全國初中物理競賽試題精編（八年級上）：第9講-光學實驗專題精練（原卷版）

試卷第=page33頁，共=sectionpages99頁試卷第=page88頁，共=sectionpages99頁全國初中物理競賽試題精編第9講—光學實驗專題精練1．小紅在學習了光學的相關知識后，在暗室進行了一些實驗探究．（1）實驗一：讓一細束太陽光照射三棱鏡，射出的光射到豎直放置的白屏上．如圖所示，白屏Ⅱ區(qū)上出現(xiàn)了彩色光帶，這是光的________現(xiàn)象．將靈敏溫度計放在________（選填“Ⅰ”或“Ⅲ"）區(qū)，溫度計示數(shù)會明顯升高，是因為________；（2）實驗二：將一束藍光照在穿白上衣、紅裙子的洋娃娃身上，小紅看到了洋娃娃上衣呈________色，裙子呈________色；（3）實驗三：通過學習，小紅知道紅、________、藍是光的三原色，它們自身________（選填“能”或“不能”）由其它色光混合而成．她將亮度相等的這三種色光疊加在一起，看到了________光．2．“關愛生命，安全出行，爭當安全模范公民”的教育活動，在全國各地轟轟烈烈地展開．“紅燈停，綠燈行”是公民的基本素質．

交通信號燈用紅、綠燈，而不用藍色、紫色等其它顏色的燈．對此，小明、小華、小宇三位同學展開討論：①小明說：人的眼睛對紅色光、綠色光比較敏感．用紅綠燈作為交通指揮燈，容易引起視覺反應，可以提高人們的警惕性，減少交通事故的發(fā)生．②小華說：紅光穿透能力比藍色、紫色等其它的色光強，很遠處就能看到；人的眼睛對綠色光敏感．③小宇說：紅綠燈作為交通指揮燈，是國際通用的，并不具有科學依據(jù)．

（1）霧天，小明、小華和小宇一起在遠處觀看路口的紅綠燈，收集有關“紅色光穿透能力強”的證據(jù)．小明和小宇看到紅燈亮時，小華卻認為紅燈不亮．此事實說明紅色光引起的視覺效果與________有關；三位同學向路口的紅燈走近，都感到紅色光強度逐漸增強，表明色光的穿透能力與________有關．影響色光穿透能力的因素還有________（至少答出一條）．

（2）依據(jù)你的生活體驗，并結合學過的物理知識，對小宇的說法作出評價：________．

（3）紅綠色盲的人不能分辨紅綠燈顏色的變換．請你描述現(xiàn)行交通信號燈是如何讓色盲的行人做到“紅燈停、綠燈行”的或提出一條合理化建議．________（回答一條即可）．3．在“探究光的反射規(guī)律”實驗中，實驗裝置如圖所示，把一個可繞ON折轉的白色硬紙板豎直放置在水平的平面鏡M上，使一束光緊貼硬紙板射向鏡面的O點，在硬紙板上便可描出入射光線和反射光線。（1）當光束___________射向鏡面時，反射光線與入射光線重合；當入射光線從與反射光線重合的位置逆時針偏轉一定角度時，反射光___________（選填“不”“順時針”或“逆時針”）偏轉；（2）為了探究反射角與入射角的大小關系，小明讓光束與ON成30°角射向O點，測得反射光線與ON的夾角為___________，記錄數(shù)據(jù)，他下一步操作應是___________；（3）在圖中，若將紙板（連同入射光線）繞CM向后傾斜，此時反射光線___________；A．仍在紙板上呈現(xiàn)B．被紙板擋住C．在紙板前方（4）使一束光緊貼著白色硬紙板的AO面射向鏡面的O點，以ON為軸線，將硬紙板的OB面繞ON緩慢地向后折轉，在白色硬紙板上___________（選填“能”或“不能”）觀察到反射光線，此時反射光線的位置___________（選填“發(fā)生”或“不發(fā)生”）變化；此現(xiàn)象說明：___________。4．張明是一個愛動腦筋的孩子，他聽老師說有一種角反射器是根據(jù)光的反射原理用平面鏡制成的，它具有非常優(yōu)良的回光特性。對于在空間中一定范圍內的入射光線（無論入射方向如何），經平面鏡反射后，出射光線總是與入射光線平行。張明根據(jù)老師的描述，找來平面鏡想自制一個角反射器：（1）首先，張明將兩塊平面鏡垂直安裝如圖所示，將一束光與鏡面M成60°角入射最后經平面鏡N反射出去的光果然與鏡面M上的入射光平行，此時鏡面N上的反射角是_____度，生活中的_____就用到了這一原理。（2）張明在實驗過程中，發(fā)現(xiàn)自己做出來的反射器好像不滿足老師所說的“對于在空間中一定范圍內的入射光線（無論入射方向如何），經平面鏡反射后，出射光線總是與入射光線平行?！庇谑牵匦聡L試，按照如圖所示保持入射光線的方向不變，反射器繞O點向順時針方向轉動了20°，那么經過反射器兩次反射的出射光線將轉過_____度角。（3）通過一番探索還是未能設計出老師所描述的角反射器，張明只有去請教老師，老師告訴他角反射器是由三塊平面鏡組裝成的，那么，要滿足對于在空間中一定范圍內的入射光線（無論入射方向如何）經平面鏡反射后，“出射光線總是與入射光線平行。”這一要求，三塊平面鏡應該如何組裝_____？5．2019年12月26日午間，同學們發(fā)現(xiàn)學校樹蔭下太陽的光斑變成了如圖甲所示的形狀。（1）該現(xiàn)象是由于_________；A．月亮遮擋了太陽射向地球的部分光線B．地球遮擋了太陽射向月亮的部分光線C．A、B兩種情況均有可能（2）小明想利用此次機會估測太陽直徑D。他將11個相同的一次性紙杯對接起來，并將中間打通，前部戳一個小孔，尾部用半透明塑料薄膜套封住作為觀察屏，制作了一個觀察裝置（如圖乙），將帶小孔的一端正對著太陽方向，拍下此時現(xiàn)察屏的圖片（如圖丙）。以下有關數(shù)據(jù)可供選擇使用：月球與地球之間的距離；地球與太陽之間的距離；杯口直徑；從小孔到觀察屏的距離。①在此實驗中還需測量的物理量是_________；②測量結果的表達式D=_________（用已知量和測量量表示）；③請你完成測量，求出測量值為D=_________m；（用科學記數(shù)法表示，結果保留三位數(shù)字）④若要使得觀察屏上的光斑更大更亮一些以便于測量，可將上述觀察裝置做怎樣的改進？答：_______；⑤若要估測月亮的直徑，需要補充的測量任務是_______。6．如圖所示，是小明在“探究平面鏡成像的特點”的活動中所選用的器材和活動過程．（1）在探究活動中為便于觀察，該實驗最好在______（選填“較明亮”或“較黑暗”）環(huán)境中進行．（2）小明在玻璃板的前面放一支點燃的蠟燭A，還要在玻璃板的后面放一支沒有點燃的蠟燭B，對蠟燭A和B的要求是_____，這是為了_____．這種確定像與物大小的方法是______．（選填“控制變量法”或“等效替代法”）（3）在尋找蠟燭像的位置時，眼睛應該在蠟燭______（填“A”或“B”）這一側觀察，如果小明無論怎樣調節(jié)后面的蠟燭，都不能與蠟燭的像重合，請你推測可能的原因是_____________．（4）小明用跳棋代替點燃的蠟燭進行實驗，但看不清跳棋的像，請你幫想個辦法看清跳棋的像：____．（5）實驗時在玻璃板前面放置一支點燃的蠟燭，再拿沒有點燃的相同蠟燭在玻璃板后面移動，直到跟前面那支蠟燭的像______，若用光屏替換玻璃板后面的蠟燭，在玻璃板后面觀察光屏，______觀察到玻璃板前點燃蠟燭的像（選填“能”、“不能”）．說明平面鏡成的是______（選填“虛”或“實”）像．（6）在實驗中用平板玻璃代替平面鏡，主要是利用玻璃透明的特點，便于_______；如果有3mm厚和2mm厚的兩塊玻璃板，應選擇______mm厚的玻璃板做實驗．（7）為了讓右座的同學也能夠看清蠟燭的像，小明只將玻璃板向右平移，則蠟燭像的位置______（選填“向右移動”、“向左運動”或“不變”）．（8）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的像較______（填“亮”或“暗”）．遠處的像是來自蠟燭的入射光經過玻璃板______（只有一個選項正確，將正確選項的字母填在橫線上）．A．一次反射、一次折射形成的B．兩次反射、一次折射形成的C．一次反射、兩次折射形成的D．兩次反射、兩次折射形成的7．如圖是小紅“探究平面鏡成像特點”的情景：小紅的實驗裝置是：豎立的透明玻璃板下方放一把直尺，直尺與玻璃板垂直；兩支相同的蠟燭A、B豎立于玻璃板兩側的直尺上，以A蠟燭為成像物體．（1）小紅選擇玻璃板代替鏡子進行實驗的目的是_______________．（2）所用刻度尺的作用是便于比較像與物_____________________關系．（3）選取兩段完全相同的蠟燭是為了比較像與物的________關系．（4）為便于觀察，該實驗最好在_______環(huán)境中進行（選填“較明亮”或“較黑暗”）；此外，采用透明玻璃板代替平面鏡，雖然成像不如平面鏡清晰，但卻能在觀察到A蠟燭像的同時．也能觀察到____________，巧妙地解決了確定像的位置和大小的問題．（5）點燃A蠟燭，小心地移動B蠟燭，直到與A蠟燭的像______為止，這時發(fā)現(xiàn)像與物的大小_____；進一步觀察A．B兩支蠟燭在直尺上的位置發(fā)現(xiàn)，像和物的連線與玻璃板____．像和物到玻璃板的距離____．（6）移去后面的蠟燭B，并在其所在位置上放一光屏，則光屏上__________接收到蠟燭燭焰的像（填“能”或“不能”）．所以平面鏡所成的像是__________像（填“虛”或“實”）．（7）小紅將蠟燭逐漸遠離玻璃板時，它的像__________（填“變大”、“變小”或“不變”）．（8）為證實上述有關成像特點是否可靠，你認為應采取下列哪一項操作？()A．保持A、B兩支蠟燭的位置不變，多次改變玻璃板的位置進行觀察B．保持玻璃板位置不變，多次改變A蠟燭的位置，進行與上述（2）相同的操作8．小明同學根據(jù)課本中的“試一試”，用易拉罐做小孔成像實驗．(1)請在圖中作出蠟燭AB的像A'B'________．(2)小明發(fā)現(xiàn)蠟燭和小孔的位置固定后，像離小孔越遠，像就越大，他測出了不同距離時像的高度，填在表格中：請你根據(jù)表中的數(shù)據(jù)在下圖坐標中畫出h與s的關系圖像：____________(3)從圖像中可以看出h與s的關系為：_____________________．9．新思維科技社團的同學們學完光學中小孔成像知識后，提出一個問題，小孔在光屏上所成像的形狀與什么因素有關，同學們經過討論后提出以下猜想：猜想一：像的形狀可能與物體形狀有關；猜想二：像的形狀可能與小孔的形狀有關。同學們在輔導老師的幫助下制作了“E”、“F”和“R”形狀的LED發(fā)光字來充當物體，做成兩個小孔形狀不同的紙筒，紙筒另一端繃裝半透明膜，做好裝置后同學們進行實驗探究．（1）物理上將“F”、“E”和“R”形狀的LED發(fā)光的字稱為________，射出的光在同種均勻介質中沿__________傳播；為了便于觀察，該實驗最好在______（選填“較明亮”或“較黑暗”）的環(huán)境中進行。（2）同學們將“F”發(fā)光字固定好后，先用小圓孔紙筒進行實驗，同學們在半透明膜上觀察到倒立的“F”，如圖所示，小孔成像中所成的像能呈現(xiàn)在半透明膜上，說明所成的像是________（選填實像或虛像），同學們將實驗結果記錄在設計好的表格后，再換用小方孔紙筒進行實驗，并觀察記錄。（3）同學們再換用“E”和“R”形狀發(fā)光字，分別按照實驗（2）進行實驗，將觀察到的結果記錄在表中。實驗次數(shù)發(fā)光字小孔形狀像的形狀半透明膜上是否呈現(xiàn)1F圓形倒立呈現(xiàn)2F方形倒立呈現(xiàn)3E圓形倒立

呈現(xiàn)4E方形倒立呈現(xiàn)5R圓形倒立呈現(xiàn)6R方形倒立呈現(xiàn)（4）通過比較________，同學們驗證了猜想一，得出結論：在小孔形狀相同時，小孔所成的像與物體的形狀有關。（5）同學們通過比較1、2，3、4和5、6，得出結論：___________（6）實驗小組在該實驗中采用的實驗方法是______________．10．如圖甲所示，在探究光的折射現(xiàn)象時，將一束入射角為50°的光斜射入杯內水中，在杯底形成光斑。興趣小組對實驗中光偏折程度產生了興趣，為了定量反映這種偏折程度，小組成員將“折射角與入射角的比值”定義為“偏折比”。根據(jù)所學物理知識和生活經驗，他們對影響“偏折比”大小的因素提出以下猜想。猜想1：“偏折比”大小可能與液體的深度有關；猜想2：“偏折比”大小可能與液體的種類有關；猜想3：“偏折比”大小可能與入射光的顏色有關。（1）圖甲實驗中，測得折射角為35°，則此時的“偏折比”為______，向杯中緩慢加水過程中，杯底光斑將向______（選填“左”或“右”）移動；（2）小組成員認為猜想1是錯誤的，因為______；（3）為了驗證猜想2，小組在乙杯中加油，如圖乙，當油的深度小于水的深度，此時杯底光斑的位置恰與圖甲中光斑的位置重合，對比可知：在相同條件下，油對光的“偏折比”______（選填“大于”、“等于”或“小于”）水對光的“偏折比”；（4）對于猜想3，小組準備用圖甲裝置先后入射紅、紫色光束進行探究；請你結合光的色散實驗，推測紅光的光斑應位于圖丁中的______（選填“A”或“B”）點；（5）讓一束光斜穿過如圖戊所示的玻璃磚，若光在其上表面折射入玻璃磚時的“偏折比”為0.8，則光在其下表面折射出玻璃磚時的“偏折比”為______。11．在探究光的折射規(guī)律時，從水面上方看水中的物體變淺了.為了確定水中物體所成像的位置，某學習小組進行了如下探究:u/mm306090120150180v/mm23456790113134A．把一個小燈泡a放在水中某處，觀察燈泡所成像的位置。B．將另一個相同的小燈泡b放在水面上方，調整其位置，使它的像與燈泡a的像重合。C．用刻度尺測量燈泡b到水面的距離。（1）測量時，把刻度尺的零刻度線對準燈泡b，水面處對應的刻度如圖甲所示，則燈泡b到水面的距離為_____cm。（2）燈泡a的像到水面的距離與燈泡b到水面的距離一定相等，理由是:_______（3）測量時，如果直接將刻度尺豎直插入水中，使看到的零刻度線與燈泡a的像重合，則刻度尺在水面處的示數(shù)表示_________。（4）某小組實驗時，每次都從燈泡a的正上方觀察，測得燈泡a到水面距離u和燈泡a的像到水面距離v的對應關系如上表所示。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在圖乙坐標中描點作出v-u關系圖