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专项训练(一) 光学实验
(限时:20分钟)
1.[2019·滁州三模]图ZX1-1甲是“探究光的反射规律”的实验装置,其中E、F是白色硬纸板制成的光屏,并能沿ON折转,ON垂直于平面镜。
图ZX1-1
(1)实验中为了使光线能在光屏上显示出来,方便实验探究,应该采取的操作是 。
A.向光屏喷烟或雾
B.使光束垂直光屏射到O点
C.使光束贴着光屏射到O点
(2)在探究反射光线、入射光线和法线是否在同一平面内时(如图乙所示),保持入射光线位置不变,应将光屏的纸板 (选填“E”或“F”)绕ON向前或向后折转,观察现象。
(3)实验数据如下表所示,其中有一组数据测错了,其原因可能是 。
实验次数
1
2
3
4
5
入射角
60°
45°
30°
15°
0°
反射角
60°
45°
60°
15°
0°
(4)另一位同学用图甲装置做实验时,整个光屏E、F没有垂直平面镜放置,而是向后倾斜了45°,如图丙所示,当光线仍然贴着光屏沿AO方向入射时,在光屏 F上 (选填“能”或“不能”)看见反射光线OB。
2.[2019·宜昌]小明同学为了探究平面镜成像特点,准备如下器材:各种长度的蜡烛若干、平面镜一块、玻璃板一块、白纸一张,如图ZX1-2甲所示。
(1)M所选的器材是 (选填“平面镜”或“玻璃板”)。小明把蜡烛A点燃放在M前面,再把其他各支蜡烛依次放在M后面适当位置,当某支蜡烛放在后面时,从前面看那支蜡烛好像也被点燃了一样。此时,后面的那支蜡烛与蜡烛A的大小关系是 。小明测量两侧蜡烛到M的距离,再让蜡烛A远离M,则后面的蜡烛要 (选填“远离”或“靠近”)M才能再次看上去像被点燃了一样。
图ZX1-2
(2)多次观察及测量距离之后,小明同学得到初步结论是:平面镜成像时,所成的像与物关于平面镜 。
(3)如图乙所示,一枚硬币放在竖直的平面镜前,硬币的像在a处;将平面镜平移至图丙所示的位置时,硬币的成像情况是 (选填字母代号)。
A.硬币成像在a处
B.硬币成像在b处
C.硬币成像在c处
D.硬币无法通过平面镜成像
3.[2019·菏泽]小明探究“光的折射规律”时,做了两个实验,如图ZX1-3所示,对比两图,你有什么发现? 。
根据这两幅图,请你提出一个有探究价值的问题:
。
图ZX1-3
4.[2019·贵阳]光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点,如图ZX1-4所示。
图ZX1-4
(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点向O点射入,他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线),你认为出现光线OC是因为 。鉴于本实验的目的,此时应该记录的两条光线是 。
(2)接下来他要观察光从空气进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,使线段MM'水平,并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平,入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证 ,
其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的 相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图(OE为水中的折射光线)。通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是 。
(4)若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则从 中射出的折射光线更远离法线。
5.[2019·绍兴]同学们学习了“光的折射”后,知道了光从空气斜射入玻璃中时,折射角小于入射角;入射角增大,折射角也增大。那么当光从空气斜射入玻璃中时,折射角与入射角大小是否成正比呢?
[建立猜想] 折射角与入射角大小可能成正比。
[实验探究] 同学们测得了四组实验数据。第2次实验如图ZX1-5所示,请将实验数据填入表格中。
图ZX1-5
实验序号
1
2
3
4
入射角
20°
40°
60°
80°
折射角
13°
35°
41°
[实验结论] 折射角与入射角大小 (选填“成正比”或“不成正比”)。
[评价与交流] 根据实验数据,还可以得出的结论是 。
6.[2019·天水]图ZX1-6是探究“凸透镜成像规律”的实验装置。
图ZX1-6
(1)为了使烛焰的像呈现在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏,使它们的中心大致在 。
(2)当蜡烛位于图中的B处时,移动光屏到D处,观察到光屏上呈现清晰的像,此时像和物大小相等,则该凸透镜焦距为 cm。
(3)紧接着用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分,发现光屏上呈现的像是 (选填“完整”或“不完整”)的。
(4)当把蜡烛向右移动5 cm时,发现光屏上的像变得模糊。若使像再次变得清晰,光屏应向右适当移动,此时光屏上的像应该是倒立、 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。
7.[2019·广东]小明在用蜡烛作为光源完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,发现蜡烛火焰飘忽不定、像与物对比难以判定等问题,小明和老师、同学一起对实验装置进行了一系列的创新。创新点如图ZX1-7所示:光具座上凸透镜所在位置为零刻度,数值向左、向右依次增大;在标有均匀格子的面板上制作字母“A”状的LED灯替代蜡烛;光屏上标有同样的均匀格子。
图ZX1-7
(1)请分析创新后实验装置的优点:
①可以直接读出物距以及 ;
②光屏上成像更清晰、 ;
③从光屏上可以准确得出像与物的 关系。
(2)完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,还可以更换(或增加)实验器材进行拓展探究,请仿照示例写出两种不同方案。
项目
更换(或增加)实验器材及操作
探究的问题
示例
用黑色纸片遮挡凸透镜的一部分
探究凸透镜没被遮挡部分的成像情况
方案1
①
②
方案2
③
④
【参考答案】
1.(1)C (2)F
(3)把反射光线和平面镜的夹角当成了反射角
(4)不能
2.(1)玻璃板 相等 远离 (2)对称 (3)A
3.入射角相同时,不同介质中的折射角不同
影响折射角大小的因素是什么
4.(1)有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播 AO和OB
(2)入射光线重合 入射角 (3)玻璃 (4)玻璃
[解析](1)由图知,光从A点经O点射向C点,其传播方向不变,其原因应该是有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播,所以方向不变;鉴于实验的目的是探究光的折射现象,所以应该记录的光线是AO和OB。(2)在观察光从空气进入水中的情况时,应保持入射时的状态相同,即入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证入射光线重合,这样也保证了入射角相同。(3)由图可知,光线OB比OE偏折程度更大,说明玻璃比水对光的偏折能力更强。(4)由光路的可逆性可知,光从空气斜射入玻璃时,其偏折程度更大,则当入射角相同时,光从玻璃斜射入空气中,其折射角也会更大,即从玻璃中射出的折射光线更远离法线。
5.[实验探究]25°
[实验结论]不成正比
[评价与交流]光从空气斜射入玻璃中时,折射角增大值小于入射角增大值(合理即可)
[解析][实验探究]分度盘上每个大格表示20°,每一大格中间分为20个小格,那么分度值就是1°,则由图可知,第2次实验中折射角的度数是25°。
[评价与交流]对比第1组和第3组数据:折射角增大35°-13°=22°,入射角增大60°-20°=40°。由22°<40°可知,光从空气斜射入玻璃中时,折射角增大值小于入射角增大值。
6.(1)同一高度
(2)10.0
(3)完整 (4)放大
7.(1)①像距 ②稳定 ③大小
(2)①用茶色玻璃代替凸透镜
②探究平面镜成的像是实像还是虚像
③用一副近视眼镜放在LED灯与凸透镜之间
④探究近视眼的矫正原理
5
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