中考物理二轮复习题型专项复习专题02 光学实验（平面镜，发射，折射）（含解析）

这是一份中考物理二轮复习题型专项复习专题02 光学实验（平面镜，发射，折射）（含解析），共15页。
平面镜成像特点：
平面镜成的是虚像；
像与物体大小相等；
像与到镜面的距离相等；
像与物体的连线与镜面垂直。
平面镜应用：(1)成像；(2)改变光路。
光的反射定律：
反射光线与入射光线、法线在同一平面上，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。（注：光路是可逆的）。漫反射和镜面反射一样遵循光的反射定律。
光的折射规律：
光从空气斜射入水或其他介质，折射光线与入射光线、法线在同一平面上；
折射光线和入射光线分居法线两侧，折射角小于入射角；
入射角增大时，折射角也随着增大；当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。（折射光路也是可逆的）
【专题突破】
1．图甲是小明做“探究平面镜成像的特点”的实验装置。
（1）实验中用玻璃板代替平面镜，目的是便于 确定像的位置 ；
（2）实验时选择两个相同的棋子A、B，目的是比较 像与物的大小关系 ，小明操作后得到了正确的结论，支持该结论的实验现象是 棋子B与A的像完全重合 ；
（3）实验结束后，小明想，若把玻璃板沿虚线截成两部分（如图乙所示），并分别向两侧平移一小段距离，则棋子通过左右两部分玻璃板成像的情况是 ① （填序号）。
①都成完整的像，且两个像在同一位置
②各成半个像，合起来成一个完整的像
【解答】解：（1）在实验中用透明的玻璃板代替平面镜，既能观察到棋子A的像，同时也能观察到与像比较的棋子B，这样便于确定像的位置。
（2）实验中为了探究物像的大小关系，而选择相同的两棋子，是为了利用等效替代的方法，通过比较相同的棋子来比较像与物的大小关系；小明得到像与物体大小相等的结论，是由于他看到棋子B与A的像完全重合。
（3）平面镜所成的像与物体关于镜面对称，像点与物点的连线与镜面垂直，所以只有一个像的位置，每个平面镜都成一个完整的像，且这两个像在同一位置，故①符合题意，②不符合题意。
故选①。
故答案为：（1）确定像的位置；（2）像与物的大小关系；（3）棋子B与A的像完全重合；（4）①。
2．（一）如图1是小华对水沸腾现象进行的实验探究，当温度升高到90℃时开始记录数据，以后每隔1min记录一次水的温度，直到水沸腾了5min为止。通过实验得到下表数据。
（1）如图甲所示，小华在实验中使用温度计时，不当之处是： 温度计的玻璃泡碰到了容器底 。
（2）其中水沸腾时的气泡现象如图乙中的 A （选填“A”或“B”）图所描述一样，水在沸腾时吸热，温度会 保持不变 （选填“继续升高”“降低”或“保持不变”）。
（3）图丙是实验过程某一时刻的温度，此时水温是 96 ℃。
（二）某小组选用了图2甲中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”。
（1）如图乙，光屏可折转，是为了观察折射光线、入射光线和法线是否 在同一平面内 。
（2）光从空气射入水中，入射点为O点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图丙中，其中1和1'、2和2'、3和3'、4和4'分别表示各次入射光线和对应的折射光线的位置。由此可得出，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而 增大 ，且折射角 小于 （选填“大于”“等于”或“小于”）入射角。
【解答】解：（一）（1）由图知，温度计的玻璃泡碰到了容器底；
（2）由图知，B气泡开始上升，但体积随即减小，是沸腾前的现象，A气泡大量的上升，且上升过程中体积逐渐变大，说明水已经沸腾，且水在沸腾时吸热，温度不变；
（3）由图知：该温度计的分度值是1℃，因此所示的水温为96℃；
（二）（1）将光屏的半部分向前后翻折，就不会看到折射光线，只有当整个光屏为一平面时，才能够看到折射光线，说明入射光线、折射光线、法线共面。
这说明使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线、法线是否在同一平面内。
（2）由图丙可以看出，当入射角逐渐减小，则折射角逐渐减小，入射角增大时，折射角也随着增大；
即：光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小而减小，且折射角小于入射角。
故答案为：（一）（1）温度计的玻璃泡碰到了容器底；（2）A；保持不变；（3）96；（二）（1）在同一平面内；（2）增大；小于。
3．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 0.4 cm；
（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°。
4．如图为某实验小组“探究光的反射规律”的实验装置，平面镜放在水平桌面上，A、B是两块粘接起来的硬纸板，而且B板可绕ON转动。
（1）如图甲所示，使纸板与水平桌面上的平面镜 垂直 。
（2）实验时，小亮同学发现每次用铅笔把光的传播路径描下来非常不方便，认真思考后，他认为在正确操作时，只要在光传播的路径上标记两个合适的点就能确定了，他用到的光学知识是 光在同种均匀介质中是沿直线传播的 。
（3）在图乙中，将纸板B沿PQ剪开，把纸板B的上半部分向后折。实验时在纸板B上观察到 在纸板B的下半部分有反射光线，上半部分无反射光线 现象，表明反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
（4）小强同学对实验进行了改进，如图丙：先用加湿器使实验空间充满雾气，将平面镜放在一个能转动的水平圆台上，在柱M上固定一红色激光笔，使其发出的光垂直射向平面镜上的O点，其作用是为了显示 法线 的位置。打开固定的绿色激光笔，使绿色激光射向O点。该同学水平方向缓缓转动圆台，他认为当我们观察到
一条光线 的现象时，可判定反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。
【解答】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，所以纸板放在平面镜上时，要保持与镜面垂直；
（2）光在同种均匀介质中是沿直线传播的；
（3）将纸板B的上半部分向后折，如图乙所示，发现在纸板B的下半部分有反射光线，上半部分无反射光线，此实验现象说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内；
（4）加湿器使整个教室充满雾气，这样能显示出光的传播路径；法线与平面镜是垂直的，红色激光笔发出的光垂直射向平面镜上的O点，可以显示法线的位置；
沿水平方向缓慢转动圆台，当我们观察到入射绿光、入射红光和反射绿光看起来重合时，即只能观察到一条光线时，可根据光的传播路径来判断反射光线，入射光线和法线在同一平面内。
（1）垂直；（2）光在同种均匀介质中是沿直线传播的；（3）在纸板B的下半部分有反射光线，上半部分无反射光线；（4）法线；一条光线。
5．在“探究平面镜成像的特点”的实验中：
（1）选择图甲中的蜡烛c作为物体，为完成实验，另一支蜡烛应选择图甲中的 蜡烛d ；
（2）将点燃的蜡烛放在玻璃板前A处，移动玻璃板后的蜡烛直至与像完全重合，记录玻璃板前后蜡烛的位置A和A′，如图乙所示，用刻度尺分别测出物、像到镜面的距离，图中用刻度尺测量蜡烛到镜面的距离为 9.80 cm；改变蜡烛的位置，进行多次实验，测量并记录物、像到镜面的距离。分析数据可知：平面镜成的像与物体到镜面的距离 相等 ；
（3）实验中，若将白纸板放在像的位置，白纸板上能承接到蜡烛的像吗？ 不能 ，原因是： 平面镜所成像是虚像 ；
（4）请画出图丙的物体AB在平面镜中所成的像。
【解答】解：（1）由平面镜成像特点可知，像与实物大小相等，选择图甲中的蜡烛c作为物体，另一支蜡烛大小要和蜡烛c相同，由图甲可知蜡烛d和蜡烛c大小相同，移动此蜡烛直到镜中的像与该蜡烛位置重合，从而确定像的位置。
（2）由乙图可知，刻度尺的分度值为1mm，读数时要估读到分度值的下一位，图中蜡烛到镜面的距离为9.80cm。
由乙图可知，像在A′处、B′处、C′处到镜面的距离与蜡烛在A处、B处、C处到镜面的距离相等，由此可得出结论：平面镜成的像与物体到镜面的距离相等。
（3）平面镜所成像是虚像，虚像不能用白纸板承接。
（4）由平面镜成像特点可知，像与实物成镜面对称，在丙图中分别作A、B与镜面的对称点A′、B′，用虚像连接，即为物体AB在镜中的像，如图所示：
。
故答案为：（1）蜡烛d；（2）9.80；相等；（3）不能；平面镜所成像是虚像；（4）见解答。
6．在进行“光的反射定律”的探究实验中，小华设计如图所示的实验。平面镜放在水平桌面上，可旋转的光屏（如图甲所示，光屏的EF两部分均可绕轴ON旋转）立放在水平放置的平面镜上。
（1）实验中光屏E是用来呈现入射光线的，为了观察到完整的光路，光屏F需旋转到图乙中的位置 b （填字母“a”、“b”或“c”），说明反射光线、入射光线和法线应在 同一平面内 。
（2）若将入射光线AO顺时针转10°，则反射光线OB将 逆时针 （填“顺时针”或“逆时针”）转10°。
（3）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 寻找光反射的普遍规律 。
（4）若将光线从BO入射，则反射光线会从OA射出，这说明光路是 可逆的 。
【解答】解：（1）为观察到完整的光路，需将光屏F旋转到图乙中的位置b，使光屏E和光屏F在同一平面内，说明反射光线与入射光线在同一平面内；
（2）保持入射点位置不变，若将入射光线AO顺时针转10°，则反射光线OB逆时针转10°；
（3）为避免实验的偶然性，可以改变入射光线的方向，再观测几组入射角和反射角，这样做的目的是为了多次实验可以归纳出一般性结论（反射角等于入射角），即寻找光反射的普遍规律；
（4）如果将光源沿BO射入一条入射光线，会观察到反射光线会沿OA的方向射出，说明了在光的反射中，光路是可逆的。
故答案为：（1）b；同一平面内；（2）逆时针；（3）寻找光反射的普遍规律；（4）可逆的。
7．小明为探究光的折射规律设计了如下实验装置：在玻璃水槽中竖直放置的光屏是由E和F两个半圆形光屏组成的，NOM为两半圆的分界线，其中光屏F可绕直径NOM前后折转。
实验测量数据如表所示：
（1）实验时，在光屏前从不同方向可以看到纸板上入射光AO的径迹，这是因为光在光屏上发生了 漫反射 （选填“镜面反射”或“漫反射”）。
（2）实验时，先让光屏E、F位于同一平面内，一束激光贴着光屏E从空气斜射入水中，在光屏F上可以看到折射后的光束；小明将光屏F向后折转一定角度后，在光屏F上不能看到折射光，说明折射光线和入射光线 在 （选填“在”或“不在”）同一平面内。
（3）由表中数据可知，光从空气斜射入水中时，折射角 小于 （选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。
（4）小明继续用另一支激光笔让光沿BO射向水面时，可看到折射光沿OA射出，这说明：在折射现象中， 光路是可逆的 。
（5）在实验过程中，多次改变入射角的目的是： 寻找实验的普遍规律 。
【解答】解：（1）在不同方向都可以看到纸板上入射光EO的径迹，这是因为光在纸板上发生了漫反射的缘故；
（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；
（3）由表中数据可知，光从空气斜射入水中时，折射角始终小于入射角，且折射角随着入射角的增大而增大；
（4）该小组同学继续用另一支激光笔让光线沿着BO射向水面时，可看到折射光线沿OA射出，这说明在光的折射现象中，光路是可逆的。
（5）多次改变入射角的大小去测折射角大小，目的是多次实验来寻找实验的普遍规律。
故答案为：（1）漫反射；（2）在；（3）小于；（4）光路是可逆的；（5）寻找实验的普遍规律。
8．如图甲所示是探究“平面镜成像特点”的实验，垂直桌面的透明玻璃板下方放一张白纸，再准备两支完全相同的蜡烛，将点燃的蜡烛A放置在玻璃板的前面，然后将蜡烛B放置在玻璃板后面。
（1）该实验选择两支相同的蜡烛A和B，是为了比较像与物的 大小 关系。该实验最好选择在较暗的环境中进行，这样做的目的是 烛焰和黑暗环境的对比度大，成像更清晰 。
（2）将蜡烛B在玻璃板后来回移动，发现无论怎么移动也无法让它和蜡烛A的像完全重合。请你分析出现这种情况的原因可能是 玻璃板没有和桌面垂直 。
（3）解决问题后，若将蜡烛A靠近玻璃板，则像将 靠近 （选填“靠近”或“远离”）玻璃板。实验中，玲玲同学发现在玻璃板的后面总是有两个相距很近的像（如图乙），产生此现象的原因是 玻璃板太厚 。
（4）她继续实验，按照图乙中的测量方法，多次改变蜡烛A的位置，认真测量并记录了对应的数据（如上表）。根据表中数据分析得出：像距小于物距。这个结论与平面镜成像特点不相符，主要是 像距 （选填“物距”或“像距”）测量不正确。根据表中数据推算出玻璃板的厚度为 5 mm。
【解答】解：（1）实验中选择两根完全一样的蜡烛A和B，是为了比较物与像的大小的关系。
点燃蜡烛，烛焰在明亮的环境中，烛焰和明亮环境对比度较小，成像不太清晰；烛焰在黑暗环境中，烛焰和黑暗环境的对比度大，成像更清晰。
（2）将蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移动，发现无论怎么移动也无法让它与蜡烛A的像完全重合，可能是玻璃板没有竖直放置。
（3）根据物像到平面镜距离相等，物像大小相等，将蜡烛A靠近玻璃板时，则像将靠近玻璃板移动，像的大小不变。
由于像是由光的反射形成的，而玻璃板太厚，玻璃板的两面都能反射光，能成两个像，所以通过玻璃板玲玲同学看到了同一个蜡烛的两个像。
（4）根据物体在平面镜中成像，物像到平面镜的距离相等，通过测量，可以得到A和B到平面镜面的距离是相等的，而玲玲测量的像距是A′到Q的距离，因此这个结论与平面镜成像特点不相符，主要是选择了蜡烛A所成的像到反射面的距离不正确；根据上面数据推算玻璃板的厚度为4.2cm﹣3.7cm＝0.5cm＝5mm。
故答案为：（1）大小；烛焰和黑暗环境的对比度大，成像更清晰；（2）玻璃板没有和桌面垂直；（4）靠近；玻璃板太厚；（5）像距；5。
9．图1是“探究光的折射规律”的实验光路。
（1）如图2，将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度，观察到光屏上无折射光线，得出结论：折射光线、入射光线与法线 在同一平面上 。
（2）改变入射角的大小，观察折射光线和折射角的变化情况，记录如下：
分析实验数据发现：光从空气斜射入水时，折射角 小于 入射角，折射角随入射角增大而 增大 。
（3）由表格数据猜想，随着入射角的增大，反射光线的亮度变化情况为 变亮 。
【解答】解：（1）将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度，就不会看到折射光线，只有当整个光屏为一平面时，才能够看到折射光线，说明折射光线、入射光线与法线在同一平面上；
（2）由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。
（3）由表格数据可知，随着入射角的增大，折射光线亮度变暗，可以猜想反射光线的亮度变亮。
故答案为：（1）在同一平面上；（2）小于；增大；（3）变亮。
10．一束激光从某种玻璃中射向空气（如图一所示），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，折射光线消失（如图二所示），只存在入射光线与反射光线，这种现象叫做光的全反射，发生这种现象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。
（1）上述玻璃的临界角是 41.8° 。
（2）当光从空气射向玻璃， 不会 （填“会”或“不会”）发生光的全反射现象。
（3）一个三棱镜由上述玻璃构成，让一束光垂直于玻璃三棱镜的一个面射入（如图三所示），请在图中完成这束入射光的光路图。
【解答】解：（1）由题意可以知道，当入射角为41.8°时，折射光线消失了，所以玻璃的临界角为41.8°，
（2）光只有从水或玻璃射向空气时，才会发生全反射，所以光从空气射向玻璃，入射角增大，折射光不可能完全消失；
（3）光线从空气进入玻璃时，因是垂直照射，所以方向不变；当从玻璃中斜射入空气时，其入射角为45°大于临界角，故其发生全反射，其大致路径如下图：
故答案为：（1）41.8；（2）不会；（3）见上图。
11．小聪同学所在实验小组跟老师一起设计了如图所示的实验装置，探究光的反射规律。
（1）在组装实验器材时，应将可转折的硬纸板与镜面 垂直 放置，刚开始实验时，小聪的操作如图甲所示，他将呈现反射光线光路的活动硬纸板向后折，活动硬纸板上就观察不到反射光线，这说明反射光线、法线和入射光线 在 （选填“在”或“不在”）同一平面。
（2）实验中多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，记录了多组入射角和反射角的大小，分析数据可得出的结论是： 反射角等于入射角 。
（3）实验过程中，小组的每位同学在不同位置都能观察到硬纸板上的光线，这是因为光线在硬纸板上发生了 漫 反射。
（4）有一种液面微变监视器如图乙所示，光束发射器始终以一定角度向被监视的液面发射一束细光，光束经液面反射后，其反射光被水平放置的平面光电转换接收器接收，光电转换接收器将光信号转换为电信号，并通过显示器显示出来，若反射光线到光电转换接收器接收平面上的光点从S1移向S2，则光斑移动距离的大小与接收平面到液面之间的距离 没有 （选填“有”或“没有”）关系。
（5）利用激光测转的原理如图丙所示，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上涂有一小段很薄的反光材料，当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图丁所示），若图丁中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间500×10﹣2s，则圆盘的转速为 500 转/s。
【解答】解：（1）硬纸板放在平面镜上时，要与镜面保持垂直，如果纸板与平面镜不垂直，入射光沿纸板照射后在纸板上将看不到反射光线；
当两块硬纸板在一个平面内时，可以看到入射光线和反射光线，将硬纸板F向后折转一个角度后，看不到反射光线，所以该实验的结论是反射光线、入射光线和法线在同一个平面内；
（2）多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，记录入射角和反射角的数据如表格所示，分析此数据得出的结论是反射角等于入射角；
（3）实验时从硬纸板前不同的方向都能看到反射光线，是由于硬纸板表面凹凸不平，光在这里发生了漫反射的缘故；
（4）由于入射光线是固定的，且光在水面上发生的是镜面反射，当水面发生变化时，故反射光线的方向与原来的反射光线是平行的，如图所示，
由于两条反射光线是平行的，平行线间的距离不变，所以当液面升降高度一定时，接收平面上的光点S1和S2之间的距离与接收平面到液面的距离没有关系；
（5）从图丁显示圆盘转动一周在横轴上显示20格，由题意知道，每格表示100.00×10﹣2s，所以圆盘转动的周期为：T＝0.002s，则转速为500r/s。
故答案为：（1）垂直；在；（2）反射角等于入射角；（3）漫；（4）没有；（5）500。
时间t/min
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
温度t/℃
90
92
94
96
98
99
99
99
99
99
入射角α
0°
30°
45°
60°
反射角γ
0°
30°
45°
60°
折射角β
0°
22°
32°
41°
实验序号
1
2
3
4
物距u/cm
4.2
5.0
6.8
10.0
像距v/cm
3.7
4.5
6.3
9.5
入射角i
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
85°
折射角r
8°
15°
22°
29°
35°
41°
45°
47°
48°
折射光线亮度
亮→暗