【同步练习】苏科版初二物理上册 第4章《光的折射》 透镜 实验探究（含答案）

第四章 专题训练 光的折射 透镜实验探究
1．如图甲是王楠同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了数据：
入射角α 10° 30° 45° 60°
折射角β 7.1° 20.7° 30° 37.8°
（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有 _____的作用。
（2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：_____。
（3）由表格中的数据还可以判断：当光以55°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角 _____30°（选填“等于”、“小于”或“大于”）。
（4）当光以30°的入射角从玻璃斜射入空气中时，其折射角是 _____，你的依据是 _____。
（5）同班的陈新同学利用图乙探究光从空气斜射入水中时的光路。实验时，光贴着光屏从空气斜射入水中，将F板向后折转一定的角度，则在F板上 _____（选填“能”或“不能”）看到折射光，此时折射光线和入射光线 _____（选填“在”或“不在”）同一平面内。
（6）保持图乙的入射光不动，继续往水槽里加适量的水，会看到水槽底部的亮斑B向 _____移动。
2．某同学在做探究光从空气斜射入介质时折射角与什么因素有关实验时，准备的实验器材有激光发生器、玻璃、水、量角器等。并用上述器材进行了实验：当光从空气斜射入玻璃，测量结果如表1所示；如图所示，当光从空气斜射入水，测量结果如表2所示。
表1（光从空气斜射入玻璃）
实验次数 1 2 3
入射角 30° 45° 60°
折射角 20° 30° 40°
表2（光从空气斜射入水）
实验次数 1 2 3
入射角 30° 45° 60°
折射角 22° 32° 42°
（1）从表1、表2可知，当入射角相同时，光从空气斜射入玻璃的折射角___________（选填“大于”、“等于”或“小于”）光从空气斜射入水的折射角，因此光从空气斜射入介质时折射角与___________有关；
（2）从表2可知，光从空气斜射入水时，折射角小于入射角，当入射角增大时，折射角将___________。因此光从空气斜射入同一种介质时，折射角大小还与___________有关。
3．在探究光的折射规律时，从水面上方看水中的物体变浅了，为了确定水中物体所成像的位置，某学习小组选用了两个相同的小灯泡a和b、刻度尺等器材，实验的研究对象是小灯泡a，将灯泡a到水面距离称为物距u，灯泡a的像到水面的距离称为像距v，实验过程如下：
A．把一个小灯泡a放在水中某处，观察灯泡a所成像的位置；
B．将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调整其位置，使它的像与灯泡a的像重合；
C．用刻度尺测量灯泡b到水面的距离。
（1）实验中将灯泡______（选填“b”或“b的像”）替代了灯泡a的像；
（2）灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等，依据是平面镜所成的像______；
A．是虚像
B．和物体大小相等
C．和物体到镜面的距离相等
D．和物体的连线与镜面垂直
（3）测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的灯泡a的像在零刻度线处，则刻度尺在水面处的示数表示灯泡a的 _____（选填“物距”或“像距”）；
（4）某小组实验时，测得灯泡a的u和v的对应关系如下表所示：
u/mm 30.0 60.0 90.0 120.0 150.0 180.0
v/mm 22.5 45.0 67.5 90.0 112.5 135.0
根据表格数据可知，v和u的定量关系是：v与u成 _____（选填“正比”或“反比”），你的依据是：_____。
4．瑶瑶利用图所示的实验装置探究光的反射规律，实验装置由激光笔、平面镜、带有量角器的半圆形纸板组成，半圆形纸板的一半可以向后转动。
（1）将实验器材竖直放置在________桌面上。打开激光笔，调整入射方向，使入射点与量角器圆心重合，根据光的传播路径，可以读出入射角和反射角的大小；
（2）改变入射角大小，多次实验后，得到如下表几组数据。根据表中的数据可以得到反射角和入射角满足的规律是：在反射现象中________；
实验次数 1 2 3 4
入射角/° 20 30 45 60
反射角/° 20 30 45 60
（3）将半圆形纸板的左边一半向后转动，在该纸板上________（选填“能”或“不能”）看到反射光线，说明反射光线与入射光线________（选填“在”或“不在”）同一平面；
（4）实验结束后，瑶瑶继续探究光的折射特点。如图是光从空气射入水中时的光路，实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧。通过实验还得到如下数据：分析表中数据，可得出结论：
入射角α 0° 15° 30° 45° 60°
反射角β 0° 15° 30° 45° 60°
折射角γ 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9°
①光从空气斜射到水面时，将同时发生_________和__________现象；
②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是：_______________，且折射角_________（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角等于________度。
5．如图是小明“探究光的折射规律”的实验装置，在水中竖直放置一块自制的刻有角度的圆形量角器，圆心O位于空气和水分界面处。
（1）小明在实验前先在水中滴几滴牛奶，这样做的目的是___________；
（2）量角器由可以绕接缝MN转折的E、F两部分组成，这样做的实验目的是探究___________。若以接缝MN为轴线，将量角器的F面绕法线MN向后旋转，此时折射光线的位置___________（选填“发生”或“不发生”）变化；
（3）小明测得如下表所示的两组数据：
表一：光从空气斜射入水中
序号 1 2 3
入射角α/ 30 45 60
折射角r/ 22 32 40
表二：光从水中斜射入空气中
序号 1 2 3
入射角α/ 22 ◆ 40
折射角r/ 30 45 60
①表二中“◆”数据被遮挡住看不到，由表中信息可知这个数据是___________；
②如果小明在探究光从空气斜射入水中折射规律时，完成了第4次实验，入射角是，折射角可能是___________；
A．
B．
C．
D．
③写出②中选择的理由___________。
6．小明和小华在学习了透镜知识后想动手完成测量凸透镜焦距的实验。
（1）小明设计的是利用太阳光测焦距的方案，如图甲所示，在放置凸透镜时，他应让镜面__________太阳光，同时在透镜另一侧紧靠透镜位置放置一张白纸；再将白纸从透镜处逐渐远离，移到了一个合适的位置，直到白纸上出现__________的光斑，从而测出了该透镜的焦距；
（2）小华采用的是另外一种方案，她将一个小灯泡（可看作点光源）放在凸透镜的主光轴上紧靠透镜的位置，同时在透镜的另一侧平行于镜面放置了一张画有与镜面等大的圆的白纸，如图乙，为了准确测量该透镜焦距，她应使白纸上的圆心位于凸透镜的__________上，在移动小灯泡的过程中，当她看到__________现象时，说明此时小灯泡移到了该透镜的焦点处，最终就可以测出焦距了。
7．如图所示，在探究凸透镜成像的实验中。
（1）一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，得到图甲所示的光路图，该凸透镜的焦距为______cm；
（2）利用这个凸透镜在图乙装置中进行以下操作：
①如果烛焰在光屏上的像偏高，应将凸透镜向______（选填“上”或“下”）调节；
②当烛焰距凸透镜30cm时，移动光屏，可以在光屏上得到一个清晰的倒立、______（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，成像情况与此类似的是______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）；
③将蜡烛移到距凸透镜5cm处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到清晰的像，这时应从凸透镜的______（选填“左”或“右”）侧透过凸透镜直接观察到______立的像；
（3）小超同学在一次实验中用“F”光源在光屏上得到了一个倒立的清晰的像，爱动手实验的小超在光源和光屏之间放了一个______眼镜（选填“近视”或“远视”），需要将光屏远离透镜才能再次出现清晰的像；
（4）继续利用这个凸透镜进行实验；把高2cm的发光棒立于凸透镜前，在光屏上成了3cm高的像，则测量出的像离凸透镜的距离可能是______。
A．8cm B．12cm C．25cm D．32cm
8．小明用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”。
（1）小明同学将蜡烛、凸透镜、光屏随意固定在光具座上，点燃蜡烛后，沿光具座无论怎样移动光屏，在光屏上始终得不到烛焰的像，原因可能是______；
（2）重新调整后，将蜡烛、凸透镜固定在光具座上，如图甲所示，移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像，该像是倒立______（选填“放大”或“缩小”）的实像。我们可以从不同角度看到光屏上的像，是因为发生了______（选填“镜面反射“或“漫反射”）；
（3）接下来保持蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜向蜡烛方向移动，光屏上再次出现了一个倒立、______（选填“放大”或“缩小”）的清晰实像，与这种成像原理一致的光学仪器是______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）；
（4）当光屏上出现蜡烛清晰的像时，如果用遮光板挡住透镜的上半部分，我们观察光屏时，将会在光屏上看到______；
A．蜡烛像的下半部分 B．蜡烛像的上半部分
C．蜡烛完整的像，像的亮度变暗 D．蜡烛完整的像，像的亮度不变
（5）实验过程中，燃烧的蜡烛变短了，可将凸透镜的高度调______（“高”或“低”）些，使像成在光屏中央；
（6）小明利用上述器材测量该凸透镜的焦距。将凸透镜固定于光具座某刻度处，再将蜡烛、光屏分别自透镜两侧较远处缓慢靠近凸透镜，直至光屏上出现等大的清晰像，此时蜡烛与光屏的距离为40.4cm，则凸透镜的焦距为______cm；
（7）某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯光屏贴上方格纸，如图乙所示，请写出改进后其中一个优点：______。
9．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、透镜和光屏的位置如图甲所示。
（1）如图甲所示，应先将蜡烛______（选填“点燃”或“不点燃”），并和凸透镜、光屏靠在一起，适当调整器材高度使它们的中心大致在同一高度，目的是______；
（2）图甲中光屏上呈一个清晰的像，该像是倒立、______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像；
（3）图甲中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向______（选填“左”或“右”）移动；
（4）图甲中固定透镜位置不变，将蜡烛移到35cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向______（选填“左”或“右”）移动；
（5）图甲中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是______（选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片；
（6）图乙是通过实验得到的凸透镜成像时像距v和物距u关系图像，由图像可知：凸透镜成缩小的像时，物体移动速度v1与像移动的速度v2的大小关系：v1______（选填“>”“=”或“<”）v2。
10．某兴趣小组做“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）将凸透镜正对太阳，调节凸透镜下方白纸的位置，直至白纸上出现一最小最亮的光斑，如图甲所示，则该透镜的焦距为______cm。将发光小灯泡、凸透镜和光屏如图乙放置，光屏上呈现一个圆形光斑，若将光屏向右移动光斑大小将______（选填“变大”“变小”或“不变”）；
（2）移去小灯泡，将点燃的蜡烛放置于光具座的5cm刻度处，凸透镜和光屏的位置如图乙所示，将光屏向______（选填“左”或“右”）移动一段合适的距离，能在光屏上得到烛焰清晰倒立、______的实像；
（3）实验中，光屏上已经得到烛焰清晰的像，某同学不小心用手指的指尖触摸到了凸透镜，则光屏上会出现______（选填“指尖的像”或“完整烛焰的像”），像的亮度将______（选填“变暗”或“和原来一样”）。
11．如图所示，某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律。
（1）如图乙所示，实验前，应调节烛焰，水透镜和光屏三者中心在_____；
（2）该同学移动蜡烛、水透镜和光屏至图乙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，若不改变蜡烛和光屏的位置。将水透镜向_____（填“蜡烛”或“光屏”）移动，又能在光屏上得到一次清晰的像；
（3）在图乙所示实验场景下，该同学把自己的近视眼镜给水透镜“戴上”（如图丙所示），发现像变模糊了，此时应当向水透镜_____（填“抽水”或“注水”），才能使光屏上的像再次清晰。
12．小明和小华在进行“探究凸透镜成像规律”的实验时。
（1）小明将蜡烛、凸透镜和光屏依次放置在光具座上，点燃蜡烛后，调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的_____上；
（2）他们通过实验将得到的实验数据记录在如表中。
序号 物距/cm 像距/cm 像的性质 像的大小
1 42.0 13.0 倒立、缩小、实像 ↓逐渐变大
2 32.0 14.5
3 22.0 18.5
4 19.0 21.0 倒立、放大、实像
5 17.0 24.5
6 15.0 30.0
分析表中数据，请你总结出一条凸透镜成像的动态变化规律：_____；
（3）将蜡烛、凸透镜和光屏按照如图甲所示的位置摆放，为寻找此时像的位置，应将光屏向_____移动（选填“左”或“右”）。当光屏移到某位置上时，光屏上所成像如图乙所示，为了判断像是否清晰，则接下的操作是_____；
（4）为寻找烛焰等大的像，可将图甲中的蜡烛移至光具座上_____cm刻度处，再移动光屏进行观察；
（5）利用上述光具座，若选用焦距为3cm的凸透镜进行实验，你认为_____（选填“合适”或“不合适”），理由是_____；
（6）用烛焰作为发光物体完成“探究凸透镜成像规律”实验存在的不足是：_____；
（7）在图甲中，移动光屏成清晰的像后，再将一镜片放在烛焰和透镜之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，像再次清晰，则所加镜片可矫正图_____（选填“丙”或“丁”）的视力缺陷。
参考答案
1．显示光路 当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角 大于 45° 在光的折射中，光路是可逆的 不能 在 左
2．小于 介质种类 增大 入射角大小
3．b C 物距 正比
4．水平 反射角等于入射角 不能 在 反射 折射 小于 0
5．显示水中的光路 折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内 不发生 32 B
6．正对 最小最亮 主光轴 光斑和纸上的圆重合
7．10.0 下 缩小 照相机 右 放大正立 近视 CD
8．蜡烛在一倍焦距内 缩小 漫反射 放大 投影仪 C 低
10.1 便于比较物与像的大小
9．点燃 让像成在光屏中央 等大 右 右 远视 >
10．10.0 不变 左 缩小 完整烛焰的像 变暗
11．同一高度 蜡烛 注水
12．主光轴 凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，像变小 左 向上调节蜡烛或向下移动凸透镜或向上移动光屏 30 不合适 在光屏上成清晰像时的像距难以确定，误差较大 火焰在有风的时候会晃动，蜡烛会越烧越短 丁