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第4章 光的世界本章实验突破(一)
1.在“探究光的反射定律”实验中,器材有:激光笔、可折转光屏、平面镜和喷雾器。
(1)将平面镜置于水平桌面,如图 S-1-1甲所示。激光笔的光束射向平面镜上 O点,在平面镜上方喷水雾,从前向后观察,可在镜面上方看到 条光束。
(2)将折转光屏垂直于平面镜放置,让入射光沿左半屏射到O点,如图乙所示。要呈现反射光,需将右半屏向 (选填“前”或“后”)折转。
(3)保持入射点不变,多次改变入射方向,在光屏上记录每次实验的光路 aa'、bb'和 cc',如图丙所示。为了研究反射光线和入射光线的位置关系,发现左、右半屏相对应的光线关于转轴对称,可将此对称轴视为 。同时根据光屏上的信息可得结论,反射角与入射角的大小 。
2.(2023重庆校考)小明同学利用如图S-1-2甲所示的装置探究“平面镜成像的特点”。
(1)为了便于观察实验现象,应选在较 (选填“亮”或“暗”)的环境中进行。
(2)在此实验中,选取两支完全相同的蜡烛A、B,来确定像与物的 关系,这种实验探究方法是 (选填序号)。
A.控制变量法
B.等效替代法
C.转换法
(3)实验时,将点燃的蜡烛A 放在玻璃板前,把另一个相同的蜡烛 B放到玻璃板的另一侧,边移动、边观察,使它与A 的像重合,观察时,眼睛应该在图乙中 (选填“a”“b”或“c”)处观察。为确定像的虚实,需在蜡烛 (选填“A”或“B”)的位置放一个光屏,观察可知平面镜成像为 (选填“虚”或“实”)像。
(4)若手持蜡烛A 以 3c m/s的速度垂直向平面镜靠近,则像相对于蜡烛 A 的速度为 cm/s。
(5)小明在生活中遇到如下问题:一块平面镜竖直立在水平地面上,小明沿与镜面平行的直线从A 走到D,从平面镜底边两端点向 AD直线所作垂线的交点分别为 B、C,如图丙所示,则下列说法正确的是 (选填序号)。
A.小明在 AB 段或CD 段行走时,平面镜中无法形成自己的像
B.小明只有行走到 BC段才能从平面镜中观察到自己的像
C.小明在镜中所成的像到平面镜的距离先变小后变大
D.此过程中,小明相对于自己的像位置是变化的
3.在“天宫课堂”中,航天员王亚平为大家直播演示“神奇的太空小水球”实验。小曾同学觉得这个现象很有趣,听老师说这是凸透镜成像原理,于是小曾同学决定探究凸透镜成像的规律。实验中所选凸透镜的焦距为10 cm。
(1)点燃蜡烛后,应调节烛焰、凸透镜和光屏,使它们的中心在 上。
(2)当蜡烛和凸透镜的位置如图 S-1-3甲所示,小曾无论怎样移动光屏,都无法在光屏上看到清晰的像。想要看到清晰的像,接下来他应该如何操作 。
(3)小曾调整后将实验器材按图甲中位置放置,光屏上成清晰的像,应用此规律工作的是 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。实验一段时间后,光屏上的像“跑”到图乙所示的位置,若要像重新回到光屏中央,应将凸透镜向 (选填“上”或“下”)移。
(4)实验中当物距u等于焦距 f时,小曾同学却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立、放大的像。对此下列解释合理的是 。
A.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距
B.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距
C.这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像
(5)小曾同学进一步探究:如图丙所示,保持光屏位置不变,让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1 cm/s的速度从图示位置同时匀速向左运动,经过 s,光屏上成清晰的 (选填“缩小”“放大”或“等大”)像。
4.小红拿到一块玻璃透镜,仔细观察这块透镜,发现一面有螺纹,一面是光滑的,她对此透镜进行了探究。
(1)她把该透镜靠近书上的“实验”二字,观察到如图S-1-4甲所示的现象,由此可以判定该透镜是 (选填“凸”或“凹”)透镜。
(2)小红查阅资料后了解到,用如图乙所示的三棱镜组合可以描述该透镜对光的作用。请在图乙中画出平行光入射两个三棱镜后出射光线的大致方向。
(3)为探究该透镜的成像规律,小红将“F”光源、透镜、光屏放置在光具座上,调整好后,固定透镜位置,使“F”光源从距离透镜较远处逐次靠近透镜,每次都调节光屏到透镜的距离,使“F”光源在光屏上成清晰的像,将结果记录在下表中。则该透镜的焦距为 cm。当“F”光源位于如图 S-1-5所示位置时,光屏应适当向 (选填“左”或“右”)移动,才能在光屏上得到清晰的像。
实验序号 物距u/ cm 像距v/ cm 像的性质
1 30 15 倒立、缩小的像
2 20 20 倒立、等大的像
3 15 30 倒立、放大的像
在了解了该透镜的成像规律后,小红用长方形不透明纸盒、平面镜、该透镜设计制作了一个投影仪,其剖面图如图 S-1-6 所示,平面镜与底面夹角为45°,平面镜的中心位于透镜的主光轴上,盒上方开一方形孔,将“F”光源按照图示方式朝下平放在方形孔上,中心与平面镜中心在一条竖直线上。若盒子高度h为10 cm,为保证在正对透镜前方的屏幕上能看到一个放大的投影,则盒子长度l 的范围为 ,屏幕上所成的图像形状是 (选填“F”“+”或“E”)。
本章实验突破(一)
1. (1)2 (2)前
(3)法线 相等
2. (1)暗
(2)大小 B
(3)a B 虚
(4)6 (5)B
3. (1)同一高度
(2)到更暗的环境中进行实验
(3)投影仪 下
(4)B (5)5 等大
4. (1)凸
(2)如图所示
(3)10左
(4)10 cm