4 光现象实验题专题特训 2021-2022学年人教版物理八年级上册（含答案）

光现象实验题专题特训2021-2022学年人教版物理八年级上册第四章
一、实验题
1．小红同学在做“探究平面镜成像”的实验。在此实验中：
实验器材及环境：
（1）为了便于观察，此实验应在_____（选填“较暗”或“较亮”）的环境进行。
（2）选用玻璃板代替平面镜，主要是为了_____。
（3）实验步骤：
①将一块玻璃板竖直架在水平台上。再取两段完全相同的蜡烛A和B，点燃玻璃板前的蜡烛A，进行观察，如图所示；
②拿未点燃的蜡烛B在玻璃板后面移动，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。这里应用的研究方法为_____；
③当蜡烛A向玻璃板靠近时，像的大小_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。
④移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上无法呈现蜡烛的像，这说明平面镜成的是_____（选填“虚”或“实”）像。
2．如图1所示是探究“平面镜成像特点”的实验装置。实验步骤如下：把一支点燃的蜡烛A放在玻璃板前面，再拿一只完全相同的蜡烛B竖立在玻璃板后面移动，直到看上去跟蜡烛A的像完全重合，此时在白纸上记下蜡烛A和蜡烛B的位置，移动点燃的蜡烛，多做几次实验。
（1）平面镜成像原理是___________（选填“光的直线传播”或光的反射”）。
（2）实验中用玻璃板代替镜子的目的是___________。
（3）用镀膜玻璃板和蜡烛做实验，实验环境有：①几乎无光的实验室，②有阳光的实验室，在_________中进行实验效果好（选①或“②”）。
（4）在同样的实验环境下，用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚，主要原因是________。
（5）实验过程中蜡烛B___________（选填“需要”或“不需要”）点燃。
（6）选取两支相同的蜡烛是为了比较像与物的___________关系。
（7）实验中若移开蜡烛B，将光屏放在像的位置，不透过玻璃板，直接观察光屏，看不到蜡烛A的像，说明平面镜成的是___________（选填“虚像”或“实像”）。
（8）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___________。
（9）如图2所示，玻璃板原来沿直线BC竖直放置，若实验中将玻璃板沿顺时针方向转过一定角度θ（θ<90°）后，蜡烛A成的像移动到点A1处，已知图中方格均为边长相等的正方形，则θ=________。
（10）某同学发现三次实验的像距都比物距略大一些，原因是：________。（只有一个正确选项，将正确选项的字母填在横线上）
A．刻度尺测量像距时存在误差 B．玻璃板有一定厚度 C．物和像的标记点不对应
3．在探究光的折射规律实验中，某小组同学意外发现：当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时，折射光消失而反射光却变得更亮，老师解释说这是光的全反射现象。课后，同学们查到光从某种玻璃射向空气时的一些数据如表1：
表1
玻璃中的入射角i 0 10° 20° 30° 40° 41.2° 41.8° 42°
空气中的折射角γ 15.2° 30.9° 48.6° 74.6° 81° 90°
反射能量 5% 7% 26% 43% 77% 84% 100% 100%
结合光的折射规律和表中信息，回答下列问题：
(1)上表中第二行第一个空格中折射角是______；
(2)光从这种玻璃斜射向空气时，入射角增大，折射角______ （选填 “增大”、“减小”或“不变”）；当入射角i≥______时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象；
为了搞清楚不同物质对光的折射能力为什么不同，同学们又查到了光在不同物质中的传播速度数据如表2：
表2
物质 玻璃 酒精 水 冰 空气
光速（m/s） 2.0×108 2.2×108 2.25×108 2.30×108 3.0×108
结合光的折射规律和表中信息，回答下列问题：
(3)折射现象中光路也是可逆的，当光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角______入射角 （选填“大于”、“小于”或“等于”）。
4．小琳在照镜子时发现，她面镜，像也面镜。于是她想探究平面镜所成的像以及物到镜面的距离的关系，她按图甲摆放器材，进行实验。
（1）她选择玻璃板代替平面镜目的是为了___________。
（2）改变A的位置，重复实验，分别测出A和B到玻璃板的距离，记录实验数据如表，分析表中的数据，可以得出结论：___________。
（3）小琳将图甲中的玻璃板换成平面镜，垂直于纸板放置，ON与平面垂直（如图乙所示），在探究“光反射的规律”时，他用激光笔沿硬纸板EO照射到平面镜上的O点，反射光线沿OF射出，测量出则∠NOF、∠EON的大小都是40°，于是继续补充光的反射规律，得出结论：光反射时，入射角等于反射角。现请你对他这样得出的结论及正确性作出评价：①___________；②___________。
实验次数 一 二 三
A到玻璃板的距离/cm 5.0 4.0 6.0
B到玻璃板的距离cm 5.0 4.0 6.0
5．如图甲所示是某实验小组同学探究“平面镜成像特点”的实验情景：
(1)此实验不能用平面镜进行，是因为___________；
(2)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___________处（选填“A”或“B”）；
(3)把玻璃板放正，点燃蜡烛A，在玻璃板后面移动蜡烛B，直到看上去与蜡烛A的像完全重合，此现象说明像与物体___________；
(4)如图乙是该小组的实验记录，通过分析他们发现像与物到玻璃板的距离___________，像与物的连线与玻璃板___________。
6．如图是探究“平面镜成像特点”的实验装置图，请回答下列有关问题：
（1）最好选用___________玻璃板（选填“茶色”或“无色透明”）进行实验。
（2）选取两支完全相同的蜡烛是为了比较像和物的___________关系。
（3）当蜡烛B与蜡烛A的像完全重合时，移去蜡烛B，在原位置放一光屏，光屏上不能承接到蜡烛A的像，说明平面镜成的是___________（选填“实”或“虚”）像。
（4）下列与平面镜成像原理相同的是___________。
A．树荫下圆形的光斑
B．平静湖面上看到树的倒影
C．好像断了的斜插入水中的铅笔
（5）把平面镜换成凸透镜，从蜡烛B这一侧往蜡烛A的方向看过去___________（选填“能”或“不能”）看到蜡烛A的像。
7．如图所示，是陈涛同学探究光的反射规律的实验。他进行了下面的操作：
（1）如图甲，让一束光贴着纸板沿某一个角度射到点，经平面镜的反射，沿另一个方向射出，在纸上用笔描出入射光和反射光的径迹。改变光来的入射角度，多做几次，取下纸板，用量角器测量两侧的和，得到的结论是反射角______入射角（选填“大于”“等于”或“小于”）；
（2）如图乙，纸板是用两块纸板连接起来的，把半面纸板向前折或向后折，这时在上看不到反射光线，说明反射光线、入射光线与法线______同一平面内（选填‘在’或‘不在’）；
（3）使入射光线逐渐靠近法线，可观察到反射光线______（选填‘靠近’或‘远离’）法线；
（4）如果让光线逆着的方向射向镜面，会发现反射光线沿着方向射出，这表明：在光的反射现象中，______；
（5）陈涛同学还想用图丙和图丁模拟镜面反射与漫反射，照图丙那样，把几根细针垂直入一张硬纸板中，表示法线，当入射光线平行射到各入射点时，反射光线将平行射出随后将纸板随意弯折，如图丁所示，这时会看到“法线”不再平行，当入射光线平行射到各入射点上时，反射光线______（选填‘平行’或‘不平行’），根据你所学的知识判断，漫反射______（选填‘遵循’‘不遵循’）光的反射定律。
8．如图所示，是某同学探究光的反射规律的实验：
(1)如图甲，让光线沿纸板射向镜面的O点，然后改变___________的方向，观察反射光线如何变化。可以得出结论：反射角等于入射角；实验时当入射光线靠近法线时，反射光线将___________（选填“靠近”或“偏离”）法线。
(2)把纸板的半面F向前或向后折，照图乙那样，则___________（选填“能”或“不能”）看到反射光线，从而表明___________；实验时硬纸板的主要作用是：①显示光路；②___________。
(3)一条入射光线与反射光线恰好垂直，若入射角增大15°，反射光线和入射光线的夹角是___________。
9．为了探究“平面镜成像特点”，小明准备了图（甲）所示的实验器材：
(1)小明进行探究时，选用（甲）图实验器材中的“E”，而不选用“D”作为平面镜，这样选择的目的是便于 ______ 。实验时，镜面与桌面必须 ______ ；
(2)为了比较像与物的大小关系，小明应选 ______ 两支蜡烛（填字母）。他先点燃一支蜡烛A 置于玻璃板前，实验中，我们 ______ （选填“透过”或“不用透过”）玻璃板来观察这支蜡烛的像，然后用另一根完全相同的蜡烛B放在玻璃板后，蜡烛B ______ （填“需要”或“不需要”）点燃，前后左右移动蜡烛B，直至看上去与A的像 ______ ，记下像的位置；
(3)实验中小明把光屏放在烛焰所成像的位置上，他在光屏上并没有看到烛焰的像，说明平面镜所成的像是 ______ 像；
(4)实验结束后，小明无意间从平面镜中看到对面墙上的电子钟的像如图乙所示，这时电子钟指示的时间是 ______ 。
10．小明用薄玻璃板和两个完全相同的蜡烛A和B，进行“探究平面镜成像的特点”的实验，装置如图所示，玻璃板与白纸垂直。
（1）为达到更好的实验效果，应选择在较______（选填“亮”或“暗”）的环境中进行实验；
（2）小明将蜡烛A点燃后放在玻璃板前10cm处，利用未点燃的蜡烛B找到并确定了蜡烛A的像的位置，此时蜡烛B到蜡烛A距离为______cm；
（3）为了寻找普遍规律，小明进行多次实验。当将蜡烛A远离玻璃板时，小明发现蜡烛A的像看上去变小了，猜想像的大小与物体到镜面的距离有关。为验证猜想，他把未点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动，直至看到______的现象，证明了自己的猜想是错误的；
（4）晚上小明去图书馆看书，在走廊的大理石地面上，看到了天花板上的照明灯经下方大理石地面反射形成的像。如图所示，是相邻两块铺得略微高低不平的大理石甲和乙，请在图中画出照明灯上A点经大理石甲所成的像A′，并画出入射光线AO对应的反射光线。______
(
2
)
(
1
)
参考答案
1．较暗 便于确定像的位置 等效替代法 不变 虚
【详解】
（1）[1]在比较明亮的环境中，很多物体都在射出光线，干扰人的视线，在较黑暗的环境中，蜡烛是最亮的，蜡烛射向平面镜的光线最多，反射光线最多，进入人眼的光线最多，感觉蜡烛的像最亮。所以在比较黑暗的环境中进行实验。
（2）[2]因为玻璃板是透明的，能在观察到A蜡烛像的同时，还可以透过玻璃清楚的看到放在后面B蜡烛，便于确定像的位置。
（3）②[3]在竖立的玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧（A侧）观察，直至它与蜡烛A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法。
③[4]由于平面镜所成的像和物体形状、大小相同，所以当蜡烛A向玻璃板靠近时，像的大小不变。
④[5]虚像是不能成在光屏上的，故移去蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，这时，光屏上不能接收到蜡烛的像，这说明平面镜成的是虚像。
2．光的反射 便于确定像的位置 ① 镀膜增强了对光的反射 不需要 大小 虚像 玻璃板与桌面不垂直 45° B
【详解】
（1）[1]平面镜成像是由光的反射形成的，所以其原理是光的反射。
（2）[2]实验时选择透明的玻璃板，能同时观察到像和代替蜡烛A的蜡烛B，便于确定像的位置。
（3）[3]用镀膜玻璃板和蜡烛做实验，实验环境在几乎无光的实验进行实验效果好，成像更清晰；
（4）[4]在同样的实验环境下，因为镀膜增强了对光的反射，用镀膜玻璃板实验比用普通玻璃板实验成像更清楚。
（5）[5]如果点燃玻璃板后方的蜡烛B，平面镜则因为光太亮而几乎无法分清镜中的烛焰是像的烛焰还是对面B的烛焰，难以确定像的位置，从而对实验造成影响，所以实验过程中蜡烛B不需要点燃。
（6）[6]两支蜡烛大小相同，后面的蜡烛又和前面蜡烛的像完全重合，这样就证明了像与物大小相同，所以两支蜡烛等长是为了比较像与物大小关系用的。
（7）[7]虚像不能呈现在光屏上。移去蜡烛B，在其位置上竖立光屏，在光屏上不能承接到蜡烛A的像，说明物体在平面镜中成的是虚像。
（8）[8]平面镜所成的像和物体关于平面镜对称，如果玻璃板与桌面不垂直，蜡烛的像与蜡烛不在同一水平面上，所以蜡烛成的像不与蜡烛重合，所以有可能找不到像。
（9）[9]平面镜成像与成像物体对应点连线与平面镜垂直，连接A、A1，做出连线的垂直平分线，即移动后平面镜位置，如下图：
可知玻璃板沿顺时针方向转过45°，
（10）[10]玻璃板有一定厚度，有两个反射面，测量时测量了玻璃板厚度，三次实验的像距都比物距略大一些。
3．0° 增大 41.8° 小于
【详解】
(1)[1]当入射角为0°时，光线垂直于分界面入射，此时折射光线传播方向不变，折射角也为0°。
(2)[2]由表1中的数据可知入射角增大，折射角也增大。
[3]由表1中的数据可知，当入射角增大时，反射能量也增大，当入射角大于等于41.8°时，反射能量达到最大100%，这时就发生了全反射现象。
(3)[4]由表2中的数据可知，光在玻璃中的传播速度小于在空气中的传播速度。而光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角。说明光从传播速度小的介质斜射入传播速度大的介质中时，折射角大于入射角。又因为在折射现象中光路是可逆的，所以光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时折射角小于入射角。
4．便于确定像的位置 像和物到平面镜的距离相等 见解析 见解析
【详解】
(1)[1]透明的玻璃板，可以观察到玻璃板的另一侧。即在观察到A蜡烛像的同时，也能观察到蜡烛B，便于确定像的位置和大小。
(2)[2]由表中物距和像距的数值可知，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。
(3)①[3]只进行一次实验就得出结论，结论具有偶然性，为得出普遍规律应该进行多次实验。
②[4]在光的反射现象中，先有入射角后有反射角，反射角随入射角的改变而改变，所以不能说入射角等于反射角，而应该说反射角等于入射角。
5．平面镜不透光，不能确定像的位置 A 大小相等 相等 垂直
【详解】
(1)[1]此实验中不能用平面镜进行，是因为平面镜不透光，物体通过平面镜所成的像，不能直接通过平面镜直接观察到，那么像的位置也无法观察到。
(2)[2]把平板玻璃向右倾斜，则观察到蜡烛的像的大致位置如图中的A位置，据平面镜的成像特点知，物与像的连线与镜面垂直，当镜面向右倾斜，则通过镜面所成的像应向右下对应移动。
(3)[3]把玻璃板放正，即玻璃板与水平面垂直，点燃蜡烛A，在玻璃板后面移动与A完全相同的蜡烛B，直到B与A的像完全重合，此现象说明像与物体大小相等。
(4)[4][5]如图乙知，蜡烛A与其像A＇到镜面的距离相等，将AA＇连接，则AA＇与镜面垂直。
6．茶色 大小 虚 B 能
【详解】
（1）[1]无色透明玻璃板透光性太强，容易受到玻璃另一侧物体的干扰，茶色玻璃板透光性较差，成像主观感觉比无色玻璃好得多，故应选择茶色玻璃板。
（2）[2]选择两段相同的蜡烛便于比较物像大小关系。
（3）[3]虚像不能成在光屏上，光屏上不能承接到蜡烛A的像，说明平面镜成的是虚像。
（4）[4]A．圆形光斑是小孔成像现象，是由于光的直线传播形成的，故A不符合题意；
B．在平静的湖面上看到树的倒影是平面镜成像，其实质是光的反射，故B符合题意；
C．好像断了的斜插入水中的铅笔是由于光的折射形成的，故C不符合题意。
故选B。
（5）[5]把平面镜换成凸透镜，从蜡烛B这一侧往蜡烛A的方向看过去，成虚像时能看见放大的像，成实像时眼睛在适当位置也可以看到像，故可以看到。
7．等于 在 靠近 光路可逆 不平行 遵循
【详解】
（1）[1]通过实验测量知，∠i=∠r，即反射角等于入射角。
（2）[2]将纸板NOF向前或向后折，在此纸板上看不到反射光线，因为此时承接入射光线的纸板ENF与NOF不在同一平面内，这说明反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
（3）[3]入射光线靠近法线时入射角变小，那么反射角也变小，则反射光线也靠近法线。
（4）[4]让光线逆着OF的方向即原反射光线位置射入，其反射光线会沿OE方向射出，即从原入射光线的位置射出，这说明在光的反射现象中，光路是可逆的。
（5）[5]入射光线平行射入，但法线不再平行，则反射光线也不平行射出了。
[6]入射光线平行射入，发生漫反射时的反射光线不平行射出，但反射角仍然会等于入射角，所以漫反射也遵循光的反射定律。
8．入射光线 靠近 不能 反射光线与入射光线、法线在同一平面内 探究反射光线和入射光线是否在同一平面内 120
【详解】
(1)[1][2]让入射光线沿纸板上某一角度射向镜面上的O点，观察反射光线方向，然后改变入射光线方向，观察反射光线方向改变，可发现入射光线靠近法线，反射光线也靠近法线，反射光线、入射光线在法线两侧。
(2)[3][4]把纸板F前折或后折，E、F不在同一平面时，将不能看到反射光线，由此可知反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
[5]用硬纸板的主要作用，一是显示光传播的路径，选纸板（较粗糙）的好处是利用漫反射显示光路以便全班同学观察，二是提供平面，探究反射光线和入射光线是否在同一平面内。
(3)[6]入射光线与反射光线恰好垂直，所以入射光线与反射光线夹角90度，入射角增大15度，因为反射角等于入射角，所以反射角增大15度，总共增大30度，反射光线和入射光线的夹角变为120度。
9．比较像与物的大小和像的位置 垂直 A、B 透过 不需要 完全重合 虚 10∶35
【详解】
(1)[1]小明进行探究时，选用实验器材中的“E”，而不选用“D”作为平面镜，这样选择的目的是便于透过平面镜确定像的位置。
[2]由于平面镜成像中物像关于平面镜对称，故实验时镜面与桌面必须垂直。
(2)[3]为了比较像与物的大小关系，小明应选大小相同的A、B两支蜡烛。
[4][5][6]他先点燃一支蜡烛A置于玻璃板前，由于平面镜成的是虚像，实验中我们透过玻璃板来观察这支蜡烛的像，观察物像大小关系；然后用另一根完全相同的蜡烛B放在玻璃板后，蜡烛B不需要点燃，前后左右移动蜡烛B，直至看上去与A的像完全重合，这种确定像与物大小关系的方法是等效替代法。
(3)[7]实验中小明把光屏放在烛焰所成像的位置上，他在光屏上并没有看到烛焰的像，说明平面镜所成的像是虚像。
(4)[8]实验结束后，小明无意间从平面镜中看到墙上的电子钟的像如图乙所示，由于平面镜成的像左右相反，故这时的时间是10∶35。
10．暗 20 蜡烛B和蜡烛A的像重合
【详解】
（1）[1]蜡烛点燃时比较亮，在较暗的环境中，烛焰和环境的对比度比较大，烛焰的像会更清晰。
（2）[2]根据平面镜成像的特点，物距和像距相等，物距是物体到平面镜的垂直距离，像距是像到平面镜的垂直距离，在该小问中物距为10cm，故像距也为10cm，物和像之间的距离则是物距和像距之和，为20cm。
（3）[3]同一物体，近处成像时覆盖的视网膜面积大，远处成像时覆盖的视网膜面积小。当将蜡烛A远离玻璃板时，物距增大，像距也增大，所以我们人眼看到的像似乎变小了。但当小明把未点燃的蜡烛B竖立着在玻璃板后面移动到与A的像重合，说明在平面镜成像中，物和像的大小相同，并不会因为物距和像距的变化而改变像的大小。
（4）[4]根据平面镜成像特点，物和像关于平面镜对称，故先过A点作垂直于大理石甲的垂线，并向下延长相同长度的虚线，找出A的像A′。根据平面镜成像原理，我们看到的虚像在光的反向延长线上，所以用虚线连接A′O，用实线斜向上延长A′O，即为光的反射光线，如下图所示：
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