武汉光谷外国语学校物理光现象实验单元测试与练习word解析版.docx
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武汉光谷外国语学校物理光现象实验单元测试与练习word解析版
一、初二物理光现象实验易错压轴题（难）
1．小军在做“探究平面镜成像的特点”的实验，如图
（1）应选择_____（选填“明亮”“黑暗”）的环境；
（2）实验时应选择较薄的玻璃板代替平面镜来研究平面镜成像的特点，优点在于既能看到A的像，又能看到后面的蜡烛B，其原理为_____
A．两者都是光的反射形成的B．前者是光的反射形成的，后者是光的直线传播形成的
C．两者都是光的折射形成的D．前者是光的反射形成的，后者是光的折射形成的
（3）小军选用了两只大小完全一样的蜡烛，在玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合．这种确定像与物大小的方法是_____．（选填“控制变量法”或“等效替代法”）．
（4）移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上_____（选填“不能”“能”）呈现蜡烛的像，这说明平面镜所成的像是_____（选填“虚”或“实”）像．
（5）小军把玻璃板沿直线MN向右平移一段距离，在此过程中，蜡烛A的像_____（选填“会”或“不会”）向右平移．
（6）实验中多次改变蜡烛A的位置，是为了多次实验_____（选填“寻找普遍规律”“求平均值减小误差”）．
（7）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_____（选填“亮”或“暗”）；如果实验采用厚玻璃板，观测到蜡烛A通过玻璃板在不同的位置成两个清晰像，且测得两个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为_____cm．
【答案】黑暗D等效替代法不能虚不会寻找普遍规律暗0.4
【解析】
（1）应选择在黑暗的环境进行实验，像看起来更清晰。
（2）玻璃板代替平面镜，既能看到A的像，又能看到后面的蜡烛B，A的像形成原理是光的反射；光在穿过玻璃时发生折射，透过玻璃看到B是光的折射，故D正确。
（3）蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，确定像与物大小，用B替代A的像，此方法是等效替代法。
（4）虚像不能用光屛承接，所以移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上不能呈现蜡烛的像，这说明平面镜所成的像是虚像。
（5）小军把玻璃板沿直线MN向右平移一段距离，根据平面镜成像特点，物和像关于平面镜对称，在此过程中，蜡烛A的像不会向右平移。
（6）实验中多次改变蜡烛A的位置，是为了多次实验，从而寻找普遍规律，防止实验的偶然性。
（7）实验中，看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像，玻璃前后两个面都能反射成像，由于后面的反射面反射光少，所以成的像较暗，故距离观察者较远的像较暗；如果实验采用厚玻璃板，观测到蜡烛A通过玻璃板在不同的位置成两个清晰像，且测得两个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为0.4cm．玻璃板的前后两个面相当于两块平面镜，两个平面镜相距0.4cm时，镜前同一物体的像相距0.8cm.
点睛：
本题中求玻璃板厚度较难，可结合画图解答。
2．小明同学在使用洗手间水龙头时发现：
当手伸进水龙头下如图所示窗口前时，水龙头出水，当手离开时断水。
（1）小明听老师说这是一种由红外线控制的自动出水龙头，他想到：
任何物体都会向外辐射红外线，水龙头自动出水可能是温度较高的手辐射的红外线被窗口接收，使控制阀打开而出水．为验证猜想，他取3个相同的塑料杯分别装入等质量不同温度的水，以相同的方式将杯子逐渐靠近窗口，发现控制阀是否打开出水与杯子到窗口的________有关，把刚好出水时杯子与窗口的距离定为最远出水距离，每次测量这个距离都是15cm.他对实验现象分析如下：
温度不同的杯子辐射的红外线强弱________（选填不同或相同），最远出水距离应该不同，但实际却相同，可见他的猜想是错误的。
（2）为了进一步寻找原因，小明分析得到控制水龙头出水的红外线可能是由窗口发出的，于是他取了面积形状完全相同的梳妆镜和透明玻璃板，保持它们与窗口平行，分别将它们逐渐靠近窗口，测出最远出水距离分别为32cm、7cm.入射到梳妆镜上的光线全部反射，而入射到玻璃板上的光线________（选填“全部”“部分”或“不发生”）反射，接收到的反射光越弱，最远出水距离会越________，因此说明水龙头出水是因为窗口发出的红外线被手____到窗口而使水龙头控制阀打开自动出水。
（3）得到出水原因后，他又进一步探究最远出水距离与哪些因素有关，设计并完成实验，数据记录如下：
反射面
面积/cm2
最远出水距离/cm
1
瓷砖
100
30
2
纸板
100
18.2
3
棉布
100
17.5
4
海绵
100
16.1
实验结果表明，自动出水龙头的最远出水距离与____________有关，此表中________对红外线的反射效果最好。
实验后他查资料得知：
有一种红外线夜视仪的原理是利用红外探照灯照射物体，接收反射的红外辐射形成图像，来看到物体。
为使物体不易被暴露，应使其表面材料对红外线反射作用较________（选填强或弱）。
【答案】距离不同部分近反射反射面材料瓷砖弱
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]小明取3个相同的塑料杯分别装入等质量不同温度的水，以相同的方式将杯子逐渐靠近窗口，实验中控制其它条件相同，水的温度不同，则控制阀是否打开出水与杯子到窗口距离不同，进而说明控制阀是否打开出水与杯子到窗口的距离有关。
[2]温度不同的杯子辐射的红外线强弱是不同的。
温度越高辐射的红外线越强。
（2）[3]入射到玻璃板上的光线会折射，所以入射到玻璃板上的光线部分反射。
[4]收到的反射光越弱，则需要的距离越近。
[5]通过实验说明水龙头出水是因为窗口发出的红外线被手反射到窗口而使水龙头控制阀打开自动出水。
（3）[6]通过实验数据可知，反射面积相同，反射面的材料不同，最远出水距离不同，说明自动出水龙头的最远出水距离与反射面的材料有关。
[7]通过表中数据可知，反射面积相同时，瓷砖的最最远出水距离最短说明，瓷砖的反射效果最好。
[8]使用表面对红外线反射作用较弱的材料，接收反射的红外辐射少，使物体不易被暴露。
3．如图所示，小明同学为了探究平面镜成像特点，准备如下器材：
各种粗细相同长度不同的烛若干
厚和
厚的两块玻璃板、白纸、火柴等。
请回答下列问题：
（1）用玻璃板代替平面镜的好处是______，应选择______
厚的玻璃板做实验。
（2）如图甲所示，小明把蜡烛A点燃放在玻璃板前面，再把其他各支蜡烛依次放在玻璃板后面适当位置，当蜡烛B故在后面时，从玻璃板前面看蜡烛B好像也被点燃了一样。
此时，后面的蜡烛B与蜡烛A的大小关系是：
______。
（3）实验中若移开蜡烛B，用白纸做光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察白纸，看不到蜡烛A的像，说明平面镜成的是______（选填“虚”或“实”）像。
（4）实验中玻璃板应竖直放置在水平桌面上，若向左倾斜玻璃板，如图乙所示，蜡烛A的像将______移动（选填“向上”“向下”或“不”）。
（5）如图丙所示，两个平面镜L1和L2平行竖直放置，两镜相距
，物体A在两镜之间，A在L1中的一个像是A1，A2在L2中的一个像是A2，已知A1、A2相距
，当物体A在两镜之同移动时，A在两镜里成的像A1、A2的距离
的变化情况是______（选填“变大”“不变”或“变小”）。
【答案】便于确定像的位置2大小相等虚向上不变
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]为了确定像的位置，让蜡烛A的像和蜡烛B重合，能观察到A蜡烛像的同时，也能观察到B蜡烛，实验中要使用透明的玻璃板，这样便于确定像的位置。
[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，所以应选用薄玻璃板，用
厚的。
（2）[3]蜡烛B和蜡烛A的像完全重合时，可以确定蜡烛A像的位置就是蜡烛B的位置，由此可以比较物像大小关系，同时也证明了像与物体的大小相等。
（3）[4]实验中若移开蜡烛B，用白纸做光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察白纸，看不到蜡烛A的像，说明平面镜成的是虚像，是由反射光线的反向延长线会聚而成的，所以不能成在光屏上。
（4）[5]平面镜所成的像关于平面镜对称，若向左倾斜玻璃板，如图乙所示，蜡烛A的像将向上移动。
（5）[6]根据平面镜成像中，物像到平面镜的距离相等，如下图，所以
，
所以
，
所以
所以
无论
点在两个平面镜的哪个位置，两个像点之间的距离都是相等的。
4．如图甲所示为“探究光的反射定律”的实验装置：
（1）小明在用该装置进行实验时，除了要用到铁架台、空白纸板做成的可折转光屏、光源和直尺外，还要用到_________和__________；
（2）小明多次改变入射光的方向，总能在ON两侧同一平面的光屏上观察到入射光和反射光，由此得出“光反射时，反射光线、入射光线和法线都在同一平面内”的结论，为使结论可靠，同学小敏建议：
将光屏绕轴线ON向前或向后折转，同时观察_________光线是否仍旧出现在光屏上；
（3）小明测量图中入射角∠__________（选填“1”、“2”、“3”或“4”）和反射角的大小，将数据记录在表格中；
（4）另一组的小军将原本垂直于平面镜的纸板向后倾斜一个角度，调节入射光线仍能呈现在纸板A上，但始终没能在纸板B上找到反射光线，经检查纸板A、B在同一平面上。
这是因为法线_____，而反射光线应在入射光线和法线所决定的平面内。
【答案】平面镜量角器反射光线2不在纸板上
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]因为实验是为了验证光的反射定律，所以必须有平面镜；另外还需要测量反射角、入射角的大小，还需要量角器。
（2）[3]将光屏绕轴线ON向前或向后折转，让入射光线贴着光屏沿AO方向射入，同时观察反射光线是否仍旧出现在另一侧的光屏上；
（3）[4]入射角是入射光线与法线的夹角，所以图中入射角是角2。
（4）[5]将原本垂直于平面镜的纸板向后倾斜一个角度后，当入射光线贴着纸板射向O点后，法线将不会在纸板上，所以在纸板B上看不到反射光线，但此时反射光线、入射光线、法线仍在同一平面内。
5．在探究树荫下光斑的活动中，小华猜想光斑形状可能与孔的形状、孔的大小和孔到光屏的距离有关。
为了研究孔的大小对光斑形状的影响，她找来平行光源和图a所示的四种打好孔的卡片。
（1）小华在四种卡片中选择了卡片甲。
她这样选择的原因是____________。
（2）让平行光垂直照射在卡片上，调节卡片甲与光屏距离，透过孔的光在光屏上形成一个与卡片甲三角形孔相同的光斑；再用另一张卡片覆盖在甲上，如图b，自右侧无孔处开始，向左缓缓推动乙；起初，观察到光屏上的光斑形状_______，光斑大小________；过一会儿，观察到光屏上出现圆形的光斑，继续缓缓推动卡片乙使透过平行光的三角形孔变小，则光屏上的光斑形状________，光斑大小________。
【答案】在改变孔的大小过程中，孔的形状保持不变不变变小不变不变
【解析】
【分析】
（1）根据控制变量的思路，探究孔的大小对光斑形状的影响，必须控制孔的形状不变，只改变孔的大小。
（2）小孔较大时，通过孔形成的光斑不是小孔成像现象，而是影子的原因，则光斑形状与孔的形状有关；小孔较小时，通过孔形成的光斑属于小孔成像现象，光斑形状与孔的形状无关。
【详解】
（1）a图中卡片甲是三角形，从右侧拦住部分仍是三角形，形状不变，故A符合要求；
乙、丙、丁三图中随着卡片移动，孔的形状发生了变化，不符合要求。
（2）在卡片到地面（孔到光屏）的距离一定时，当孔较大时，在地面上形成的是孔的像，与影子形成相同，形状与孔的形状相同，当孔小到一定程度时，为小孔成像现象，光斑的形状与孔的形状无关，所以向左缓缓推动乙；起初，观察到光屏上的光斑形状不变，光斑变小；孔较小时，光屏上出现光源的像，继续缓缓推动卡片乙使透过平行光的三角形孔变小，则光屏上的光斑形状不变，光斑大小不变。
6．为了“探究光反射时的规律”，实验小组的同学选用了平面镜、纸板、激光器、刻度尺和几种不同颜色的笔，依据教材设计了如图甲所示的实验．
（1）实验中还需要的器材是___________．
（2）实验中为了使光线能在纸板上显示出来，方便实验研究，你该采取的操作是__________．
A．向纸板喷烟或雾B．使光束垂直纸板射到O点C．使光束贴着纸板射到O点
次数
∠i
∠r
1
70°
70°
2
45°
45°
3
30°
30°
（3）改变光束入射的角度，多做几次，换用不同颜色的笔记录每次光的径迹．取下纸板，测量ON两侧的∠i和∠r，将数据记录在上表中，根据数据得出的结论是_______________；
（4）若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点，光将沿图中的OE方向射出，因为在反射现象中，___．
（5）实验过程中若将纸板倾斜，如图乙所示，让光仍贴着纸板沿AO方向射向镜面，此时反射光______（选填“在”或“不在”）纸板这一平面内．
【答案】量角器C反射角等于入射角光路是可逆的不在
【解析】
【详解】
（1）[1]实验中需要测量入射角和反射角的大小，需要用到量角器；
（2）[2]实验中为了使光线能在纸板上显示出来，使光束贴着纸板射到O点；
（3）[3]从表中数据可以看到，当入射角是70°时，反射角是70°，当入射角是45°时，反射角是45°，当入射角是30°时，反射角是30°，由此可推测反射角等于入射角；
（4）[4]若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点，光将沿图中的OE方向射出，这说明了在反射现象中，光路是可逆的；
（5）[5]根据光的反射定律，反射光线与入射光线、法线在同一平面，由于法线不在倾斜的纸板上，那么反射光线不会在纸板这一平面内．
7．如图所示，是某同学在做“平面镜成像特点”的实验装置．请你运用所学知识完成下面的问题．
（1）该实验采用薄透明平板玻璃代替平面镜，是为了________．
（2）实验放在________（填“较暗”或“较亮”）的环境中进行，效果更好．
（3）为了比较像和物的大小关系，该实验选择两个外形________（“相同”或“不同”）的蜡烛A和B做实验．
（4）将蜡烛A点燃放在玻璃板前，观察它在玻璃板后所成的像，将________（填“点燃”或“不点燃”）的蜡烛B在玻璃板后前后移动，直到它与蜡烛A的像________．
（5）如果将蜡烛A向靠近玻璃板的方向移动，那么像的大小将________（填“变大”、“变小”或“不变”）．
（6）为了研究实验所成的像是实像还是虚像，可以进行的操作是________．
【答案】便于确定像的位置较暗相同不点燃完全重合不变在蜡烛B的位置放置一个光屏，看看屏幕上是不是有蜡烛A的像
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1]实验时用透明玻璃代替平面镜，在察到蜡烛的像的同时，也能观察到另一侧的蜡烛，便于确定像的位置；
（2）[2]蜡烛点燃时比较亮，在较暗的环境中，烛焰和环境的对比度比较大，烛焰的像会更清晰．
（3）[3]探究平面镜成像实验时，采用两个完全相同的蜡烛，是为了比较物像大小关系；
（4）[4]将蜡烛A点燃放在玻璃板前，观察它在玻璃板后所成的像，将不点燃的蜡烛B在玻璃板后前后移动，直到它与蜡烛A的像完全重合，可知蜡烛A和它成的像大小相等；
（5）[5]平面镜成像的特点是物像等大，故将蜡烛向靠近镜面的方向移动，像的大小不变；
（6）[6]为了辨别平面镜成像的虚实，可以拿白色的光屏放在像的位置，如果光屏上承接不到像，平面镜成虚像．
【点睛】
（1）探究平面镜成像实验中，要用透明的玻璃板代替平面镜，虽然成像不太清晰，但是在物体一侧能看到物体的像，同时还能看到代替物体的另一个物体，便于确定像的位置，便于比较物像大小关系．
（2）探究平面镜成像实验时，物体和环境对比度越大，并且物体越亮，物体的像越清晰．（3）实验时采用两个完全相同的蜡烛，一支蜡烛放在玻璃板的前面并点燃，另一支放在玻璃板的后面，当玻璃板后面的蜡烛和玻璃板前面的蜡烛的像完全重合时，可以确定像的位置，同时也可以比较物像大小关系；（4）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．（5）平面镜成像的特点是：
虚像，物像等大，物像等距，物像连线与镜面垂直．（6）实像和虚像的区别：
实像可以在光屏上呈现，虚像不能呈现在光屏上．
8．为了探究光的反射规律，某同学用如图所示的装置进行实验，平面镜置于水平桌面上，把一可沿ON折叠的白色硬纸板竖直放置在平面镜上．
（1）在实验中使用白色硬纸板能显示______________，也能方便地测量_________．
（2）以法线ON为轴线，将白色硬纸板的F面绕法线ON向后旋转，则______________（选填“能”或“不能”）看到反射光线，说明：
_______________．此时反射光线的位置______________（选填“发生”或“不发生”）变化．
（3）如图，当E、F在同一平面上时，让入射光线AO沿纸板E射向镜面，在F上可看到反射光线，若将AO向ON靠近，则OB______________ON．（选填“靠近”或“远离”）
（4）要得到反射角等于入射角的规律，需测出图中的反射角和入射角大小，如这二个角相等，则得到反射角等于入射角的规律．你认为这样做需改进的地方有：
_____________．
【答案】光路入射角和反射角不能反射光线、入射光线、法线在同一平面不发生靠近应该改变角度的大小，多次测量，得到普遍性的结论
【解析】
【分析】
【详解】
（1）[1][2]白色硬纸板能发射所有光，在实验中使用白色硬纸板能显示入射光、反射光的光路，也能方便测量入射角和反射角；
（2）[3][4][5]白色硬纸板的面向后旋转，不能看到反射光线，这说明了入射光线、反射光线、法线在同一平面，反射光线的位置是不变的；
（3）[6]若将AO向ON靠近，那么入射角变小，根据光的反射定律，反射角也变小，反射光线应该靠近法线；
（4）[7]需要改进的地方，应该是多次改变入射角的大小，测出对应的反射角，这样得到的结论才有普遍性．
9．如图所示，小亮和小红为了探究平面镜的成像特点，将一块厚度为0.5cm的玻璃板架在水平台板上面，再取两根完全相同的蜡烛分别竖直置于玻璃板两侧，点燃玻璃板前的蜡烛进行实验．
（1）为便于观察，该实验最好在_____（选填“较亮”或“较暗”）的环境中进行．
（2）用透明玻璃板代替平面镜的目的是____，两根完全相同的蜡烛是为了便于比较像与物的____关系．
（3）实验过程中，如果在平台面上无论怎样移动蜡烛B，都无法与蜡烛A的像完全重合，原因可能是_____．
（4）小红透过玻璃观察蜡烛A的像时，看到在像的后面还有一个较模糊、与像有部分重叠的像，出现两个像的原因是_____．
（5）小亮改变蜡烛的位置，记录了蜡烛A和较清晰的像到平面镜的距离，如下表所示：
物体到平面镜的距离/cm
3.0
4.5
6.0
7.5
像到平面镜的距离/cm
3.0
4.5
6.0
7.5
最终他们得出结论：
平面镜成像时_____．
【答案】较暗便于确定像的位置大小玻璃板没有竖直放置玻璃太厚，玻璃板的两个面都成了像像与成像物体到平面镜的距离相等
【解析】
【分析】
【详解】
（1）蜡烛点燃时比较亮，在较暗的环境中，烛焰和环境的对比度比较大，烛焰的像会更清晰；
（2）在实验中用透明的玻璃板代替平面镜，因为玻璃板既能成像又能透光，目的是便于确定像的位置．选取两根完全相同的蜡烛，是为了比较像和物的大小关系；
（3）在平台面上，玻璃板如果没有竖直放置时，像会偏上或偏下，所以无论怎样移动蜡烛都无法与像重合；
（4）由于像是由光的反射形成的，玻璃的两面都能反射光，能成两个像，所以出现两个像的原因是玻璃太厚，玻璃板的两个面都成了像；
（5）得出结论：
平面镜成像时像与成像物体到平面镜的距离相等．
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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