37光的反射與平面鏡成像光的折射與凸透鏡成像（原卷版）

備戰(zhàn)中考試題解讀第三部分必考實(shí)驗(yàn)探究題37光的反射與平面鏡成像、光的折射與凸透鏡成像一、實(shí)驗(yàn)探究題1．（2021·嘉興）某科學(xué)興趣小組用如圖所示裝置研究平面鏡成像特點(diǎn)。探充像距與物距關(guān)系時(shí)的實(shí)驗(yàn)步驟如下：①在水平桌面上鋪上白紙，將玻璃板豎立在白紙中間位置，記下玻璃板的位置：②將點(diǎn)燃的蠟燭放在玻璃板前面，再拿另一支大小相同的未點(diǎn)燃的蠟燭豎立在玻璃板后面移動(dòng)，直到看上去它跟玻璃板前面那支蠟燭的像完全重合，用筆記下兩支蠟燭的位置：③移動(dòng)點(diǎn)燃的蠟燭到另一個(gè)位置，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)：④用直線連接每次實(shí)驗(yàn)中的蠟燭和它的像的位置，用刻度尺測量出每次的物距和像距，記錄數(shù)據(jù)如表。次數(shù)物距/cm像距/cm15.05.028.08.0312.012.0（1）等效替代法是指在研究中，因?qū)嶒?yàn)本身的限制，要用與實(shí)驗(yàn)對象具有相似或共同特征的對象來替代的方法。本實(shí)驗(yàn)中用到的等效替代法具體體現(xiàn)在。（2）分析表格中的數(shù)據(jù)，可得出的結(jié)論是。（3）實(shí)驗(yàn)中，有同學(xué)用一張白紙擋在玻璃板和像之間，你認(rèn)為該同學(xué)還能觀察到蠟燭的像嗎?并說出你的理由。。2．（2020·紹興）在“研究凸透鏡成像規(guī)律“的實(shí)驗(yàn)中。（1）某次實(shí)驗(yàn)過程中，小敏移動(dòng)光屏直到出現(xiàn)清晰的像，蠟燭、透鏡和光屏在光具座上位置如圖所示，此時(shí)所成的是倒立的實(shí)像。（2）若通過移動(dòng)透鏡，使光屏上再次成清晰的像，透鏡應(yīng)該移到厘米刻度處。（3）實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，原為成在光屏中央的像，“跑“到圖甲所示的位置。下列操作可以讓像重新回到光屏中央的有。①光屏上移一段距離②蠟燭下移一段距離③透鏡下移一段距離（4）研究好成像規(guī)律后，小敏模擬了近視和遠(yuǎn)視的矯正，圖乙中，小敏給透鏡A戴上“眼鏡“（凸透鏡B），光屏上剛好出現(xiàn)清晰的像，摘下”眼鏡“后，光屏上的像變模糊，如圖丙所示，若要通過移動(dòng)蠟燭使像再次清晰，應(yīng)將蠟燭向(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)透鏡方向移動(dòng)一段距離。3．（2018·杭州）為探究光的反射規(guī)律，小金進(jìn)行如圖所示的實(shí)驗(yàn)。（1）當(dāng)入射角為40°時(shí)，反射角為。（2）小金將紙板F繞垂直于鏡面ON向后轉(zhuǎn)動(dòng)，在紙板F上還能看到反射光嗎？。請分析原因：。（3）若使入射光線與平面鏡的夾角為30°，那么反射光線與入射光線的夾角為：。4．（2018·紹興）通過玻璃門（如圖甲）可簡單地驗(yàn)證平面鏡成像的某些規(guī)律。（1）先在房間A的地磚拼接處放一標(biāo)記物，然后到房間B，若實(shí)驗(yàn)者及標(biāo)記物的位置如圖乙所示。為了讓實(shí)驗(yàn)者所成的像落在標(biāo)記物上，他應(yīng)向（填序號(hào)）方向移動(dòng)．（2）為了讓成像更清晰，房間B的亮度要比房間A．（3）對本實(shí)驗(yàn)的相關(guān)評價(jià)，合理的有（）A．證明了平面鏡所成的像是等大的虛像B．利用地磚方便地確定像和物體的位置關(guān)系C．巧妙利用生活中的物體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，感受到科學(xué)就在我們身邊5．（2021·慈溪模擬）小科自制了一個(gè)液體透鏡，如圖甲所示，利用注射器向透明膠膜內(nèi)注入不同的液體，可以改變液體透鏡的焦距。小科想利用這個(gè)液體透鏡來研究光的偏折程度與哪些因素有關(guān)。（1）小科向液體透鏡中注入少許水，利用多束平行光確定一個(gè)焦點(diǎn)。繼續(xù)注入少許水后，發(fā)現(xiàn)焦點(diǎn)向左移。這一現(xiàn)象說明水透鏡的凸度(凸出程度)越小，焦距越(選填“大”或“小”)。（2）小科將此水透鏡置于光具座上，點(diǎn)燃蠟燭后移動(dòng)光屏位置，在光屏上得到一個(gè)清晰的像，如圖乙所示。將透鏡中的水換成酒精后(保持凸度不變)，觀察到光屏上的像變得不清晰了。移動(dòng)光屏，當(dāng)光屏上成清晰的像時(shí)，發(fā)現(xiàn)光屏位置在原來位置的右側(cè)。重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，都得出相同的結(jié)果。由此說明光在水中的偏折程度比酒精中的偏折程度(選填“大”或“小”)。（3）上述實(shí)驗(yàn)中，小科將透鏡中的水換成酒精后(保持凸度不變)，觀察到光屏上的成像不清晰了。在不改變凸度和不移動(dòng)光屏的前提下，請你設(shè)計(jì)一種方法使光屏上再次呈現(xiàn)清晰的像：。通過以上實(shí)驗(yàn)，小科分析得到了光的偏折程度與液體透鏡的凸度和液體種類有關(guān)。除此以外，光的偏折程度還與什么因素有關(guān)呢？小科進(jìn)行了進(jìn)一步的探究……6．（2020·南潯模擬）某小組同學(xué)用如圖甲的裝置探究“凸透鏡成像規(guī)律”，其中凸透鏡的焦距為15厘米，他們進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，在坐標(biāo)紙上記錄蠟燭與光屏上像的位置和大小，如圖乙（用帶箭頭的線段表示物或像，A'、B'、C'分別表示蠟燭在A、B、C處時(shí)像的位置）（1）從圖乙中可以看出，蠟燭在ABC位置時(shí)光屏上得到的都是（填像的性質(zhì)）的實(shí)像；（2）和其他小組交流后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)蠟燭在距透鏡15﹣30厘米之間時(shí)，像均成在透鏡另一側(cè)距透鏡30厘米以外處，此時(shí)物體所成像大小與物距的關(guān)系是。（3）根據(jù)如果所示的成像規(guī)律，若在將蠟燭放在C和焦點(diǎn)F之間，此時(shí)，應(yīng)該在凸透鏡前放置一個(gè)(填凸透鏡或凹透鏡）才能使像成在C＇的位置。7．（2020·富陽模擬）研究凸透鏡成像的規(guī)律。（1）將三個(gè)元件移動(dòng)到圖示位置時(shí)，并使三者在同一高度上，于是光屏上出現(xiàn)了清晰的像。請你根據(jù)此現(xiàn)象回答下列問題：（2）光屏上像的性質(zhì)為，并推算出焦距為。（3）小金用同樣的裝置，只是換了個(gè)凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，透鏡和蠟燭的位置與(1)相同但小金在透鏡右側(cè)無論如何移動(dòng)光屏都無法在屏上成像，請分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。8．（2020·溫州模擬）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(diǎn)，F(xiàn)2為目鏡的焦點(diǎn)，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(diǎn)。（2）眼睛透過目鏡能看到A1B1所成的像A2B2。下列與其成像原理是一致的是。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(shí)驗(yàn)，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。9．（2020·濱江模擬）小樂利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。（1）當(dāng)小樂將三個(gè)元件移動(dòng)到圖示位置時(shí)，光屏中心出現(xiàn)了清晰的像。則光屏上像的性質(zhì)為。（2）在(1)的基礎(chǔ)上，保持凸透鏡不動(dòng)，將蠟燭移至20cm刻度處，若仍要在光屏上得到清晰的像，應(yīng)進(jìn)行的操作是。（3）若實(shí)驗(yàn)中用發(fā)綠光的F字形作光源，也恰好在圖示位置，光屏上有清晰的F字形的像。此時(shí)，將光源換成大小和形狀都相同、發(fā)紅光的F字形，要在光屏上得到清晰的像，理論上應(yīng)將光屏向(選填“左”或“右”)移到合適位置，這是因?yàn)橥雇哥R對紅光的偏折能力更(選填“強(qiáng)”或“弱”10．（2020·嵊州模擬）科學(xué)興趣小組用圖甲所示的圓柱形紙筒探究“小孔成像的規(guī)律”時(shí)，發(fā)現(xiàn)像的大小不同，亮度也不一一樣。關(guān)于像的亮度與哪些因素有關(guān)，他們提出以下猜想：猜想1：與小孔到光屏的距離有關(guān)；猜想2：與小孔的形狀有關(guān)；猜想3：與小孔的大小有關(guān)。（1）驗(yàn)證猜想1時(shí)，應(yīng)固定小孔和的位置，讓光屏從圖示位置沿紙筒慢慢遠(yuǎn)離小孔，同時(shí)觀察光屏上像的亮度變化情況。（2）驗(yàn)證猜想2時(shí)，固定燭焰、紙筒和光屏的位置，更換使用如圖乙所示的三個(gè)小孔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別觀察比較所成像的亮度。他們實(shí)驗(yàn)中存在的不足是。（3）為驗(yàn)證猜想3，固定燭焰、小孔和光屏位置，只改變圓孔直徑，觀察現(xiàn)象如下表圓孔的直徑/mm小于1.01.01.52.02.54.0像的清晰度清晰清晰清晰清晰較模糊模糊像的明亮程度逐漸變亮→實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：在小孔成像清晰時(shí)，小孔越大，像的明亮程度(選填“越亮”、“相同”或“越暗”)11．（2020·江干模擬）如圖是“探究平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖，選取完全相同的兩支蠟燭，如圖將一塊玻璃板豎直立在白紙上，把一支點(diǎn)燃的蠟燭放位置A，另一支未燃的蠟燭與前面的蠟燭的像重合記下位置A’，移動(dòng)點(diǎn)燃的蠟燭到B、C位置，重做上面的實(shí)驗(yàn)，分別在紙上記錄物與像的位置B、B’，C、C’如圖所示，則：物體的位置物體到鏡面的距離（cm）像到平面鏡的距離（cm）A9.909.60B7.106.80C5.705.40（1）選取完全相同的兩支蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的目的是；（2）分別測量A、B、C和C"到玻璃板前面的距離，和像的位置C"到玻璃板后面的距離，記錄如下表，比較數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)像到鏡面距離總是小于物到鏡面的距離，造成數(shù)據(jù)偏差的原因是;（3）實(shí)驗(yàn)中他用白紙做屏幕放在所看到的蠟燭的像的位置，然后在玻璃板后側(cè)直接觀察白紙，結(jié)果不能看到像，用光學(xué)原理解釋成虛像的原因。12．（2019·杭州模擬）如圖所示的甲、乙兩圖分別是“探究平面鏡成像特點(diǎn)”和“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）在“探究平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中，將點(diǎn)燃的蠟燭A直立在玻璃板前面，再拿一支跟它完全相同的未點(diǎn)燃的蠟燭B在玻璃板后面移動(dòng)，直到看上去它跟蠟燭A的像完全重合，這樣操作的目的是為了，同時(shí)也證明了像與物體的大小相等。（2）在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，調(diào)整蠟燭、透鏡和光屏到圖乙所示位置時(shí)，光屏上出現(xiàn)清晰的燭焰的像，此時(shí)保持凸透鏡位置不動(dòng)，將蠟燭逐漸向凸透鏡的焦點(diǎn)靠近，要想在光屏上觀察到清晰的燭焰的像，則光屏應(yīng)從圖乙的位置向（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）凸透鏡的方向移動(dòng)，所成像的大小將（選填“變大”、“變小”或“不變”）。13．（2019·上城模擬）小金用如圖叫所示的裝置探究“光的反射定律”（1）為了看清楚紙板上的光路，紙板材質(zhì)應(yīng)是的(選填“粗糙”或“光滑”)；（2）在A板上讓光束從EO方向射入，發(fā)現(xiàn)在B板上沿OF方向出現(xiàn)反射光線?，F(xiàn)他讓一束光線沿著FO方向入射，則反射光射將沿(選填“OH”或“OE”或“OG”)方向射出；（3）如圖乙所示，當(dāng)他把一束光貼著紙板A射到O點(diǎn)，但紙板并未與平面鏡垂直，結(jié)果他不能在紙板B上看到反射光線，原因是。14．（2019·富陽模擬）如圖甲是“探究平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。（1）實(shí)驗(yàn)室提供了平面鏡和厚薄不同的兩塊玻璃板，你應(yīng)選擇(平面鏡／厚玻璃板／薄玻璃板)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。（2）此實(shí)驗(yàn)中選擇兩支相同的蠟燭是為了。（3）小金學(xué)習(xí)了平面鏡成像后，回家觀察到他家里的餐桌桌面上有塊水平的圓形玻璃轉(zhuǎn)盤，距轉(zhuǎn)盤1.8m高處有一盞燈，該燈通過轉(zhuǎn)盤成像如圖乙所示。若用手撥動(dòng)轉(zhuǎn)盤使其水平旋轉(zhuǎn)，則會(huì)觀察到燈的像的位置(改變/不變)（4）細(xì)心的小金還發(fā)現(xiàn)家里汽車(如圖丙)的擋風(fēng)玻璃是傾斜的，這樣設(shè)的目的17的是夜間開車時(shí)使車內(nèi)物體通過擋風(fēng)玻璃所成的像在車窗的(上方／下方)，不致影響司機(jī)觀察路況；15．（2019·下城模擬）小葉在實(shí)驗(yàn)室利用光具座研究凸透鏡成像的規(guī)律。（1）圖甲所示，一個(gè)點(diǎn)光源A通過凸透鏡后在光屏B點(diǎn)處成了一個(gè)清晰像，F(xiàn)是該凸透鏡的焦點(diǎn)。根據(jù)透鏡的性質(zhì)，在答卷上相應(yīng)位置畫出圖中兩條光線通過該凸透鏡后的光線。（2）當(dāng)小葉將三個(gè)元件移動(dòng)到圖乙所示位置時(shí)，光屏中心出現(xiàn)了清晰的像。則光屏上像的性質(zhì)為。（3）在圖乙所示時(shí)，保持蠟燭和光屏不動(dòng)，將凸透鏡移至刻度處時(shí)，可以再次得到一個(gè)清晰像。16．（2019·杭州模擬）小明用一個(gè)焦距未知的凸透鏡、蠟燭、光屏探究凸透鏡成像規(guī)律：（1）小明首先將發(fā)光點(diǎn)S、凸透鏡L和光屏P放置在光具座上，調(diào)整三者的高度大約在同一高度上，然后當(dāng)他把發(fā)光點(diǎn)S移到如圖甲所示位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)發(fā)光點(diǎn)S發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后在光屏上恰好形成一個(gè)與凸透鏡面積相等的圓形光斑，且前后移動(dòng)光屏，圓形光斑面積不變，則該凸透鏡的焦距是cm；（2）然后他再用一支蠟燭S'取代發(fā)光點(diǎn)S，移動(dòng)蠟燭S'至如圖乙所示位置，若要使?fàn)T焰S'的像清晰地成在光屏P上，應(yīng)將光屏向凸透鏡方向移動(dòng)（填“遠(yuǎn)離”或“靠近”）；（3）當(dāng)小明將光屏移動(dòng)到合適的位置時(shí)，發(fā)現(xiàn)光屏上得到了一個(gè)清晰的像，但像的位置偏高。為了使像能成在光屏的中央，他應(yīng)把蠟燭向調(diào)整（填“上”或“下”）。17．（2019·杭州模擬）在學(xué)習(xí)了平面鏡成像特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)后，小麗同學(xué)利用平面鏡表演了一個(gè)“水火相融”的小魔術(shù)。小麗先用一塊透明的薄玻璃板，將桌子分割成甲、乙兩個(gè)區(qū)域后，用一塊不透明的擋板將乙區(qū)域分割成兩部分。小麗在甲區(qū)域內(nèi)放置了一個(gè)盛滿水的燒杯，且里面浸沒著一支蠟燭A，并在乙區(qū)域擋板后的指定位置放置蠟燭B．準(zhǔn)備就緒后，小麗請小金坐在乙區(qū)域一側(cè)的某點(diǎn)P（如圖丙所示），并迅速將乙區(qū)域已準(zhǔn)備好的蠟燭B點(diǎn)燃，在小麗一只手麻利地在小金眼前繞過的同時(shí)，另一只手悄悄地將擋板拉開一個(gè)縫隙MN。當(dāng)小金沿著小麗的手指望向蠟燭A時(shí)，奇跡出現(xiàn)了：蠟燭A竟然在水中燃燒了?、僬埜鶕?jù)光學(xué)知識(shí)判定：小麗是怎樣選取和放置蠟燭的？【選取蠟燭】蠟燭A、B需滿足完全相同的條件?！敬_定位置】在蠟燭A的位置確定后，小麗不借助刻度尺如何快速確定蠟燭B的位置？。②請你依據(jù)所學(xué)的光學(xué)知識(shí)解釋，小麗悄悄地將擋板拉開的目的？。反思：用薄的、透明的玻璃板代替平面鏡的原因是：。拓展：為了讓坐在小金左后方的小亮也看到蠟燭在水中燃燒的現(xiàn)象，小麗把玻璃板沿圖示方向移動(dòng)了一段距離，在此過程中，在水中的蠟燭的像(填“會(huì)”或“不會(huì)”)移動(dòng)。18．（2019·浙江模擬）一束激光從某種玻璃中射向空氣（如圖1所示），保持入射點(diǎn)不動(dòng)，改變?nèi)肷浣牵看卧黾?.2°），當(dāng)入射角增大到引41.8°時(shí)，折射光線消失，只存在入射光線與反射光線，這種現(xiàn)象叫做光的全反射，發(fā)生這種現(xiàn)象時(shí)的入射角叫做這種物質(zhì)的臨界角．當(dāng)入射角大于臨界角時(shí)，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射。（1）上述玻璃的臨界角是。（2）當(dāng)光從空氣射向玻璃，（填“會(huì)”或“不會(huì)”）發(fā)生光的全反射現(xiàn)象。（3）一個(gè)三棱鏡由上述玻璃構(gòu)成，讓一束光垂直于玻璃三棱鏡的一個(gè)面射入（如圖2所示），請?jiān)趫D中完成這束入射光的光路圖。19．（2018·溫州模擬）科學(xué)興趣小組在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，組內(nèi)三人分別設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)方案，部分內(nèi)容如下：小明的方案小紅的方案小方的方案分別把點(diǎn)燃的蠟燭放在一倍焦距f和二倍焦距2f處，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，觀察并記錄在屏上能否成像以及所成像的特點(diǎn)。除小明的做法外，還把蠟燭放在大于2f的某一位置，大于f小于2f的某一位置，觀察并記錄對應(yīng)的成像情況。把點(diǎn)燃的蠟燭從較遠(yuǎn)的位置逐漸靠近凸透鏡，通過不斷調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，觀察并記錄對應(yīng)的成像情況，尤其是在f和2f處所成像的情況。（1）以上三種方案中，最合理的是（選填“小明”“小紅”或“小方”）的方案。（2）為了模擬遠(yuǎn)視眼的矯正，小明將兩只凸透鏡裝在了光具座上（如圖甲），其中2號(hào)凸透鏡相當(dāng)于圖乙中人眼球結(jié)構(gòu)中的。（3）小明查閱資料發(fā)現(xiàn)，顯微鏡的鏡頭可以近似地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，于是興趣小組同學(xué)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（相對于改變顯微鏡鏡筒長度），模擬顯微鏡成像放大倍數(shù)實(shí)驗(yàn)，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20.5b1.60.625a2.50.4100倍20.5b0.42.5a50.2200倍X1/Xb表中的X的數(shù)據(jù)為。20．（2018·富陽模擬）小金同學(xué)用蠟燭、凸透鏡和光屏做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，裝置如圖所示。（1）實(shí)驗(yàn)過程中，當(dāng)蠟燭距凸透鏡18cm時(shí)，移動(dòng)光屏至某一位置，能在光屏上得到一個(gè)等大清晰的像，則該凸透鏡的焦距是cm；（2）實(shí)驗(yàn)過程中，不小心將一小片不透明的物質(zhì)粘在凸透鏡上，則光屏上的像。A.像是完整的，像的大小不變B.像是完整的，像的大小變小C.像是不完整的，像中間有一個(gè)黑點(diǎn)D.像是不完整的，像中間有一個(gè)不透明物質(zhì)的像（3）小金同學(xué)多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像時(shí)，將蠟燭和光屏的位置對調(diào)，仍能在光屏上得到一個(gè)等大清晰的像，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是。21．（2017·杭州模擬）在“探究平面鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中（1）將蠟燭A點(diǎn)燃，透過玻璃板看到了蠟燭A的兩個(gè)像，如圖1所示。為什么出現(xiàn)兩