深圳深圳市福田区上步中学物理光现象实验易错题Word版 含答案.docx
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深圳深圳市福田区上步中学物理光现象实验易错题Word版含答案
一、初二物理光现象实验易错压轴题(难)
1.小勇同学利用如图所示的装置探究“平面镜成像的特点”。
(1)在实验中用透明的玻璃板代替平面镜,是为了便于_____。
(2)为探究平面镜所成像的大小与物体的大小关系时,小勇做了如下操作:
他先点燃蜡烛A并将其放在玻璃板前,再拿一只外形与蜡烛A相同,但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后移动,当移动到A像的位置时,观察到它与蜡烛A的像完全重合,这表明_____。
(3)在实验中,小勇将蜡烛A向远离玻璃板的方向移动了3cm,再次将蜡烛B移到蜡烛A像的位置,经测量,蜡烛A与它的像之间的距离变化了_____cm,同时观察像的大小_____(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】确定像的位置像和物大小相等6不变
【解析】
【分析】
(1)平面镜成像的特点:
物体在平面镜中所成的像是虚像,像和物体的大小相等,它们的连线垂直于镜面,它们到镜面的距离相等,根据成像的特点分析实验操作的要求;
(2)另外一支相同的蜡烛与竖立在玻璃板前面点燃的蜡烛的像能完全重合,可知蜡烛和他成的像大小相等。
(3)平面镜成像,像物到镜面距离相等,像大小跟物体的大小相等。
【详解】
(1)实验中用玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃板透明的特点,便于确定像的位置;
(2)未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像完全重合,可知蜡烛和他成的像大小相等,物体和像关于平面镜对称,同时还可以确定像的位置。
(3)他将蜡烛A向玻璃板远离3cm,蜡烛A的像也向玻璃板远离3cm;因此,再将蜡烛B移到A像的位置,通过测量,发现蜡烛A与它在玻璃板中像的距离变化了6cm;平面镜所成的像与物体等大,此过程像的大小不变。
答案:
(1).确定像的位置
(2).像和物大小相等(3).6(4).不变
2.小华在探究平面镜成像的特点时,将棋子A放在玻璃板的一侧,看到玻璃板后有棋子A的像.
(1)此时用另一个完全相同的棋子B在玻璃板后的纸面上来回移动,发现无法让它与棋子A的像完全重合(图甲).你分析出现这种情况的原因可能是:
________
(2)解决上面的问题后,棋子B与棋子A的像能够完全重合,说明________
(3)图乙是他们经过三次实验后,在白纸上记录的像与物对应点的位置.他们下一步应该怎样利用和处理这张“白纸”上的信息得出实验结论:
________
【答案】玻璃板没有竖直放置;像与物体的大小相等;连接像与物的对应点判断连线与镜面是否垂直,分别测量对应点到镜面的距离,分析得出结论:
像和物体各对应点的连线与平面镜垂直,像和物体各对应点到平面镜间的距离相等.
【解析】
【分析】
(1)实验时玻璃板如果不竖直,不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合.
(2)实验中选择两根完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系.
(3)从实验的目的:
探究,验证平面镜成像的特点的角度分析即可.
【详解】
(1)实验时玻璃板要竖直放置,即垂直于桌面,如果不竖直,所成的像不在桌面上,所以不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合,就无法比较像与物的大小.
(2)实验时用完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系.蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,说明像与物体的大小相等.
(3)本实验是探究、验证平面镜成像的特点,所成的像是虚像;像和物体各对应点的连线与平面镜垂直;像和物体各对应点到平面镜间距离相等.
所以他们下一步应该连接像与物的对应点,判断连线与镜面是否垂直,像距和物距是否相等;通过归纳处理即可得出如下结论:
物和像的连线与镜面垂直,物体和像到镜面的距离相等.
3.学习小组用图甲所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验,发现像的大小不同,亮度也不一样.
(1)关于像的亮度与哪些因素有关,他们提出以下猜想:
猜想1:
与小孔到光屏的距离有关;
猜想2:
与小孔的形状有关;
猜想3:
与小孔的大小有关.
①类比利用太阳光测凸透镜焦距时,光屏从焦点处远离透镜过程中,光斑越大越暗的现象,可判断猜想1是_________的.
②验证猜想2时,固定烛焰、纸筒和光屏的位置,更换使用如图乙所示的三个小孔进行实验,分别观察比较所成像的亮度.他们实验中存在的问题是______________________.
③为验证猜想3,固定烛焰、小孔和光屏位置,只改变圆孔直径,观察到的现象如下表.
实验现象表明:
在小孔成像清晰时,_____________________.
(2)学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究.
①在纸筒底部中心开一小孔a,又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c,光屏上观察到三个像.在b、c两孔处放置两相同的三棱镜,移动光屏到图丙位置时,光屏上只出现一个清晰的更亮的像.则b、c两小孔处三菱镜放置的方式可能是________.
②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔,并在小孔处放置棱镜,所成的像都与b、c两孔处三棱镜所成的像重合,则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要________(选填“大”或“小”).
③若开一个大孔,并在大孔处放一合适的凸透镜替代上述所有棱镜后,恰能在图丙位置光屏上呈现清晰的像,则此像是_______的倒立实像;若只用a孔替代凸透镜,在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比,像的亮度________,像的大小_________.
【答案】正确没有控制小孔的大小相等小孔越大亮度越亮C小缩小更亮相等
【解析】
【详解】
(1)①根据题意知道,当光屏从焦点处远离透镜过程中,出现光斑越大越暗的现象,则说明像的亮度与小孔到光屏的距离有关,故可判断猜想1是正确的;
②要探究像的亮度与小孔的形状的关系,则需要控制孔的大小不变,只改变形状,而图乙中即改变了孔的形状,没有改变孔的大小,所以,此过程中存在的问题是:
没有控制小孔的大小相等;
③分析表格的实验数据知道:
在小孔成像清晰时,小孔越大,像的明亮程度越亮;
(2)①三棱镜具有偏折光的能力,要想使光都会聚在光屏中心的位置,则在bc两处放置的三棱镜的方式可能是凸透镜的形状,即图C的形状;
②在b、c两孔之间再开若干个小孔,并在小孔处放置棱镜,此装置类似凸透镜,过光心时传播方向不变,越靠近光心的光线偏折程度的越小,故则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小;
③根据图知,物距大于像距,可以判断出此时凸透镜成的是一个倒立缩小的实像,因为凸透镜和小孔都成倒立缩小的实像,像距和物距相等,所以像的大小是相等的,因为入射到凸透镜上的光数量较多,经凸透镜折射后,经过的像点的光线多,所以看起来亮一些
(2)①因为凸透镜对光线有会聚作用,三棱镜具有偏折光的能力,所以,要想使光都会聚在光屏中心的位置,则在bc两处放置的三棱镜的方式应是凸透镜的形状,即图C所示的形状。
②根据题意知道,在b、c两孔之间再开若干个小孔,并在小孔处放置棱镜,此装置类似凸透镜,由于过光心时传播方向不变,越靠近光心的光线偏折程度的越小,所以光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小些。
③由图知道,此时物距大于像距,所以此时凸透镜成的是一个倒立缩小的实像,由于像的大小由物距和像距共同决定,物距和像距都不变,像的大小不变,但凸透镜越大,像越亮,因为入射到凸透镜上的光数量较多,经凸透镜折射后,经过的像点的光线多,所以看起来亮一些。
【点睛】
本题考查的是小孔成像的探究和凸透镜成像的应用,考查了根据题中信息分析解答能力,有一定的难度。
4.小红在学习了光学的相关知识后,在暗室进行了一些实验探究.
(1)实验一:
让一细束太阳光照射三棱镜,射出的光射到竖直放置的白屏上.如图所示,白屏Ⅱ区上出现了彩色光带,这是光的________现象.将灵敏温度计放在________(选填“Ⅰ”或“Ⅲ")区,温度计示数会明显升高,是因为________;
(2)实验二:
将一束蓝光照在穿白上衣、红裙子的洋娃娃身上,小红看到了洋娃娃上衣呈________色,裙子呈________色;
(3)实验三:
通过学习,小红知道红、________、蓝是光的三原色,它们自身________(选填“能”或“不能”)由其它色光混合而成.她将亮度相等的这三种色光叠加在一起,看到了________光.
【答案】色散Ⅲ红外线具有热效应蓝黑绿不能白
【解析】
【详解】
(1)实验一:
太阳光经过三棱镜后被分解为七色光的现象,是光的色散现象.
红光的折射较小,紫光的折射较大,所以图中Ⅲ区是红外线,且红外线具有明显的热效应,所以将灵敏温度计放在Ⅲ区,温度计示数会明显升高.
(2)实验二:
将一束蓝光照在穿白上衣,白上衣能反射所有颜色的光,即白上衣反射蓝光,所以小红看到了洋娃娃上衣呈蓝色;
红裙子只能反射红光,所以蓝光照在红裙子上,洋娃娃身上裙子呈黑色.
(3)实验三:
光的三原色是红、绿、蓝,它们自身不能由其它色光混合而成,她将亮度相等的这三种色光叠加在一起,看到了白光.
5.小明用如图所示的装置探究“平面镜成像特点“:
(1)他在探究时用薄玻璃板代替平面镜,是为了确定____;
(2)他选取了两支相同的蜡烛是为了比较_____;
(3)如果实验中发现蜡烛B始终不能与蜡烛A的像置合,原因可能是_____;
(4)拿走蜡烛B,将光屏放在蜡烛B的位置时,发现光屏上不能承接到蜡烛A的像,这说明平面镜所成的像是______(选填“实”或“虚”)像。
【答案】像的位置像与物体的大小关系玻璃板和水平桌面不垂直虚
【解析】
【分析】
注意理解掌握平面镜成像的实验中的很多细节问题,如在较暗的环境中实验,要用薄的玻璃板进行实验,要保证玻璃板与桌面垂直等,使用相同的两支蜡烛等,根据这些要求或器材的使用目的即可解答。
【详解】
(1)使用平面镜时,只能成像,而不能透光,不容易确定像的位置,用玻璃时,既能成像,又能透光,便于确定出像的位置;
(2)为了验证像与物的大小关系,所以实验中选用了两个相同的蜡烛A和B;
(3)用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回移动,发现无法让它与蜡烛A的像完全重合,是因为玻璃板和桌面没有垂直放置,此时像不在桌面上,会偏高或偏低,所以不能重合。
(4)光屏只能承接实像,不能承接虚像,故拿走蜡烛B,将光屏放在蜡烛B的位置时,发现光屏上不能承接到蜡烛A的像,这说明平面镜所成的像是虚像。
6.如图所示,是小林同学探究光反射规律的实验.他进行了下面的操作:
硬纸板是由E、F两块粘接起来的,可以绕ON转动,ON垂直于镜面,让入射光线沿纸板射向镜面上的O点.
(1)先使E、F两块纸板在同一平面内,这时________(填“能”或“不能”)看到反射光线.
(2)把纸板F向前或向后折,这时________(填“能”或“不能”)看到反射光线.
(3)由
(1)
(2)可得出结论:
________.
(4)如图甲,让一束光贴着纸板沿某一个角度射到0点,经平面镜的反射,沿另一个方向射出,改变光束的入射方向,使入射角30º,这时反射角________,使入射角45º,这时反射角________,使入射角65º,这时反射角________,说明________.
【答案】能不能反射光线、入射光线、法线在同一平面内30º45º65º反射角等于入射角
【解析】
【分析】
【详解】
(1)光反射时反射光线、入射光线、法线在同一平面内,所以先使E、F两块纸板在同一平面内,这时能看到反射光线;
(2)把纸板F向前或向后折,这时不能看到反射光线,否则反射光线、入射光线、法线就不在同一个平面内了;
(3)所以由
(1)
(2)可得出结论:
反射光线、入射光线、法线在同一平面内(三线共面);
(4)入射角为30º,反射角与入射角相等也是30º,同理,使入射角为45º,这时反射角也为45º,使入射角65º,这时反射角65º;
通过实验可以说明,在光的反射现象中,反射角等于入射角。
7.如图所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置,把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板的前面,再拿另一支外形相同的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动,直到看上去跟蜡烛A的像完全重合,这个位置就是像的位置,在白纸上记下A和B的位置。
移动点燃的蜡烛,重复做多次实验。
(1)如果有5mm厚和2mm厚的两块玻璃板,应选择_________mm厚的玻璃板做实验较合适。
实验中用两段相同的蜡烛是为了比较像和物体的__________的关系。
(2)通过对实验现象和数据的分析得出结论:
平面镜所成的像与物体关于镜面_______。
(3)移去蜡烛B,在其位置上竖立光屏,在光屏上________(填“能”或“不能”)承接到蜡烛A的像。
(4)实验过程中同学们体会到:
用玻璃板代替平面镜成像虽没有平面镜清晰,但能透过玻璃板观察到蜡烛___________(填“A”或“B”),便于确定像的位置,这是本实验成功的关键。
(5)在探究实验的过程中,若把蜡烛A放在距玻璃板30cm处,蜡烛A在玻璃板中所成的像到玻璃板的距离是______cm;当蜡烛A远离玻璃板时,它的像的大小将______(填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】2大小对称不能B30不变
【解析】
【详解】
(1)[1]玻璃板的选择主要是薄,因为厚的玻璃板两个表面都成像,会产生重影。
应选择
厚的玻璃板做实验;
[2]相同的两个蜡烛是为了比较像和物体的大小关系;
(2)[3]平面镜成像的特点是:
像与物关于镜面对称;
(3)[4]平面镜所成像为虚像,不能用光屏承接;
(4)[5]本实验时,是从点燃蜡烛一侧,观察未点燃蜡烛与点燃蜡烛的像重合,便于确定像的位置,所以透过玻璃板观察到蜡烛B;
(5)[6]平面镜所成的像,像距等于物距。
蜡烛A放在距玻璃板30cm处,像到玻璃板的距离也是
;
[7]平面镜成像特点之一是像与物等大,无论蜡烛远离还是靠近镜面,像与物大小都相等,也就是像的大小不变。
8.在探究“平面镜成像特点”的活动过程:
(1)为了便于观察实验现象,应选在___________(选填“较亮”或“较暗”)的环境中进行;
(2)该实验用玻璃板代替平面镜,是为了方便确定_____,此时成像的清晰度比日常使用平面镜______(选填“好一些”或“差一些”);
(3)实验时,将蜡烛A放在玻璃板前,把另一个相同的蜡烛B放到玻璃板的另一侧,边移动、边观察,使它与A的像重合,观察时,眼睛应该在如图乙中________处观察(选填“a”、“b”、“c”或“d”),蜡烛B的位置即是________的位置.为确定像的虚实,需在________(选填“蜡烛A”或“蜡烛B”)位置放一个光屏,并在如图中的_______处观察光屏上是否有像(选填“a”、“b”、“c”或“d”);
(4)在实验中,小军看到蜡烛A有两个不重合的像,为了减小这个影响,下列做法可行的是______(选填序号);
A.换用较薄的玻璃板
B.换用较厚的玻璃板
C.调整观察的角度,使像重合
(5)如图丙是小军本人,他在进行实验时,从镜中也观察到了自己的像.那么他在镜中所成的像应是如图丙中的_______(填序号);
(6)如图丁所示,若将玻璃板与水平桌面成45°角固定在水平桌面上,当蜡烛A沿着桌面向右做直线运动,将看到蜡烛A在玻璃板后的像________(填选项字母)运动;
A.水平向右B.水平向左C.竖直向下D.竖直向上
(7)移动蜡烛A进行多次实验,目的是_____________;
(8)做完实验后某同学总结了一些关于平面镜成像的知识,其中不正确的是______
A.将蜡烛向玻璃板靠近,像的大小不变
B.将蜡烛和像所在的位置用直线连接,连线跟玻璃板垂直
C.当蜡烛与玻璃板的距离为10cm时,像和物相距20cm
D.若将玻璃板竖直向上缓慢平移,蜡烛的像也跟着向上平移
【答案】较暗像的位置差一些a像蜡烛BbAAC得到普遍规律D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]在实验时,为了能看到更加清晰的像,最好在较暗的环境中进行;
(2)[2][3]用玻璃板代替平面镜,我们可以透过玻璃板看到像,方便确定像的位置,此时有部分光透过玻璃板射出,因此清晰度要比平面镜差一些;
(3)[4][5]平面镜成像是虚像,因此要在蜡烛的同侧观察,透过玻璃板来确定像的位置,因此应该在图乙的a处观察,把B放在像所在的位置,B的位置即为像的位置;
[6][7]要确定像是虚像,可在成像位置,即B处放一个光屏,然后在图中b处观察光屏上是否会成像,如果接收不到,说明是虚像;
(4)[8]成两个不重合的像可能是玻璃板较厚,在玻璃板两个面上都成像,因此要消除此影响,可换用较薄的玻璃板,故选A;
(5)[9]平面镜成像时所成的像是等大的,左右对称的,因此A为小军的像;
(6)[10]图丁中蜡烛成像关于玻璃板对称,当蜡烛右移靠近玻璃板时,像也靠近玻璃板,因为玻璃板与桌面成45°角,因此它的像原来在桌面正上方,向桌面移动,即竖直向下移动,故选C;
(7)[11]移动蜡烛多次实验是为了得到多组不同情况下的数据,使实验结论具有普遍性;
(8)[12]A.平面镜成像时所成的像是等大的像,与距离无关,A正确,不符合题意;
B.蜡烛与像是关于玻璃板对称的,因此它们的连线是与玻璃板垂直的,B正确,不符合题意;
C.蜡烛到玻璃板的距离与像到玻璃板的距离相等,C正确,不符合题意;
D.蜡烛的成像位置与蜡烛的位置有关,与玻璃板的位置无关,D错误,符合题意.
9.小华利用如图1装置探究平面镜成像特点:
(1)他实验时用玻璃板代替平面镜竖立在水平桌面上.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,但他发现观察到A的像“重影”很明显,而影响到确定A的像的位置,你解决这一问题的办法是:
将此玻璃板更换为____________(选填“茶色玻璃板”或“薄玻璃板”).
(2)如图2所示将棋子放在竖立的玻璃板前40cm处,以5cm/s的水平速度向平面镜匀速靠近,则经过2s后棋子与像的距离为______m.若将玻璃板放置成与水平面成45°角,将会在物体位置观察到像在物像连线的方向上以_______cm/s的向物体靠近(结果可带根号).
(3)某同学学习了平面镜成像特点后,回家途中,站在离平面玻璃制的地铁安全门外0.5米候车.地铁到站后,安全门向两侧打开,该同学在左右两侧安全门中成像的情况分析正确的是__________.
A.随着门逐渐打开,门后的像会逐渐远离她本人
B.随着门逐渐打开,在两侧门中会各成一半像,且分别向左右移动
C.在两侧安全门中成的像越来越小,直至不成像
D.都成完整的像,且像到她的距离为1米
【答案】薄玻璃板0.610
D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由于像是由光的反射形成的,而普通玻璃的两面都能反射光,即同时成像,所以A的像“重影”是由于玻璃板太厚造成的,解决这一问题的办法是换用厚度较小的玻璃板.
(2)[2]根据v=
可得2s棋子移动的距离:
s=vt=5cm/s×2s=10cm,
棋子此时距离平面镜的距离为:
40cm−10cm=30cm,
则像到平面镜的距离也为30cm,所以,经过2s后棋子与像的距离为:
30cm+30cm=60cm=0.6m;
[3]已知棋子沿桌面以5cm/s的速度向着平面镜处移动,由几何知识可知,棋子沿垂直于镜面方向运动的速度5
cm/s;
因为棋子向平面镜运动的速度等于平面镜中棋子的虚像向平面镜运动的速度,因此平面镜中棋子的虚像向棋子靠拢的速度的大小是10
cm/s;
(3)[4]A.根据平面镜成像的特点可知,像与物到镜面的距离相等,像与物的连线与镜面垂直,像与物大小相同,在安全门向两侧打开后,人到镜面的距离不变,所以像的位置不变,故A错误;
B.面镜所成的像与物大小相同,在两侧安全门中成的像完整的像,故B错误;
C.根据平面镜成像的特点可知,像与物大小相同,在安全门向两侧打开后,平面镜所成的像与物大小相同,玻璃门中的像的大小不变,故C错误;
D.人在安全门外0.5米,因为平面镜所成的像和物体到平面镜的距离相等,人成的像到安全门的距离也是0.5米,所以都成完整的像,且像到她的距离为1米,故D正确.
10.小明的书桌放在南窗边,冬日的暖阳斜射在书桌玻璃台板上,在房间竖直雪白的墙壁上留下一块规则的光斑.有一次他将一支铅笔放在玻璃圆镜正上方约10厘米处,墙上光斑中出现了两个黑色的阴影,小明在思考:
(1)光斑的形成是因为_______,影子的形成是由于__________造成的.
(2)为什么墙上有两个黑影呢?
小明进行了探究,如图甲和乙所示,当笔放在玻璃圆镜上时,两个黑影变为紧挨着.改变铅笔和玻璃圆镜的距离.发现两个黑影对称着变化移动.于是他认为两个黑影中一个是铅笔的影子,另一个是铅笔通过平面镜所成的像.,请帮助分析他的猜想是否有道理?
_______.
(3)为什么一只笔出现了两个影子呢?
小明再次移动铅笔偏离镜面的正上方,结果发现影子只剩下一个,如图丙所示.你能用在丁图中用光学作图来说明光斑中为什么会出现两个黑影的道理吗?
(______)
【答案】光的反射光的直线传播没有道理
【解析】
【分析】
光被遮挡没有到达的地方会形成影子.光被铅笔遮挡没有到达平面镜,这时影子形成在平面镜上,反射后墙上是影子的投影.
【详解】
当太阳光斜射玻璃圆镜上时,发生了镜面反射,发射光射到墙壁上留下一块规则的光斑,影子的形成是由于光的直线传播造成的.
当铅笔放在玻璃圆镜上时,铅笔会挡住射向镜面部分入射光线和由镜面射向墙壁的部分反射光线,从而在墙上形成两个黑影;如图所示:
光被铅笔遮挡没有到达平面镜,这时影子形成在平面镜上,反射后墙上是影子的投影,如图②.这个是先有影子后成像,所以是影子的像.另一个是光通过镜子反射后照在铅笔上,投影在墙上,是铅笔的影子,如图①.而铅笔通过平面镜所成的像在镜子的下方,故小明的猜想是没有道理.改变铅笔和玻璃圆镜的距离,发现两个黑影对称着变化,再次移动铅笔偏离镜面的正上方,发射光线将不会被遮挡,如图①消失,只剩下图②的黑影了.
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