专题05 光现象实验（解析版）.docx

更多资料添加微信号：DEM2008 淘宝搜索店铺：优尖升教育 网址： 专题05 光现象实验（解析版） 类型一 探究光的反射定律 【方法技巧】 考点: (1)验证三线共面。 (2)反射角与入射角的关系。 (3)入射角变化时反射角的变化规律总结、光路可逆性。 技巧： 解答时从实验器材的特点入手，通过纸板的翻折验证出三线共面、根据两角的关系得出反射角等于入射角。 【专项训练】 1.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． 角度　　　　 次数 1 2 3 4 5 6 入射角i 15° 30° 45° 60° 70° 80° 反射角r 15° 30° 45° 60° 70° 80° (1)让入射光贴着纸板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________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，说明光反射时，反射光线、入射光线和法线在____________． (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)由于光在纸板上发生了________(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，可得光反射时反射角等于入射角；(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，说明光反射时，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，表明：光反射时，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，光在纸板上发生了漫反射的缘故． 2.为了探究光反射时的规律，同学们进行如图所示的实验。 (1)为了完成实验，需要的测量工具是______。 (2)把一个平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF ______地立在平面镜上，纸板上的直线ON垂直于镜面。 (3)如图甲所示，使一束光贴着纸板射到О点，经平面镜反射后。沿另一方向射出。当入射角增大时，反射光线______(填“靠近”或“远离”)平面镜。 (4)某同学的实验数据如表，其中有一组数据测错了，这组数据是第______次实验的，原因可能是将反射光线与______的夹角当成反射角。改正该组数据后，同学们发现这次实验中的平面镜让入射光线改变了______度角。 次数 1 2 3 4 5 6 ∠i 20° 30° 40° 50° 60° 70° ∠r 20° 30° 40° 40° 60° 70° (5)如图乙，把纸板NOF向前折或向后折，在纸板上都不能看到反射光线，说明：反射光线、入射光线和法线______。 (6)试验中若保证激光笔的位置不变，将左侧纸板以ON为轴向后旋转，则在左侧纸板上______(选填“能”或“不能”)看到入射光线，此时在右侧纸板上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线。 (7)保持图甲所示的E、F在同一平面，而把平面E、F一起向后倾倒使得整个平面与水平面成30°的夹角，仍然让光线AO沿纸板E射向镜面如图丙，则在F上______(选填“能”或“不能”)看到反射光线OB。 【答案】量角器  竖直  靠近  4  平面镜  100  在同一平面内  不能  能  不能 【解析】解：(1)因为实验时要测量反射角和入射角的大小，所以需要量角器； (2)法线在纸板上，当把纸板ENF竖直地立在平面镜上，法线与镜面垂直，入射光线、法线、反射光线在同一平面内，如果纸板与平面镜不垂直，则镜面的法线不在纸板上，入射光沿纸板照射后，反射光线不在纸板上，则我们在纸板上看不到反射光线； (3)当入射角增大时，反射角也增大，反射光线靠近平面镜； (4)反射现象中，反射角等于入射角，由实验数据表格可以看出只有第四组数据反射角是40℃不等于入射角50℃，且两数据相加刚好等于90℃，可能是将反射光线与平面镜的夹角当成反射角，改正数据后，反射角此时为50℃，所以这次实验中平面镜让入射光线改变的角度为(50+50)度角，即100度角； (5)把纸板NOF向前折或向后折，纸板F与E不在同一平面内，在纸板F上不能看到反射光线，由此得出反射光线、入射光线和法线在同一平面内的结论； (6)试验中纸板的作用是显示光路，所以当激光笔的位置不变，将左侧纸板以ON为轴向后旋转时，左侧纸板和入射光线、法线、反射光线不在同一平面内，右侧纸板和入射光线、法线、反射光线在同一平面内，故左侧纸板上不能看到入射光线，右侧纸板上能看到反射光线； (7)当把平面E、F一起向后倾倒使得整个平面与水平面成30°的夹角，仍然让光线AO沿纸板E射向镜面时，法线依然应垂直与镜面，所以此时它不在与镜面倾斜的纸板上，即此时法线与倾斜的纸板F不在同一平面内，故在F上不能看到反射光线OB。 故答案为：(1)量角器；(2)竖直；(3)靠近；(4)4；平面镜；100(5)同一平面内；(6)不能；能(7)不能。 (1)根据实验目的确定这个实验还需要的一个重要器材。 (2)实验过程中法线要与平面镜垂直； (3)根据光的反射定律分析解答； (4)根据反射定律中的两角相等解题； (5)根据反射光线与入射光线、法线在同一平面上的特点分析； (6)根据纸板的作用和反射光线与入射光线、法线在同一平面上解题； (7)根据法线垂直反射面，反射光线与入射光线、法线在同一平面上的特点分析。 这道题考查的光现象中探究实验光的反射规律，解题时应理解记忆光的反射规律：三线共面、法线居中垂直于反射面，两角相等。 3.小宗在探究“光的反射定律”实验时，进行如所示的实验操作。 (1)他先将平面镜平放在水平桌面上，再把白色硬纸板放在平面镜上且与镜面保持______ ，白色的硬纸板表面应尽可能______ 。(选填“光滑”或“粗糙”) (2)小宗让入射光线贴着该纸板沿AO方向射向镜面，反射光线沿OB方向射出，并用量角器测量入射角和反射角大小，结果如图甲所示。接着小宗多次改变______ 方向，重复上述操作，最终才能得出“______ ”的普遍性规律。 (3)在实验过程中，若将硬纸板倾斜，如图乙所示，让入射光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面，此时反射光线与入射光线、法线______ 同一平面内，反射光线______ (以上两空选填“在”或“不在”)倾斜的硬纸板上；若此时通过平面镜观察纸板，则看到的图象应为丙图中的______ 。(此空选填“①”、“②”或“③”)。 【答案】垂直  粗糙  入射光线  反射角等于入射角  在  在  ③ 【解析】解：(1)如果纸板没有与平面镜垂直放置，由于法线与镜面垂直，且反射光线、入射光线、法线在同一平面内，因此，当光贴着纸板沿EO入射时，不能在纸板上看到反射光。所以硬纸板放在平面镜上时，要保持与镜面垂直； 为了看清楚纸板上的光路，纸板材质应较粗糙些，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； (2)在探究“光的反射定律”实验时，要探究反射角与入射角的关系，应该多次改变入射光线的方向，改变入射角的大小，最终才能得出“反射角等于入射角”的普遍性规律； (3)根据光的反射定律可知，在反射现象中，反射光线、入射光线分居法线两侧；反射光线、入射光线和法线在同一平面内，因此若将纸板倾斜，如图丙所示，让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面，此时反射光线与入射光线仍在同一平面内，但不能在纸板上看到反射光线，若此时通过平面镜观察纸板，因为物像关于镜面对称，则看到的图象应为丙图中的③。 故答案为：(1)垂直；粗糙；(2)入射光线；反射角等于入射角；(3)在；在；③。 (1)只有硬纸板和平面镜垂直，才能保证法线和平面镜垂直；我们能从不同角度观察到光线，是因此光在光屏上发生了漫反射；(2)要探究反射角与入射角的关系，应该多次改变入射角的大小，并量出对应的另一个角即反射角的大小，比较得出结论。 (3)根据入射光线、反射光线和法线的关系进行分析，使光屏不在一个平面内，观察现象，得出结论。物像关于镜面对称。 本题考查了研究光的反射定律的实验，本实验可以得出：反射光线、入射光线、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。本题考查光的反射定律实验的有关内容，主要考查学生对实验过程中出现问题的应对能力，就是为了锻炼学生的动手、动脑的能力。 4.在探究“光的反射规律”的实验中，为了确定反射光线和入射光线的位置关系，实验器材有：可旋转的光屏(如图甲所示，光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转)、平面镜和激光电筒。如图乙所示，将光屏立放在水平放置的镜面上，让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点。 (1)实验中，光屏A是用来呈现______ 光线的，为了观察到完整的光路，光屏B需旋转到图乙中的位置______ (填序号)； (2)旋转光屏A到位置1时，也同时需要旋转光屏B到位置3才能观察到完整光路，通过以上操作过程可知，要观察完整的光路，光屏A、B两部分旋转后要处于______ ； (3)记录多次实验光路，进一步研究发现反射光线和入射光线关于转轴ON对称，这条过入射点并______ 于镜面的直线ON叫做______ ，根据这条线便可以确定反射光线和入射光线的位置关系。 【答案】入射  2  同一平面  垂直  法线 【解析】解：(1)由题知，让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点，因此光屏A是用来呈现入射光线的。 由光的反射定律可知，反射光线与入射光线在同一平面内，因此为观察到完整的光路，需将光屏B需旋转到图乙中的位置2，使光屏A和光屏B在同一平面内。 (2)由图乙可知，旋转光屏A到位置1，旋转光屏B到位置3时，光屏A和光屏B在同一平面内，此时才能观察到完整光路，说明要观察完整的光路，光屏A、B两部分旋转后要处于同一平面。 (3)由光的反射定律可知，反射光线与入射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角，即反射光线与入射光线关于法线对称，研究发现反射光线和入射光线关于转轴ON对称，因此转轴ON即为法线所在位置，法线与镜面垂直，因此过入射点并垂直于镜面作直线即为法线。 故答案为：(1)入射；2；(2)同一平面；(3)垂直；法线。 (1)光屏是用来呈现光路的；入射光线、反射光线和法线在同一平面内； (2)(3)光的反射定律可知，反射光线与入射光线分居在法线两侧，反射角等于入射角，反射光线、入射光线位于法线两侧。 类型二 探究平面镜成像的特点 【方法技巧】 （1）“等效替代法”的应用。实验中，用玻璃板而不用平面镜是为了便于确定像的位置；实验中为了确定像的位置和比较像与物体的大小关系，是用完全相同的蜡烛来探究的，这样使得复杂的问题简单化，这种方法在物理学中称为“等效替代法”。 （2）实验需要多次重复进行，目的是使实验结论具有普遍性。 【专项训练】 1.小明同学在“探究平面镜成像特点”的实验时，所用的实验器材有带底座的玻璃板、白纸、笔、火柴、光屏、刻度尺、两支外形相同的蜡烛A和B。 (1)选用玻璃板代替平面镜，主要是为了便于______。 (2)在竖直放置的玻璃板前点燃蜡烛A，拿______(选填“点燃”或“未点燃”)的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，在寻找蜡烛A的像的位置时，移动玻璃板后的蜡烛B，眼睛在蜡烛______(选填“A”或“B”)这一侧观察，使它与蜡烛A在玻璃板中所成的像重合。 (3)为了确定像的虚实，移动蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，眼睛应该在图中的______(选填“A”或“B”)这一侧观察光屏上是否有像；光屏上无法呈现蜡烛的像，这说明平面镜成的是______(选填“虚”或“实”)像。 (4)当蜡烛A向玻璃板靠近时，像的大小______。 (5)为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像，小明只将茶色玻璃板向右平移，则蜡烛像的位置______(选填“向右移动”“向左运动”或“不变”)。 (6)实验结束后，小明无意间从平面镜中看到墙上的电子钟的像如图乙所示，这时的时间是______。 【答案】确定像的位置及大小  未点燃  A  B  虚  不变  不变  10：35 【解析】解： (1)因为玻璃板是透明的，能在观察到A蜡烛像的同时，还可以透过玻璃清楚的看到放在后面B蜡烛，便于确定像的位置和大小； (2)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧(A侧)观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法； (3)移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，且在B侧观察，光屏上无法呈现蜡烛的像，这说明平面镜成的是虚像； (4)平面镜成的像与物体大小是相等的，所以当蜡烛A向玻璃板靠近时，像的大小不变； (5)为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像，艾英只将玻璃板向右平移，在向右移动的过程中，由于物像到平面镜的距离相等，所以蜡烛像的位置不变； (6)根据镜面对称的性质，在平面镜中的像与现实中的事物恰好左右颠倒，且关于镜面对称，分析可得：图中显示的时间10：35。 故答案为：(1)确定像的位置及大小；(2)未点燃；A；(3)B；虚；(4)不变；(5)不变； (6)10：35； (1)在平面镜成像特点实验中采用玻璃板代替平面镜，其目的是为了确认像的位置及大小； (2)等效替代法是在保证某种效果相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。等效替代法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。 (3)平面镜所成的像是虚像，不会出现在光屏上。 (4)平面镜成的像与物体大小是相等的； (5)平面镜成像特点：像距等于物距，物像等大； (6)根据平面镜对称的性质求解。镜面对称的性质：在平面镜中的像与现实中的事物恰好顺序颠倒，且关于镜面对称。 2.如图甲所示是探究“平面镜成像特点”的实验装置图． (1)实验时，不采用平面镜而采用透明薄玻璃板，不仅能观察到蜡烛的像，也便于__________________． (2)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，可以看到蜡烛A在玻璃板后面的像，取一支外形相同但不点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合．在比较物与像的大小关系时，蜡烛B替代的是________(选填“蜡烛A”或“蜡烛A的像”)．看到蜡烛A的像是由光的________(选填“反射”或“折射”)形成的． (3)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A的像． (4)实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图乙所示倾斜，蜡烛A的像应是图中的________(选填“A1”“A2”或“A3”)． 【答案】 (1)确定像的位置　(2)蜡烛A　反射　(3)不能　(4)A1 【解析】(1)在探究“平面镜成像的特点”实验中，使用透明的玻璃板，不仅能观察到蜡烛的像，也便于确定像的位置；(2)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，人眼在玻璃板的前侧(A侧)观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，故在比较物与像的大小关系时，蜡烛B替代了蜡烛A；看到蜡烛A的像是平面镜成像原理，属于光的反射；(3)平面镜所成的像是虚像，不会出现在光屏上，所以，移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上无法呈现蜡烛的像；(4)根据像与物相对平面镜对称，故蜡烛A的像应是图乙中的A1. 3.小明用茶色玻璃板和两个相同的棋子做探究像与物到平面镜距离关系的实验。 (1)将玻璃板竖直立在水平桌面上，在白纸上沿玻璃板前后两表面画线MM/和NN/。 (2)在玻璃板前放棋子A，将棋子B放到玻璃板后，使它与___________重合。 (3)在白纸上沿棋子A和B的边缘画图，测量A的直径为0.70cm。 (4)改变A的位置，将数据记录在下表中，表中有一组数据异常，该组数据是___ cm，该数据最有可能是_________________________的距离。 次数 1 2 3 4 LA/cm 4.00 6.40 7.10 8.80 LB/cm 3.70 5.40 6.80 8.50 (5)修正(4)中异常数据后，比较LB和LA，发现LB总是小于LA，为准确获得实验结论，请你对小明实验中的错误操作进行纠正，答：_____________________。 (6)另一组同学用另一块玻璃板测得的是A，B到玻璃板同一个面的距离；发现每组数据的物距都比像距小4mm，他的错误是___________________________________________，由此推断玻璃板厚度为______mm。 【答案】(2)棋子A的像；  (4)6.40；A的左端到NN'；  (5)LB应测量B的左端到MM'的距离； (6)应测出LA、LB到玻璃板另一面(NN/)的距离才是物距和像距；2 【解析】(2)探究平面镜成像时，当物像重合时，可以确定像的位置，同时也可以说明物像大小相等；  (4)测量过程中存在误差，但差别不能过大； (5)根据表格中的数据和像的大小分析； (6)玻璃板有两个反射面，每个反射面都可以成一个像。 【解答】 (2)在玻璃板前放置棋子A，将完全相同的棋子B放在玻璃板后并移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至B 与A的像完全重合，这样做的目的既确定了像的位置又验证了物像大小相等；  (4)物距等于像距，表中有一组数据异常，该组数据是6.40cm，由表格中的信息可知，7.10和6.80之间的偏差较大，故是错误的；它最有可能测量的是A的左端到NN' 的距离； (5)像有一定的大小，实验中发现LB总是小于LA，出现差别的原因可能是从B的左端到  NN'  的距离，正确做法是：LB应测量B的左端到MM'的距离； (6)发现每组数据的物距都比像距小4mm，他的错误是应测出LA、LB到玻璃板另一面(NN')的距离才是物距和像距；由此推断玻璃板厚度为4mm2=2mm。 故答案为：(1)竖直；(2)棋子A的像；  (4)6.40；A的左端到NN'；  (5)LB应测量B的左端到MM'的距离；(6)应测出LA、LB到玻璃板另一面(NN/)的距离才是物距和像距；2。  4. 如图1是“探究平面镜成像特点”的实验装置图。 (1)实验室提供了厚薄不同的两块玻璃板，你应选择______(厚/薄)玻璃板进行实验； (2)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B(与蜡烛A大小相同)竖立在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的______(前侧/后侧)观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是______(控制变量法/等效替代法/转换法)： (3)移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，直接观察光屏，光屏上______(能/不能)出现蜡烛的像，说明物体通过平面镜所成的像是______(虚/实)像： (4)实验时，将蜡烛A逐渐靠近玻璃板时，它的像的大小______(变大/不变/变小)； (5)实验中，让玻璃板沿OO'轴(如图中玻璃板与桌面的接触部分)方向水平向右移动，结果他发现镜中的像相对于A______(向右/向左/不)移动，他又将玻璃板绕OO'轴转向自己，发现镜中的像______(转向自己/转离自己/不动)。 (6)小刚根据所学的平面镜知识，设计了如2图所示为水位测量仪的示意图，A点与光屏PQ在同一水平面上，从A点发出的一束与水平面成45°角，方向不变的激光，经水面反射后，在光屏上的B点处形成一个光斑，光斑位置随水位变化而发生变化。若A点与水面相距3m，则A与它在水中的像A'之间的距离为______m；若光斑B向左移动了1m，说明水位______(上升/下降)了。 【答案】薄  前侧  等效替代法  不能  虚  不变  不  转向自己  6  上升 【解析】解：(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； (2)在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧(A侧)观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法； (3)因为平面镜所成的像是虚像，不会出现在光屏上，所以，移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上无法呈现蜡烛的像，说明平面镜成虚像； (4)平面镜成像大小跟物体大小有关，与物体到平面镜的距离无关，将蜡烛A逐渐远离玻璃板时，像的大小不会变化； (5)在实验过程中，让玻璃板沿00'轴方向水平向右移动，A和平面镜之间的距离不变，根据物像到平面镜的距离相等，A的像和平面镜之间的距离也不变，所以他发现镜中的像相对于A不移动； 由于像与物关于镜面是对称的，当镜子绕OO'向人转动时，如图所示，所以像也向人的方向转动。 (6)根据平面镜成像中的像物等距可知，A点与水面相距3m，则A与它在水中的像A'之间的距离为3m+3m=6m； 若光斑B向左移动了1m，移动到E点，如下图所示： BE=OF=1m，因为从A点发出的一束与水平面成45°角，所以CG=12OF=12×1m=0.5m， 则说明水位上升了0.5m。 故答案为：(1)薄；(2)前侧；等效替代法；(3)不能；虚像；(4)不变；(5)不；转向自己；(6)6；上升 (1)从厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像这一角度去分析此题； (2)等效替代法是在保证某种效果相同的前提下，将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。等效替代法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一； (3)平面镜所成的像是虚像，不会出现在光屏上； (4)平面镜成像大小跟物体的大小有关； (5)根据平面镜成像特点可知像与物关于镜面是对称的； (6)平面镜成像的实质是光的反射，平面镜成像的特点是：像物等距、像物等大、虚像。 类型三 探究光的折射规律 【方法技巧】 考点： （1）两角的识别。 （2）两角的大小关系。 （3）实验数据的分析。 （4）光路可逆性的验证。 技巧： 解答时以实验现象为切入点，以实验数据为关键点得出所需验证的结论。 【专项训练】 1.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中： (1)如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将________________(选填“向左移动”“向右移动”或“不动”)，这说明光从空气斜射入水中时，传播方向______(选填“会”或“不会”)发生偏折．实验中光在空气中的传播路径并不清晰，为解决此问题，他在水面上方喷了一些__________． (2)如图乙，小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是否____________．如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，调整激光笔使入射光逐步偏向法线，折射光也逐步偏向法线，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之______(选填“增