第四章光现象专题训练光现象实验探究2021—2022学年人教版八年级物理上册（有答案）

第四章 专题训练 光现象实验探究
1．石林中学的张江同学自备器材，主动探究“平面镜成像的规律”，其情形如图所示，他先把一块平板玻璃垂直立在水平桌面上，再准备A、B两支大小、外形完全一样的蜡烛，然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前，又把未点燃的蜡烛B放在玻璃板后面，并移动蜡烛B的位置，使它与蜡烛A的像完全重合。
（1）实验时用透明玻璃板代替平面镜是为了______。
（2）他选择蜡烛B与蜡烛A的大小、外形完全一样是为了______。
（3）如果把蜡烛A向镜面移动一段距离，又移动蜡烛B去与蜡烛A的像比较，会发现蜡烛A像的大小会______（选项“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）如果在蜡烛A像的位置放一个光屏，光屏上______承接到像（选项“会”或“不会”），这说明平面镜所成的像是______像（选填“虚”或“实”）。
（5）他用刻度尺的目的是______。
（6）为便于观察，该实验最好在______环境中进行（填“较明亮”或“较黑暗”）。
2．如图所示，课堂上，老师用一套科学器材进行“研究光的反射定律”的实验演示，其中有一个可折转的光屏。
（1）光屏在实验中的作用是______；
（2）课后，某同学利用同一套实验器材，选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验，结果得到了不同的数据，如图所示。经检查，三次试验中各角度的测量值都是准确的，但总结的规律却与反射定律相违背。你认为其中的原因是______。多次实验的目的______。
实验次数 入射角 反射角
1 15° 75°
2 30° 60°
3 45° 45°
（3）如图甲，当E、F在同一平面上时。让入射光线AO沿纸板E射向镜面，在F上可看到反射光线OB，如图乙，若将F面向后折，F面上______（填“有”或“没有”）反射光，此时反射光线的位置______（填”有”“没有”）改变
（4）在实验过程中，若将纸板倾斜，如图丙所示，让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面，此时反射光线与入射光线 ______（填“在”或“不在”）同一平面内，在纸板上______（填“能”或“不能”）看到反射光线。
（5）如图甲乙，得出的结论______。
3．物理兴趣小组选用了图中光源、水、水槽、可折转的光屏（带刻度）等器材，用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象
（1）使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否______ ；
（2）使入射角i在一定范围内由小变大，会发现折射角______（选填“由小变大”、“由大变小”或者“不变”），且折射角总是______相应的入射角（选填“大于”、“小于”或者“不变”）。
4．在“探究平面镜成像特点”的实验中，竖立的薄玻璃板下方放一张白纸，再准备两支蜡烛，然后把点燃的蜡烛A立在玻璃板前，又把蜡烛B放在玻璃板后面。
（1）平面镜所成的像比玻璃板成像更清晰，选择玻璃板探究平面镜成像特点的理由是______；
（2）若玻璃板与桌面不垂直，在桌面上移动蜡烛B，______（选填“能”或“不能”）看到蜡烛B与蜡烛A的像重合；
（3）为了探究像与物的大小关系，实验中选取器材的要求是______；
（4）为验证物体通过平面镜所成的像是虚像还是实像，应该进行的操作是______；
（5）如图是同学们探究“平面镜成像特点”的几种情境，下列说法正确的是______（选填序号）。
A．若蜡烛A距玻璃板4cm，则蜡烛B距玻璃板8cm才能与蜡烛A的像重合
B．若蜡烛A在玻璃板中的像偏高且倾斜，则乙图是产生该现象的原因
C．若在玻璃板与B蜡烛之间放一块挡光板，则不能透过玻璃板看到A的像
5．为了探究“光反射时的规律”，小明选用了平面镜、白色硬纸板A、B和激光笔进行了如图甲所示的实验，在实验过程中：
（1）白色硬纸板的表面应尽量________（填“粗糙”或“光滑”），其目的是使光在纸板上发生___________，这样我们就能看清光的传播路径。
（2）观察如图甲所示的器材，为了方便研究反射角与入射角的大小关系，还需对器材做出的改进是_______。
（3）为寻找反射光线、入射光线和法线的位置关系，当纸板A上显示出光路时，该同学将另一半纸板B绕ON向后折，在纸板B上就看不到反射光线，此时反射光线实际上是_______（填“存在”或“不存在”）的，这个现象表明：________。
（4）如图乙所示，一平面镜放在圆筒的中心处，平面镜正对筒壁上一点光源S，点光源发出一细光束垂直射向平面镜。平面镜从图示位置开始绕圆筒中心轴O匀速转动20度角时，照射到筒壁上的反射光斑转过的角度为_________度。
6．为了探究光的反射规律，同学们进行如图所示的实验：
（1）实验时，纸板与平面镜应互相_______（填“平行“或“垂直”）。
（2）小红将一束光贴着纸板A沿着EO射到镜面上O点，纸板B上会显示出反射光束OF，接着将纸板B向后折，则纸板B上___（填“能“或“不能”）看到反射光线，此时反射光___（填“存在“或“不存在”）。这一实验说明反射光线、入射光线和法线是否在______
（3）实验数据如下表所示，分析数据可得：反射角_____入射角（填“大于”等于”或“小于”）；当入射角变小时，反射光线_____（填“靠近”或“远离”）法线。
序号 入射角 反射角
1 30° 30°
2 45° 45°
3 60° 60°
（4）如果让光线逆着FO的方向射向镜面，会发现反射光线沿着_____方向射出，这表明光路是____
7．新思维科技社团的同学们学完光学中小孔成像知识后，提出一个问题，小孔在光屏上所成像的形状与什么因素有关，同学们经过讨论后提出以下猜想：
猜想一：像的形状可能与物体形状有关；
猜想二：像的形状可能与小孔的形状有关。
同学们在辅导老师的帮助下制作了“E”、“F”和“R”形状的LED发光字来充当物体，做成两个小孔形状不同的纸筒，纸筒另一端绷装半透明膜，做好装置后同学们进行实验探究。
（1）物理上将“F”、“E”和“R”形状的LED发光的字称为光源；为了便于观察，该实验最好在 ______（选填“较明亮”或“较黑暗”）的环境中进行。
（2）同学们将“F”发光字固定好后，先用小圆孔纸筒进行实验，同学们在半透明膜上观察到倒立的“F”，如图所示，小孔成像中所成的像能呈现在半透明膜上，同学们将实验结果记录在设计好的表格后，再换用小方孔纸筒进行实验，并观察记录。
（3）同学们再换用“E”和“R”形状发光字，分别按照实验（2）进行实验，将观察到的结果记录在表中。
实验次数 发光字 小孔形状 像的形状 半透明膜上是否呈现
1 F 圆形 倒立 呈现
2 F 方形 倒立 呈现
3 E 圆形 倒立 呈现
4 E 方形 倒立 呈现
5 R 圆形 倒立 呈现
6 R 方形 倒立 呈现
（4）通过比较 ______，同学们验证了猜想一，得出结论：在小孔形状相同时，小孔所成的像与物体的形状有关。
（5）同学们通过比较1、2，3、4和5、6，得出结论：______。
（6）实验小组在该实验中采用的实验方法是 ______。
8．如图甲所示，某小组同学在“研究平面镜成像的特点”实验中，选用透明璃璃板、刻度尺等器材做实验。实验中，首先在水平桌面上铺一张白纸，将透明玻璃板竖直放置在水平桌面上，并沿着玻璃板在纸上的位置画一条线，代表平面镜的位置。
（1）为便于观察，该实验最好在________环境中进行（选填“较亮”或“较暗”）；此外，采用透明玻璃板代替平面镜，这样做的目的是________。
（2）将点燃的蜡烛A放在玻璃板前，再拿另外一支外形相同但不点燃的蜡烛B放在玻璃板后移动，在寻找蜡烛A的像的位置时，眼睛应该在蜡烛______（选填“A”或“B”）这一侧观察，移动玻璃板后的蜡烛B，使它与蜡烛A在玻璃中成的像重合。记录蜡烛A和蜡烛B的位置，改变蜡烛A的位置，重新进行实验，白纸上记录的信息如图乙所示。移去蜡烛B，将光屏放在蜡烛B的位置，发现光屏上并没有蜡烛的像，这说明平面镜所成的像是________像。
（3）通过实验现象的分析和数据的处理可知，平面镜所成的像与物体大小________，像与物的连线与镜面_________。
（4）请根据平面镜成像的特点，请在图丙中作出物体AB在平面镜中的像A’B’。（_____）
（5）该小组同学为了使实验操作更简便，将实验进行改进，刻度尺放在水平桌面的白纸上，玻璃板竖直放置，将点燃的蜡烛A放置在刻度尺上，将没有点燃的蜡烛B放置在玻璃板后的刻度尺上，如图丁所示，结果无论怎样在刻度尺上移动蜡烛B，都无法与蜡烛A的像重合，原因是___________。
9．小明在学了光的折射后，想知道光进入不同介质时，弯曲程度是否相同（折射角是否相等），如不同，弯曲程度跟什么因素有关？老师帮他设计了下面的实验：用一厚玻璃缸盛一定量的水，让一激光手电筒射出的光束从空气中斜射入水中，从水中进入玻璃，再次进入空气中，其光路如图所示。小明上网查出一些介质的其他参数如下表。
物质 密度/（kg/m3） 光速/（m/s）
空气 1.29 3.0×108
水 1.0×103 2.25×108
玻璃 2.0×108
植物油 0.8×103
（1）分析光路图（a）可得出结论：______；
（2）分析表中数据猜想玻璃的密度比水的密度______（填“大”或“小”）；
（3）分析光路图（a）和表中数据可得出折射角变化的规律：______；
（4） 你认为光在植物油中传播的速度比在水中的传播速度______（填“大”或“小”）；
（5）现代医学治疗中常用超声波击碎人体内的结石，当超声波斜射入人体时，能发生类似光一样的折射。如图（b）所示，超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的______侧。（选填：“左”或“右”）
10．小明在“研究平面镜成像的特点”实验中，将一块玻璃板竖直架在一把刻度尺的上面，再取两段相同的蜡烛A和B一前一后竖放在直尺上，点燃玻璃板前的蜡烛A，进行观察，如图所示。在此实验中：
（1）为便于观察，该实验最好在较 ______的环境中进行（选填“明亮”或“黑暗”）；
（2）若移去后面的蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，则光屏上 ______（选填“能”或“不能”）接收到蜡烛烛焰的像，这说明平面镜成的是 ______（填“虚”“实”）像；
（3）小明把点燃的蜡烛放在镜前的某一位置，分别测出物距和像距相等的一组数据，得出实验结论之一：“像距与物距相等”。你认为他这样做是否合理？______。理由是：______；
（4）平面镜在生活中有很多的应用，小明和妈妈一起去商场买鞋子，小明发现放在鞋柜旁的地上的小镜子就是一面平面镜，顾客用它来观看自己试穿的鞋子，下图中，镜子摆放位置符合实际情况的是 （______）
参考答案
1．确定像的位置 比较像与物的大小是否相等 不变 不能 虚 测量物与像到平面镜的距离 较黑暗
2．显示光的传播路径 反射角判断错误，把反射光线与镜面的夹角当成反射角了 为了得到普遍规律，避免偶然性 没有 没有 在 不能 反射光线、与入射光线和法线应在同一平面内
3．在同一平面 由小变大 大于
4．便于确定像的位置 不能 选取两支相同的蜡烛 在像的位置放一光屏，直接看光屏，如果能看到像，说明是实像，如果看不到，说明是虚像 B
5．粗糙 漫反射 在纸板上标出角度 存在的 反射光线、入射光线和法线在同一平面内 40
6．垂直 不能 存在 同一平面内 等于 靠近 OE 可逆的
7．较黑暗 1、3、5或2、4、6 当物体的形状相同时，像的形状和小孔的形状无关 控制变量法
8．较暗 便于确定像的位置 A 虚 相等 垂直 直尺与玻璃板不垂直
9．光从一种介质斜射入另一种介质，传播方向发生了偏折 大 光从光速大的介质斜射入光速小的介质时，折射角小于入射角 大 右
10．较暗 不能 虚 不合理 一组数据具有偶然性 B