2026年8年级上册期末考试专项训练物理含答案 专题01 期末实验题(期末专项训练)
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题型一 声现象综合类实验(共2小题)
题型九 水沸腾实验(共2小题)
题型二 声音的特性 探究隔音性能(共4小题)
题型十 熔化实验(共4小题)
题型三 小孔成像(共2小题)
题型十一 蒸发快慢影响因素 跨学科实验(共2小题)
题型四 光的反射(共2小题)
题型十二 物体的运动实验综合(共6小题)
题型五 平面镜成像(共4小题)
题型六 光的折射(共3小题)
题型七 光的色彩 测焦距等光学综合实验(共2小题)
题型八 凸透镜成像规律(共5小题)
题型一 声现象综合类实验(共2小题)
1.小杨安装了如图所示的装置,来进行声音的有关实验,在密闭性良好的玻璃钟罩内的泡沫底座上放一个能通过遥控控制发声的喇叭,并在喇叭上方放置了若干塑料小球。
(1)他让喇叭持续发声,同时用抽气机不断往外抽气,听到的喇叭声变小,由此,她进一步推导得出,如果钟罩内是真空,她 (选填“能”或“不能”)听见喇叭声;他是通过推断但不是实验得出的结论,这种研究方法叫 ;(选填“控制变量法”“转换法”“实验推理法”)
(2)在抽气的过程中,她看到塑料小球的跳动的剧烈程度 (选填“加剧”“变弱”或“几乎不变”),整个实验过程,她都能看清小球的跳动情况,这现象说明了光 (选填“能”或“不能”)在真空中传播;
(3)如图蓝牙音箱正在播放音乐,观察到蜡烛的烛焰在晃动。而且我们发现离音响越远,烛焰的晃动幅度越小,此现象除了说明声波具有能量,还能说明声音的响度与 有关。
【答案】(1) 不能 实验推理法
(2) 几乎不变 能
(3)距声源的距离
【详解】(1)[1][2]让发声体持续发声,同时用抽气机不断往外抽气,听到的发声体声音逐渐减小。由此,进一步推理得出,如果钟罩内是真空,不能听见发声体的声音。他是通过推断但不是实验得出的结论,这种研究方法叫实验推理法。
(2)[1][2]抽气的过程中,声音变小,是声音的传播减弱,与声音的产生无关,所以塑料小球跳动的剧烈程度几乎不变。抽气的过程中,都能看清小球的跳动情况,说明光可以传播,表示光在真空中可以传播。
(3)蜡烛越远离音响,烛焰晃动的幅度越小,说明声波在传播过程中能量不断衰减,即离声源越远,响度越小,说明声音的响度与距离声源的远近有关。
2.在探究声现象时,小明做了下面的实验:
(1)如图甲所示,用悬挂着的乒乓球接触正在发声的音叉,可观察到乒乓球被反复弹开,该现象说明发声的音叉正在 。
(2)如图乙所示,用一只手将钢尺压在桌沿上,用另一只手轻拨钢尺一端,听其响度;再用力拨钢尺听其响度,这是研究响度与 的关系;当钢尺伸出桌面超过一定长度时,虽然用同样的力拨动钢尺,却听不到声音,这是由于 。
(3)如图丙所示,木梳的梳齿左侧较稀疏、右侧较密集,用塑料片保持相同的力度和相同的速度从木梳的左侧滑到右侧,塑料片在 (选填“左”或“右”)侧振动的频率高。
(4)如图丁所示,把玻璃罩内的空气逐渐抽出,听到正在响铃的闹钟声音逐渐变小,由此得出声音不能在真空中传播,你是怎样得出这一结论的?(_______)
A.通过日常生活经验得出的B.用实验直接证实的
C.通过理论分析出来的D.建立在实验基础上加科学推理得出的
(5)如图戊所示,将三支点燃的蜡烛排列在音箱的前方,播放音乐时,看到烛焰随着音乐的节奏晃动,这个现象说明声波具有 。
【答案】(1)振动
(2) 振幅 钢尺振动频率太低,是次声波
(3)右
(4)D
(5)能量
【详解】(1)当乒乓球接触正在发声的音叉时被反复弹开,这是因为音叉在振动,从而使乒乓球被弹开。
(2)[1]用不同的力拨钢尺,钢尺振动的幅度不同,响度不同,这是研究响度与振幅的关系。
[2]当钢尺伸出桌面超过一定长度时,用同样的力拨动钢尺,钢尺振动的频率会很低,低于20Hz,属于次声波,人耳听不到次声波,所以听不到声音。
(3)木梳的齿左侧较稀疏、右侧较密集,用塑料片保持相同的力度和相同的速度从木梳的左侧滑到右侧,在右侧时,塑料片在相同时间内振动的次数更多,所以塑料片在右侧振动的频率高。
(4)把玻璃罩内的空气逐渐抽出,听到正在响铃的闹钟声音逐渐变小,但由于无法将玻璃罩内抽成绝对真空,所以是建立在实验基础上加科学推理得出的声音不能在真空中传播的结论,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(5)播放音乐时,看到烛焰随着音乐的节奏晃动,这是因为声波具有能量,使烛焰晃动。
题型二 声音的特性 探究隔音性能(共4小题)
3.小明用一把钢尺探究有关“乐音的特性”实验。
(1)小明拨动钢质刻度尺时,看到了钢尺伸出桌面的部分在振动,同时听到钢尺拍打桌面发出的声音,小明在实验操作中存在的问题是 ;
A.伸出桌面的钢尺太短 B.伸出桌面的钢尺太长
C.钢尺在桌面上的部分,没有被手压紧 D.钢尺在桌面上的部分,被手压得太紧
(2)规范实验操作后,他将钢尺一端伸出桌边,保持钢尺伸出桌边的长度不变,用大小不同的力分别拨动钢尺,观察钢尺振动的 ,同时可以听出声音的响度不同;
(3)在探究音调的高低与振动快慢的关系时,不断改变钢尺伸出的长度,并用大小相同的力分别拨动,他发现钢尺伸出的越长,露出的部分振动的越 ,音调越低;
(4)当钢尺伸出桌面的长度增大到一定程度时,虽然用同样的力拨动钢尺,却听不到声音,这是由于此时产生的声音为 (选填“超声波”或“次声波”)。
【答案】 C 振幅大小 慢 次声波
【详解】(1)[1]此实验要探究影响音调的因素,拨动钢尺刻度尺,应观察钢尺伸出桌面的部分在振动情况听发出的声音的音调高低,听到钢尺另一端拍打桌面发出的声音会干扰实验结果,应用手在桌边压紧钢尺,使钢尺紧贴桌面,这样另一端就不会振动了,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
(2)[2]保持钢尺伸出桌边的长度不变,就是控制尺子振动的频率相同,此时应用大小不同的力拨动尺子,改变尺子振动幅度的大小,探究音调的响度与振动幅度的关系。
(3)[3]钢尺发出声音的音调与钢尺振动快慢有关,用相同的力拨动钢尺,当钢尺伸出桌面的长度增大时,振动频率变小,振动的越慢,发出声音的音调越低,说明音调的高低与发声物体的振动频率有关,频率越小,音调越低。
(4)[4]人耳的听觉频率范围为20~20000Hz,低于20Hz的声音为次声波,人耳听不到;当钢尺伸出桌面的长度增大到一定程度时,振动频率会很低,小明不能听到钢尺发出的声音,原因可能是钢尺振动的频率低于20Hz。
4.小明想比较几种材料(衣服、锡箔纸、泡沫塑料)的隔音性能,除了待检测的材料外,可利用的器材还有:音叉、机械闹钟、鞋盒。小明将声源放入鞋盒内,在其四周塞满待测材料,以下是他设计的两种实验方案:
方案A.让人站在距鞋盒一定距离处,比较所听见声音的响度;
方案B.让人一边听声音,一边向后退,直至听不见声音为止,比较此处距鞋盒的距离;
(1)在本实验中适合作声源的是 ;
(2)通过实验得到的现象如表1、2所示,则待测材料隔声性能由好到差的顺序为 ;
表1
表2
(3)他设计的两种实验方案中,由实验现象可知方案A不合适,理由是 ;
(4)实验后小刘又设计了不用鞋盒的方案C:让人站在距声源一定距离处,用不同的材料包裹声源,增加包裹材料的厚度直至人耳听不见声音为止,这时他应通过比较 来比较材料的隔音性能。
【答案】(1)机械闹钟
(2)泡沫塑料、锡箔纸、衣服
(3)靠听到声音的响度判断不是太直观,具有很大的误差
(4)厚度
【详解】(1)机械闹钟发出的声音有节奏,声音较为稳定,适合做实验声源。
(2)人听不到钟声的位置与闹钟距离为
泡沫塑料的距离最短,说明隔音效果最好;衣服的距离最长,说明隔音效果最差,因此待测材料隔声性能由差到好的顺序为:泡沫塑料、锡箔纸、衣服。
(3)A方案:靠听到声音的响度判断不是太直观,具有很大的误差,方案不适合。
(4)让人站在距声源一定距离处,用不同的材料包裹声源,增加包裹材料的厚度直至人耳听不见声音为止。
5.在学习演奏小提琴的过程中,小明和同学们发现弦乐器的琴弦发出声音的音调受很多因素的影响,他们决定对这种现象进行探究,经讨论后提出以下猜想:
猜想一:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关;
猜想二:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的长短有关;
猜想三:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关。
为了验证以上猜想是否正确,他们找到了一些不同规格的琴弦,如表:
(1)为了验证猜想一,应选用两根编号分别为 的琴弦进行实验;
(2)为了验证猜想二,应选用两根编号分别为 的琴弦进行实验;
(3)为了验证猜想三,小明选用编号为甲、乙的琴弦进行实验,则表中缺少的数据:a 应 50,b应 0.6(均选填“等于“或“不等于”);
(4)探究过程常采用下列主要步骤:
A.分析归纳得出结论;
B.设计和进行试验;
C.提出问题与猜想。
这些探究步骤的合理顺序应该是 (只填代号);
(5)探究过程中用到的物理方法是 法。
【答案】 乙、丁 丙、丁 等于 不等于 CBA 控制变量
【详解】(1)[1]探究猜想一:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的材料有关,应控制琴弦的长度和横截面积相同而材料不同,由表中实验数据可知,应选编号为乙、丁的琴弦进行实验。
(2)[2]探究猜想二:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的长短有关,用控制琴弦的材料和横截面积相同而长度不同,由表中实验数据可知,应选编号为丙、丁的琴弦进行实验。
(3)[3][4]探究猜想三:琴弦发出声音的音调可能与琴弦的横截面积有关,应控制琴弦的材料和长度相同而横截面积不同,选用编号为甲、乙的琴弦进行实验,则甲琴弦的长度a应等于50,b应该不等于0.6。
(4)[5]科学探究的合理步骤应该是:提出问题与猜想,设计和进行试验,分析归纳得出结论;故合理顺序是CBA。
(5)[6]当一个物理量受多个因素影响时,探究其中一个因素和物理量的关系时,采用控制变量法。
6.小明在跨学科实践活动中观察如图甲所示的二胡时猜想:弦发声的音调可能与弦的长短、粗细和松紧有关。于是他找来两根粗细不同的钢丝,设计了如图乙所示的装置,一块厚木板上有A、B两个楔支撑着钢丝,其中A楔固定,B楔可沿木板移动以改变钢丝振动部分的长度。将钢丝的末端固定在木板O点,另一端通过滑轮悬挂不同个数的相同重物,重物个数越多,钢丝绷的越紧。轻轻拨动钢丝,在AB间产生振动,进行了四次对比探究,四次实验的部分信息如下表所示:
(1)实验中,在钢丝末端悬挂不同数目的钩码是为了改变钢丝的 ;
(2)第1、2两次实验是为了探究音调与弦的 的关系,拨动后发现第1次实验发声音调低,则小明可得出结论:当弦的 相同时,弦越 ,音调越高;
(3)为了探究某一猜想,关于第4次钢丝直径的选择是_________(填序号);
A.1mmB.2mmC.1mm或2mm均可
(4)二胡演奏时可通过手指按压、松开、滑动等指法配合产生优美旋律,图丙中小明手握上端,两手指按压的是音符“3”、“4”位置,已知相同条件下,弦越短,音调越高。为发出“3”的音符(“3”比“4”音调低),此时他最简单合理的操作是:松开 (食指/中指)。
【答案】(1)松紧程度
(2) 粗细 长度和松紧程度 细
(3)C
(4)中指
【详解】(1)由“将钢丝的末端固定在木板O点,另一端通过滑轮悬挂不同个数的相同重物,重物个数越多,钢丝绷的越紧”可知,在钢丝末端悬挂不同数目的钩码是为了改变钢丝的松紧程度。
(2)[1]由表中数据可知,实验1和2钢丝的直径不同,所以探究的是音调与弦的粗细的关系。
[2][3]实验1的弦更粗,发声音调低,故可得:在弦的松紧程度和长度一定时,弦越细,音调越高。
(3)由表中数据可知,第4次实验弦的长度与其它几次实验不同,说明要探究的是音调与弦的长度的关系,则要控制弦的松紧程度和直径相同,若选择1、4两组实验,则钢丝的直径应为2mm,若选择2、4两组实验,则钢丝直径应选择1mm。
故选C。
(4)弦越短,音调越高,为发出“3”的音符,即降低音调,则应使弦变长,故应松开中指。
题型三 小孔成像(共2小题)
7.如图甲所示是《墨经》中记载的小孔成像示意图,为进一步探究小孔成像的特点,用易拉罐和半透明塑料膜制作了如图乙所示的实验装置。
(1)在制作小孔时,把小孔戳成三角形,用它来观察烛焰,半透明膜上呈现出了烛焰的 (选填“正立”或“倒立”)的 (选填“实”或“虚”)像;
(2)将三角形孔改为方形和圆形孔,半透明膜上像的形状不变,说明小孔所成的像与孔的形状 (选填“有关”或“无关”);
(3)将烛焰远离小孔,则所成像大小将 ;
(4)在易拉罐底部不同位置戳了两个小孔,用它来观察烛焰,则半透明膜上会________;(填正确选项前的字母)
A.只会出现一个像B.出现两个重合的像C.在不同的位置出现两个像
(5)如图丙所示,夏天树荫下的圆形光斑与题(1)中像的形成原理 (选填“相同”或“不同”),这些光斑是太阳的 (选填“像”或“影子”)。
【答案】(1) 倒立 实
(2)无关
(3)变小
(4)C
(5) 相同 像
【详解】(1)[1][2] 小孔成的是倒立的实像,小华在制作小孔时,把小孔戳成三角形,用它来观察蜡烛,半透明膜上仍然呈现出了烛焰的倒立的实像。
(2)将三角形改为方形和圆形,孔的形状改变看,半透明膜上像的形状不变,说明小孔所成的像与孔的形状无关。
(3)将蜡烛远离方形小孔,物距变大,像距不变,则所成像大小将变小。
(4)在易拉罐底部不同位置戳了两个小孔,用它来观察蜡烛,蜡烛光分别经过两孔,成实像,则半透明膜上会在不同的位置出现两个像,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(5)[1][2]树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶间的间隙形成的太阳的像,属于小孔成像,所以成像原理相同。
8.中华文化源远流长,公元4世纪前的《墨经》中就记载了小孔成像现象和解释,如图甲所示。
(1)小华想用小孔成像原理,用易拉罐和纸筒制作一个简易针孔照相机,如图乙所示,在纸筒A端封上半透明膜,将纸筒的 (选填“A”或“B”)端插入易拉罐中;
(2)小华在易拉罐底部不同位置戳了两个不同形状的小孔,用它来观察蜡烛。调节内筒,则半透明膜上会 ;
A.只会出现一个倒立的烛焰的像
B.在不同的位置出现两个倒立的烛焰的像
C.出现两个不同形状的光斑
(3)为了研究小孔大小对成像的影响,小华又设计了有不同形状孔的卡片甲,如图丙所示,并用另一张卡片乙覆盖在甲上面。如图A、B、C所示,沿箭头方向水平移动乙,改变孔的大小;观察光斑形状的变化情况,能满足实验要求的是 ;
(4)如图丁,小华用自制针孔照相机在不同位置观察烛焰,有以下两种说法:①将蜡烛靠近小孔,烛焰的像变大:②保持小孔和烛焰的距离不变,向后移动内筒,增加筒长,烛焰的像变大。对于这些说法,其中正确的有 。(填序号)
【答案】(1)A
(2)B
(3)A
(4)①②
【详解】(1)半透明膜是光屏,用来承接像,应放在光线汇聚的位置,同时为了能更清晰的观察到所成的像,半透明膜处应该暗一些,所以应该将纸筒的A端插入易拉罐中。
(2)有两个小孔,每个小孔都会独立成像,每个孔都能形成一个倒立的实像(因为是小孔成像),像的形状由物体(烛焰) 决定,与小孔形状无关,所以两个小孔会在光屏上形成两个倒立的烛焰像,分别位于对应光路的投影位置,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)实验目的是研究小孔大小对成像的影响,需要控制变量,即只改变孔的大小,保持形状不变,如图丙,A中小孔形状是三角形,移动卡片乙后形状仍然为三角形,符合要求,B中是圆形小孔,移动乙后,形状会发生变化,不符合要求,C是平行四边形,移动乙后形状改变,不符合要求。
(4)将蜡烛靠近小孔,则光线经过小孔后照射范围变大,烛焰的像会变大;若保持小孔和烛焰的距离不变,向后移动内筒,增加筒长,光线经过小孔后照射范围变大,烛焰的像变大,所以①②两个说法都是正确的。
题型四 光的反射(共2小题)
9.为了“探究光的反射定律”,某物理兴趣小组进行了如图所示的实验探究。
(1)在图甲中,将平面镜M放置在水平桌面上,白色硬纸板竖直立在平面镜上,硬纸板由E、F两部分组成,并可以绕竖直缝ON折转;用作光屏的硬纸板表面应该粗糙一点,这样光可以在纸板上发生 (选填“直线传播”“镜面反射”或“漫反射”),以便从不同方向可以看到纸板上光的传播路径。
(2)在图乙中,将硬纸板F的部分向后折转,在F上观察是否有反射光线,这个操作是为了探究的问题是: ?
(3)在图丙中,保持E、F在同一平面内,将硬纸板倾斜,让入射光线仍贴着硬纸板沿AO方向射向镜面,则在硬纸板F部分上 (选填“能”或“不能”)看到反射光线。
(4)为了探究“反射角与入射角的大小关系”,接下来的操作是: 。
【答案】(1)漫反射
(2)光反射时,反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内
(3)不能
(4)竖直放置硬纸板,多次改变入射角大小,再测量对应的反射角大小
【详解】(1)为了看清楚纸板上的光路,纸板材质应选择较粗糙,光线射在上面发生漫反射,漫反射光线射向各个方向,使从纸板前不同方向都可以看到纸板上光AO的径迹。
(2)在图乙中,将硬纸板F的部分向后折转,不在原来的平面上,则在E上不能看到反射光线,这是为了探究反射光线,入射光线和法线是否在同一平面内。
(3)如图丙所示,保持E、F在同一平面内将硬纸板倾斜,让入射光线仍贴着硬纸板沿AO方向射向镜面,则入射光线和法线所在平面和E、F所在平面不是同一平面,因为反射光线和入射光线和法线在同一个平面内,故硬纸板上不能看到反射光线。
(4)为了得到“反射角等于入射角”这一普遍规律,接下来的操作是改变入射光线的入射角度,即改变入射角大小,多次实验,得出实验结论。
10.在“探究光反射的规律”时,进行了如图甲所示的实验。
(1)实验中用到了白板,白板的作用是 ,光在白板上发生了 (镜面/漫)反射。
(2)同一平面内多次改变入射光方向进行实验,比较反射角和入射角的大小关系,可得出结论 ,多次实验的目的是 。
(3)调整到白板上能看到入射光和反射光后,如图甲,若将入射光贴着白板,绕底边整体再向后倾斜;如图乙,将白板绕ON向后折后。甲、乙两种操作后,下列叙述正确的是___________。
A.白板上都还能看到反射光
B.反射光的方向都没有改变
C.反射角和入射角的大小关系都没有改变
D.法线的位置发生改变
(4)实验发现:法线在探究过程中起到非常重要的作用,下列理解正确的是___________。
A.法线是真实存在的一条光线
B.法线可以帮助我们判断并测出入射角和反射角
C.法线有助于确定反射光线、入射光线在同一个平面
【答案】(1) 显示光的传播路径 漫
(2) 反射角等于入射角 寻找普遍规律
(3)C
(4)B
【详解】(1)[1]在“探究光反射的规律”时,实验中用到了白板,白板的作用是显示光路,便于观察。
[2]由于白板的表面是粗糙的,所以光在白板上发生了漫反射。
(2)[1]多次改变入射光方向进行实验,比较反射角和入射角的大小关系,发现每次两角大小相等,可得出结论:反射角的大小等于入射角的大小。
[2]实验中,会进行多次实验,其实验的目的是为了得到普遍规律,避免实验偶然性。
(3)A.若将入射光贴着白板,绕底边整体再向后倾斜,此时反射光线所在的平面与镜面依然垂直,且反射光线、入射光线和法线同面,此时反射光线在白板前方,白板上看不到到反射光;将白板绕ON向后折后,此时入射光线、法线、反射光线在仍在原来的平面内,在NOF面上看不到反射光线,故A错误;
B.甲中入射光方向改变,反射光方向也会改变,故B错误;
C.无论入射光如何调整,反射角始终等于入射角,该关系不变,故C正确;
D.法线垂直于平面镜,平面镜位置、入射点位置都没改变,因此法线的位置不变,故D错误。
故选C。
(4)ABC.法线是经过入射点垂直于反射面的直线,它是一条辅助线,通常用虚线表示,不是真实存在的,有助于帮助我们判断并测出入射角和反射角,法线始终垂直于镜面,利用法线不能确定反射光线、入射光线在同一个平面,故B正确,AC错误。
故选B。
题型五 平面镜成像(共4小题)
11.如图所示,是“探究平面镜成像特点”的装置。
(1)实验中采用玻璃板代替平面镜,目的是 ;
(2)在玻璃板前放一个棋子A,再将另一个相同的棋子B放到 (选填“玻璃板前”或“玻璃板后”,下同),人眼在 观察,移动棋子B,使它与棋子A在镜中所成的像重合,说明 ;
(3)多次改变棋子A的位置,分别找到相应的像,并设计了如下表格,记录数据。请在表格内()位置填入合适内容:
(4)将一张白纸竖直放在 , 观察白纸,若白纸上观察不到A的像,则说明平面镜所成的是虚像;
(5)小明到书店买书,当他走近书店玻璃门时,两扇玻璃门自动左右移动打开。他想知道玻璃门左右移动时,他通过玻璃门所成像的位置是否改变,小明应采取的措施是___________。
A.将棋子A平行于玻璃板移动
B.将棋子B平行于玻璃板移动
C.将玻璃板沿玻璃板与方格纸接触的直线方向左右平移
D.将玻璃板绕底边前后转动
【答案】(1)便于确定像的位置
(2) 玻璃板后 玻璃板前 像与物大小相等
(3)棋子A到平面镜的距离
(4) 棋子B的位置 直接
(5)C
【详解】(1)本实验采用玻璃板代替平面镜的目的是便于确定像的位置,因为玻璃板既能反射光成像,又能透过玻璃看到后面的棋子,通过移动后面的棋子与前面棋子的像重合,就能确定像的位置。
(2)[1][2][3]实验中的两棋子要求大小相同,这是为了探究物像的大小关系;在玻璃板前放一个棋子A,再将另一个相同的棋子B放到玻璃板后,人眼在玻璃板前,调整棋子B的位置使它与棋子A的像完全重合,说明像和物的大小相等。
(3)实验过程中应该记录物距和对应的像距,所以表格内位置应该填入棋子A到平面镜的距离。
(4)[1][2]将一张白纸竖直放在棋子B的位置,直接观察白纸,白纸相当于光屏,若白纸上观察不到A的像,则说明平面镜所成的是虚像。
(5)玻璃门水平方向上移动,为探究玻璃门移动时像的位置是否改变,应保持物体的位置不变,将玻璃板沿玻璃板与方格纸接触的直线方向左右平移,若移动棋子A和棋子B相当于移动了物体和物体的像,将玻璃板绕底边前后转动进行试验与题干“两扇玻璃门自动左右移动打开”矛盾,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
12.小明同学利用如图1甲所示装置进行“探究平面镜成像特点”实验。实验器材有:薄玻璃板、两个完全相同的蜡烛A和B、白纸、刻度尺等。
(1)为了便于观察,本实验最好在 (选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行。为了提高实验的精度和效果,应该选用 (选填字母序号);
A.5mm厚的无色透明玻璃板
B.3mm厚的平面镜
C.2mm厚的茶色玻璃板
(2)小明利用图1实验装置进行探究,他将玻璃板竖直向上移动一段距离,观察到蜡烛A的像 ,接着他将玻璃板放回原处,把蜡烛A靠近或远离玻璃板时,调整蜡烛B的位置,发现蜡烛B始终能与A的像完全重合,从而说明平面镜所成像的大小与 无关;
(3)实验中,有的同学发现无论怎样将蜡烛B在玻璃板后面的白纸上移动,都无法与蜡烛A的像完全重合,其原因可能是 ;
(4)用图1中的器材探究平面镜成像的特点时,发现不便得到像和物左右之间的关系,为解决这一问题,应选用图2中的 (选填“a”“b”或“c”)棋子进行实验;
(5)图3-1所示,是“蜡烛在水中燃烧”的实验场景,现欲利用图3-2(俯视图)所示装置呈现图3-1的“像成在烧杯的水中”情景,仅需将玻璃板朝( )(选填字母序号)方向移动。
A.①B.②
C.③D.④
【答案】(1) 较暗 C
(2) 位置不变 物体到平面镜的距离
(3)玻璃板没有与桌面垂直放置
(4)a
(5)C
【详解】(1)[1]光线较暗时,成像的蜡烛和环境对比度比较大,并且蜡烛比较亮,蜡烛在玻璃板中成像会更清晰,实验现象会更加明显,因此实验应在较暗的环境中进行。
[2]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,所以应选用较薄玻璃板;用玻璃板代替平面镜,可以同时观察到蜡烛A的像和玻璃板后面的蜡烛B,便于确定像的位置。因此应选择2mm厚的茶色玻璃板。故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)[1]由于平面镜所成的像与物体关于镜面对称,如果将玻璃板竖直向上移动一段距离,因蜡烛A的位置不变,因此蜡烛A的像不动。
[2]平面镜成像时,像的大小始终与物体大小相等,不会因物体到镜面的距离变化而改变。因此,无论蜡烛A靠近或远离玻璃板,蜡烛B只需调整位置即可与像重合,无需改变自身大小。
(3)平面镜所成的像与物关于平面镜对称,玻璃板竖直放在水平桌面上,像在水平桌面上,玻璃板没有竖直放置时,像会偏上或偏下,此时无论怎样移动蜡烛都无法与像重合。
(4)用图2中的器材探究平面镜成像的特点时,发现不便得到像和物左右之间的关系,为解决这一问题,应选用左右不对称的物体,故用图2中的a棋子进行实验
(5)平面镜成像时,像与物体到平面镜的距离相等,要使像移到烧杯中,需要增大蜡烛到玻璃板的距离,因此需将玻璃板朝③方向移动。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
13.小明用图甲所示的装置探究平面镜成像特点。
(1)将玻璃板竖立在白纸上,把点燃的蜡烛A放在玻璃板前。把未点燃的蜡烛B放在玻璃板后移动,直到看上去它与蜡烛A的像完全重合,说明蜡烛A的像与蜡烛A大小 ;
(2)多次改变蜡烛A的位置,并移动蜡烛B确定像的位置,每次标记出蜡烛A 和它像的位置,测量相应的距离,填入表格中。表格中a处表头应填的内容是 ;
(3)如图乙所示,当玻璃板按图(向左倾斜)方向转动,像将沿 (选填“顺时针”或“逆时针”)移动:
(4)人是怎么看到像的?小明认为:这是像发出的光,进入人眼(如图丙所示)。
①用一张足够大且不透光的黑布,竖直放置在 (选填“X”或“Y”)区域,人还能看到像,证明小明的观点是错误的;
②请在图丁中,作出人看到像(M点)的完整光路(保留作图痕迹)。
【答案】(1)相等
(2)蜡烛B到平面镜的距离/cm
(3)逆时针
(4) Y
【详解】(1)根据等效替代法,把未点燃的蜡烛B放在玻璃板后移动,直到看上去它与蜡烛A的像完全重合,说明蜡烛A的像与蜡烛A大小相等。
(2)实验中需要测量蜡烛A和蜡烛B到平面镜的距离,以便于比较像与物到镜面的距离,所以在表格中a处表头应填的内容是蜡烛B到平面镜的距离/cm。
(3)根据平面镜成像的特点可知,像与物关于镜面对称,所以如图乙所示,当玻璃板按图(向左倾斜)方向转动,像将沿逆时针移动。
(4)[1]为了验证人看到的像是不是像发出的光进入人眼,应隔断像到人眼的传播路径,但不能隔断物体发光的光经玻璃板反射进入人眼的传播路径,因此应用一张足够大且不透光的黑布,竖直放置在Y区域,人还能看到像,证明小明的观点是错误的。
[2]人看到像M点是蜡烛发出的光经玻璃板反射后进入人眼,人眼逆着反射光线看过去,看到了像M点,因此应连接人眼和像M点,与玻璃板的交点即为入射点,连接蜡烛和入射点即为入射光线,连接入射点与人眼即为反射光线,如图所示:
14.小明和小华利用茶色玻璃板、刻度尺、白纸、两个相同的蜡烛等器材,探究平面镜成像的特点。
(1)如图甲,将白纸平铺在水平桌面上,再将玻璃板 放置在纸上;
(2)在玻璃板前放上蜡烛A,点燃A,再将蜡烛B放到玻璃板后,调整B的位置使其与A的像 ,在纸上分别记录A、B的位置;
(3)多次改变A的位置,重复上述实验。在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,下列测量方法中正确的是 ;记录测得的数据,上面表格中“▲”处内容应为 ;
(4)如图乙,将玻璃板倾斜,在白纸上不断移动物体B的位置,发现始终与物体A的像不能重合,物体A的像与物体A将 (选填“仍然”或“不再”)关于镜面对称;
(5)下列做法能使图甲中像的位置发生改变的有( )(从实验者视角);
A.只将平面镜向右平移
B.只将平面镜向上平移
C.只将平面镜绕左侧边在水平桌面上逆时针转动
D.只将平面镜绕底边向后倾斜
(6)知道平面镜成像特点之后,小明利用两块平面镜、圆形纸筒制作了如图丙所示的观物镜,用它观察正立的“箭头”所成的像的形状为( )(选填字母)。
A.B.
C.D.
【答案】(1)竖直
(2)完全重合
(3) 方法2 蜡烛A到平面镜的距离
(4)仍然
(5)CD
(6)B
【详解】(1)如果玻璃板不竖直放置,后面的棋子与前面棋子的像不在同一高度上,怎样操作都不会重合的,因此也就无法比较像与物的大小关系,故应将玻璃板竖直放置在纸上。
(2)在玻璃板前放一个蜡烛A,再将另一个相同的蜡烛B放到玻璃板后,调整蜡烛B的位置,发现它与蜡烛A所成的像完全重合,这说明像与物体大小相等。两者重合时,在方格纸上标出蜡烛A、B的位置并记录。
(3)[1]在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,为使得成像更清晰,应选择玻璃板靠近蜡烛A的一面作为反射面,同时选择蜡烛A和蜡烛B上关于镜面对称的点作为A、B的位置,所以在探究像到镜面距离与物到镜面距离的关系时,测量方法中正确的是方法2。
[2]实验中要测量蜡烛A和蜡烛A的像到平面镜的距离,因此表格中“▲”处应为蜡烛A到平面镜的距离。
(4)将玻璃板倾斜,在白纸上不断移动物体B的位置,发现始终与物体A的像不能重合,是因为所成的像与物关于镜面对称,所以物体B与物体A不能重合。
(5)AB.只将平面镜向右、向上平移时,平面镜所在的整个平面是不变的,且像与物关于镜面对称,物体的位置不变,则像的位置不变,故AB不符合题意;
C.只将平面镜绕左侧边逆时针转动时,物体A到镜面的距离发生了变化,由平面镜成像的特点可知,像的位置会发生变化,故C符合题意;
D.只将平面镜绕底边向后倾斜,根据像与物关于镜面对称可知,像的位置变化,故D符合题意;
故选CD。
(6)由于平面镜成的像与物关于镜面对称,则正立的“箭头”在上方的平面镜中成的像的“箭头”向右,这个“箭头”向右的像在下方的平面镜中成的像的“箭头”向下,所以眼睛看到的是“箭头”向下的像,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
题型六 光的折射(共3小题)
15.在探究光的折射特点的实验中:
(1)如图甲所示,光从空气斜射入水中,将入射角、折射角记录在下表中。本实验多次改变入射角的目的是 ,当光以32°的入射角从水中射入空气中时,折射角为 °;
(2)如图乙所示,将透明的薄壁厚度可忽略不计方形水槽水平放置,激光笔沿图示方向发出一束光,侧壁上A处出现一个光斑,水槽中注入一定量的水后,侧壁上B处出现一个光斑,为使光斑由B移至C处,应使水槽中水面的高度 选填“增加”“减少”或“不变”,水面高度的变化量 选填“大于”“小于”或“等于”BC间的距离;
(3)如图丙所示,小明将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射,为使光束沿DE方向射出,则激光笔照射在水槽底部的位置必须在 选填“①”“②”或“③”区域内,且激光笔射出的入射光的方向应 。
【答案】(1) 得出普遍性的规律 45
(2) 增加 大于
(3) ② 与DE方向平行
【详解】(1)[1]一次实验得出的实验结论具有偶然性,为了排除偶然性,得出具有普遍性规律的结论,实验时应多次改变入射角获得多组数据。
[2]在光的折射现象中,光路是可逆的,由表中数据可知,当光线以45°的入射角从空气斜射入水中时,折射角为32°,所以当光线以32°的入射角从水射入空气中时,折射角为45°。
(2)[1]当水槽中的水增加时,图像如图所示:
则为使光斑由B移至C处,应使水槽中水面的高度增加。
[2]因入射角不变,所以折射光线相互平行,由上图可知,水面高度的变化量大于BC间的距离。
(3)[1][2]光从空气斜射入水中,又从水中斜射向空气中,经过两次折射,最后的折射光线与原入射光线相平行,所以激光笔射出的入射光的方向应与DE方向平行。光从空气中斜射入水中时,入射角大于折射角,从水中斜射入空气中时,入射角小于折射角,如图所示:
由图可知,激光笔照射在水槽底部的位置必须在②区域内。
16.小明为探究光的折射规律设计了如图甲所示的实验装置,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
A. B. C. D.
(1)实验时,光贴着光屏从空气射入水中,小明将F板向后折转一定的角度,则在F板上 (选填“能”或“不能”)看到折射光,此时折射光线和入射光线 (选填“在”或“不在”)同一平面内;
(2)小明将光屏F恢复原状,保持入射光不动,继续加水,会看到杯底的亮斑B向 (选填“左”、“右”或“上”)移动;
(3)小明继续用另一只激光笔让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明 ;
(4)让一束激光从某玻璃斜射向空气(如图乙)。保持入射点不动,改变入射角(每次增加0.2°),当入射角增大到41.8°时,折射光消失,只存在入射光与反射光,这种现象叫做光的全反射,如图丙所示.此时的入射角叫做这种物质的临界角.当入射角大于临界角时,只发生反射,不发生折射,根据以上内容可判断:
①当光从空气射向玻璃时 (填“会”或“不会”)发生光的全反射现象;
②一个三棱镜由上述玻璃制成,一束光垂直于三棱镜的一个面射入,如图丁所示,则关于这束光经过三棱镜后的光路描述,如图中正确的是 。
(5)下表中是光在几种不同介质中的传播速度;如图甲、乙是光在这几种介质中发生折射的光路。
①综合分析表中的数据和图甲的光路图可以得出的结论是:光束从传播速度大的介质中斜射入传播速度小的介质中时,折射角 入射角(选填“大于”、“小于”或“等于”);
②现代医学中常用超声波击碎人体内的结石,超声波从空气中斜射入人体后也类似光一样要发生折射,如图乙所示超声波进入人体击碎结石时,入射点应在O点的 (选填“左侧”或“右侧”)。
【答案】(1) 不能 在
(2)左
(3)在折射现象中,光路是可逆的
(4) 不会 C
(5) 小于 左
【详解】(1)[1][2]当F板向后折转一定的角度后,则呈现折射光线的F板和呈现入射光线的E板不在同一平面内,所以在F板上不能看到折射光;但此时折射光线和入射光线在同一平面内。
(2)小明将光屏F恢复原状,保持入射光不动,继续加水,水面上升,如图所示:
可见,当水增多时,液面升高,入射角不变,折射角也不变,光斑会向左移动。
(3)小明继续用另一只激光笔让光线沿着BO射向水面时,可看到折射光线沿OA射出,这说明:在折射现象中,光路是可逆的。
(4)[1]光从空气斜射向玻璃,折射角总小于入射角,折射角总小于90°,故不会发生全反射现象。
[2]光线从空气垂直于玻璃入射时,光的传播方向不变;当光射到玻璃的右表面时,由图可知入射角为45°,大于临界角41.8°,所以会发生全反射现象(折射光线消失,只有反射光线),其光路图如下图所示:
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(5)[1]分析表中的数据可知,v水>v玻璃、v冰>v玻璃、v空气>v冰,由图甲得出,当光从水斜射入玻璃中时,折射角小于入射角,光从玻璃斜射入冰中时,折射角大于入射角,光从冰斜射入空气中时,折射角大于入射角。由此可得:光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时,折射角小于入射角。
[2]超声波从空气进入人体(主要是水)后,传播速度变大,折射角大于入射角,折射声波偏离法线,要使超声波进入人体击碎结石,入射点应在O点的左侧。
17.如图所示为探究光的折射规律的实验装置,其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
(1)实验时让光束沿AO射入水中,光束进入水中后折射光线会向 方向偏折;
(2)实验时,在水中倒入少量牛奶并搅拌均匀,其目的是 ;
(3)将光屏F绕直径NOM向后折转与光屏E形成一定角度后,在光屏F上就看不到折射光线了,说明折射光线和入射光线 (选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验,测量记录如表所示。分析数据得出的结论是: (写出一条即可);
(5)若让光沿着BO射向水面时,可看到折射光沿OA射出,这说明在光折射现象中光路是 。
【答案】(1)法线
(2)显示光的传播路径
(3)在
(4)见解析
(5)可逆的
【详解】(1)让光束沿AO射入水中,光束进入水中后,由于折射角要小于入射角,则折射光线会向法线方向偏折,说明光从空气斜射入水中时传播方向发生了改变。
(2)水中倒入少量牛奶并搅拌均匀,牛奶颗粒可以使光发生散射,从而能更清晰地显示光的传播路径,方便 观察光在水中的折射情况。
(3)当将光屏F绕直径NOM向后折转与光屏E形成一定角度后,两块光屏不在同一平面内,在光屏F上看不到折射光线,只有当光屏E、F在同一平面时才能看到折射光线,这表明折射光线和入射光线在同一平面内。
(4)从表格数据可以看出,入射角从0°逐渐增大到60°,折射角也从0°逐渐增大到40.9°,且折射角始终小于入 射角,所以可以得出:光从空气斜射入水中时,折射角随入射角的增大而增大(或光从空气斜射入水中时,折 射角小于入射角)。
(5)让光沿着BO射向水面时,折射光沿OA射出,这和原来光从AO入射,从OB折射的路径相反,说明在光折射现象中光路是可逆的。.
题型七 光的色彩 测焦距等光学综合实验(共2小题)
18.如图1所示,让一束太阳光通过挡光板的狭缝照射到三棱镜的一个侧面上,用光屏接收从三棱镜的另一侧出射的光线。
(1)当发现光屏上的白色光带边缘出现彩色时,微微转一转三棱镜即可看到彩色光带,此现象称为光的 。如果彩色光带较亮,而你又分辨不清光屏上彩色光带的色彩,那么你应适当 (选填“增大”或“减小”)光屏与三棱镜间的距离;
(2)通过该实验发现,太阳光通过三棱镜后,分解成的色光都向三棱镜的 (选填“顶部”或“底部”)方向偏折,且三棱镜对紫光的偏折能力比红光 (选填“强”或“弱”);
(3)若在棱镜与光屏之间放置一块绿色透明玻璃,则在光屏上应该观察到 (选填“与之前没有变化”、“只出现绿色光”或“没有绿色光”);
(4)如图2所示,一个长方形水槽中装有一定量的水,小明将一块平面镜斜插入水槽中,使太阳光照射在平面镜上,并反射到白色墙壁上,也可以看到彩色光带,此时平面镜上方的水类似于 (填写光学元件名称),轻轻敲击水槽,使水面迅速地做微小振动,墙面上的彩色条纹将 (选填“消失”“不变”或“振动”)。
(5)如图3所示,相距很近的两束平行的甲光和乙光,间距为d,斜射到玻璃砖的上表面,并从玻璃砖的下表面射出两条出射光线,若甲为紫光乙为红光,则这两条出射光线在玻璃下表面的距离 d(选填“大于”、“等于”或“小于”),两条出射光线 (选填“平行”或“不平行”)。
【答案】(1) 色散 增大
(2) 底部 强
(3)只出现绿色光
(4) 三棱镜 消失
(5) 大于 平行
【详解】(1)[1]太阳光是由多种色光混合而成的,不同色光的偏折能力不同,所以太阳光经三棱镜折射后会形成彩色的光带,这是光的色散现象。
[2]如果彩色光带较亮,却分辨不清光屏上彩色光带的色彩,那是因为不同色光都“挤”在了一起,此时应适当增大光屏与三棱镜间的距离,使它们分散开。
(2)[1]由图可知,太阳光通过三棱镜后,分解成的色光都向三棱镜的底部方向偏折。
[2]彩色光带的颜色从上到下依次是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫,这种现象表明三棱镜对紫光的偏折能力比红光强。
(3)若在棱镜与光屏之间放置一块绿色透明玻璃,由于透明物体的颜色是由它通过的色光决定的,因此绿色玻璃只能透过绿光,故光屏只出现绿色光。
(4)[1]因为平面镜上方的水形成一个楔形水层,太阳光(白光)通过水时发生折射,由于不同色光的折射能力不同,产生色散现象,形成彩色光带,这与三棱镜的折光原理相同。
[2]轻轻敲击水槽,使水面发生微小振动时,水面不断变化,导致楔形水层的形状和厚度快速变化,光的折射和色散条件不稳定,无法在墙上形成稳定的彩色条纹,因此彩色条纹会消失。
(5)[1][2]甲为紫光,乙为红光,光线通过平行玻璃砖时,要发生两次折射,因为玻璃砖上下两个表面平行,上表面的折射角等于下表面的入射角,根据光路的可逆性,可知出射光线与入射光线一定平行。因为入射光线平行,所以两条出射光线也平行;由于紫光发生折射时的偏折程度大于红光的偏折程度,则紫光和红光进入玻璃砖后在进行第二次折射的入射点间距增大,所以两条出射光线间距也增大,其间距一定大于d。
19.在“探究凸透镜成像规律的实验”中:
(1)小明同学想利用太阳光来测量凸透镜的焦距。图中做法最合理的是: (选填字母序号);如图乙所示,通过测量得到该凸透镜的焦距为 cm;
A.B.C.D.
(2)实验中应调整蜡烛烛焰的焰心、光屏的中心在凸透镜的 上。如图丙所示,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,左右移动光屏,在光屏上 (选填“能”或“不能”)得到清晰的烛焰像。
(3)在图丙中保持蜡烛的位置不动,把凸透镜向右移到刻度为30cm处,适当调节光屏(光具座足够长),光屏上能成一个 的像:此时保持凸透镜位置不变,仅将蜡烛和光屏对调,光屏上又能成一个 的像(两空均选填“放大”、“缩小”或“等大”)。
(4)实验一段时间后,蜡烛因燃烧变短,光屏上的像向上移动,要使像能够成在光屏的中央,应将凸透镜向 调整(选填“上”或“下”)。
(5)在调整凸透镜时,手上的墨水涂在了透镜中央,形成了一个黑色指纹,则此时在光屏上看到蜡烛的像_______。
A.像变暗且正中间出现黑斑B.像亮度不变中间出现指纹的影像
C.像变暗形状不受影响
(6)将凸透镜固定在光具座50cm刻度线处,让蜡烛从光具座0cm刻度线处逐渐靠近凸透镜,会观察到如图丁所示的五种清晰的像,则在光屏上观察到的像的正确顺序为 (选填数字序号)。
【答案】(1) C 15.0
(2) 主光轴 不能
(3) 放大 缩小
(4)下
(5)C
(6)③①④
【详解】(1)[1]将凸透镜正对着太阳光,白纸置于另一侧,且平行于凸透镜,改变白纸与凸透镜间的距离,直到白纸上出现一个最小、最亮的光斑,该光斑便为焦点,测出光斑到凸透镜中心的距离,即为凸透镜的焦距, 故选C。
[2]刻度尺的分度值为1cm,该凸透镜的焦距为f=35.0cm-20.0cm=15.0cm
(2)[1]为了使像成在光屏的中央,实验中应调整蜡烛烛焰的焰心、光屏的中心在凸透镜的主光轴上。
[2]如图丙所示,物距u=20.0cm-10.0cm=10.0cm<f
此时成虚像,虚像不能用光屏承接,所以保持蜡烛和凸透镜的位置不变,左右移动光屏,在光屏上不能得到清晰的烛焰像。
(3)[1] [2]在图丙中保持蜡烛的位置不动,把凸透镜向右移到刻度为30cm处,此时物距u=30.0cm-10.0cm=20.0cm
此时2f>u>f,凸透镜成倒立放大的实像,此时像距v>2f,因此适当调节光屏(光具座足够长),光屏上能成一个放大的像;此时保持凸透镜位置不变,仅将蜡烛和光屏对调,此时u>2f,2f>v>f,结合光路是可逆的,光屏上又能成一个缩小的像。
(4)实验一段时间后,蜡烛因燃烧变短,光屏上的像向上移动,要使像能够成在光屏的中央,应将凸透镜向下调整。
(5)在调整凸透镜时,手上的墨水涂在了透镜中央,挡住了透镜的一部分,剩余部分仍能会聚光线成完整的像,但由于会聚的光线比原来减少,所以像比原来变暗,故选C。
(6)移动蜡烛使它从光具座0cm刻度线处逐渐靠近凸透镜,会依次经过u>2f成倒立、缩小的实像;u=2f成倒立、等大的实像;f<u<2f成倒立、放大的实像;u<f成正立、放大的虚像,且凸透镜成实像时物近像远像变大,凸透镜成虚像时物近像近像变小,实像可以用光屏承接,虚像不能用光屏承接,故在光屏上观察到的像的正确顺序为③①④。
题型八 凸透镜成像规律(共5小题)
20.某同学用如图器材,探究“凸透镜成像的规律”。
(1)为了粗略测量凸透镜的焦距,小明做了如图甲所示实验,说明凸透镜对光有 作用,此凸透镜焦距为 cm;
(2)如图乙,将凸透镜固定在光具座50.0cm刻度线处,蜡烛放置在光具座35.0m刻度线处,点燃蜡烛,左右移动光屏,出现图乙所示现象(成像清晰)。要使像成在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一 ,所以此时应将凸透镜向 (填“上”或“下”)调整。
(3)乙图中,保持凸透镜位置不变,将蜡烛移至15.0cm刻度线处,移动光屏,直到光屏上再次出现清晰的像,该像是倒立 的实像,此性质的应用是 (选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”);
(4)如图丙,将凸透镜、蜡烛、光屏移至光具座如图位置,则人眼在图中 处能观察到烛焰的像。
【答案】 会聚 10.0 高度 下 缩小 照相机 B
【详解】(1)[1]由图得,一束平行于主光轴的光射向凸透镜,折射光线会聚于一点,说明凸透镜对光线具有会聚作用。
[2]移动光屏,直到光屏的光斑变得最小、最亮的光斑,该光斑为焦点,焦点到凸透镜的距离就是焦距,因此凸透镜的焦距
(2)[3]为了使像成在光屏的中央,应将烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度。
[4]烛焰在光屏上的像偏高,因为凸透镜成倒立的实像,为使像能成在光屏的中央,可以向上移动烛焰或向下移动凸透镜,或向上移动光屏。
(3)[5][6]将蜡烛移至15.0cm刻度线处,此时的物镜大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,此性质的应用是照相机;
(4)[7]将凸透镜、蜡烛、光屏移至光具座如图位置,此时
凸透镜成正立放大的虚像,光屏上接不到,透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚像;虚像与成像物体同侧,所以应从B处观察。
21.小明和小红进行“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)为了测出所用凸透镜的焦距,小明将透镜对着太阳,如图甲所示,移动白纸位置直到白纸上出现最小最亮的点,测量出该点到透镜光心距离即为焦距。小红指出小明的操作中存在的错误是 ,改正错误后,小明用正确方法测出凸透镜焦距为10cm;
(2)测出焦距后,他们将凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,接下来将蜡烛和光屏向透镜 (远离/靠拢),然后 (选填“点燃”或“不点燃”)蜡烛,调节凸透镜和光屏的高度,使得烛焰中心、光屏中心在凸透镜的 上;
(3)当烛焰离凸透镜较远时,调节光屏到透镜的距离,当烛焰在光屏上成清晰的像时,位置如图乙所示,此时光屏上成倒立的 (放大/等大/缩小)的实像;如果固定蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜移动到蜡烛和光屏正中间的位置,光屏上 (能/不能)成等大的清晰的像。
(4)实验完成之后,小明将小红的眼镜放在烛焰与凸透镜之间,如图丙所示,使烛焰在光屏上成清晰的像,移去眼镜,光屏上的像变模糊了。小明将光屏向远离凸透镜方向移动适当距离后,光屏上的像再次清晰,则小红同学的眼镜为 (近视/远视)眼镜。
【答案】(1)凸透镜没有正对着太阳
(2) 靠拢 点燃 主光轴
(3) 缩小 不能
(4)远视
【详解】(1)测量凸透镜焦距时,需让凸透镜正对着太阳,使平行于主光轴的光线会聚到焦点。小明的错误是凸透镜没有正对着太阳,导致光线无法正确会聚,焦距测量不准确。
(2)[1]凸透镜焦距为10cm,初始时蜡烛和光屏离透镜过远,需将蜡烛和光屏需向透镜靠拢。
[2]只有点燃蜡烛,才能形成烛焰作为成像的物体。
[3]调节三者中心在主光轴上使像成在光屏的中央,便于观察。
(3)[1]图乙中,物距,大于2倍焦距,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像。
[2]固定蜡烛和光屏位置后,若将凸透镜移到中间,物距与像距之和不等于4f,而实际物距与像距之和不满足此条件,因此不能成等大的清晰像。
(4)移去眼镜后,光屏需远离透镜才能再次清晰,说明眼镜对光线有会聚作用。会聚作用的透镜是凸透镜,对应远视眼镜。
22.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调整至同一高度,比较快捷的方法是 ;
(2)小明将点燃的蜡烛、凸透镜固定在A、B位置如图甲所示,向右移动光屏,在光屏上只能看到一个变大的圆形光斑,可能的原因是 ;
(3)如图乙所示,当蜡烛、凸透镜在图示位置,光屏上可得到一个清晰的像,该像应是倒立、 的实像,生活中利用这个规律制成的光学仪器是 ;
(4)实验时,由于实验时间较长,蜡烛变短,烛焰的像在光屏上的位置会向 方移动(上/下),为了重新让像成在光屏的中间,我们可以将凸透镜 (上移/下移);
(5)小明继续“探究近视眼的缺陷”,他用凸透镜模拟人眼的晶状体,用光屏模拟人眼的视网膜。小明先固定蜡烛,拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上,调节使光屏上出现烛焰清晰的像,标记此时光屏的位置为“1”,如图丙所示。撤掉眼镜后,光屏上的像变模糊,适当移动光屏的位置,可使光屏上重新呈现清晰的像,标记此时光屏的位置为“2”。则 位置是表示“近视眼”视网膜的位置.而另一位置的像一定离透镜更 。
【答案】(1)将蜡烛、凸透镜和光屏靠在一起调节
(2)烛焰位于焦点以内
(3) 放大 投影仪
(4) 上 下移
(5) 1 近
【详解】(1)将点燃的蜡烛、光屏向凸透镜靠拢,调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,像才能呈在光屏的中心。
(2)若烛焰放在了凸透镜的焦点上,烛焰射出的光线经凸透镜折射后成为一束平行光线,在光屏上形成一个和凸透镜口径相同的光斑。若放在焦点以外,移动光屏会看到清晰的像。而此时向右移动,看到变大的圆形光斑,说明烛焰位于焦点以内。
(3)[1][2]由图乙知道,此时物距小于像距,根据凸透镜成实像时,物距小于像距,成倒立、放大的实像,应用于投影仪。
(4)[1][2]凸透镜成倒立的实像,蜡烛由于燃烧逐渐变短,相对于凸透镜向下移动,所以像逐渐向上移动;所以为了重新让像成在光屏的中间,我们可以将凸透镜下移。
(5)[1][2]由图丙知道,拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,近视眼是凹透镜,对光有发散作用,撤掉眼镜后,像成在光屏左侧,光屏上的像变模糊,为了使光屏上像重新清晰,应将光屏靠近凸透镜。
23.在某次探究凸透镜成像规律的实验中:
(1)小文将一块透镜的镜面垂直于阳光,在透镜后面放上白纸(与镜平行),分别测出透镜与白纸间距(s/cm)与白纸被烤焦的时间(t/min),绘出图像乙,可判断该透镜的焦距f为 cm;
(2)实验前组装并调整实验器材时,应使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 上;
(3)如图丙,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 (Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ)区域内移动,光屏上能得到清晰的 (合理表述像的大小)的实像;
(4)图丙中,老师取下自己的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间,光屏上的像变得模糊,小文将光屏向左移动适当距离后像又变清晰。由此他判断:老师是 (近视/远视/正常)眼;
(5)随着蜡烛燃烧变短,为使图丙中的像回到光屏中央,光屏应向 (上/下/左/右);
(6)实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜,物距u随时间t的变化图像如丁图所示,该过程中像的大小将 ,像距v与t的大致变化关系为图中的 。
A.B.
C.D.
【答案】(1)12
(2)主光轴
(3) Ⅱ 缩小
(4)远视
(5)上
(6) 变小 C
【详解】(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)在实验中,为使像能成在光屏的中心,应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度,使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。
(3)[1][2]如图丙,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,则物距为
为照相机的成像原理,成的是倒立缩小的实像,像距应为
所以光屏应在大于50cm+15cm=65cm
小于50cm+2×15cm=80cm
即Ⅱ区域内移动,光屏上才能得到清晰的缩小的实像。
(4)把眼镜放于蜡烛和凸透镜之间,光屏向左移动适当距离后像又清晰,说明该眼镜对光线具有会聚作用,为凸透镜,是远视眼镜。
(5)蜡烛在燃放中不断缩短,向下移动,光屏上的像向上移动,要使像能够成在光屏中央,可向上移动光屏,或向上移动蜡烛或向下移动凸透镜。
(6)[1][2]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,像缩小,并且当物距无限远时,像无限靠近焦点但始终无法到达焦点处,像距v与t的大致变化关系为图中的C选项。
24.小红拿到一块玻璃透镜,仔细观察这块透镜,发现一面有螺纹,一面是光滑的,她对此透镜进行了探究。
(1)她把该透镜靠近书上的“实验”二字,观察到如图甲所示的现象,由此可以判定该透镜是 (选填“凸”或“凹”)透镜;
(2)为探究该透镜的成像规律,小红将“F”光源、透镜、光屏放置在光具座上,调整好后,固定透镜位置,使“F”光源从距离透镜较远处逐次靠近透镜,每次都调节光屏到透镜的距离,使“F”光源在光屏上成清晰的像,将结果记录在下表中,当“F”光源位于如图丙所示位置时,光屏应适当向 (选填“左”或“右”)移动,才能在光屏上得到清晰的像。
(3)在了解了该透镜的成像规律后,小红用长方形不透明纸盒、平面镜、该透镜设计制作了一个投影仪,其剖面图如图丁所示,平面镜与底面夹角为,平面镜的中心位于透镜的主光轴上,盒上方开一方形孔,将“F”光源按照图示方式朝下平放在方形孔上、中心与平面镜中心在一条竖直线上,若盒子高度h为,为保证在正对透镜前方的屏幕上能看到一个放大的投影,则盒子长度l的范围为 ,屏幕上所成的图像形状是 。(选填“ ”、“ ”或“ ”)
【答案】 凸 左 10cm
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