一、初二物理 光现象实验易错压轴题(难)
1.小红在学习了光学的相关知识后,在暗室进行了一些实验探究.
(1)实验一:让一细束太阳光照射三棱镜,射出的光射到竖直放置的白屏上.如图所示,白屏Ⅱ区上出现了彩色光带,这是光的________现象.将灵敏温度计放在________(选填“Ⅰ” 或“Ⅲ\)区,温度计示数会明显升高,是因为________;
(2)实验二:将一束蓝光照在穿白上衣、红裙子的洋娃娃身上,小红看到了洋娃娃上衣呈________色,裙子呈________色;
(3)实验三:通过学习,小红知道红、________、蓝是光的三原色,它们自身________(选填 “能”或“不能”)由其它色光混合而成.她将亮度相等的这三种色光叠加在一起,看到了________光.
【答案】色散 Ⅲ 红外线具有热效应 蓝 黑 绿 不能 白 【解析】 【详解】 (1)实验一:
太阳光经过三棱镜后被分解为七色光的现象,是光的色散现象.
红光的折射较小,紫光的折射较大,所以图中Ⅲ区是红外线,且红外线具有明显的热效应,所以将灵敏温度计放在Ⅲ区,温度计示数会明显升高. (2)实验二:
将一束蓝光照在穿白上衣,白上衣能反射所有颜色的光,即白上衣反射蓝光,所以小红看到了洋娃娃上衣呈蓝色;
红裙子只能反射红光,所以蓝光照在红裙子上,洋娃娃身上裙子呈黑色. (3)实验三:
光的三原色是红、绿、蓝,它们自身不能由其它色光混合而成,她将亮度相等的这三种色光叠加在一起,看到了白光.
2.如图所示,小明将茶色玻璃板作为平面镜竖直放置在一张方格纸上,并准备了两个相同的棋子A和B,刻度尺、铅笔等,用来探究棋子A在平面镜中成像的特点。
(1)小明用玻璃板代替平面镜的目的是______。 (2)用两个相同的棋子A和B,是为了比较______。
(3)为了研究像与物到镜面距离的关系,应多次改变______,重复实验。
(4)实验时,他应该站在______(选填“A棋子”或“B棋子”)侧观察棋子的像,移动______(选填“A棋子”或“B棋子”),直到它与A的像重合。
(5)移去棋子B,在其原来的位置上放一光屏,光屏上______(选填“能”或“不能”)承接到棋子A的像,这说明平面镜所成的像是______(选填“虚”或“实”)像。 (6)把棋子A远离玻璃板,发现所成像的大小______(选填“变大”、“变小”、“不变”)。
(7)小明选择两只棋子,而小华却选择了两支蜡烛,请你针对其中一位同学,说出他选择的理由______。
(8)若将显示时间为12:01的电子时钟放在平面镜前,则在平面镜中看到时钟显示的时间是______。
【答案】便于确定像的位置 像与物的大小关系 棋子A的位置 A棋子 B棋子 不能 虚 不变 小华选择了两支蜡烛,因为蜡烛本身是光源,成像更清晰,便于确定像的位置 10:51 【解析】 【分析】
(1)实验时选择透明的玻璃板,在物体的一侧,既能看到物体的像,也能看到代替物体的另一个物体,便于确定像的位置。
(2)在此实验中,为了比较物像大小关系,利用等效替代的方法,用相同的棋子进行比较,来获得物像大小关系。
(3)一次实验不具备代表性,具有很大的偶然性,所以应采取同样的实验方案多做几次,才能保证结论的正确。
(4)观察像时,眼睛要在棋子A的一侧,才能通过玻璃板看到A的像;眼睛在蜡烛B的一侧不能看到蜡烛A的像。
(5)实像和虚像的重要区别,实像能用光屏承接到,虚像不能用光屏承接到。 (6)平面镜成像大小跟物体的大小相等。
(7)两支蜡烛,因为蜡烛本身是光源,成像更清晰;而两只棋子,大小严格相同,方便比较大小;
(8)根据平面镜成像的特点可以知道,像与物是关于镜面对称的,题中没有说镜子是直立放置还是水平放置,我们默认为是直立放置的,解决此题有规律可循,因像和物体关于平面镜对称,所以从像的后面观察即为物体真实的情况。 【详解】
(1)小明用玻璃板代替平面镜可以看到后面的物体,所以目的是便于确定像的位置; (2)实验中的两棋子要求大小相同,这是为了探究像与物的大小关系; (3)一次实验不具备代表性,所以应改变A棋子的位置,重复上面的实验;
(4)寻找蜡烛A的像的位置时,眼睛应在棋子A一侧观察,移动棋子B,直到它与A的像重合。
(5)移去棋子B,在其原来的位置上放一光屏,光屏上不能承接到棋子A的像,这说明平面镜所成的像是虚像。
(6)把棋子A远离玻璃板,发现所成像的大小不变。
(7)小华选择了两支蜡烛,因为蜡烛本身是光源,成像更清晰,便于确定像的位置。 (8)在平面镜中的像与现实中的事物恰好左右或上下顺序颠倒,且关于镜面对称。由图分析可得题中所给的12:01与10:51成轴对称,所以它的实际时间应是10:51。 【点睛】
探究平面镜成像特点的实验过程,在近年中考题中较为热点。重在探索过程中遇到的困难、解决的办法的考查,这些题往往有规律可循,做题过程中注意积累。
3.小强同学为了探究平面镜成像特点,准备如下器材:各种长度的蜡烛若干、平面境一块、玻璃板一块、白纸一张(如图甲所示)。
(1)除了图甲中画出的器材,本实验中还需要的测量工具是______。
(2)平面M所选的器材是______(选填“平面镜”或“玻璃板”);这样选择,主要是为了便于确定像的______。
(3)小强把蜡烛A点燃放在M前面,再把其它各支蜡烛依次放在M后面适当位置,当某支蜡烛放在后面时,人眼在M的______(选填“前面”或“后面”)观察,看起来那支蜡烛也被点燃了一样。此时,后面的那支蜡烛与蜡烛A的大小关系是______。 【答案】刻度尺 玻璃板 位置 前面 相等 【解析】 【分析】 【详解】 略
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。
5.如图所示,在“探究平面镜成像特点”实验中:
(1)平面镜成像原理是光的__________(选填“直线传播”、“反射”或“折射”); (2)实验中用玻璃板代替平面镜是为了便于准确确定_______________;
(3)为了比较像与物大小关系,选取两支____(选填“完全相同”或“完全不同”)的蜡烛; (4)无论怎样水平移动蜡烛B,都不能与蜡烛A的像重合,原因是玻璃板与桌面__________;
(5)判断平面镜成虚像的方法是:在B处放一个光屏,眼睛在_____(选填“A”或“B”)侧观察,如果光屏上没有像,那么,所成像为_____像;
(6)平面镜成像时像和物到平面镜的距离_______(选填“相等”或“不相等”)。 【答案】反射 像的位置 完全相同 不垂直 B 虚 相等 【解析】 【详解】
(1)[1]平面镜成像原理是光的反射;
(2)[2]实验中用玻璃板代替平面镜,这样可以准确确定像的位置;
(3)[3]为了比较像与物大小关系,选取两支完全相同的蜡烛,这样可以通过对比蜡烛的像和另一支蜡烛的大小关系,从而知道这支蜡烛和蜡烛的像大小关系;
(4)[4]无论怎样水平移动蜡烛B,都不能与蜡烛A的像重合,原因是玻璃板与桌面不垂直,玻璃板所成的像在桌面的上方或下方;
(5)[5][6]判断平面镜成虚像的方法是:在B处放一个光屏,眼睛应该在B侧观察,如果在A侧观察,会看到玻璃板反射的光线,不能作出准确判断;实像能呈现在光屏上,虚像则不能,如果光屏上没有像,那么,所成像为虚像; (6)[7]平面镜成像时像和物到平面镜的距离相等。
6.如图甲所示,平面镜M放在水平桌面上,E、F是两块黏接在一起的硬纸板,垂直于镜面且可绕ON转动,小诚同学利用该实验装置和量角器,进行了探究光的反射规律实验。