一、初二物理 光现象实验易错压轴题（难）
1．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；
②要探究像的亮度与小孔的形状的关系，则需要控制孔的大小不变，只改变形状，而图乙中即改变了孔的形状，没有改变孔的大小，所以，此过程中存在的问题是：没有控制小孔的大小相等；
③分析表格的实验数据知道：在小孔成像清晰时，小孔越大，像的明亮程度越亮； （2）①三棱镜具有偏折光的能力，要想使光都会聚在光屏中心的位置，则在bc两处放置的三棱镜的方式可能是凸透镜的形状，即图C的形状；
②在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，此装置类似凸透镜，过光心时传播方向不变，越靠近光心的光线偏折程度的越小，故则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小；
③根据图知，物距大于像距，可以判断出此时凸透镜成的是一个倒立缩小的实像，因为凸透镜和小孔都成倒立缩小的实像，像距和物距相等，所以像的大小是相等的，因为入射到凸透镜上的光数量较多，经凸透镜折射后，经过的像点的光线多，所以看起来亮一些 （2）①因为凸透镜对光线有会聚作用，三棱镜具有偏折光的能力，所以，要想使光都会聚在光屏中心的位置，则在bc两处放置的三棱镜的方式应是凸透镜的形状，即图C所示的形状。
②根据题意知道，在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，此装置类似凸透镜，由于过光心时传播方向不变，越靠近光心的光线偏折程度的越小，所以光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小些。
③由图知道，此时物距大于像距，所以此时凸透镜成的是一个倒立缩小的实像，由于像的大小由物距和像距共同决定，物距和像距都不变，像的大小不变，但凸透镜越大，像越亮，因为入射到凸透镜上的光数量较多，经凸透镜折射后，经过的像点的光线多，所以看起来亮一些。 【点睛】
本题考查的是小孔成像的探究和凸透镜成像的应用，考查了根据题中信息分析解答能力，有一定的难度。
2．在“探究平面镜成像的特点”实验中．
（1）实验室提供平面镜、茶色玻璃板和透明玻璃板，应选________作为实验器材，这样做的目的是为了便于________ ；
（2）小丁选择两只大小外形完全一样的蜡烛是为了比较________；
（3）如图1，蜡烛放在画有方格的平板上，像的位置在________；（A/B/C/D），在该位置放一光屏，屏上________（能/不能）承接到像，说明平面镜成的像是________像； （4）细心的小丁透过玻璃观察蜡烛的像时，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________，此时成两个像对应的物距分别是蜡烛到玻璃板前后两个面的距离，若玻璃板厚度为3mm，则两个像的中心距离为________mm. （5）如图2，小丁把四个模型分别面对玻璃板直立在桌面上，用于研究像与物左右位置的关系．其中能够达到实验目的是________；
（6）小丁同学实验过程中，如果在平面上无论怎样移动镜后的蜡烛，都无法与镜前蜡烛的像完全重合，原因可能是________．
【答案】茶色玻璃板 确定像的位置 便于比较像和物体的大小关系 B 不能 虚 玻璃板太厚 6 C 玻璃板与桌面不垂直（或玻璃板为竖直放置） 【解析】
（1）实验室提供平面镜、茶色玻璃板和透明玻璃板，研究平面镜的成像实验时，因为用平面镜不能看到后面的物体，所以不能用，为了减小环境光线对成像的干扰，提高成像的对比度，应选茶色玻璃板作为实验器材，这样做的目的是为了便于确定像的位置． （2）小丁选择两只大小外形完全一样的蜡烛，实验时像和物体可以完全重合，所以便于比较像和物体的大小关系．
（3）如图，蜡烛放在画有方格的平板上，根据像和物到镜面的距离相等，连线与镜面垂直的特点，可知像的位置在B处；
因为平面镜成虚像，由反射光线的反射延长线相交而形成的，所以在该位置放一光屏，屏上不能承接到像．
（4）细心的小丁透过玻璃观察蜡烛的像时，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玻璃板的两面都能成像，即会成两个像，此时成两个像对应的物距分别是蜡烛到玻璃板前后两个面的距离，若玻璃板厚度为3mm，则后面的像物距和像距都大了3mm，所以两个像会相距6mm．
（5）要研究像与物左右位置的关系，如图中的字母：ATV都是左右对称的，所以不能达到目的，C字母左右不对称，所以其中能够达到实验目的是C图；
（6）平面镜成的像与物体的连线与镜面垂直，像和物体关于平面镜对称，如果在平面上无论怎样移动镜后的蜡烛，都无法与镜前蜡烛的像完全重合，原因可能是：玻璃板与桌面不垂直（或玻璃板未竖直放置），此时像不在桌面上，所以不能重合．
点睛：平面镜成像的实验中有很多细节问题要注意，如在较暗的环境中实验，要用薄的玻璃板，要保证玻璃板与桌面垂直等，要注意多总结，用时则手到擒来．
3．小明用图甲的装置探究“平面镜成像的特点”，操作如下：①在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，可以看到蜡烛A在玻璃板中的像，取一支外形相同但不点燃的蜡烛B在玻璃板后面来回移动，直到看上去它跟蜡烛A的像完全重合；②移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，观察光屏上是否有蜡烛的像；③将玻璃板倾斜，再次观察“蜡烛A的像”，如图乙所示。请你解答下列问题：
(1)实验不用平面镜而用玻璃板的目的是便于______；
(2)操作①中通过玻璃板能够看到蜡烛A的像是由于发生了光的______；蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，说明像与物的大小______； (3)操作②的探究目的是______；
(4)操作③中蜡烛A此时的像是图乙中的______（选填“A1”、“A2”或“A3”)。 【答案】确定像的位置 反射 相等 探究像的虚实 A2 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]镜子和玻璃板都是平面镜，而且镜子的反射效果好，成像清晰，但镜子不透光，不能看到背面的物体；玻璃板成像比较暗，但透光，可以看到镜子后的物体。本实验的关键是确定像的位置，为解决这一关键点，选择玻璃板而不选镜子。 (2)[2]操作①中通过玻璃板能够看到蜡烛的像是由于发生了光的反射。 [3]蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，说明像与物的大小相等。 (3)[4]操作②的探究目的是探究像的虚实，虚像不会出现在光屏上。
(4)[5]如果玻璃板没有放正，蜡烛的像与蜡烛不在同一水平面上，像与物关于平面镜对称，操作③中蜡烛A此时的像是图乙中的A2。
4．在“探究平面镜成像的特点”实验中，如图所示。
（1）现有厚度分别为5mm和2mm的两块玻璃板，应选择______mm厚的玻璃板做实验，目的是避免出现两个像，影响实验效果。 （2）用玻璃板代替平面镜的目的是______。 （3）实验所用刻度尺是为了____________ （4）玻璃板要和水平桌面_________
（5）若点燃的蜡烛距玻璃板15cm，此时蜡烛与它的像的距离是______ cm将一张白纸放在玻璃板后，无论如何移动，在白纸上都______(填“能”或“不能”)成像，说明平面镜所成的像是______像。
（6）将蜡烛远离玻璃板移动一段距离，蜡烛的像的大小将______(填“变大”、“变小”
或“不变”)。
（7）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的和A相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的__（选填“前”或“后”）侧观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这是为了探究______________
（8）在实验中如果把平板玻璃向右倾斜，如图所示，观察到蜡烛的像的大致位置在图中的__（A/B）处．
【答案】2mm 便于确定像的位置 测量物距和像距 垂直 30 不能 虚像 不变 前 比较物与像大小的关系 A 【解析】 【详解】
（1）因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板，用2mm厚的避免出现两个像。
（2）使用平面镜时，只能成像，而不能透光，不能确定像的位置，用玻璃时，既能成像，又能透光看到后面的蜡烛，所以便于确定像的位置。
（3）为了证明像和物体到镜面的距离相等，实验中要使用刻度尺分别测量物体到镜面和像到镜面的距离，即测量物距和像距。
（4）平面镜成像时，像与物体对称，只能当镜面与水平桌面垂直时，成像的位置才在水面桌面上，否则会偏高或偏低，影响实验的进行，所以玻璃板一定要和水平桌面垂直。 （5）因为平面镜成像时，物体到平面镜的距离与像到平面镜的距离相同，故将点燃的蜡烛放置在距玻璃板15cm处，蜡烛的像到平面镜的距离也是15cm，故此时蜡烛与它的像的距离是15cm?15cm?30cm；
因为平面镜成虚像，光屏不能承接虚像，所以用白纸在玻璃板后面无论如何移动，在光屏上都不能成像。
（6）由平面镜成像特点之一：物像等大可知，将蜡烛远离玻璃板移动一段距离，蜡烛的像的大小将不变。
（7）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的和A相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，因为是点燃蜡烛A的反射成像，只能在A的一侧看到此像，所以人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，则可以说明像和物体大小相等，所以这个步骤为了探究：比较物与像大小的关系。
（8）平面镜成像时，像和物体到镜面的距离相等，连线与镜面垂直，所以像和物体是关于镜面对称的，由图知，像A与物体是对称的，符合成像规律，所以观察到蜡烛的像的大致位置在图中的A处． 【点睛】
平面镜成像的实验中除了熟练掌握成像规律外，还有很多细节问题要注意，如在较暗的环
北京师范大学燕化附属中学物理光现象实验单元达标训练题(Word版 含答案)
