光学实验探究题

实验探究-----光学

【题目一】小阳与几位同学在做手影游戏时，发现手影的大小经常在改变。他猜想：影子的大小可能与光源到物体的距离有关。于是他设计了如图1甲所示的实验，保持橡皮到墙壁之间的距离不变，把手电筒打开后放在距离橡皮不同的位置，分别测量在墙壁上所形成的影子的长度。记录实验数据如下表：

光源到橡皮的距离L/cm 影子的长度H/ cm 5 9.8 10 6.2 H/cm 15 4.8 20 3.7 25 3.1

甲

10 8 6 4 2 5 10 15 20 25 L/cm 图1 乙 （1）分析数据后，小阳发现：若保持其他因素不变，当手电筒由近处逐渐远离橡皮时，影子的长度随之 。

(2）为了进一步发现其中的规律，小阳根据资料以手电筒到橡皮的距离L为横坐标、影子的长度H为纵坐标，绘制了影子的长度H随手电筒到橡皮的距离L变化的图像，如图1乙所示。由图像可知，当手电筒到橡皮的距离L=17.5，影子的长度H大约是 cm。 （3）当手电筒距离橡皮较远时，小阳观察图像的变化趋势发现：影子变小的 （选填：“快”或“慢”）。

【答案】（1）减小 （2）4 （3）慢 【题目二】如图2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（ ） 玻璃板 玻璃板 玻璃板 A 甲 A 乙 图2 A 丙 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的像完全重合 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 D．以上说法均不正确 【答案】 B 光学实验探究2

【题目三】小明在探究凸透镜成像规律时，不小心将焦距为10cm的凸透镜掉在地上，摔碎成大小不同的3块。他不知道每块镜片的焦距是否与原凸透镜的焦距相等，于是他选择其中较大的一块镜片，利用平行光源、光屏和刻度尺，测量出这块镜片的焦距f并记录。小明发现这块镜片的焦距与原凸透镜的焦距相等，由此她得出“每块镜片的焦距与原凸透镜的焦距相等”的结论。如果请你对小明的实验结论进行评估，你认为小明的实验结论是否存在问题？请说明你的理由。

【答案】存在问题，理由是只测量其中一块的焦距，实验结论具有偶然性，不能得出“每块镜片的焦距都与原透镜的焦距相等”的结论。应该再测量其他块的焦距，才能得出初步结论。 【题目四】图3是“探究光的反射规律”的实验装置． （1）白纸的主要作用是什么？

（2）实验中，放置平面镜和白纸的顺序是：先把一个小平面镜竖直立在一块长方形木板上，然后把一张白纸平铺在木板上，使白纸边缘紧贴平面镜放置，而不是先放白纸再把平面镜竖直立在白纸上，

图3

这样做的好处是什么？

【答案】（1）白纸的主要作用是：①呈现反射光线，②验证反射光线与入射光线及 法线是否在同一平面内。（2）因为法线与镜面垂直，所以先把一个小平面镜竖直立

在一块长方形木板上，然后把一张白纸平铺在木板上，使白纸边缘紧贴平面镜放置，

这样能准确确定白纸的镜面的垂直关系，而先放白纸再把平面镜竖直立在白纸上， 若桌面不是水平的，那么白纸和平面镜就不一定垂直，因此不是先放白纸再把平面

镜竖直立在白纸上。

【题目五】小明喝水时，偶然发现透过水面看不见玻璃水杯外侧的手指，他感到很惊奇；玻璃和水都是透明物质，为什么光却不能透过呢？小明决定找出原因，下面是小明的探究过程：

图4

根据光经过的路径，首先想到了这种现象与光的折射有关，为此他根据光从水中射向空气的光路进行了推测，如图4所示，光从水中射向空气时，折射角大于人射角，当入射角

光学实验探究3

逐渐增大时，折射角也逐渐增大，那么，当人射角增大到某一值时，会不会„ （1）小明的推测是 。

（2）小明为了验证自己的推测，进行了如图4所示的实验，实验过程中逐渐增大激光笔射向水面的入射角的角度，当增大到某一角度时，小明观察到 ，证实了自己的推测。

（3）当光从空气射向水中时，也会出现“看不见”的现象吗？说出你的观点并解释： 。

【题目六】某实验小组在探究光的折射规律时，让一束光从空气斜射入玻璃水槽内的水中，看到如图所示的现象：

（1）请在图中分别做出入射角（用字母i表示）和折射角（用字母r表示）。

（2）为了探究光从空气斜射入水中时折射角和入射角的关系，以下方案中 正确的是： （选填“A”、“B”或“C”）。C A 只测量图中的入射角和折射角，分析并得出结论

B 保持入射角不变，进行多次试验，测量入射角和每次试验的折射角，分析并得出结论 C 改变入射角，进行多次试验，测量每次试验的入射角和折射角，分析并得出结论：

【答案】由于探究光从空气斜射入水中时折射角和入射角的关系，所以应该多次实验且不断改变入射角的大小，只有这样得出的结论才具有普遍性、排除了偶然性。故C答案是正确的。 图3

【答案】（1）折射光线消失 （2）光斑消失 （3）不会 光从空气斜射入水水中时，折射角始终小于入射角 光学实验探究4

【题目七】在探究“近视眼的矫正”课外实验中，如图4所示： （1）调整烛焰（模拟远处所视物）、水凸透镜（模拟人眼晶状体，并与注射器相连，其凸起程度可通过注射器注入或吸收水量来调节）、光屏（模拟人眼视网膜）在光具座上的位置，如图所示，此时在光屏上得到了烛焰清晰的像，该像是倒立、 ________的 像。

图4

（2） 向水凸透镜内 （填“注入”或“吸取”）适量的水来模拟近视眼，发现光屏上原来清晰的像变模糊了。① 若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离，再次得到清晰的像。说明近视眼将远处的物体成像在视网膜 （填“前”或“后”）。② 若光屏不移动，在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜，光屏上也能得到清晰的像。说明近视眼镜是 透镜。

【题目八】实验桌上有如图 17 所示的实验装置(其中的透明玻璃为平面镜)，还提供了一把刻度尺和相同大小的中国象棋棋子18个，9个为红色，9个为绿色。小军计划用这些器材探究“物体在平面镜中所成像的大小与物体大小的关系”，小军的主要实验步骤如下：

①将两个叠放的红棋子作为物体放在平面镜前面的白纸

上，在平面镜后面改变两个叠放的绿模子的位置，使得从不同角度观察，两个绿棋子与物体的像均完成重合，并记录实验数据。

②改变物体(两个叠放的红棋子)到平面镜的距离，在平面镜后面改变两个叠放的绿棋子的位置，使得从不同角度观察，两个绿棋子与物体的像均完全生命，并记录实验数据。 ③再改变四次物体(两个叠放的红棋子)到平面镜的距离，仿照步骤②，做四次实验。请根据以上叙述回答下列问题：

⑴小军计划探究的问题中的自变量是_______;

⑵根据以上实验步骤可知，小军实际探究的是物体在平面镜中所成像的大小与_______的关系；

⑶针对小军计划探究的问题，在实验步骤②中，应改变_______。

【答案】 （1）缩小；实； （2）注入；①前；②凹 光学实验探究5

【答案】 （1）物体大小； （2）物体到平面镜的距离； （3）叠放红棋子和绿棋子的个数。 【题目九】小明同学在做“探究平面镜成像的特点”的实验时，想起了走过教学大楼门厅内的大平面镜时的情景：靠近镜子时，感觉自己的像变大了，远离镜子时感觉像变小了。自己的感觉对吗？在老师和同学们的帮助下小时进行了实验探究。小时所用的实验装置如图所示（其中的透明玻璃板作为平面镜）。主要实验步骤如下： （1）在玻璃板前面放置一支点燃的蜡烛A，在玻璃板后面移动一支没有点燃的相同的蜡烛B。当把蜡烛B移动到某一位置的时候，发现蜡烛B与蜡烛A的像重合，测量并记录此时物、像和玻璃板之间的位置关系。

（2）多次改变蜡烛A到平面镜的距离，在平面镜后移动蜡烛B，发现总能找到一个对应位置，在镜前从不同角度观察，蜡烛B与蜡烛A的像均重合，测量并记录每次实验的相关数据。

请根据以上叙述回答下列问题：

①根据以上实验步骤可知，能验证小明感觉的是步骤 （选填（1）或（2））； ②“探究平面镜成像的特点”实验得到的结论是：平面镜所成像的大小与 ，像和物体到平面镜的距离 ，像和物体的连线与镜面 。

③若用光屏代替蜡烛B，在玻璃板后面观察光屏，将 （选填“能”或“不能”）观察到蜡烛A的像，说明所成的是 像（选填“虚”或“实”）。

【答案】①（2） ②物体大小相等 相等 垂直 ③不能 虚 光学实验探究6

【题目十】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．通过实验还得到如下数据：

0° 入射角α 0° 反射角β 0° 折射角γ 15° 15° 11.3° 30° 30° 22.1° 45° 45° 35.4° 60° 60° 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 （大于/等于/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．

（2）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： （是/否）；请简要说明理由： 。

【答案】（1）① 反射 折射 ② 折射角随入射角的增大而增大 ， 小于

（2）：是， 三次实验数据可以，但没有换用其他透明介质做此实验。

【题目十一】如图是小芳同学探究“”平面镜成像的特点“实验装置．

（1）在实验中用透明的玻璃板代替平面镜，主要是利用玻璃透明的特点，便于 ． （2）在竖立的玻璃板前放一支点燃的蜡烛M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像．小明拿另一支大

小相同的蜡烛N在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛M的像完全重合．由此可以得出的结论是 。

（3）实验时，小芳同学应在 （填“M”或“N”）侧观察蜡烛M经玻璃板所成的像． （4）细心的小芳透过玻璃观察蜡烛M的像时，看到在像的后面还有一个较模糊、与像有部分重叠的像，出现两个像的原因是 ．

（5）经过三次实验，记录的像A'、B'、C'与物A、B、C对应的位置如图乙所示．为了得到更多的实验结论，接下来小明应该进行的操作是： ．

光学实验探究7

【答案】（1）确定像的位置 （2）像和物大小相等 （3）M （4）玻璃板比较厚，蜡烛经过两个反射面都会形成像。 （5）连接对应的像点和物点，判断连线是否和镜面垂直；测出像点和物点到玻璃板的距离进行比较 【题目十二】在“验证凸透镜成像规律”实验中，某小组同学利用焦距为10 厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体，光屏和光具座进行实验，将测得的物距u 、像距v 以及所成像的高L像分别记录在下表中。在验证得到凸透镜成像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在下表的后两列中。 实验序号 1 2 3 4 5 6

①根据实验需要1-6的数据，分析比较像距v随物距u 的变化情况及相关条件，可得出的初 步结论是：凸透镜成像时，

②根据实验序号1-6 的数据，分析比较像高L像与v/u 的变化情况及相关条件，可得出的初 步结论是：凸透镜成像时，

③该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论

(a)根据实验序号 1-3 的数据，分析比较物距变化量u与相距变化量v的大小关系及成像 情况，可得出的初步结论是：

(b)根据实验序号1-6 的数据，分析比较物距u 变化时， L像、u + v 的变化情况，可得出得 初步结论是：

【答案】 ①像距随物距的减小而增大； ②物高与像高的比值等于物距与像距的比值； ③（a）当物距大于二倍焦距时，物距变化量△u 大于像距变化量△v； （b）当物体成实像时，物距越小，像越大，像距与物距的和（u+v）先变小后变大。 物距u/cm 60 50 30 18 16 14 像距v/cm 12 12.5 15 22.5 26.7 35 像高L像／cm 0.6 0.75 1.5 3.75 5 7.5 像距与物距之比（ｖ／ｕ） 0.2 0.25 0.5 1.25 1.67 2.5 物距与像距之和（ｕ＋ｖ） 72 62.5 45 40.5 42.7 49 光学实验探究8

【题目十三】2014年7月，小阳在水塘中看到形状特殊的“虾”。

(1)如图甲所示，他看到的“虾”是因为光的________而形成的______像，真正的虾在水中______ (C／D／E／F)处．他用激光笔从A点向_______(B/C/D/E/F)处射出光束，即可把虾照亮。

(2)拍照得到虾的胶片后，他用如图乙所示的幻灯机展示给同学们看． ①胶片上虾的头部朝_______。

②测得胶片到凸透镜的距离为8cm，则该凸透镜的焦距可能是_______。 A．2cm B．7cm C．9cm D．10crn

③要使像变得更大，应将幕布向_______移，并将凸透镜向________移。

(3)生物老师证实，这是古老物种仙女虾．其卵可以在寒冷或高温的沙土里休眠多年，直到遇水才孵化．仙女虾的卵壳具有___________(写出一点即可)的特性。

【答案】（1）折射；虚；E；B； （2）①下；②B；③右，左； （3）硬度大. 【题目十四】如图所示为“探究平面镜成像特点”的实验装置：竖立的透明玻璃板下方放一

把直尺，直尺与玻璃板垂直；两支相同的蜡烛A、B竖立于玻璃板两侧的直尺上，点燃A蜡烛，以A蜡烛为成像物体。

（1）移动B蜡烛，直到与A蜡烛的像重合为止。这时发

现像与物的大小_______，进一步观察A、B两支蜡

烛在直尺上的位置发现，像和物到玻璃板的距离_______；

（2）为证实上述有关成像特点是否可靠，你认为应采取项措施。（选填序号）

A．保持A、B两支蜡烛的位置不变，多次改变玻璃板的位置进行观察

B．保持玻璃板位置不变，多次改变A蜡烛的位置，进行与上述（1）相同的操作

C．保持玻璃板位置不变，只减小A蜡烛的高度，进行与上述（1）相同的操作

【答案】（1）相同、相等 （2）B； 光学实验探究9

【题目十五】一个晴朗的夏日里，小丽和一群小伙伴在树下嬉戏打闹，爱动脑筋的小丽发现树下有许许多多的光斑，这引起小丽的思考：这些光斑是怎样形成的？光斑的形状与什么因素有关？于是，她回家进行了如下的探究：

提出问题：小孔成像的形状与什么因素有关？

猜想与假设：小孔所成像的形状与物体和小孔的形状有关。 制定计划与设计实验：将三个不同形状的物体分别通过三个不同形状的小孔进行成像，观察像的形状并记录（表格如下） 成 像 情 物 体 形 况 状 小 孔 形 状

分析与论证：实验结论： 。

【答案】小孔所成像的形状与物体的形状有关。 出题意图：本题恰恰符合课标上关于基本能力的一个变化，“能通过收集到的信息资源，对大量的物理事实和现象进行简单的归类比较，区分有关因素和无关因素，找出共同特征，从而得出概念和规律。另外小孔成像也是课堂演示和学生可以自主完成的实验，本题可以考出课堂教学的过程。 【题目十六】小明在吃烤羊肉串时，偶然发现了一个现象：通过烤炉上方看对面的人，感觉对面的人好像在晃动。为什么会出现这种现象呢？小东根据学过的光学知识进行分析：火炉上方的空气被加热后，其疏密程度在不断发生变化，光在这种不均匀的热空气中传播方向也不断的发生变化，因此看起来感觉对面的人在晃动。因此小明提出了一个观点：光在均匀的空气中沿直线传播。请你利用一支激光笔、一个装有酒精的浅盘及火柴，设计一个实验证明小明的观点是正确的。写出实验步骤以及实验分析与结论，要求设计的实验具有可行性，要符合安全规则。

光学实验探究10

【答案】实验步骤： （1）将激光笔固定在实验桌上方沿水平方向向墙面照射，观察激光笔发出的激光射到墙面上的红光斑情况； （2）在激光笔前正下方处的实验桌上放上装有点燃的酒精的浅盘，仍使激光笔沿水平方向向墙面照射，观察激光笔发出的激光射到墙面上的红光斑情况。 实验分析与结论： 当激光笔在均匀空气中沿水平方向向墙面照射时，观察到激光笔发出的激光射到墙面上的红光斑静止不动；当激光笔在点燃的酒精上方沿水平方向向墙面照射，由于此处空气被加热，空气不均匀，则观察到激光笔发出的激光射到墙面上的红光斑晃动。由此可见光在均匀的空气中沿直线传播。