一、初二物理 光现象实验易错压轴题(难)
1.小勇同学利用如图所示的装置探究“平面镜成像的特点”。 (1)在实验中用透明的玻璃板代替平面镜,是为了便于_____。
(2)为探究平面镜所成像的大小与物体的大小关系时,小勇做了如下操作:他先点燃蜡烛A并将其放在玻璃板前,再拿一只外形与蜡烛A相同,但不点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后移动,当移动到A像的位置时,观察到它与蜡烛A的像完全重合,这表明_____。 (3)在实验中,小勇将蜡烛A向远离玻璃板的方向移动了3cm,再次将蜡烛B移到蜡烛A像的位置,经测量,蜡烛A与它的像之间的距离变化了_____cm,同时观察像的大小_____(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】确定像的位置 像和物大小相等 6 不变 【解析】 【分析】
(1)平面镜成像的特点:物体在平面镜中所成的像是虚像,像和物体的大小相等,它们的连线垂直于镜面,它们到镜面的距离相等,根据成像的特点分析实验操作的要求; (2)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。
(3)平面镜成像,像物到镜面距离相等,像大小跟物体的大小相等。 【详解】
(1)实验中用玻璃板代替平面镜,主要是利用玻璃板透明的特点,便于确定像的位置; (2)未点燃的蜡烛与点燃的蜡烛的像完全重合,可知蜡烛和他成的像大小相等,物体和像关于平面镜对称,同时还可以确定像的位置。
(3)他将蜡烛A向玻璃板远离3cm,蜡烛A的像也向玻璃板远离3cm;因此,再将蜡烛B移到A像的位置,通过测量,发现蜡烛A与它在玻璃板中像的距离变化了6cm;平面镜所成的像与物体等大,此过程像的大小不变。
答案:(1). 确定像的位置 (2). 像和物大小相等 (3). 6 (4). 不变
2.小华在探究平面镜成像的特点时,将棋子A放在玻璃板的一侧,看到玻璃板后有棋子A的像.
(1)此时用另一个完全相同的棋子B在玻璃板后的纸面上来 回移动,发现无法让它与棋子A的像完全重合(图甲).你分析出现这种情况的原因可能是: ________ (2)解决上面的问题后,棋子B与棋子A的像能够完全重合,说明 ________
(3)图乙是他们经过三次实验后,在白纸上记录的像与物对应点的位置.他们下一步应该怎样利用和处理这张“白纸”上的信息得出实验结论: ________
【答案】玻璃板没有竖直放置; 像与物体的大小相等; 连接像与物的对应点判断连线与镜面是否垂直,分别测量对应点到镜面的距离,分析得出结论:像和物体各对应点的连线与平面镜垂直,像和物体各对应点到平面镜间的距离相等. 【解析】 【分析】
(1)实验时玻璃板如果不竖直,不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合.
(2)实验中选择两根完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系. (3)从实验的目的:探究,验证平面镜成像的特点的角度分析即可. 【详解】
(1)实验时玻璃板要竖直放置,即垂直于桌面,如果不竖直,所成的像不在桌面上,所以不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合,就无法比较像与物的大小. (2)实验时用完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系.蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合,说明像与物体的大小相等.
(3)本实验是探究、验证平面镜成像的特点,所成的像是虚像;像和物体各对应点的连线与平面镜垂直;像和物体各对应点到平面镜间距离相等.
所以他们下一步应该连接像与物的对应点,判断连线与镜面是否垂直,像距和物距是否相等;通过归纳处理即可得出如下结论:物和像的连线与镜面垂直,物体和像到镜面的距离相等.
3.学习小组用图甲所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验,发现像的大小不同,亮度也不一样.
(1)关于像的亮度与哪些因素有关,他们提出以下猜想: 猜想1:与小孔到光屏的距离有关; 猜想2:与小孔的形状有关; 猜想3:与小孔的大小有关.
①类比利用太阳光测凸透镜焦距时,光屏从焦点处远离透镜过程中,光斑越大越暗的现象,可判断猜想1是_________的.
②验证猜想2时,固定烛焰、纸筒和光屏的位置,更换使用如图乙所示的三个小孔进行实验,分别观察比较所成像的亮度.他们实验中存在的问题是______________________. ③为验证猜想3,固定烛焰、小孔和光屏位置,只改变圆孔直径,观察到的现象如下表.
实验现象表明:在小孔成像清晰时,_____________________. (2)学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究.
①在纸筒底部中心开一小孔a,又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c,光屏上观察到三个像.在b、c两孔处放置两相同的三棱镜,移动光屏到图丙位置时,光屏上只出现一个清晰的更亮的像.则b、c两小孔处三菱镜放置的方式可能是________.
②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔,并在小孔处放置棱镜,所成的像都与b、c两孔处三棱镜所成的像重合,则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要________(选填“大”或“小”).
③若开一个大孔,并在大孔处放一合适的凸透镜替代上述所有棱镜后,恰能在图丙位置光屏上呈现清晰的像,则此像是_______的倒立实像;若只用a孔替代凸透镜,在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比,像的亮度________,像的大小_________. 【答案】 正确 没有控制小孔的大小相等 小孔越大亮度越亮 C 小 缩小 更亮 相等 【解析】 【详解】
(1)①根据题意知道,当光屏从焦点处远离透镜过程中,出现光斑越大越暗的现象,则说明像的亮度与小孔到光屏的距离有关,故可判断猜想1是正确的;