2024年中考科学实验专题复习--光的折射 实验（含解析）

2024年中考科学实验专题复习--光的折射
1．小明想研究“看到的水中物体的位置是否和观察者的位置有关”，他选择了一块涂有白漆的铁板、水槽、红色和蓝色的两块圆形小磁铁等器材进行实验。小明把红色磁铁a吸在铁板上，然后将铁板竖直放入水中后，站在水槽旁进行观察。
（1）如图甲所示，他看到红色磁铁a的像a′，a′是由于光的 形成的虚像；
（2）为了确定红色磁铁的像a′的位置，小明进行了以下操作：
①将蓝色磁铁b吸在水面上方的铁板上（如图乙所示），可观察到磁铁b在水中的像，该像的位置与观察者的位置 （选填“有关”或“无关”）；
②保持观察者位置不变，移动b，直至观察到b的像与 （选填“a”或“a′”）重合。
（3）鉴于本实验的目的，下一步应该进行的操作是 。
2．甲、乙、丙、丁四组同学在实验室做光学实验．
（1）图中是甲组同学设计的探究“光的反射定律”的实验装置，同学们将一张白纸B放在水平桌面上，将一个平面镜A垂直白纸放置，用激光手电贴着 （选填“A”或“B”）照射，经过多次实验并记录下了反射角和入射角的度数如下表．甲组同学多次实验的目的是： ．
（2）其他三组同学都探究光的折射规律，乙、丙两组同学根据实验现象作出了光路图．对比光路图可以发现，当光以相同的入射角斜射入 （选填“相同的”或“不同的”）介质中时，折射角不同．折射角的大小可能与什么因素有关？同学们展开了热烈的讨论，你的猜想是：折射角的大小可能与 有关．
（3）丁组同学意外发现：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，如图，老师告诉他这是光的全反射现象．课后，小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表．
①分析以上数据可知光从玻璃射向空气时，折射角随入射角的变化关系是： ．
②光从玻璃斜射向空气时，反射能量随着入射角的增大而 ，当入射角i≥ °时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象；
③由表格数据可知：图中的图线 （选填“a”或“b”）反映了上述实验中的两角关系．
④根据光路可逆，当光从空气斜射向玻璃时， （选填“能”或“不能”）发生全反射现象．
3．如图所示，水槽里装有纯净水，一束红色激光从水中以入射角i射到水面上的O点，设入射光的强度为100%，用光传感器采集水槽底部折射光斑的光强和空气中收集到的反射光斑的光强。
（入射光100%） i=60° i=45° i=30° i=20°
反射光 约70% 约45% 约30% A
折射光 约30% 约55% 约70% 约75%
（1）观察表中数据规律，A处应填 ，光从水中射入空气中，同时发生反射和折射，随着入射角i由小变大，会发现折射角 （填写变化规律），且折射角总是 （填“大于”或“小于”）相应的入射角；
（2）若继续增大入射角i，将会发现不再有 光线，而只存在 光线；
（3）若将激光改由空气射入水中，向纯净水里加些粉尘后发现折射光斑处采集到的数据大幅下降，是因为 。
4．在探究光的折射规律实验中，将光从空气分别射入水和玻璃中，根据实验记录了如表的数据。
空气中的入射角/° 0 30 45 60
水中的折射角/° 0 22 32 40
玻璃中的折射角/° 17 24 30
(1)在探究光从空气斜射入水中实验时，在水中加入一些牛奶，是利用光的 （选填“镜面”或“漫”）反射来更好地显示出光线；
(2)结合表中数据分析可得：若让光线从玻璃中以24°斜射到空气中，则折射角是 °；
(3)实验中各做了三次的目的是 。
5．如图所示，将透明的薄壁厚度可忽略不计方形水槽水平放置，固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象．
（1）如图水槽中未注水时可在侧壁上A处得到一个光点，注入一定量的水后，光点移至B处，这是由于光在水面处发生了光的 现象，此时入射角 角选填“大于”“等于”或“小于”；
（2）为使B处的光点移至C处，则应使水槽中的水量 ，若BC间距离为2cm，则水面高度的变化量 选填“”“”或“”；
（3）如图所示，小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射，为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播，则激光笔照射的方向应满足的条件是 ，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区 选填“①”②”或“③”内．
6．同学做探究光从空气进入水中折射特点实验，如图所示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：
入射角 0° 15° 30° 45° 60°
反射角 0° 15° 30° 45° 60°
折射角 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9°
分析表中数据，可得出结论：
（1）光从空气斜射到水面时，折射角 和入射角（选填“＞”“＜”或“＝”）；
（2）光从空气斜射到水面时，入射角增大，折射角也 ．
7．某小组同学在研究光的折射规律时，记录的实验数据如下表所示：
序号 传播路径 入射角 折射角 序号 传播路径 入射角 折射角
1 空气到水 6 空气到玻璃
2 7
3 8
4 水到空气 9 玻璃到空气
5 10
请仔细观察并分析上表的实验数据，归纳实验结论。
（1）分析实验序号1、2或3（或6、7或8）可以得出的初步结论是：当光从空气斜射入另一种介质时， ；
（2）分析比较实验序号1、2和3（或6、7和8）中折射角随入射角的变化关系，可得出的初步结论是当光从空气斜射入其它介质时， ；
（3）分析实验序号1与6或2与7或5与8中的数据，可得出的初步结论是 ；
（4）分析实验序号1与4或2与5或8与10中的数据，可以发现 。
8．某同学在做探究光的折射特点实验，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.通过实验还得到如表数据：
入射角 0° 15° 30°
反射角 0° 15° 30°
折射角 0° 11° 22.1°
（1）在探究中，该同学在清水中滴入几滴牛奶并搅匀，在水面上方的空气中熏了点烟雾，上面做法是为了 .
（2）分析表中数据，可得出结论：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 （填“大于”、“等于”或“小于”）入射角.当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零.该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点.
（3）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价.是否存在不足？答： （填“是”或“否”）；请简要说明理由： .
9．小明用如图所示装置将一细光束从水中斜射到空气中，用于探究光的折射规律，实验测得的数据如下表。

入射角
折射角 41.7
（1）分析实验数据可知：当入射角增大时，折射角增大，且折射角 （选填“小于”、“等于”或“大于”）入射角；
（2）当入射角增大到时，折射角会达到。若继续增大入射角，将会发现折射光线消失，而只存在反射光线，这种现象称为全反射现象。根据实验分析，小明思考如果将一细光束从空气斜射到水中时， （选填“可能”或“不可能”）发生全反射现象。
10．某同学在做探究光的折射特点实验，如图是光从空气射入水中时的光路。实验中发现，折射光线、入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。通过实验还得到如表数据：
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）分析表中数据，可得出结论：
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 ；
（2）对于光的折射特点，你还能总结出什么，请写出两点：① ；② 。
11．小文在探究光的折射规律时，将光从空气分别射入玻璃和水中。其实验过程如下：
实验一：将光从空气射入玻璃中
（1）将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上。如图甲所示；
（2）将一束激光从空气射向玻璃砖的圆心O处，激光在O处发生折射。记录入射角和折射角；
（3）逐渐增大入射角，重复步骤（2）；
实验所测数据如表格一所示：
表格一
实验次数 1 2 3 4
入射角i 0° 30° 45° 60°
玻璃中折射角r 0° 17° 24° 30°
实验二：将光从空气射入水中
（1）将标有角度的圆盘按图乙所所示安放；
（2）将一束激光从空气射向水面O处，激光在O处发生折射，记录入射角和折射角；
（3）逐渐增大入射角，重复步骤（2）；
实验所测数据如表格二所示：
表格二
实验次数 1 2 3 4
入射角i 0° 30° 45° 60°
水中折射角r 0° 22° 35° 40°
分析以上数据可得：
①当光从空气垂直入射到其它透明介质时，传播方向 ；
②当光从空气斜射入玻璃或水中时，折射角 （选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角；
③当光以相同的入射角斜射入不同的介质中时，折射角 （选填“相等”或“不相等”）。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1． 折射 无关 a' 改变观察者的位置，看二者是否依然重合
【详解】（1）[1]磁铁a反射的光从水射入空气中时会发生折射，折射光线偏离法线进入眼睛，所以红色磁铁a的像是由于光的折射形成的虚像。
（2）①[2]将蓝色磁铁b吸在水面上方的铁板上，可观察到磁铁b在水中的像，这是由于光的反射形成的虚像，此时平静的水面相当于平面镜；该像的位置与观察者的位置无关。
②[3]为了确定红色磁铁的像a′的位置，移动磁铁b，当观察到b的像与a′重合时，磁铁b像的位置就是像a′的位置，这用到了等效替代法。
（3）[4]本实验探究看到物体的位置是否和观察者的位置有关，所以下一步改变观察者的位置，看b的像与a是否重合。
2． B 多次实验找普遍规律 不同的 介质种类 折射角随着入射角的增大而增大 增大 41.8 a 不能
【分析】（1）在探究“光反射时的规律”时将一张白纸B放在水平桌面上，将一个平面镜A垂直白纸放置，为了使入射光线和其反射光线的径迹同时在白纸上出现，应用激光手电贴着白纸B入射；
多次实验的目的有两个：一个是多次测量求平均值；一个是找普遍规律；
（2）根据图示可判断光线射入的介质是否相同；由图可知，光线射入的介质不同时，其折射角也不同，据此提出猜想；
（3）①②由表中数据可知：当入射角增大时，反射能量和折射角也随着增大；当入射角为41.8°时，折射光线消失了，反射能量达到100%；
③折射角随着入射角的增大而增大，但折射角总大于入射角；
④光从空气射向玻璃，折射角小于入射角．假设发生全反射，折射角等于90°，那入射角必大于90°，不符合实际．
【详解】（1）探究“光的反射定律”的实验过程，将一个平面镜A垂直白纸放置，用激光手电贴着B照射到平面镜上，则入射光线和其反射光线的径迹同时在纸板上出现；
本实验中多次实验的目的是寻找光反射的普遍规律；
（2）图中光线射入的介质分别是水和玻璃，即光线射入的是不同的介质；
由图可知，光线在两种介质中折射角的大小不同，而两种介质的密度不同，所以，提出的猜想是：折射角的大小可能与介质种类有关；
（3）①②光从玻璃斜射向空气时，折射角、反射能量随着入射角的增大而增大；
当入射角达到41.8°时，反射能量达到100%，就发生了全反射现象；
③折射角随着入射角的增大而增大，但折射角总大于入射角，而图b中，当入射角等于45°时，反射角也等于45°，a图象中的折射角始终大于入射角，因此图a反映了折射角与入射角的关系；
④根据光路可逆，当光从空气斜射向玻璃时，折射角小于入射角，因此折射光线不可能消失，则不能发生全反射现象．
3． 25% 由小变大 大于 折射 反射 粉尘（不透明体）对光有反射和吸收作用
【详解】（1）[1][2][3]根据表中的数据可知，入射角从60°到45°，反射光的能量降低了25%；入射角从45°到30°，反射光的能量降低了15%；因此当入射角从30°到20°，反射光的能量将降低5%，即A处数据为25%，由光的折射规律可知，光从水中射入空气中，同时发生反射和折射，入射角变大，折射角也变大，折射角大于入射角。
（2）[4][5]由图可知，当入射角i增大到某一值时，折射角γ会达到最大值，该最大值是90°，不再有折射光线，只有反射光线。
（3）[6]将激光改由空气射入水中，向纯净水里加些粉尘，则光在折射过程中被悬浮颗粒物反射或吸收掉了一些光，所以折射光斑处采集到的数据大幅下降。
4． 漫反射 45° 多次试验获得普遍规律，防止偶然性
【分析】在水中加入牛奶，利用光的漫反射原理可更好的显示光路；光路是可逆的，光从空气入射到玻璃中与光从玻璃入射到空气中的路径相同。
【详解】(1)[1]“漫反射“会把光线向着四面八方反射，便于观察，所以应填漫反射。
(2)[2]光路是可逆的，当光从空气入射到玻璃中时，入射角为45°，折射角为24°，所以当光从玻璃入射到空气中时，入射角为24°，折射角为45°。
(3)[3]为得到普遍规律，需进行多次实验，所以多次试验是为了获得普遍规律，防止偶然性。
5． 折射 小于 增加 平行于DE ②
【详解】（1）[1][2]水槽中未加水水时，由于光的直线传播，激光射到侧壁上的A点；当水槽中加水时，光点下移到B点位置，这是由于光的折射现象引起的，当光从水中射入空气中时，折射角大于入射角，此时入射角小于角Q；
（2）[3]入射角和折射角都不变，所以要使B处的光点移到C处，则应使水槽中的水量增加；
[4]若BC间距离为2cm，因为两次的折射光线是平行的，光斑移动的竖直高度小于水面上升的高度，故水面高度的变化量大于2cm；
（3）[5]光从空气中进入水中，再从水中射出到空气中，发生折射时，折射角一次减小，一次增大，最终的入射光线与折射光线是平行的，即激光笔照射的方向应满足的条件是：平行于DE；
[6]且因为第一次折射进入水中时，折射角小于入射角，则激光笔应该与激光笔照射在水槽底部的位置必须在区②内．
【点睛】重点是根据光的折射定律的应用，关键是记清楚光由空气斜射入水或玻璃中时，折射角小于入射角，反之折射角大于入射角，可根据光路可逆的特征进行记忆．
6． 小于 增大
【详解】(1)[1]由表中数据可知，当入射角为15时，折射角为11.3，11.315，当入射角为30时，折射角为22.1，22.130，故光从空气斜射到水面时，折射角小于入射角；
(2)[2]光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大(折射角随入射角的减小而减小)．
7． 光的传播方向发生改变 折射角随入射角的增大而增大 见解析 折射现象中，光路可逆
【详解】（1）[1]分析实验序号1、2或3（或6、7或8）可以得出的初步结论是：当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射角不等于入射角，说明光的传播方向发生改变。
（2）[2]分析比较实验序号1、2和3（或6、7和8），入射角逐渐增大，折射角也逐渐增大，故当光从空气斜射入其它介质时，折射角随入射角的增大而增大。
（3）[3]分析实验序号1与6或2与7或5与8中的数据，发现当入射角度相同时，因为斜射入的介质不同，折射角的大小也不同，故得出结论：当光以相同的入射角斜射入不同介质时，折射角大小不同。
（4）[4]分析实验序号1与4或2与5或8与10中的数据，当光线逆着原来折射光线的方向射入时，会发现折射光线逆着原来入射光线的方向射出，故得出结论：光在发生折射时，光路是可逆的。
8． 更好地显示光路 反射 折射 折射角随入射角的增大而增大 小于 是 实验次数较少，结论具有偶然性.多次测量是为了获取多组数据，得出普遍性的结论，应该换用其他透明介质再做此实验，得出的结论更具有普遍性
【详解】(1)[1] 在清水中滴入几滴牛奶并搅匀，并在水面上方的空气中熏了点烟雾，这些烟雾可以反射光，此做法是为了更好的显示光路；
(2)①[2][3] 光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；
②[4][5]由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角．当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．
(3)[6][7] 据分析可知，五次实验数据可以，该实验的不足之处，探究过程不完整，还应该换用其他透明介质再做此实验，这样得出的结论将更具有普遍性．
9． 大于 不可能
【详解】（1）[1]由表格数据可知，光从水中斜射到空气中时，折射角随着入射角的增大而增大，且折射角大于入射角。
（2）[2]由于光路是可逆的，当光束从空气斜射到水中时，折射角一直小于入射角，当入射角增大到90°时，折射角小于90°，折射光线不会消失，故不可能发生全反射现象。
10． 折射 反射 入射角变大，折射角变大 小于 0° 折射光线和入射光线位于不同的介质中 入射光线和折射光线分居法线的两侧
【详解】（1）[1][2]光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象。
[3][4][5]由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角。当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零。
（2）[6][7]除上述得到的结论外，还可以看出：折射光线和入射光线位于不同的介质中；入射光线和折射光线分居法线的两侧。
11． 不发生改变 小于 不相等
【详解】[1]由表格一中的第一列可知，当入射角为0°时，折射角也为0°；由此可得，当光从空气垂直入射到其它透明介质时，传播方向不发生改变。
[2]由表格一、二数据可知，当入射角增大时，折射角也随着增大，但折射角总小于入射角,空气中的角最大，所以折射角小于入射角。
[3]由表格一、二可知，当光以相同的入射角斜射入不同的介质中时（例如：入射角都是30°），在玻璃中的折射角（17°）与水中的折射角（22°）不同，所以光从空气斜射入不同介质中的折射角不相等。
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