)入射角為41.8°時(shí)，折射光線消失了，所以玻璃的臨界角為41.8°，（2）光只有從水或玻璃射向空氣時(shí)，才會發(fā)生全反射，所以光從空氣射向玻璃，入射角增大，折射光不可能完全消失；（3）光線從空氣進(jìn)入玻璃時(shí)，因是垂直照射，所以方向不變；當(dāng)從玻璃中斜射入空氣時(shí)，其入射角為45°大于臨界角，故其發(fā)生全反射，其大致路徑如下圖：故答案為：（1）41.8；（2）不會；（3）見上圖。六．透鏡的光路圖6．如圖6所示，O是凸透鏡的光心，F(xiàn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，蠟燭燭焰在點(diǎn)P發(fā)出的兩條光線a、b，通過凸透鏡折射后成像在Q點(diǎn)。（1）通過光線a、b確定燭焰點(diǎn)P及其像Q的位置，請畫出相應(yīng)的光路圖；（2）點(diǎn)燃蠟燭前，我們站在透鏡左側(cè)能用眼睛直接看見本身不發(fā)光的蠟燭，這是光的反射現(xiàn)象；點(diǎn)燃蠟燭后，我們站在透鏡左側(cè)能看見發(fā)光的蠟燭的火焰由于空氣受熱而晃動，這是光的折射現(xiàn)象（均選填“直線傳播”、“反射”或“折射”）。（3）如圖，點(diǎn)燃蠟燭后，要想在光屏上觀察到燭焰的像，是否可行？不可行（選填“可行”或“不可行”）；若想通過眼睛直接觀察到Q，人應(yīng)該站在區(qū)域C、D（從A、B、C、D中選擇填寫），眼睛朝向左（從“左”或“右”中選擇填寫）?！窘獯稹拷猓海?）由題知，光線a、b是燭焰在點(diǎn)P發(fā)出的光，則光線a、b的反向延長線交點(diǎn)即為燭焰點(diǎn)P；a光線為過光心的光線，經(jīng)凸透鏡后方向不變，b光線是過焦點(diǎn)的光線，經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸，據(jù)此作出它們的折射光線，兩折射光線的反向延長線的交點(diǎn)即為P的像點(diǎn)Q。如圖所示：（2）點(diǎn)燃蠟燭前，我們站在透鏡左側(cè)能用眼睛直接看見本身不發(fā)光的蠟燭，這是蠟燭反射的光進(jìn)入了人的眼睛，屬于光的反射現(xiàn)象；點(diǎn)燃蠟燭后，我們站在透鏡左側(cè)能看見發(fā)光的蠟燭的火焰由于空氣受熱而晃動，說明空氣的密度不均勻，當(dāng)光穿過時(shí)，發(fā)生了折射；（3）由圖知，P到凸透鏡距離小于一倍焦距，此時(shí)成正立、放大的虛像，所以在光屏上不能看到燭焰的像；若想直接觀察到虛像Q，人應(yīng)該在光屏一側(cè)對著凸透鏡觀察，即人應(yīng)站在C或D區(qū)域，眼睛向左觀察。故答案為：（1）見上圖；（2）反射；折射；（3）不可行；C、D；左。七．凸透鏡成像規(guī)律及其探究實(shí)驗(yàn)7．小金做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，首先按圖示完成儀器裝配，圖中F點(diǎn)是1倍焦距處，H點(diǎn)是2倍焦距處。（1）經(jīng)過調(diào)節(jié)，在光屏上得到了一個(gè)清晰的像，但像的位置偏高（如圖所示），為了使像能成在光屏的中央，應(yīng)把蠟燭向上（選填“上”或“下”）調(diào)。（2）調(diào)節(jié)好蠟燭的高度后，她把蠟燭移到A點(diǎn)處，此時(shí)光屏上的像很模糊，為了得到清晰的像，應(yīng)把光屏向右（選填“左”或“右”）移動。（3）她再次把蠟燭移到B點(diǎn)處，無論怎樣調(diào)節(jié)光屏，光屏上始終接收不到像，要想看到這個(gè)像，觀察的方法應(yīng)是從凸透鏡的右側(cè)透過凸透鏡去觀察?！窘獯稹拷猓海?）蠟燭、凸透鏡、光屏依次放在光具座上。點(diǎn)燃蠟燭后，發(fā)現(xiàn)在光屏的上方出現(xiàn)了清晰的像，根據(jù)光線過光心不改變方向，所以蠟燭應(yīng)向上移動，或凸透鏡向下移動，或光屏向上移動；（2）當(dāng)她把蠟燭移到A點(diǎn)，2f＞u＞f時(shí)，凸透鏡成倒立放大的實(shí)像，v＞2f，所以應(yīng)增大像距，把光屏向右移動；（3）再把蠟燭移到B點(diǎn)處，由凸透鏡成像規(guī)律可知，此時(shí)物體處于一倍焦距之內(nèi)時(shí)，成的是一個(gè)正立、放大的虛像，而且物像在同一側(cè)，因此要想看到這個(gè)像，應(yīng)從凸透鏡的右側(cè)透過凸透鏡去觀察。故答案為：（1）上（2）右；（3）從凸透鏡的右側(cè)透過凸透鏡去觀察。8．實(shí)驗(yàn)室利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。當(dāng)三個(gè)元件移動到圖示位置時(shí)，光屏上出現(xiàn)比較清晰的像。回答下列問題：（1）此時(shí)光屏上所成的像性質(zhì)為倒立、縮小的實(shí)像。（2）若將蠟燭靠近透鏡的方向移動（物距始終大于一倍焦距），要使光屏上再次出現(xiàn)清晰的像，操作是向右移動光屏，直到光屏上呈現(xiàn)清晰的像。（3）科學(xué)中用像距和物距的比值來表示凸透鏡的放大率，即m=vu，請說明教室投影儀成像時(shí)放大率是大于1還是小于1？并解釋理由：【解答】解：（1）根據(jù)能在光屏上成像，得出一定是實(shí)像，再根據(jù)物距大于像距，可知，光屏上的像為倒立、縮小的實(shí)像；（2）若將蠟燭靠近透鏡的方向移動，物距減小，要使光屏上再次出現(xiàn)清晰的像，應(yīng)增大像距，所以操作是：向右移動光屏，直到光屏上呈現(xiàn)清晰的像；（3）投影儀成倒立、放大的實(shí)像，像距大于物距，即v＞u，則有：vu故答案為：（1）倒立、縮小的實(shí)像；（2）向右移動光屏，直到光屏上呈現(xiàn)清晰的像；（3）大于1；投影儀成像時(shí)，像距大于物距，即v＞u。9．小葉在實(shí)驗(yàn)室利用光具座研究凸透鏡成像規(guī)律。（1）圖甲所示，一個(gè)點(diǎn)光源A通過凸透鏡后在光屏B點(diǎn)處成了一個(gè)清晰像，F(xiàn)是該凸透鏡的焦點(diǎn)。根據(jù)透鏡的性質(zhì)，畫出圖中兩條光線通過凸透鏡后的光線。（2）當(dāng)小葉將三個(gè)元件移動到圖乙所示位置時(shí)，光屏中心出現(xiàn)了清晰的像，則光屏上像的性質(zhì)為倒立、放大的實(shí)像。（3）在圖乙所示中，保持蠟燭和光屏不動，將凸透鏡移至55cm刻度處時(shí)，可以再次得到一個(gè)清晰的像?！窘獯稹拷猓海?）光屏上的像是實(shí)像，是由實(shí)際光線會聚而成的；來自A點(diǎn)的光經(jīng)透鏡折射后成像在光屏的B點(diǎn)，所以將兩個(gè)入射點(diǎn)與B點(diǎn)連接起來即可得到相應(yīng)的折射光線，如圖所示：（2）由圖乙可知，物距u＜v，且光屏中心出現(xiàn)了清晰的像，由凸透鏡成像規(guī)律可知，此時(shí)成倒立、放大的實(shí)像；（3）由圖知，蠟燭在刻度尺的10cm處，u＝25cm﹣10cm＝15cm，v＝70cm﹣25cm＝45cm；根據(jù)光在折射時(shí)光路的可逆性可知，保持蠟燭和光屏位置不變，當(dāng)物距等于原來的像距，即u′＝45cm時(shí)，即凸透鏡移動至10cm+45cm＝55cm刻度線處，在光屏上能再次呈現(xiàn)清晰的像。故答案為：（1）見上圖；（2）倒立、放大的實(shí)像；（3）55cm。10．凸透鏡的成像規(guī)律可以通過畫光路圖去理解。在光路圖甲中凸透鏡可用“”表示，O點(diǎn)為光心，F(xiàn)為焦點(diǎn)，物距用?表示，像距用v表示，請完成下列問題。（1）請?jiān)趫D中畫出物體CD經(jīng)過凸透鏡所成的像C′D′的光路圖；（2）科學(xué)中用像距和物距的比值來表示凸透鏡的放大率，即m=vu，請說明教室投影儀成像時(shí)放大率是大于還是小于1？并解釋理由：v＞u，v（3）小金在接下來的實(shí)驗(yàn)中將CD從略大于一倍焦距處逐漸遠(yuǎn)離凸透鏡，物距u隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示，則像距ν與t的大致變化關(guān)系為丙圖中的C?！窘獯稹拷猓海?）連接CO并延長，過C點(diǎn)作主光軸的平行線交凸透鏡一點(diǎn)，連接該點(diǎn)和凸透鏡的右焦點(diǎn)F，并延長，與CO的延長線交于一點(diǎn)，即為像點(diǎn)C′，作該點(diǎn)垂直于主光軸的垂線段，即為物體CD所成的像C′D′．如圖所示：；（2）投影線能成放大的實(shí)像，v＞u，vu（5）將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠(yuǎn)離凸透，物距逐漸增大，根據(jù)凸透鏡成的實(shí)像時(shí)有：物遠(yuǎn)（物距變大）像近（像距變?。┫褡冃?，像距逐漸減小，從v＞2f到f＜v＜2f，但像距只能接近1倍焦距，而不能小于1倍焦距，C正確。故答案為：（1）如上圖；（2）v＞u，vu11．物理興趣小組想知道某只透鏡的焦距f為多少和成像規(guī)律，做了以下實(shí)驗(yàn)：（1）他們將鏡面垂直于陽光，在透鏡下面放上白紙（紙、鏡平行），測出透鏡與白紙間距s/cm與對應(yīng)的白紙被烤焦的時(shí)間t/min，繪出圖線甲，可判斷該透鏡的焦距f為12cm；（2）接著將透鏡及蠟燭、光屏置于光具座上（如圖乙），做成像實(shí)驗(yàn)，記錄每次成實(shí)像的物距u，像距v，物像間距L（u+v），繪出圖線丙（以f為長度單位），由圖可知，要想成實(shí)像，蠟燭與光屏的間距應(yīng)滿足L≥4f（用f表示）。（3）曉紅同學(xué)將自己的近視眼鏡鏡片放在了蠟燭與凸透鏡（靠近凸透鏡）之間，移動透鏡和光屏，直到在光屏上得到了一個(gè)倒立縮小的清晰的像。將近視眼鏡鏡片取下，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了。為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動蠟燭和凸透鏡位置的前提下，應(yīng)將光屏向左移動（選填“左”或“右”）。（4）經(jīng)“百度”發(fā)現(xiàn)，物理學(xué)中，有一個(gè)凸透鏡成像的“新概念”：放大率n=A'B'AB=【解答】解：（1）由圖乙可知，當(dāng)透鏡與白紙間距S＝12cm時(shí)，白紙被烤焦的時(shí)間t＝4min，所用的時(shí)間最短，說明太陽光經(jīng)過凸透鏡會聚后該點(diǎn)的溫度最高，這個(gè)點(diǎn)就是凸透鏡的焦點(diǎn)，則測出透鏡與白紙間距即為焦距f＝12cm。（2）將透鏡及蠟燭、光屏置于光具座上，且燭焰、光屏中心和透鏡中心在同一高度，即位于凸透鏡的主光軸上；根據(jù)凸透鏡的成實(shí)像時(shí)滿足u＞f，由圖丙可知，隨著物距u的增大，物像間距L先減小后增大，當(dāng)物距u＝2f時(shí)，物像間距L最小為4f，因此，要想成實(shí)像，蠟燭與光屏的間距應(yīng)滿足L≥4f。（3）近視鏡是凹透鏡，對光線起了發(fā)散作用，因此去掉近視鏡后，光屏應(yīng)向靠近透鏡的方向移動，即向左移動光屏；（4）由圖丙可知，當(dāng)物距u＝1.5f時(shí)，物像間距L＝4.5f，根據(jù)L＝u+v可得，v＝L﹣u＝4.5f﹣1.5f＝3f，則放大率n=A'B'故答案為：（1）12cm；（2）4f；（3）左；（4）2。12．利用焦距10cm的凸透鏡進(jìn)行“探究凸透鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)，將透鏡固定在光具座上50cm刻度線處不動。（1）如圖甲所示，SA、SB是蠟燭發(fā)出的兩束光，請你畫出光經(jīng)凸選鏡折射后的光路。（2）如圖乙所示，保持蠟燭和透鏡的位置不變，光屏應(yīng)當(dāng)向左（填“左”或“右”）移動，移至B（選填序號A.50～60cmB.60～70cmC.70～80cm）范圍內(nèi)才能承接到清晰的A（選填序號A.倒立縮小B.倒立放大C.正立放大）的像。（3）保持蠟燭和透鏡的位置不變，將老花鏡的鏡片放在蠟燭和透鏡之間適當(dāng)位置，此時(shí)應(yīng)將光屏向左（選填“左”或“右”）移動，才能再次承接到清晰的像。【解答】解：（1）根據(jù)凸透鏡對光線的作用可知，從焦點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡后會平行于主光軸；如圖：；（2）如圖乙所示，保持蠟燭和透鏡的位置不變，此時(shí)的物距為u＝50.0cm﹣20.0cm＝30.0cm＞2f，像距f＜v＜2f，要將光屏移到60cm﹣70cm之間，成的是倒立、縮小的實(shí)像；（3）遠(yuǎn)視眼鏡是凸透鏡，將遠(yuǎn)視眼鏡的鏡片放在蠟燭和透鏡之間適當(dāng)位置，對光線能夠起到提前會聚的作用，此時(shí)應(yīng)將光屏向左移動，才能再次承接到清晰的像。故答案為：（1）如圖；（2）左；B；A；（3）左。13．物理興趣小組在探究“凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)：（1）用圖甲所示的裝置測出凸透鏡的焦距為10.3cm。（2）圖乙是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的現(xiàn)象，生活中的照相機(jī)（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機(jī)”）是利用這一原理制成的。保持凸透鏡不動，把蠟燭向左移動一段距離，要想在光屏上再次得到清晰的像，應(yīng)該把光屏向左（選填“左”或“右”）移動一段距離，像變?。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”）。（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)，光屏上得到了蠟燭清晰的像，一同學(xué)不小心在凸透鏡上濺了一個(gè)小泥點(diǎn)，則光屏上沒有（選填“有”或“沒有”）小泥點(diǎn)的像或影子。（4）將近視眼鏡片放在蠟燭與凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像變模糊了。使光屏遠(yuǎn)離透鏡，又能在光屏上看到蠟燭清晰的像，這說明近視眼鏡對光線有發(fā)散作用。由此可知，在近視眼得到矯正之前，物體的像成在視網(wǎng)膜的前方?！窘獯稹拷猓海?）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是：f＝40.3cm﹣30.0cm＝10.3cm。（2）由圖乙知，像距小于物距，此時(shí)成倒立縮小的實(shí)像，照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的；根據(jù)凸透鏡成像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大可知，將蠟燭向左移動時(shí)，物距增大，則像距減小，要將光屏向靠近透鏡方向移動，才能在光屏上再次得到清晰的像，像變小。（3）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，所有透過透鏡的光會聚到光屏上成像，凸透鏡上濺了一個(gè)小泥點(diǎn)，整個(gè)物體發(fā)出的光雖有一小部分被擋住，但總會有一部分光通過凸透鏡而會聚成像，因此，像與原來相同，大小不變；由于透鏡的一小部分被遮住，因