初中物理光现象实验题

在"探究光的反射规律"的实验中，小莉设计了如图所示的实验，平面镜放在水平桌面上，纸板可绕ON转动。

（1）实验前，应将纸板 　 　放置于平面镜上。一束光EO贴着纸板A绕入射点O沿逆时针方向转动，可观察到反射光束OF沿 　 　时针方向转动。

（2）某时刻入射光线与镜面的夹角为30°时，其反射角等于 　    。

（3）将纸板A、B置于同一平面，一束光贴着纸板B沿FO射到O点，反射光束将沿图中的OE方向射出，说明光在反射时 　    　。

（4）在纸板前从不同方向都可以看到入射光EO的径迹，这是因为光在纸板上发生了 　反射。

如图所示，是陈涛同学探究光的反射规律的实验。他进行了下面的操作：

（1）如图甲，让一束光贴着纸板沿某一个角度射到 $O$点，经平面镜的反射，沿另一个方向射出，在纸上用笔描出入射光 $\mathit{EO}$和反射光 $\mathit{OF}$的径迹。改变光束的入射角度，多做几次，取下纸板，用量角器测量 $\mathit{ON}$两侧的 $\angle i$和 $\angle r$，得到的结论是反射角 　　入射角（选填“大于”、“等于”或“小于” $)$；

（2）如图乙，纸板 $\mathit{ENF}$是用两块纸板连接起来的，把半面纸板 $\mathit{NOF}$向前折或向后折，这时在 $\mathit{NOF}$上看不到反射光线，说明反射光线、入射光线与法线 　　同一平面内（选填“在”或“不在” $)$；

（3）使入射光线逐渐靠近法线 $\mathit{ON}$，可观察到反射光线 　　（选填“靠近”或“远离” $)$法线；

（4）如果让光线逆着 $\mathit{OF}$的方向射向镜面，会发现反射光线沿着 $\mathit{OE}$方向射出，这表明：在光的反射现象中，　　；

（5）陈涛同学还想用图丙和图丁模拟镜面反射与漫反射，照图丙那样，把几根细针垂直入一张硬纸板中，表示法线，当入射光线平行射到各入射点时，反射光线将平行射出。随后将纸板随意弯折，如图丁所示，这时会看到“法线”不再平行，当入射光线平行射到各入射点上时，反射光线 　　（选填“平行”或“不平行” $)$，根据你所学的知识判断，漫反射 　　（选填“遵循”、“不遵循” $)$光的反射定律。

某科学兴趣小组用如图所示装置研究平面镜成像特点。探究像距与物距关系时的实验步骤如下：

①在水平桌面上铺上白纸，将玻璃板竖立在白纸中间位置，记下玻璃板的位置；

②将点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿另一支大小相同的未点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟玻璃板前面那支蜡烛的像完全重合，用笔记下两支蜡烛的位置；

③移动点燃的蜡烛到另一个位置，重复上述实验；

④用直线连接每次实验中的蜡烛和它的像的位置，用刻度尺测量出每次的物距和像距，记录数据如表。

次数	物距     $/\mathit{cm}$	像距     $/\mathit{cm}$
1	5.0	5.0
2	8.0	8.0
3	12.0	12.0

（1）等效替代法是指在研究中，因实验本身的限制，要用与实验对象具有相似或共同特征的对象来替代的方法。本实验中用到的等效替代法具体体现在 　　。

（2）分析表格中的数据，可得出的结论是 　　。

（3）实验中，有同学用一张白纸挡在玻璃板和像之间，你认为该同学还能观察到蜡烛的像吗？并说出你的理由。 　　。

如图1所示，用两根完全相同的蜡烛和一块厚玻璃板探究"平面镜成像的特点"。

（1）用透明玻璃板代替平面镜的目的是可以确定像的 　　。实验中有同学从蜡烛一侧透过玻璃板看到像有"重影"，其原因可能是玻璃板的前后表面都发生了光的 　　射。改善"重影"问题的办法是 　　。解决问题后，移动点燃的蜡烛，多次测量并分析得出结论。

（2）小明发现上述实验中难于准确测量像和物到玻璃板的距离，且未用大小不同的物体进行多次实验，就得出了像与物大小的关系，于是他换用一些完全相同的木块进行实验。

①如图2甲所示，将一组木块置于玻璃板前，改变该组木块的位置，进行三次实验，用笔在白纸上标记出每次像和物的位置，如图2乙所示。根据对应顶点就能准确测出相应的距离，再将白纸沿 　　（选填" $\mathit{EF}$ "或" $\mathit{GH}$ " $)$ 对折，若像和物的对应顶点都 　　，则证明平面镜所成的像和物具有对称性。

②如图3所示，用叠加的方法改变物的大小进行实验，记录数据如下表。分析可知平面镜所成的像与物的大小 　　。

木块的位置	保持不变
物的大小（玻璃板前木块的个数     $/$ 个）	1	2	3
像的大小（玻璃板后木块的个数     $/$ 个）	1	2	3

（3）某小组在较暗的环境中实验时，发现木块的像较暗、不易辨识，联系日常照镜子的经验，解决方法是 　　（选填"照亮木块的像"或"照亮木块" $)$ 。

如图甲，在"探究光的反射规律"实验中：

（1）在纸板前从不同方向都可以看到纸板上入射光线 $\mathit{EO}$ 的径迹，这是因为光在纸板上发生了 　　（选填"漫"或"镜面" $)$ 反射；

（2）多次改变入射角的大小进行实验，可以得出结论：反射角 　　入射角；

（3）小明发现实验中所用的激光垂直照在光屏上不是一个点而是一条直线，这样使实验中更容易观察光路。他很好奇这是如何做到的，于是拆开激光笔。如图乙所示，一束很细的激光发射出来后通过一个透明的圆柱体，由于圆柱体对光有 　　（选填"会聚"或"发散" $)$ 作用，最终使激光在光屏上展开得很宽。

利用激光笔和水槽等器材观察光从空气进入水中发生的折射现象，如图是光束在空气和水中传播的径迹。请完成下列问题：

（1）请在图中标出入射角和折射角。

（2）为了提高光在水中传播径迹的可见度，可采取的措施有① 　　； ② 　　。

为完成"探究平面镜成像特点"实验，小芳选择了如图所示的实验装置。

（1）小芳用玻璃板代替平面镜的目的是 　          　；

（2）小芳把点燃的蜡烛A放在玻璃板前，还要在玻璃板的后面放一支外形相同但没有点燃的蜡烛B，小芳应在 　          　（选填"A"或"B"）蜡烛一侧观察玻璃板中的像；

（3）当把蜡烛靠近玻璃板时，蜡烛在玻璃板所成像的大小将 　          　（选填"变大""不变"或"变小"

）；

（4）移去蜡烛B，在其原位置放置一块光屏，光屏上不能得到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是 　          　（选填"实像"或"虚像"）；

（5）实验中，发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B，都与蜡烛A的像无法完全重合，你认为原因可能

是 　          　；

（6）如图所示，仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时，蜡烛A的成像情况是 　          　（选填字母代号）。

A．	蜡烛成像仍在B处
B．	蜡烛成像在B处右侧
C．	蜡烛无法通过玻璃板成像

物理教研小组做"研究光的折射和反射规律"实验，根据实验现象绘制了如图所示的光从空气射入水中时的光路图。

（1）光从空气射入水中时，传播速度将 　　（选填"变大"、"不变"或"变小" $)$

（2）当 $\theta$ 角增大 $5°$ ，入射光线与反射光线的夹角将 　　（选填"增大"或"减小" $)$ 　　 $°$ 。

在探究"光的反射规律"的实验中，为了确定反射光线和入射光线的位置关系，实验器材有：可旋转的光屏（如图甲所示，光屏的A、B两部分均可绕轴ON旋转）、平面镜和激光电筒。如图乙所示，将光屏立放在水平放置的镜面上，让激光电筒发出的光沿光屏A入射到O点。

（1）实验中，光屏A是用来呈现 　    　光线的，为了观察到完整的光路，光屏B需旋转到图乙中的位置 　    　（填序号）；

（2）旋转光屏A到位置1时，也同时需要旋转光屏B到位置3才能观察到完整光路，通过以上操作过程可知，要观察完整的光路，光屏A、B两部分旋转后要处于 　    　；

（3）记录多次实验光路，进一步研究发现反射光线和入射光线关于转轴ON对称，这条过入射点并 　    　于镜面的直线ON叫做 　    　，根据这条线便可以确定反射光线和入射光线的位置关系。

如图甲所示是小林“探究平面镜成像时像与物的关系”的装置，其中A、B蜡烛完全相同，玻璃板固定在50cm处。

（1）小林应选择较 　 　（选填“厚”或“薄”）的玻璃板进行实验。

（2）A蜡烛固定在10cm处，发现B蜡烛在90cm处时与A蜡烛的像完全重合，可初步得出：像与物到平面镜的距离 　 　。

（3）B蜡烛能跟A蜡烛的像完全重合，说明：平面镜所成的像与物体的大小 　 　。在图乙中，若图中的人走下桥，她们在水中的像大小 　 　。

探究光的反射规律的实验装置如图甲所示，平面镜的上方垂直放置一块附有量角器的白色光屏，它由可以绕ON折转的E、F两块板组成。

（1）让一束光沿着E板从A点射到镜面的O点，由于光在E板发生 　 　反射（选填“镜面”或“漫”），从光屏前不同方向都可以看到E板上光线AO的径迹。

（2）让一束光沿着E板从A点射到镜面的O点，将纸板沿ON向后折，此时在NOF面上看不到反射光线，如图乙所示。此实验现象说明：光反射时，　 　。

（3）实验中，观察到入射角为45°时，反射角也为45°，由此就得出“光反射时，反射角等于入射角”的结论。你认为有何不妥之处？　 　

请阅读《华夏之光—圭表》并回答问题：

华夏之光——圭表

我国古代的天文观测一直居于世界领先地位，天文学家们发明了许多先进的天文观测仪器，其中圭表就是典型的代表。圭表（如图1所示）包括圭和表两部分，正南北方向平放的尺，叫作圭，直立在平地上的标竿或石柱、叫作表，圭和表相互垂直。

战国以前的天文学家已经能够利用水面来校正圭，使其水平，使用铅垂线来校正表，使其与圭相互垂直。

依据圭表正午时表影长度的变化，就能推算出二十四节气，依据表影长短的周期性变化，就能确定一回归年的天数，由于日光散射和漫反射的影响，早期圭表的表影边缘模糊不清，影响了测量表影长度的精度。

为了解决上述问题，元代天文学家郭守敬采取理论与实践相结合的科学方法，对圭表进行了一系列改进与创新。他将表的高度增加，并且在表顶加一根架空的横梁，使表高变为传统表高的五倍。这样，测量时，把传统的确定表影端的位置变为确定梁影中心的位置、提高了测量影长的精度。

郭守敬又利用小孔成像的原理，发明了景符，利用景符可以在圭面上形成太阳和梁的清晰像（如图2所示），这样就可以精确的测量表的影长了。这些措施成功解决了圭表发明以来，测影时“虚景之中考求真实”的困难。

以圭表为代表的我国古代的科技成果，像一颗颗璀璨的明珠，闪耀着智慧的光芒，激励着我们攀登新的科技高峰。

请根据上述材料，回答下列问题：

（1）请写出我国古代天文学家保证圭和表相互垂直的措施，并解释为什么这种措施可以保证圭和表是相互垂直的。

（2）郭守敬的改进与创新措施解决了早期圭表的什么问题？

（3）除了圭表，请你再列举一个我国古代天文观测仪器。

如图所示，某小组用玻璃板代替平面镜探究平面镜成像的特点。

（1）为了比较像与物到平面镜的距离，需要的测量工具是　    　；

（2）将一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前，再拿一支外形相同　    　（选填“点燃”或“未点燃”）的蜡烛B，竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合，这个位置就是蜡烛A的像的位置。

如图是"探究平面镜成像时像与物的关系"的装置。在水平桌面上铺一张白纸，将玻璃板竖立在白纸上，把一支点燃的蜡烛 放在玻璃板前面，一支完全相同，但不点燃的蜡烛 放在玻璃板后面移动，直到看上去它与蜡烛 的像完全重合。移动点燃的蜡烛，多做几次实验。

（1）实验时，选择玻璃板代替平面镜进行实验的原因是 　　。

（2）在寻找蜡烛 的像的位置时，某同学无论怎样调节蜡烛 ，发现都不能与蜡烛 的像重合，发生这种现象的原因可能是 　　。

（3）实验中把蜡烛 远离玻璃板看到的像会远离，像的大小 　　（填"变大""变小"或"不变" 。

（4）若要确认平面镜所成像是虚像还是实像，进一步操作是 　　。

图甲是小明探究光的反射规律的实验装置图。

（1）该实验中，纸板 $A$、 $B$的作用是　            　（写出一条即可）。

（2）让入射光线沿 $\mathit{FO}$方向射入，则发现反射光线沿　      　方向射出。

（3）实验结束后，小明想继续探究平面镜成像的特点，装置如图乙，却发现点燃蜡烛 $A$，在平面镜后移动未点燃的蜡烛 $B$，根本无法透过平面镜看到蜡烛 $B$．小明可用　　     代替平面镜，让实验顺利完成。

（4）实验结束时，小华将一枚硬币放在竖直的平面镜前，硬币的像在 $a$处，如图丙。现将平面镜移至图丁位置，硬币的成像情况是　          　（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