光学实验探究题

实验探究-光学【题目一】小阳与几位同学在做手影游戏时，发现手影的大小经常在改变。他猜想：影子的大小可能与光源到物体的距离有关。于是他设计了如图1甲所示的实验，保持橡皮到墙壁之间的距离不变，把手电筒打开后放在距离橡皮不同的位置，分别测量在墙壁上所形成的影子的长度。记录实验数据如下表：光源到橡皮的距离L/cm510152025影子的长度H/ cm9.86.24.83.73.1L/cm106242520151058H/cm图2甲乙图1（1）分析数据后，小阳发现：若保持其他因素不变，当手电筒由近处逐渐远离橡皮时，影子的长度随之 。(2）为了进一步发现其中的规律，小阳根据资料以手电筒到橡皮的距离L为横坐标、影子的长度H为纵坐标，绘制了影子的长度H随手电筒到橡皮的距离L变化的图像，如图1乙所示。由图像可知，当手电筒到橡皮的距离L=17.5，影子的长度H大约是 cm。【答案】（1）减小 （2）4 （3）慢（3）当手电筒距离橡皮较远时，小阳观察图像的变化趋势发现：影子变小的 （选填：“快”或“慢”）。【题目二】如图2是同学们探究“平面镜成像特点”的几种情境。下列说法正确的是（ ）玻璃板A甲丙玻璃板A玻璃板A乙A若蜡烛A距玻璃板4cm，则蜡烛B距玻璃板8cm才能与蜡烛A的像完全重合B若蜡烛A在玻璃板中的像偏高且倾斜，则乙图是产生该现象的原因C若在玻璃板与B蜡烛之间放一块挡光板，则不能透过玻璃板看到A的像D以上说法均不正确【答案】 B【题目三】小明在探究凸透镜成像规律时，不小心将焦距为10cm的凸透镜掉在地上，摔碎成大小不同的3块。他不知道每块镜片的焦距是否与原凸透镜的焦距相等，于是他选择其中较大的一块镜片，利用平行光源、光屏和刻度尺，测量出这块镜片的焦距f并记录。小明发现这块镜片的焦距与原凸透镜的焦距相等，由此她得出“每块镜片的焦距与原凸透镜的焦距相等”的结论。如果请你对小明的实验结论进行评估，你认为小明的实验结论是否存在问题？请说明你的理由。【答案】存在问题，理由是只测量其中一块的焦距，实验结论具有偶然性，不能得出“每块镜片的焦距都与原透镜的焦距相等”的结论。应该再测量其他块的焦距，才能得出初步结论。【题目四】图3是“探究光的反射规律”的实验装置（1）白纸的主要作用是什么？图3（2）实验中，放置平面镜和白纸的顺序是：先把一个小平面镜竖直立在一块长方形木板上，然后把一张白纸平铺在木板上，使白纸边缘紧贴平面镜放置，而不是先放白纸再把平面镜竖直立在白纸上，这样做的好处是什么？【答案】（1）白纸的主要作用是：呈现反射光线，验证反射光线与入射光线及法线是否在同一平面内。（2）因为法线与镜面垂直，所以先把一个小平面镜竖直立在一块长方形木板上，然后把一张白纸平铺在木板上，使白纸边缘紧贴平面镜放置，这样能准确确定白纸的镜面的垂直关系，而先放白纸再把平面镜竖直立在白纸上，若桌面不是水平的，那么白纸和平面镜就不一定垂直，因此不是先放白纸再把平面镜竖直立在白纸上。图4【题目五】小明喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指，他感到很惊奇；玻璃和水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？小明决定找出原因，下面是小明的探究过程：根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关，为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测，如图4所示，光从水中射向空气时，折射角大于人射角，当入射角逐渐增大时，折射角也逐渐增大，那么，当人射角增大到某一值时，会不会（1）小明的推测是 。（2）小明为了验证自己的推测，进行了如图4所示的实验，实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，小明观察到 ，证实了自己的推测。（3）当光从空气射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？说出你的观点并解释： 。 【答案】（1）折射光线消失 （2）光斑消失 （3）不会 光从空气斜射入水水中时，折射角始终小于入射角【题目六】某实验小组在探究光的折射规律时，让一束光从空气斜射入玻璃水槽内的水中，看到如图所示的现象：图3（1）请在图中分别做出入射角（用字母i表示）和折射角（用字母r表示）。（2）为了探究光从空气斜射入水中时折射角和入射角的关系，以下方案中正确的是： （选填“A”、“B”或“C”）。CA 只测量图中的入射角和折射角，分析并得出结论B 保持入射角不变，进行多次试验，测量入射角和每次试验的折射角，分析并得出结论C 改变入射角，进行多次试验，测量每次试验的入射角和折射角，分析并得出结论：【答案】由于探究光从空气斜射入水中时折射角和入射角的关系，所以应该多次实验且不断改变入射角的大小，只有这样得出的结论才具有普遍性、排除了偶然性。故C答案是正确的。【题目七】在探究“近视眼的矫正”课外实验中，如图4所示：图4（1）调整烛焰（模拟远处所视物）、水凸透镜（模拟人眼晶状体，并与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注入或吸收水量来调节）、光屏（模拟人眼视网膜）在光具座上的位置，如图所示，此时在光屏上得到了烛焰清晰的像，该像是倒立、_的像。（2） 向水凸透镜内（填“注入”或“吸取”）适量的水来模拟近视眼，发现光屏上原来清晰的像变模糊了。 若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像。说明近视眼将远处的物体成像在视网膜（填“前”或“后”）。 若光屏不移动，在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，光屏上也能得到清晰的像。说明近视眼镜是透镜。【答案】（1）缩小；实；（2）注入；前；凹【题目八】实验桌上有如图 17 所示的实验装置(其中的透明玻璃为平面镜)，还提供了一把刻度尺和相同大小的中国象棋棋子18个，9个为红色，9个为绿色。小军计划用这些器材探究“物体在平面镜中所成像的大小与物体大小的关系”，小军的主要实验步骤如下：将两个叠放的红棋子作为物体放在平面镜前面的白纸上，在平面镜后面改变两个叠放的绿模子的位置，使得从不同角度观察，两个绿棋子与物体的像均完成重合，并记录实验数据。改变物体(两个叠放的红棋子)到平面镜的距离，在平面镜后面改变两个叠放的绿棋子的位置，使得从不同角度观察，两个绿棋子与物体的像均完全生命，并记录实验数据。再改变四次物体(两个叠放的红棋子)到平面镜的距离，仿照步骤，做四次实验。请根据以上叙述回答下列问题：小军计划探究的问题中的自变量是_; 根据以上实验步骤可知，小军实际探究的是物体在平面镜中所成像的大小与_的关系；针对小军计划探究的问题，在实验步骤中，应改变_。【答案】（1）物体大小；（2）物体到平面镜的距离；（3）叠放红棋子和绿棋子的个数。【题目九】小明同学在做“探究平面镜成像的特点”的实验时，想起了走过教学大楼门厅内的大平面镜时的情景：靠近镜子时，感觉自己的像变大了，远离镜子时感觉像变小了。自己的感觉对吗？在老师和同学们的帮助下小时进行了实验探究。小时所用的实验装置如图所示（其中的透明玻璃板作为平面镜）。主要实验步骤如下：（1）在玻璃板前面放置一支点燃的蜡烛A，在玻璃板后面移动一支没有点燃的相同的蜡烛B。当把蜡烛B移动到某一位置的时候，发现蜡烛B与蜡烛A的像重合，测量并记录此时物、像和玻璃板之间的位置关系。（2）多次改变蜡烛A到平面镜的距离，在平面镜后移动蜡烛B，发现总能找到一个对应位置，在镜前从不同角度观察，蜡烛B与蜡烛A的像均重合，测量并记录每次实验的相关数据。请根据以上叙述回答下列问题：根据以上实验步骤可知，能验证小明感觉的是步骤 （选填（1）或（2）；“探究平面镜成像的特点”实验得到的结论是：平面镜所成像的大小与 ，像和物体到平面镜的距离 ，像和物体的连线与镜面 。若用光屏代替蜡烛B，在玻璃板后面观察光屏，将 （选填“能”或“不能”）观察到蜡烛A的像，说明所成的是 像（选填“虚”或“实”）。【答案】（2） 物体大小相等 相等 垂直 不能 虚【题目十】某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧通过实验还得到如下数据：入射角015304560反射角015304560折射角011.322.135.440.9（1）分析表中数据，可得出结论：光从空气斜射到水面时，将同时发生 和 现象；光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是： ，且折射角 （大于/等于/小于）入射角当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零该同学根据上述实验中的发现和结论总结出了光的折射特点（2）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价是否存在不足？答： （是/否）；请简要说明理由： 。【答案】（1）反射 折射折射角随入射角的增大而增大，小于（2）：是，三次实验数据可以，但没有换用其他透明介质做此实验。【题目十一】如图是小芳同学探究“”平面镜成像的特点“实验装置（1）在实验中用透明的玻璃板代替平面镜，主要是利用玻璃透明的特点，便于 （2）在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像小明拿另一支大小相同的蜡烛N在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛M的像完全重合由此可以得出的结论是 。（3）实验时，小芳同学应在 （填“M”或“N”）侧观察蜡烛M经玻璃板所成的像（4）细心的小芳透过玻璃观察蜡烛M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）经过三次实验，记录的像A、B、C与物A、B、C对应的位置如图乙所示为了得到更多的实验结论，接下来小明应该进行的操作是： 【答案】（1）确定像的位置（2）像和物大小相等（3）M（4）玻璃板比较厚，蜡烛经过两个反射面都会形成像。（5）连接对应的像点和物点，判断连线是否和镜面垂直；测出像点和物点到玻璃板的距离进行比较【题目十二】在“验证凸透镜成像规律”实验中，某小组同学利用焦距为10 厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体，光屏和光具座进行实验，将测得的物距u 、像距v 以及所成像的高L像分别记录在下表中。在验证得到凸透镜成像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在下表的后两列中。实验序号物距u/cm像距v/cm像高L像cm像距与物距之比（）物距与像距之和（）160120.60.27225012.50.750.2562.5330151.50.54541822.53.751.2540.551626.751.6742.7614357.52.549根据实验需要1-6的数据，分析比较像距v随物距u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时，根据实验序号1-6 的数据，分析比较像高L像与v/u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成像时，该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论(a)根据实验序号 1-3 的数据，分析比较物距变化量u与相距变化量v的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是：(b)根据实验序号1-6 的数据，分析比较物距u 变化时， L像、u + v 的变化情况，可得出得初步结论是：【答案】像距随物距的减小而增大；物高与像高的比值等于物距与像距的比值；（a）当物距大于二倍焦距时，物距变化量u 大于像距变化量v；（b）当物体成实像时，物距越小，像越大，像距与物距的和（u+v）先变小后变大。【题目十三】2014年7月，小阳在水塘中看到形状特殊的“虾”。 (1)如图甲所示，他看到的“虾”是因为光的_而形成的_像，真正的虾在水中_ (CDEF)处他用激光笔从A点向_(B/C/D/E/F)处射出光束，即可把虾照亮。 (2)拍照得到虾的胶片后，他用如图乙所示的幻灯机展示给同学们看胶片上虾的头部朝_。测得胶片到凸透镜的距离为8cm，则该凸透镜的焦距可能是_。A2cm B7cm C9cm D10crn 要使像变得更大，应将幕布向_移，并将凸透镜向_移。(3)生物老师证实，这是古老物种仙女虾其卵可以在寒冷或高温的沙土里休眠多年，直到遇水才孵化仙女虾的卵壳具有_(写出一点即可)的特性。【答案】（1）折射；虚；E；B；（2）下；B；右，左；（3）硬度大.【题目十四】如图所示为“探究平面镜成像特点”的实验装置：竖立的透明玻璃板下方放一把直尺，直尺与玻璃板垂直；两支相同的蜡烛A、B竖立于玻璃板两侧的直尺上，点燃A蜡烛，以A蜡烛为成像物体。（1）移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像重合为止。这时发现像与物的大小_，进一步观察A、B两支蜡烛在直尺上的位置发现，像和物到玻璃板的距离_；（2）为证实上述有关成像特点是否可靠，你认为应采取项措施。（选填序号）A保持A、B两支蜡烛的位置不变，多次改变玻璃板的位置进行观察B保持玻璃板位置不变，多次改变A蜡烛的位置，进行与上述（1）相同的操作 C保持玻璃板位置不变，只减小A蜡烛的高度，进行与上述（1）相同的操作【答案】（1）相同、相等（2）B；【题目十五】一个晴朗的夏日里，小丽和一群小伙伴在树下嬉戏打闹，爱动脑筋的小丽发现树下有许许多多的光斑，这引起小丽的思考：这些光斑是怎样形成的？光斑的形状与什么因素有关？于是，她回家进行了如下的探究：提出问题：小孔成像的形状与什么因素有关？猜想与假设：小孔所成像的形状与物体和小孔的形状有关。制定计划与设计实验：将三个不同形状的物体分别通过三个不同形状的小孔进行成像，观察像的形状并记录（表格如下）小孔形状成像情况物体形状分析与论证：实验结论： 。【答案】小孔所成像的形状与物体的形状有关。出题意图：本题恰恰符合课标上关于基本能力的一个变化，“能通过收集到的信息资源，对大量的物理事实和现象进行简单的归类比较，区分有关因素和无关因素，找出共同特征，从而得出概念和规律。另外小孔成像也是课堂演示和学生可以自主完成的实验，本题可以考出课堂教学的过程。【题目十六】小明在吃烤羊肉串时，偶然发现了一个现象：通过烤炉上方看对面的人，感觉对面的人好像在晃动。为什么会出现这种现象呢？小东根据学过的光学知识进行分析：火炉上方的空气被加热后，其疏密程度在不断发生变化，光在这种不均匀的热空气中传播方向也不断的发生变化，因此看起来感觉对面的人在晃动。因此小明提出了一个观点：光在均匀的空气中沿直线传播。请你利用一支激光笔、一个装有酒精的浅盘及火柴，设计一个实验证明小明的观点是正确的。写出实验步骤以及实验分析与结论，要求设计的实验具有可行性，要符合安全规则。【答案】实验步骤：（1）将激光笔固定在实验桌上方沿水平方向向墙面照射，观察激光笔发出的激光射到墙面上的红光斑情况；（2）在激光笔前正下方处的实验桌上放上装有点燃的酒精的浅盘，仍使激光笔沿水平方向向墙面照射，观察激光笔发出的激光射到墙面上的红光斑情况。实验分析与结论：当激光笔在均匀空气中沿水平方向向墙面照射时，观察到激光笔发出的激光射到墙面上的红光斑静止不动；当激光笔在点燃的酒精上方沿水平方向向墙面照射，由于此处空气被加热，空气不均匀，则观察到激光笔发出的激光射到墙面上的红光斑晃动。由此可见光在均匀的空气中沿直线传播。