專題5　光學(xué)探究實驗（解析版）

專題5光學(xué)探究實驗【例題精析】類型1光的反射定律和折射規(guī)律【熱點搜尋】光的反射定律與折射規(guī)律的探究分幾步走,一是得出三線共面,方法是將反(折)射光線所在平面向前或后折,發(fā)現(xiàn)反(折)射光線不在該平面上了;二是通過改變?nèi)肷浣?發(fā)現(xiàn)無論怎么變,反(折)射光線和入射光線都分居法線兩側(cè);三是通過測量入射角和反(折)射角的大小關(guān)系,得出角度之間的大小關(guān)系?？嫉谋容^多的是第一步。如圖所示是小明”探究光的反射規(guī)律”的實驗裝置，在平面鏡上放置一塊白色硬紙板，紙板由可以繞接縫O轉(zhuǎn)折的E、F兩分組成。（1）若想探究光反射時，反射光線與入射光線是否在同一平面內(nèi)，具體的實驗操作把紙板F向后（或向前）彎折，觀察紙板F上是否有反射光線。（2）硬紙板在E、F共面（不繞折）情況下，小明先讓一束光貼著紙板射到O點，可是在紙板F面上沒有反射光線的徑跡，原因可能是紙板與平面鏡不垂直。（3）實驗結(jié)束后，同組的小明和小剛都想從鏡子中看到對方的眼睛，而不想讓對方看到自己的眼睛，結(jié)果他倆誰都沒有能做到，你認(rèn)為沒有能做到的原因是反射時，光路是可逆的?！窘獯稹拷猓海?）若想探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面內(nèi)，可以把紙板B向后（或向前）彎折，觀察紙板B上是否有反射光線。如果沒有，則說明三條光線是在同一平面內(nèi)的；（2）實驗中紙板應(yīng)與鏡面垂直，否則在紙板F面上就看不到反射光線；因此硬紙板在E、F共面（不繞折）情況下，小明先讓一束光貼著紙板射到O點，可是在紙板F面上沒有反射光線的徑跡，原因可能是紙板與平面鏡不垂直；（3）因為光發(fā)生反射時，光路是可逆的，所以小明和小剛都能從鏡子中看到對方的眼睛，而不想讓對方看到自己的眼睛是做不到的。故答案為：（1）把紙板F向后（或向前）彎折，觀察紙板F上是否有反射光線；（2）紙板與平面鏡不垂直；（3）反射時，光路是可逆的。在“探究光的反射規(guī)律”的實驗中，如圖所示，平面鏡M放在平板上，E、F是兩塊粘接起來的硬紙板，可繞垂直鏡面的接縫ON轉(zhuǎn)動。實驗次數(shù)入射角反射角120°70°230°60°350°40°①如圖甲，當(dāng)E、F在同一平面上時，讓入射光線AO沿紙板E射向鏡面，在F上可看到反射光線OB，測出入射角和反射角的大??；改變?nèi)肷涔饩€的方向，再觀測幾組入射角和反射角，這樣做的目的是比較反射角和入射角的大小關(guān)系，使實驗結(jié)論具有普遍性。②如圖乙，以法線ON為軸線，把紙板F向后緩慢旋轉(zhuǎn)，這樣做的目的是：為了探究反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內(nèi)。③小金同學(xué)在實驗時，選擇入射角分別為20o、30o、50o的三條光線進(jìn)行實驗，結(jié)果得到了不同的數(shù)據(jù)（見表格）。經(jīng)檢查，三次實驗中各角度的測量值都是準(zhǔn)確的，但總結(jié)的規(guī)律卻與反射定律相違背。你認(rèn)為其中的原因應(yīng)該是將反射光線與反射面（或鏡面）的夾角當(dāng)成了反射角。【解答】解：①改變?nèi)肷涔饩€AO，再觀測幾組反射角和入射角，這樣做的目的是比較反射角和入射角的大小關(guān)系，使實驗結(jié)論具有普遍性；②以法線ON為軸線，把紙板F向后緩慢旋轉(zhuǎn)，這樣做的目的是探究反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內(nèi)；③反射角是反射光線與法線的夾角，入射角是入射光線與法線的夾角，根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角；③當(dāng)入射角分別為20°、30°、50°時，反射角也應(yīng)分別是20°、30°、50°，不是70°、60°、40°，而70°、60°、40°正好是反射光線與鏡面的夾角。故答案為：①反射角和入射角的大小關(guān)系，使實驗結(jié)論具有普遍性；②為了探究反射光線、入射光線、法線是否在同一平面內(nèi)；③將反射光線與反射面（或鏡面）的夾角當(dāng)成了反射角。（1）小金在實驗室里做光的反射規(guī)律實驗：他把一張白紙平鋪在木板上，把一個小平面鏡豎直立在白紙上。在白紙上畫出一條垂直于鏡面的直線ON，作為研究光的反射規(guī)律的參考直線。用激光筆沿著白紙的表面，讓光斜射到平面鏡上，觀察反射光，然后用筆描出入射光和反射光的徑跡，如圖甲所示。小金讓光沿AO方向照射在平面鏡的O點，他在ON的另一側(cè)觀察到了反射光OB．接著他讓白紙沿ON折疊90°，這時他只觀察到了入射光，而反射光在紙上看不到了，這樣做的目的是為了探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面上。（2）小金對平面鏡成像的特點進(jìn)行研究，他在水平桌面上放一玻璃板按如圖乙所示進(jìn)行實驗。①實驗中他發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動玻璃板后面的蠟燭，都不能與放在玻璃板前的蠟燭的像完全重合，其原因是玻璃板與紙面不垂直。②上述問題解決后，小金順利完成了實驗。這個實驗中，細(xì)心的小金透過玻璃板觀察蠟燭的像時，看到像的后面還有一個較模糊、與像有部分重疊的像，出現(xiàn)兩個像的原因是玻璃板太厚?！窘獯稹拷猓海?）將一束光貼著紙板A沿EO射到O點，若將紙板B向前或向后折，此時在紙板B上看不到反射光，這樣做的目的是探究反射光線、法線、入射光線是否在同一平面內(nèi)。（2）①像與物是關(guān)于鏡子對稱的，實驗時玻璃板要豎直放置，如果不豎直，成的像就偏高或偏低，后面的蠟燭是擺在桌面上的，不論怎樣移動后面的蠟燭都不可能與前面蠟燭的像完全重合。②由于像是由光的反射形成的，而普通玻璃太厚，兩面都能反射光，能成兩個像，所以通過玻璃板該同學(xué)看到了同一個蠟燭的兩個像。故答案為：（1）探究反射光線、入射光線和法線是否在同一平面上；（2）①玻璃板與紙面不垂直；②玻璃板太厚。類型2平面鏡成像【熱點搜尋】平面鏡成像的特點:像是虛像;像和物關(guān)于鏡面對稱(像和物的大小相等,到鏡面的距離相等,對應(yīng)點的連線和鏡面垂直);像和物上下相同,左右相反(鏡中人的左手是人的右手,看鏡子中的鐘的時間要看紙張的反面);物體遠(yuǎn)離或靠近鏡面時,像的大小不變。為完成“探究平面鏡成像特點”實驗，小芳選擇了如圖所示的實驗裝置。（1）小芳把點燃的蠟燭A放在玻璃板前，還要在玻璃板的后面放一支外形相同但沒有點燃的蠟燭B，小芳應(yīng)在A（選填“A”或“B”）蠟燭一側(cè)觀察玻璃板中的像；（2）當(dāng)把蠟燭靠近玻璃板時，蠟燭在玻璃板所成像的大小將不變（選填“變大”“不變”或“變小”）；（3）如圖所示，僅將玻璃板由圖中甲的位置水平向右平移至乙的位置時，蠟燭A的成像情況是A（選填字母代號）。A.蠟燭成像仍在B處B.蠟燭成像在B處右側(cè)C.蠟燭無法通過玻璃板成像【解答】解：（1）實驗時，小芳同學(xué)應(yīng)在A這一側(cè)觀察蠟燭A經(jīng)玻璃板所成的像；（2）當(dāng)把蠟燭靠近玻璃板時，由于像的大小與物體大小相同，蠟燭在玻璃板所成像的大小將不變；（3）平面鏡所成的像與物關(guān)于平面鏡對稱，蠟燭A位置不變，將平面鏡平移，平面鏡仍在原來像與成像物體對稱軸上，像的位置不變，故選A。故答案為：（1）A；（2）不變；（3）A。為完成探究“平面鏡成像特點”實驗，小金選擇了如圖所示的實驗裝置。（1）平面鏡成像的原理光的反射，小金用玻璃板代替平面鏡的目的是便于確定像的位置。（2）如圖所示，僅將玻璃板由圖中甲的位置水平向右平移至乙的位置時，蠟燭A的成像情況是A（填字母）。A.蠟燭成像仍在B處B.蠟燭成像在B處右側(cè)C.蠟燭無法通過玻璃板成像（3）當(dāng)把蠟燭靠近玻璃板時，蠟燭在玻璃板所成像的大小將不變（選填“變大”“不變”或“變小”）。移去蠟燭B，在其原位置放置一塊光屏，光屏上不能（選填“能”或“不能”）得到蠟燭A的像，說明平面鏡所成的像是虛像（選填“實像”或“虛像”）?！窘獯稹拷猓海?）平面鏡成像的原理是光的反射；玻璃板既可以成像又可以確定像的位置，故用玻璃板代替平面鏡的目的是便于確定像的位置；（2）由于像與物關(guān)于平面鏡對稱，所以僅將玻璃板由圖中甲的位置水平向右平移至乙的位置時，蠟燭A的成像情況蠟燭成像仍在B處，故選A；（3）由于平面鏡所成的像與物體等大，所以當(dāng)把蠟燭靠近玻璃板時，蠟燭在玻璃板所成像的大小將不變；移去蠟燭B，在其原位置放置一塊光屏，光屏上不能得到蠟燭A的像，說明平面鏡所成的像是虛像。故答案為：（1）光的反射；便于確定像的位置；（2）A；（3）不變；不能；虛像。小金在探究“平面鏡成像特點”時，完成如圖甲乙所示操作，回答問題：（1）等效替代法是指在研究中因?qū)嶒灡旧淼南拗?，要用與實驗對象具有相似或共同特征的對象來替代的方法，本實驗中用到等效替代方法的具體體現(xiàn)在用未點燃的蠟燭替代點燃蠟燭的像。（2）該實驗?zāi)艿玫较窬嗟扔谖锞嗟慕Y(jié)論，其依據(jù)應(yīng)該是測出圖乙中像點和物點到玻璃板的距離相等。（3）該實驗對玻璃板的操作非常重要，下列操作中對實驗結(jié)論的得出無影響的是B。A.玻璃板未與白紙板垂直（如圖1）B.玻璃板放置時與白紙板垂直，但未與白紙的XY邊平行（如圖2）C.玻璃板放置正確，但實驗過程中忘了畫出它所在的位置，只記錄了蠟燭和像所在的點（如圖3）【解答】解：（1）本實驗中用到的等效替代法具體體現(xiàn)在用用未點燃的蠟燭替代點燃蠟燭的像；（2）該實驗?zāi)艿玫较窬嗟扔谖锞嗟慕Y(jié)論，其依據(jù)應(yīng)該是測出圖乙中像點和物點到玻璃板的距離相等；（3）A、玻璃板未與白紙板垂直可能會找不到像的位置，所以對實驗結(jié)果有影響，故A不符合題意；B、白紙邊緣對平面鏡的位置和像的位置都沒有影響，所以對實驗結(jié)果沒有影響，故B符合題意；C、沒有畫平面鏡的位置，在數(shù)據(jù)分析時無法測量像與物到鏡面的距離，也無法判斷像與物的對應(yīng)點的連線與鏡面是否垂直，所以無法得出實驗結(jié)果，故C不符合題意。故選B。故答案為：（1）用未點燃的蠟燭替代點燃蠟燭的像；（2）測出圖乙中像點和物點到玻璃板的距離相等；（3）B。類型3凸透鏡成像規(guī)律【熱點搜尋】關(guān)于凸透鏡成像的題目是初中光學(xué)中數(shù)量最多、難度最大的一類,在初中光學(xué)中占有重要地位,特別是這類題目中的焦距f、物距u、像距v發(fā)生變化引起所成像性質(zhì)的改變。熟記凸透鏡的成像規(guī)律是熟練解決這類問題的前提,有時用到光路的可逆性和像、物的對應(yīng)性,要靈活處理。小明同學(xué)用“F”型電子光源、凸透鏡和光屏做探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗。（1）圖甲中，小明給光屏標(biāo)上刻度，其目的是便于比較像與物大小的關(guān)系。（2）實驗時，在光屏上得到清晰的像，如圖乙。小明把光源向左移動一段距離，若保持凸透鏡的位置不變，為了在光屏上再次得到清晰的像，他的操作是將光屏向左移動，直到光屏上出現(xiàn)清晰的實像。（3）實驗中，小明記錄的數(shù)據(jù)如下表所示：組別123456物距u/厘米4237302520x像距v/厘米2025303742/小明在做第6次實驗時，無論怎樣移動光屏，都不能在光屏上得到像，則x的范圍是x≤15cm?！窘獯稹拷猓海?）小明在光屏標(biāo)上刻度其目的是便于比較像與物大小的關(guān)系；（2）小明把光源向左移動一段距離，則物距變大，像距應(yīng)變小，將光屏向凸透鏡靠近，即向左移動，直到光屏上出現(xiàn)清晰的實像；（3）由表格數(shù)據(jù)可知，當(dāng)u＝v＝30cm時，成倒立等大的實像，則2f＝30cm，即f＝15cm，無論怎樣移動光屏，都不能在光屏上得到像，，可能是因為物距小于焦距，成了虛像，不能成在光屏上，也有可能物體在焦點上，不能成像，故此時物距x≤f＝15cm。故答案為：（1）便于比較像與物大小的關(guān)系；（2）將光屏向左移動，直到光屏上出現(xiàn)清晰的實像；（3）x≤15cm。科學(xué)興趣小組探究顯微鏡成像原理，查閱資料發(fā)現(xiàn)：顯微鏡的鏡頭可以看作由一塊焦距較小的凸透鏡（物鏡，其焦距用f物表示）和一塊焦距較大的凸透鏡（目鏡，其焦距用f目表示）組成。并根據(jù)凸透鏡成像原理推測其原理圖如下：其中AB表示待觀測的物體標(biāo)本，F(xiàn)1為物鏡的焦點，F(xiàn)2為目鏡的焦點，A2B2為最終觀測到的物像。（1）隔離法是一種常見的分析研究方法，可分為整體隔離和局部隔離。請使用局部隔離的觀察方法找出圖中物體AB經(jīng)過物鏡折射后所成的像的特點倒立放大的實像。（2）眼睛透過目鏡能看到A1B1成的像A2B2．下列與其成像原理是一致的是A。A．放大鏡B．照相機(jī)C．幻燈機(jī)（3）興趣小組同學(xué)繼續(xù)在光具座上利用不同焦距的凸透鏡，通過改變兩塊凸透鏡之間的距離（相當(dāng)于改變顯微鏡鏡筒長度），模擬顯微鏡成像放大倍數(shù)實驗，得到如下數(shù)據(jù)：f物（厘米）1f兩鏡之間距離（厘米）f目（厘米）1f像放大倍數(shù)1.60.625a50.250倍20.5b50.250倍1.60.625a2.50.4100倍20.5b2.50.4100倍X1/Xa50.2200倍0.52b50.2200倍表中的X的數(shù)據(jù)為0.4。【解答】解：（1）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點，過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不變，故A1B1是AB的像，像的性質(zhì)是：倒立放大的實像；（2）睛透過目鏡能看到A1B1成的像A2B2是正立放大的虛像，其成像原理與放大鏡一致，故A正確；（3）由表中1、3或2、4兩次實驗知，物鏡的焦距相同、兩鏡之間距離相同，目鏡的焦距變成12由表中1、5兩次知兩鏡之間距離相同、目鏡的焦距或焦距的倒數(shù)相同，物距的焦距變成14所以由2、6兩次實驗知，兩鏡之間距離相同、目鏡的焦距或焦距的倒數(shù)相同，放大倍數(shù)變成4倍，故物距的焦距變成14或焦距的倒數(shù)變成4倍，即物距u由2變成了1.6×故答案為：（1）倒立放大的實像；（2）A；（3）0.4。小葉在實驗室利用光具座研究凸透鏡成像規(guī)律。（1）圖甲所示，一個點光源A通過凸透鏡后在光屏B點處成了一個清晰像，F(xiàn)是該凸透鏡的焦點。根據(jù)透鏡的性質(zhì)，畫出圖中兩條光線通過凸透鏡后的光線。（2）當(dāng)小葉將三個元件移動到圖乙所示位置時，光屏中心出現(xiàn)了清晰的像，則光屏上像的性質(zhì)為倒立、放大的實像。（3）在圖乙所示中，保持蠟燭和光屏不動，將凸透鏡移至55cm刻度處時，可以再次得到一個清晰的像?！窘獯稹拷猓海?）光屏上的像是實像，是由實際光線會聚而成的；來自A點的光經(jīng)透鏡折射后成像在光屏的B點，所以將兩個入射點與B點連接起來即可得到相應(yīng)的折射光線，如圖所示：（2）由圖乙可知，物距u＜v，且光屏中心出現(xiàn)了清晰的像，由凸透鏡成像規(guī)律可知，此時成倒立、放大的實像；（3）由圖知，蠟燭在刻度尺的10cm處，u＝25cm﹣10cm＝15cm，v＝70cm﹣25cm＝45cm；根據(jù)光在折射時光路的可逆性可知，保持蠟燭和光屏位置不變，當(dāng)物距等于原來的像距，即u′＝45cm時，即凸透鏡移動至10cm+45cm＝55cm刻度線處，在光屏上能再次呈現(xiàn)清晰的像。故答案為：（1）見上圖；（2）倒立、放大的實像；（3）55cm?！踞槍τ?xùn)練】1．如圖所示，是“探究平面鏡成像特點”的實驗裝置。在實驗中點燃蠟燭A，用蠟燭B（與A完全相同）替代蠟燭A在玻璃板后的像。①該實驗用透明玻璃板代替平面鏡，雖然成像不如平面鏡清晰，卻能在觀察到蠟燭A像的同時，也能觀察到B蠟燭，因此選用透明玻璃板的目的是便于確定像的位置。②下列表格中的數(shù)據(jù)是一位同學(xué)測量的四組像和物體到玻璃板的距離。實驗中刻度尺的使用以及讀數(shù)均正確，但是分析數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)第二組的數(shù)據(jù)有較大的偏差，你認(rèn)為造成這個偏差的原因可能是C。A.選用的玻璃板太厚B.選用的玻璃板太薄C.在判斷蠟燭B與蠟燭A的像是否完全重合時出現(xiàn)了較大偏差實驗序號1234物到玻璃板的距離/cm15.3123.0225.6028.50像到玻璃板的距離/cm15.3023.1525.6128.50③在判斷平面鏡中成的是實像還是虛像時，移走蠟燭B，在像所在位置放一光屏后，人眼應(yīng)直接觀察光屏（選填“透過玻璃板”或“直接”）?！窘獯稹拷猓孩偻该鞯牟ＡО逵型腹庑?，該實驗用透明玻璃板代替平面鏡，雖然成像不如平面鏡清晰，卻能在觀察到蠟燭A像的同時，也能觀察到B蠟燭，因此選用透明玻璃板的目的是便于確定像的位置。②表格中實驗時的各組數(shù)據(jù)都是用同一塊玻璃板做實驗得到的，第二次實驗的數(shù)據(jù)偏差較大，所以不是因為玻璃板太厚或太薄，而是第二次實驗時判斷蠟燭B與蠟燭A的像是否完全重合時出現(xiàn)了較大偏差，故選C。③虛像是由實際光線的反向延長線形成的，實像可呈現(xiàn)在光屏上，虛像則不能呈現(xiàn)在光屏上。在判斷平面鏡中成的是實像還是虛像時，在其像所在位置放一光屏，所以在觀察像時，人眼的應(yīng)該是直接觀察光屏。故答案為：①便于確定像的位置；②C；③直接。2．我們利用如圖甲所示的裝置進(jìn)行探究“平面鏡成像特點“的實驗。（1）選用玻璃板代替平面鏡的目的是便于確定像的位置。（2）實驗中，先固定蠟燭A的位置，再移動蠟燭B，直至觀察到B與A的像完全重合。透過玻璃看到的蠟燭B，實際上是光的折射形成的虛像。移開蠟燭B并在其位置處放一光屏，直接觀察光屏，在光屏上不能（填“能”或“不能”）看見蠟燭的像；（3）如果實驗中采用厚玻璃板，實驗中會觀測到蠟燭A通過玻璃板在不同位置成了兩個像，其中靠近玻璃板的一個像是玻璃前（選填“前”或“后”）側(cè)表面反射所成的像；若測得兩個像之間的距離為0.8cm，則玻璃板的厚度為0.4cm；（4）如圖乙所示，玻璃板原來沿直線BC豎直放置，若實驗中將玻璃板沿順時針方向轉(zhuǎn)過一定角度θ（θ＜90°）后，蠟燭A成的像移動到點A1處，已知圖中方格均為邊長相等的正方形，則θ＝45°?！窘獯稹拷猓海?）實驗中用玻璃板代替平面鏡的目的是便于確定像的位置；（2）實驗中，先固定蠟燭A的位置，再移動蠟燭B，直至觀察到B與A的像完全重合；透過玻璃看到的蠟燭B，實際上是光的折射成的虛像；移開蠟燭B并在其位置處放一光屏，直接觀察光屏，在光屏上不能看見蠟燭的像；（3）實驗中，看到點燃的蠟燭通過玻璃板成兩個像，其中距離觀察者較遠(yuǎn)的像較暗；反射是光線到達(dá)玻璃板后有一部分被玻璃的前面反射到你的眼睛，所以看到一個清晰的像，一部分光折射到了玻璃板后還有一部分光透過玻璃板，玻璃的后面反射的光比玻璃前面的光少，所以較遠(yuǎn)的像較暗；根據(jù)物像到反射面的距離相等，平面鏡的前后兩面所成的像之間的距離為平面鏡厚度的2倍，即平面鏡的厚度是0.4cm；（4）平面鏡成像與成像物體對應(yīng)點連線與平面鏡垂直，連接A、A1，做出連線的垂直平分線，即移動后平面鏡位置，如下圖，可知玻璃板沿順時針方向轉(zhuǎn)過45°。故答案為：（1）確定像的位置；（2）完全重合；折射；不能；（3）前；0.4；（4）45°。3．小強同學(xué)探究凸透鏡成像的規(guī)律如圖裝置，凸透鏡的焦距是10cm。（1）點燃蠟燭后，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰、光屏，使它們的中心在凸透鏡的同一高度上，（2）將實驗器材按圖中甲位置放置后，光屏上成清晰的像，應(yīng)用此規(guī)律工作的是投影儀（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）。實驗一段時間后，光屏上的像“跑”到圖乙所示的位置，若要像重新回到光屏中央，應(yīng)將凸透鏡向下移（選填“上”或“下”）；（3）如圖甲保持凸透鏡和光屏的位置不變，換用焦距為30cm的凸透鏡繼續(xù)實驗，下列說法正確的是D。A.向左移動蠟燭，可以在光屏上得到燭焰縮小的清晰的實像B.向左移動蠟燭，可以在光屏上得到燭焰放大的清晰的實像C.向右移動蠟燭，可以在光屏上得到燭焰放大的清晰的實像D.無論怎樣移動蠟燭，在光屏上都得不到燭焰的清晰的像（4）小金同學(xué)進(jìn)一步探究：如圖丙所示，凸透鏡的焦距為10cm，保持光屏位置不變，讓蠟燭和凸透鏡分別以2cm/s和1cm/s的速度從圖示位置同時勻速向左運動，經(jīng)過5s，光屏上成清晰的像。（5）圖丁是2021年12月9日“天宮課堂”中，航天員王亞平為大家直播演示“神奇的太空小水球”實驗，如圖丁是通過水球成實（選填“實”或“虛”）像的瞬間。隨后，王亞平向水球里注射一個氣泡，神奇的一幕發(fā)生了，水球里竟然形成了一正一反的兩個人像，如圖戊，注入氣泡后，中間部分相當(dāng)于兩個凹透鏡組成的（選填“平面鏡”“凸透鏡”或“凹透鏡”）。【解答】解：（1）如圖，燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度，要調(diào)節(jié)凸透鏡和光屏的中心，使之與燭焰的中心大致在同一高度，像才能成在光屏的中央位置；（2）由圖可知，此時物距為15cm，位于一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立、放大的實像，應(yīng)用為投影儀；實驗一段時間后，原來成在光屏中央的像“跑”到光屏的上方，根據(jù)穿過光心的光線方向不變，若要像重新回到光屏中央，可將凸透鏡向下移動；（3）由甲圖可知，在甲圖中物距為40.0cm﹣25.0cm＝15.0cm，像距為70.0cm﹣40.0cm＝30.0cm，換用焦距為30cm的凸透鏡后，光屏恰好位于新凸透鏡的右側(cè)焦點上，所以無論怎樣移動蠟燭，在光屏上都得不到燭焰的清晰的像，故選：D。（4）由丙圖可知，物距u＝15cm，像距v＝15cm，保持光屏位置不變，讓蠟燭和凸透鏡分別以2cm/s和1cm/s的速度，同時勻速向左運動，則t秒時，物距u′＝15cm+（2cm/s﹣1cm/s）t＝15cm+1cm/s×t，像距v′＝15cm+1cm/s×t，則可知在移動過程中，要能在不動的光屏上成像，物距必須等于像距，由凸透鏡成像規(guī)律可知此時成倒立等大的實像，所以此時u′＝v′＝2f＝20cm，即15cm+t×1cm/s＝20cm，解得t＝5s；（4）水球具有中間厚、邊緣薄的特點，則水球相當(dāng)于一個凸透鏡，所以可以看到王亞平的倒立、縮小的實像；向水球里注射一個氣泡，由圖可知，中間部分相當(dāng)于兩個凹透鏡，凹透鏡成正立、縮小的虛像，所以水球里形成了一正一反的兩個人像。故答案為：（1）同一高度；（2）投影儀；下；（3）D；（4）5；（5）實；凹透鏡。4．小明在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，將蠟燭和凸透鏡固定在光具座上，通過調(diào)節(jié)光屏使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像。（1）如圖甲所示成像原理在生活中的應(yīng)用是投影儀（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）。（2）若蠟燭和光屏的位置不變，小明只移動凸透鏡，當(dāng)凸透鏡移到65.0cm刻度線時，在光屏上又一次成清晰的像。（3）在上一步實驗獲得清晰的像后，小明只用LED光源替換蠟燭并保持位置不變，且從圖中LED光源與透鏡之間向左看到LED光源的形狀如乙圖的左圖所示，在光屏上看到的像是乙圖中的①（填序號）。（4）最后保持凸透鏡和光屏的位置不變，小明換用焦距為7cm的凸透鏡繼續(xù)實驗，要使光屏上還能成清晰的像，可將F光源向遠(yuǎn)離（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）凸透鏡的方向移動。（5）生活中，他認(rèn)為裝有水的純水桶相當(dāng)于凸透鏡，小明又找來一個圓柱形玻璃杯，在玻璃杯后白紙上面水平方向的箭頭如圖丙所示，慢慢向玻璃杯中注水至水面高過箭頭位置，透過玻璃杯看紙上的“箭頭”，不可能是選項中的C。【解答】解：（1）由圖甲可知，此時的物距小于像距，成倒立放大的實像，所示成像原理在生活中的應(yīng)用是投影儀。（2）由圖可知，此時的物距為15.0cm，像距為30.0cm，根據(jù)折射時光路是可逆的，若蠟燭和光屏的位置不變，當(dāng)凸透鏡移到65.0cm刻度線時，此時物距為30.0cm，像距為15.0cm，凸透鏡成倒立縮小的實像。（3）在上一步實驗獲得清晰的像后，只用LED光源替換蠟燭并保持位置不變，且從圖中LED光源與透鏡之間向左看到LED光源的形狀如乙圖的左圖所示，此時v＞2f，成倒立縮小實像，因此在光屏上看到的像是乙圖中的①。（4）因為凸透鏡f＜u＜2f時成倒立放大實像，此時v＞2f，根據(jù)甲圖數(shù)據(jù)可得等式：f＜15.0cm＜2f；30.0cm＞2f；聯(lián)解得：7.5cm＜f＜15.0cm；保持凸透鏡和光屏的位置不變，換用焦距為7cm的凸透鏡繼續(xù)實驗，因為所換凸透鏡比原來凸透鏡焦距小，所以會成像在光屏后面，要使光屏上還能成清晰的像，應(yīng)減小像距，增大物距，可將F光源向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動。（5）A、圖中的像相對于物體是正立放大的，當(dāng)物距小于焦距時可以成正立放大的虛像，故A有可能；B、圖中的像相對于物體是倒立放大的，當(dāng)物距大于焦距小于二倍焦距時，可以成倒立放大的實像，故B有可能；C、圖中的像是倒立變粗的像，由于玻璃杯上下的形狀是相同的，故像在上下方向的大小是不變的，故C不可能；D、圖中的像相對于物體是倒立縮小的，當(dāng)物距大于二倍焦距時，可以成倒立縮小的實像，故D有可能。故選：C。故答案為：（1）投影儀；（2）65.0；（3）①；（4）遠(yuǎn)離；（5）C。5．（1）如甲圖，小明將一塊凸透鏡正對太陽光，在透鏡下面放上白紙（白紙與透鏡平行），改變透鏡到白紙的距離s并測出s與對應(yīng)的白紙被烤焦的時間t，繪出乙圖所示的圖象，可判斷該透鏡的焦距f為12cm。（2）調(diào)整實驗器材，使?fàn)T焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，這樣調(diào)整的目的是使像能成在光屏的中心；在調(diào)整器材高度時，應(yīng)點燃（填“點燃”或“不點燃”）蠟燭。（3）如丙所示，當(dāng)把一塊焦距為15cm的凸透鏡固定在50cm刻度線位置，蠟燭固定在15cm刻度線位置時，光屏應(yīng)在Ⅱ（選填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）區(qū)域內(nèi)左右移動，才能在光屏上得到清晰的實像。（4）在第（3）問中，當(dāng)光屏上成清晰像的時候，保持透鏡和光屏位置不變，若將蠟燭向左移動適當(dāng)?shù)木嚯x，為了使光屏上仍能成清晰的像，則應(yīng)在透鏡前加上適當(dāng)度數(shù)的近視眼鏡（選填“近視眼鏡”、“老花眼鏡”）。（5）小明在實驗中將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠(yuǎn)離凸透鏡，則像距v與t的大致變化關(guān)系為丁圖中的B?！窘獯稹拷猓海?）由圖乙可知，當(dāng)透鏡與白紙間距S＝12cm時，白紙被烤焦的時間t＝4min，所用的時間最短，說明太陽光經(jīng)過凸透鏡會聚后該點的溫度最高，這個點就是凸透鏡的焦點，則測出透鏡與白紙間距即為焦距f＝12cm；（2）在實驗前要調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏，使它們的中心大致在同一高度，并在同一直線上，這條直線是凸透鏡的主光軸，這樣調(diào)整的目的是使像能成在光屏的中心；在調(diào)整器材高度時，應(yīng)點燃蠟燭；（3）凸透鏡焦距是15cm，當(dāng)把凸透鏡固定在50cm刻度線位置，蠟燭固定在15cm刻度線位置時，物距為50cm﹣15cm＝35cm，大于2倍焦距，所以此時成倒立縮小的實像，像在1倍和2倍焦距之間，即Ⅱ區(qū)域；（4）保持透鏡和光屏位置不變，若將蠟燭向左移動適當(dāng)?shù)木嚯x，物距增大了，則根據(jù)凸透鏡成像特點，像距要變小，但是使光屏上仍能成清晰的像，那就要讓光線發(fā)散一些，能起到發(fā)散作用的是凹透鏡，近視鏡是凹透鏡；（5）當(dāng)物距大于焦距時凸透鏡成的是實像；將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠(yuǎn)離凸透鏡，物距變大，像距則變小，且越來越靠近焦點，故像距v與t的大致變化關(guān)系為圖中的B。故答案為：（1）12；（2）主光軸；使像能成在光屏的中心；點燃；（3）Ⅱ；（4）近視眼鏡；（5）B。6．探究光的反射規(guī)律：【設(shè)計實驗與制定計劃】（1）實驗器材：平面鏡、激光筆、硬紙板、鉛筆、量角器。（2）實驗步驟：①如圖甲，把硬紙板與平面鏡垂直放置，讓激光筆貼著硬紙板射出一束光到鏡面上，用鉛筆記錄下光路，并用量角器測出角度。②如圖乙，把硬紙板BD向后翻折，看能否看到反射光線【進(jìn)行實驗與收集證據(jù)】得到如表數(shù)據(jù)，觀察到如下現(xiàn)象：把硬紙板BD向后翻折后，看不到反射光線次序入射角反射角160°60°245°45°330°30°【得出結(jié)論】根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和現(xiàn)象得到兩個結(jié)論：（1）反射角等于入射角。（2）光反射時，反射光線、入射光線和法線三者在同一平面內(nèi)?！驹u估】得到結(jié)論后，實驗小組明白了實驗步驟中“把硬紙板與平面鏡垂直放置”是為了確保硬紙板在反射光線、入射光線所在的平面內(nèi)從而顯示出完整的光路。在圖甲中，若將硬紙板（連同激光筆）繞CD向后傾斜，此時反射光線C（選填字母符號）。A.仍在硬紙板上呈現(xiàn)B.被硬紙板擋住C.在硬紙板前方【解答】解：（1）根據(jù)表中反射角和入射角的數(shù)據(jù)可得出的結(jié)論為：反射角等于入射角；（2）在圖甲中，若將紙板（連同激光筆）繞CD向后傾斜，而法線始終垂直于平面鏡，則反射光線、入射光線、法線所在的平面也垂直于平面鏡，所以可知反射光束在紙板前方，故應(yīng)選C。故答案為：（1）反射角等于入射角；（2）C。7．如圖是小紅同學(xué)探究“平面鏡成像的特點”實驗裝置。圖中A、B是兩只外形相同的蠟燭。（1）如圖甲，點燃A蠟燭，小心地移動B蠟燭，直到與A蠟燭的像完全重合為止，這說明像與物的大小相等，這種確定像與物大小關(guān)系的方法是等效替代法（選填“控制變量法”、“等效替代法”或“科學(xué)推理法”）。（2）若圖乙中貓的頭部位置保持不變，把鏡子沿MN截成兩半，其中的一半平行向后移一段距離，則貓的頭部通過左、右兩半面鏡子D。A.都不能成像B.各成半個像，合起來成一個完整的像C.都成完整的像，且兩個像在同一位置D.都成完整的像，且兩個像在不同位置（3）小明看到自己的手表與同桌的相同，于是突發(fā)奇想將兩塊手表替代A、B蠟燭，正立于玻璃板兩側(cè)，如圖丙所示，此時A手表指針指在9點整，那么B手表的指針應(yīng)調(diào)至3點才能與A手表指針的像完全重合。（4）如圖丁是由本實驗得出結(jié)論在實際生活中的一個應(yīng)用。檢查視力的時候，視力表放在被測者頭部的后上方，被測者識別對面墻上鏡子里的像。則視力表在鏡中的像與被測者間的距離為4.6m?！窘獯稹拷猓海?）點燃A蠟燭，小心地移動B蠟燭，直到與A蠟燭的像重合為止，這說明像與物的大小相等，用B蠟燭代替A蠟燭去和A蠟燭的像進(jìn)行比較，這是方法是等效替代法；（2）平面鏡所成的像，像和物體形狀、大小相同，與平面鏡的大小無關(guān)，半個平面鏡仍能成完整像；平面鏡左右兩部分都能成完整的像，像與小貓關(guān)于鏡面對稱，因為其中的一半平行向后移一段距離，所以兩個像的位置是不同的，故D正確；（3）由于平面鏡成的像與物關(guān)于鏡面對稱，故表面上的刻度是左右相反的，因此當(dāng)此時A手表指針指在9點整，那么B手表的指針應(yīng)調(diào)至3點才能與A手表指針的像完全