2022届中考科学专题练：光学探究实验

这是一份2022届中考科学专题练：光学探究实验，文件包含专题5光学探究实验解析版docx、专题5光学探究实验原卷版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共41页， 欢迎下载使用。
类型1 光的反射定律和折射规律
【热点搜寻】光的反射定律与折射规律的探究分几步走,一是得出三线共面,方法是将反(折)射光线所在平面向前或后折,发现反(折)射光线不在该平面上了;二是通过改变入射角,发现无论怎么变,反(折)射光线和入射光线都分居法线两侧;三是通过测量入射角和反(折)射角的大小关系,得出角度之间的大小关系。考的比较多的是第一步。
1．在“探究光的折射特点”实验中：
（1）如图甲，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将 （选填“不动”或“向左移动”或“向右移动”），这说明光从空气斜射入水中时，传播方向 （选填“会”或“不会”）发生偏折。
（2）如图乙，小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”，他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是否 。如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，调整激光笔使入射光逐步偏向法线，折射光也逐步偏向法线，说明光从空气斜射入水中时，入射角减小，折射角随之 （选填“增大”或“减小”或“不变”）。当光沿着NO方向射入时，此时折射角为 度。
2．小明在探究“光反射时的规律”时将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板竖直地放在平面镜上，纸板可沿虚线ON折叠。
（1）该实验选用纸板的目的是 ；
（2）如图甲，使一束光贴着纸板沿某一个角度射到O点，经平面镜反射后沿另一个方向射出，请在图甲中画出入射光线AO的反射光线；
（3）若将硬纸板绕ON折转如图乙所示，将F板向后折一定的角度后 （选填“能”或“不能”）看见反射光线，此时反射光线、入射光线和法线 （选填“在”或“不在”）同一平面内；
（4）图甲中，如果将光线逆着AO反射光线方向射向平面镜O点时，此时光线会沿着OA方向射出，这说明 ；
（5）实验中还能从甲平面镜中看到入射光线AO所成的像CO（图中未画出），当入射角i等于43°时，∠AOC＝ °，由此说明平面镜所成的像与物体关于 对称。
类型2 平面镜成像
【热点搜寻】平面镜成像的特点:像是虚像;像和物关于镜面对称(像和物的大小相等,到镜面的距离相等,对应点的连线和镜面垂直);像和物上下相同,左右相反(镜中人的左手是人的右手,看镜子中的钟的时间要看纸张的反面);物体远离或靠近镜面时,像的大小不变。
3．同学们探究“平面镜成像特点”。
（1）如图甲所示，小华在竖直的玻璃板前A位置放置点燃的蜡烛，看到玻璃板后出现蜡烛的像，如用一张纸板挡在玻璃板后面，她在图甲所示位置观察 （填“仍然能”或“不能”）看到蜡烛的像。这说明平面镜所成像是由于光的 （填“直线传播”或“反射”）形成的 （填“虚”或“实”）像；
（2）撤去纸板，小华又拿另一支大小相同的蜡烛B放到玻璃板后像的位置，发现它跟像A′完全重合，由此可知平面镜成 （填“等大”或“放大”）的像，记录物和像的位置A、A'。经过三次实验得到三组物、像位置点，如图乙所示，由此可知，像与物到镜面的距离 。
（3）小明又把平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF地立在平面镜上，如图丙所示，在纸板ENF上同时呈现入射光线和反射光线；把纸板NOF向前折或向后折，如图丁所示，在纸板上不能看到反射光线，说明 。此时，反射光 （选填“依然存在”或“不存在”）。
4．如图1所示，是某同学在做“平面镜成像特点”实验装置。请你运用所学知识完成下面的问题。
（1）M是一块平板玻璃，此实验用玻璃板代替平面镜的目的是： 。
（2）刻度尺的作用是便于比较物体与像 的关系。
（3）实验时选择两根完全相同的蜡烛A和B，点燃蜡烛A，用B替代点燃蜡烛A的像，若观察到两者完全重合，可以说明 。
（4）若在M后面挡一张黑纸，通过M （选填“仍能”或“不能”）看到蜡烛A的像。
类型3 凸透镜成像规律
【热点搜寻】关于凸透镜成像的题目是初中光学中数量最多、难度最大的一类,在初中光学中占有重要地位,特别是这类题目中的焦距f、物距u、像距v发生变化引起所成像性质的改变。熟记凸透镜的成像规律是熟练解决这类问题的前提,有时用到光路的可逆性和像、物的对应性,要灵活处理。
5．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将凸透镜固定在光具座上50cm刻线处。
（1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图甲可知，凸透镜的焦距为 cm。（2）将光屏和点燃的蜡烛分别放在凸透镜的两侧，如图乙所示。为了找到烛焰清晰的像，小明应将光屏向 移动（选填“左”或“右”）。
（3）小明将光屏移到某一位置时，光屏上呈现烛焰清晰的像，则该像是 像（选填“实”或“虚”）。
（4）小明将点燃的蜡烛移动到光具座上35cm刻线处，移动光屏可以再次在光屏上观察到烛焰清晰的像，这一实验现象可以说明 的成像特点（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。
6．在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为源，又用同样的白色方格板做成光屏。
（1）实验前先把凸透镜正对平行光源，移动凸透镜，在屏上得到一个亮点，如图1所示，则此凸透镜的焦距是 cm。
（2）实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上，其目的是 。
（3）凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm时，在光屏上出现 （选填：正立/倒立、放大/缩小、实像/虚像、下同）；实验中，小明在光源和凸透镜间放上一只近视眼镜的镜片，若仍要在光屏上成清晰的像，则需要将光屏向 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。如果小明将光源移至8cm刻度时，他通过凸透镜看到光源的 （填像的性质）。
（4）同学们对小明使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是 。
A．与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定
B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小
C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距
D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距
（5）小明利用手机拍摄学校体育馆时发现像不完整，他分析可能是在拍摄时，手指遮挡了部分摄像头所致。为了进一步分析此原因，他利用凸透镜、光屏、发光体AB和一张足够大的遮光板进行探究。将发光体AB、凸透镜和光屏依次组装到光具座上，调整它们的位置，使光屏上恰能观察到AB清晰的像。接着，将遮光板紧贴着凸透镜自上而下插入到镜头前，直至挡住其上半部分（如图所示），在该过程中，光屏上AB所成像大小 （选填“变大”、“变小”或“不变”），亮度 （选填“变亮”、“变暗”或“不变”）；再将遮光板从图所示位置沿凸透镜的主光轴向右平移，当移过主光轴上某点位置后，发现光屏上AB的像开始变得不完整，请在图中标出该点位置P。（保留作图痕迹）
7．小徐通过实验“探究凸透镜成实像的规律”，他选取焦距为10厘米的凸透镜，一个高度H为3.00厘米的发光体、光屏和光具座等进行实验。正确安装和调节实验器材进行实验，将测得的物距u、像距v、像高h像记录在如表中，为了进一步研究凸透镜成实像时，像高h像与物距u、像距v之间的关系，还进行了适当的运算，将相关数据记录在如表最后一列。
①根据实验序号1～5的数据，分析比较像距v、像高h像随物距u的变化情况，可得出的初步结论是：同一凸透镜成实像时，同一发光体， 。
②根据实验序号1～5的数据，分析比较像高h像与像距和物距比值k的变化情况，可得出的初步结论是：同一凸透镜成实像时，同一发光体 。
③请根据表中信息判断实验序号6中：像高h像为 厘米。实验序号
物距u厘米）
像距v（厘米）
像高h像（厘米）
像距和物距比值k（k＝v/u）
1
60.0
12.0
0.60
0.20
2
50.0
12.5
0.75
0.25
3
30.0
15.0
1.50
0.50
4
18.0
22.5
1.25
5
16.0
26.7
5.00
1.67
6
14.0
35.0

2.50
④小徐在完成上述实验后，认为还可以通过更换或增加实验器材进行拓展探究。
示例：可以用黑色纸片遮挡部分凸透镜，探究遮挡物的形状及大小对凸透镜成像的影响。请仿照示例写出其他拓展探究方案（一个方案即可）。 。
【针对训练】
1．某小组同学准备探究“凸透镜成像规律”，老师为给同学们准备了凸透镜、凹透镜、光具座、蜡烛、光屏等器材。
（1）同学们在挑选透镜时，把两个透镜甲、乙分别正对太阳光，在光屏上出现了如图1所示的光斑，你认为他们应该选择 （选填“甲”、“乙”）透镜来进行实验。
（2）如图2所示，为了方便于观察所成的像，实验时，应先将烛焰中心、光屏中心调到凸透镜的 。
（3）此组同学进行了多次实验，并得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图象如图3。由图象可知凸透镜的焦距是 cm。
（4）进行实验探究时，他们将其中两组蜡烛与光屏上像的位置和大小记录在记录纸上，如图4（用带箭头的线段表示物，A'、B'分别表示蜡烛在A、B处像的位置）所示，从图4中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、 的实像。
（5）和其他小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15cm～30cm之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30cm以外处。但是，当它们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是 。
（6）为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们采用了两种做法：做法一：保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变 了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，此透镜焦距 15cm（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此实验联系实际，类似于 （选填“远视眼”或“近视眼”）的成因和矫正。
2．下面是小明在研究光的反射规律时的主要步骤：
（1）请根据如图所示实验装置，把下面的操作按正确顺序排列出来： .
A.改变光束的入射方向，再重做一次。换另一种颜色的笔，记录光的径迹。
B.取下纸板，用量角器测量ON两侧的入射角∠i和反射角∠r，并记入表中。
C.把一个平面镜放在水平桌面上，再把用NOE和NOF两块纸板连接成一张纸ENF竖直地立在平面镜上，纸板上的轴线ON垂直于镜面，如图（甲）所示。
D.让一束光贴着纸板沿某角度入射到O点，经平面镜反射，沿另一个方向射出，在纸板上用笔描出入射光和反射光的径迹。
（2）正确实验所测得的数据如表所示，分析表中的数据所得的结论是 。
（3）在实验中，如果让光逆着反射光路的方向射到平面镜，那么反射光恰好与入射光路重合，这说明在反射时，光路是 。
3．为了探究“光反射时，反射光沿什么方向射出”，同学们进行了如图所示的实验。所用的实验器材有：激光笔，平面镜M，纸板ENF，直尺，量角器、铅笔。实验
次数
入射角
∠i
反射角
∠r
1
30°
30°
2
42°
42°
3
60°
60°
（1）为确定和描述反射光线在空间中的位置，老师指导学生首先确定一条过入射点并且垂直于平面镜M的辅助线﹣﹣法线，法线与入射光线所在的平面与平面镜所在平面 。（选填“重合”、“垂直”或“平行”）
（2）让一束光贴着纸板沿某一角度射向O点，经平面镜反射后，沿OB方向射出。如图甲所示，同学发现反射光与入射光分别位于法线的两侧，并且到法线的夹角 （命名为“入射角”和“反射角”）大小相近，由此猜想：“光反射时，反射角可能等于入射角”。为验证猜想，同学用量角器量出反射角和入射角的大小，并改变入射角多次实验得到数据如下：
①分析表格中实验数据，可得出结论： 。
②实验设计3次的目的是： 。
（3）接着将右侧的纸板NOF沿ON向后折，如图乙所示，纸板上看不到反射光线，将纸板折回NOE所在平面时，在纸板NOF上又重新看到反射光线这说明：在反射现象中， 。
（4）如图甲所示装置，同学用激光笔沿BO方向射向平面镜，观察反射光，这是为了探究：光的反射现象中，
。
（5）实验结束后，同学整理器材时发现选用纸板的表面粗糙，选择粗糙纸板实验的目的是 。
4．某实验小组同学用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，已知凸透镜的焦距为10cm。次数
入射角i/
反射角r/°
1
20
20
2
45
45
3
60
60
（1）实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度，目的： 。
（2）如图所示，蜡烛与透镜位置不动，移动光屏后，光屏上呈现一个清晰的像，此时成的是 像（填“放大”或者“缩小”或者“等大”）。
（3）在（2）小问中，得到清晰的像后，为模拟近视眼，可将凸透镜向 边移动少许。
（4）随着蜡烛不断地燃烧，原来光屏中心的像“跑”到光屏上方，这时要让像重新回到光屏中心，下列哪些操作可行？ （填序号）。
A.蜡烛上调
B.透镜下调
C.光屏下调
5．为完成“探究平面镜成像特点”实验，小芳选择了如图所示的实验装置。
（1）小芳用玻璃板代替平面镜的目的是 ；
（2）小芳把点燃的蜡烛A放在玻璃板前，还要在玻璃板的后面放一支外形相同但没有点燃的蜡烛B，小芳应在 （选填“A”或“B”）蜡烛一侧观察玻璃板中的像；选取两个完全相同的蜡烛A和B的目的是：便于比较像与物的 关系。
（3）当把蜡烛靠近玻璃板时，蜡烛在玻璃板所成像的大小将 （选填“变大”、“不变”或“变小”）；
（4）移去蜡烛B，在其原位置放置一块光屏，光屏上不能得到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是 （选填“实像”或“虚像”）；
（5）实验中，发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B，都与蜡烛A的像无法完全重合，你认为原因可能是 ；
（6）如图所示，仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时，蜡烛A的成像情况是 （选填字母代号）。
A.蜡烛成像仍在B处
B.蜡烛成像在B处右侧
C.蜡烛无法通过玻璃板成像
6．小红同学为了探究平面镜成像的特点，所用的实验器材有：单面镀膜的玻璃板、支架、两支相同的蜡烛A和蜡烛B、白纸、火柴和刻度尺，实验装置如图甲所示。
（1）选用玻璃板代替平面镜，利用了玻璃板不仅能成像，还能 的优点。
（2）在白纸上画一条直线，将玻璃板立在白纸上，使其 （选填“有膜”或“无膜”）那一面的下边线与直线重合。
（3）实验时为了确定点燃蜡烛A的像的位置，在 （选填“A”或“B”）侧观察，同时移动未点燃蜡烛B.使其和A的像重合，这种确定像与物大小关系的方法是 （选填“控制变量法”、“等效替代法”）。
（4）为了让右座的同学也能够看清蜡烛的像，小红同学只将玻璃板向右平移，则蜡烛像的位置 （选填“向右移动”、“向左移动”、“不变”）。
（5）在白纸上沿蜡烛A和B的底部边缘画圆圈，记录在白纸上，再测出的蜡烛A圆圈的右侧到直线的距离即物距u＝2.38cm，如图乙是蜡烛A的像B的圆圈所在位置，则像距v＝ cm。
7．小明在探究“平面镜成像特点”时，利用如图甲所示器材进行了以下操作：
（1）实验采用透明玻璃板代替平面镜，虽然成像不如平面镜清晰，但却能在观察到A蜡烛像的同时，也能观察到 ，巧妙地解决了确定像的位置和大小的问题；
（2）把点燃的蜡烛A放在与水平桌面垂直的玻璃板前，在玻璃板后面放一支没点燃的蜡烛B，移动B，发现A烛焰的像出现在B“身上”，如图甲所示，说明他在器材选择上存在的问题是 。
（3）改进器材后，多次改变蜡烛 （填“A”或“B”）的位置。并移动另一支蜡烛，确定每次像的位置，将玻璃板及每次物和像的位置记录在玻璃板下面的白纸上，如图乙所示，将白纸沿放置玻璃板的直线折叠，发现点A1和B1，A2和B2，A3和B3基本重合，由此可以得出的结论是 （填字母）。
A.平面镜成虚像
B.像和物体到平面镜的距离相等
C.平面镜所成像的大小与物体的大小相等
（4）将蜡烛B移去，在该处放一光屏。此时蜡烛A的烛焰发出的光 （填“能”或“不能”）透过玻璃板，照在光屏上；
（5）小明想确定家中穿衣镜成像的反射面，他将笔尖紧贴镜面A，如图丙所示，发现笔尖的像与笔尖之间有一段距离，说明 （填“A”或“B”）是反射面。
8．如图所示是小明同学探究平面镜成像特点的实验装置，准备如下器材：长度不同的a、b、c、d四支蜡烛（长度关系是La＞Lb＝Lc＞Ld）、平面镜一块、半透明薄玻璃板一块、白纸一张，刻度尺。
（1）图甲中M对应的器材是 （选填“平面镜”或“半透明薄玻璃板”）；这样选择，主要是为了便于确定像的 。
（2）小明把蜡烛b点燃放在M前面，人眼在M的 （选填“前面”或“后面”）观察，再把a、c、d蜡烛依次放在M后面并移动到蜡烛b烛焰像的位置，蜡烛 （选填“a”“c”“d”）看起来像被点燃了一样，再经过多次实验，就可得到平面镜成的像与其物大小 关系。
（3）将一张白纸放在镜中的蜡烛像处，纸张承接不到像，说明平面镜成的是 像（选填“实”或者“虚”）。
（4）如图乙所示，小明把一枚硬币放在平面镜前，在镜中成的像如图所示，若将硬币与平面镜的距离增大3cm，则硬币与它的像之间的距离变化了 cm，像的大小将 （填“变大”、“不变”或“变小”）。
9．检查视力的时候要求被测者小红与视力表保持在5m的距离，但由于室内空间有限，所以采取了如图1方式进行测试。认真看图并回答下列问题。
（1）若小红背离视力表0.6m，那么平面镜应放在距视力表 m的地方。
（2）如果将平面镜与视力表互换位置，小红转过身来进行测试，还能满足5m的距离要求吗？
答： 。
（3）小红在镜中看到视力表的上方钟表显示的时间为10点10分（如图2所示），根据平面镜成像的特点，实际的时间是 。
（4）为了能看得更清楚，小红有意作弊朝平面镜的方向移动了一段距离。你认为她的这种做法能帮她看得更清楚吗？答： 。
10．如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜位置保持不变，凸透镜的焦距为10cm。
（1）实验中随着蜡烛的燃烧，光屏上依然得到焰清晰的像，但光屏上像的位置却偏高，为了使像仍成在光屏的中央，则应向 （填“上”或“下”）调节凸透镜。
（2）调整后，图中光屏上烛焰的像是倒立 的实像，此规律的应用是 （举一例）。
（3）此时，若有一只苍蝇落到凸透镜上，则屏上 成完整的蜡烛的像（填“能”或“不能”）。
（4）要使光屏上的像变成与物大小相等，则应向左调节蜡烛到30cm处，光屏应向 （填“左”、“右”）到 cm处。
（5）透镜位置不变，将蜡烛移到标尺45cm处，此时小强应站在 一侧（填“蜡烛”或“光屏”），观察蜡烛的像。
11．如图所示，某同学做“平面镜成像的特点”实验。他将一块玻璃板垂直架在桌面上，再取两段等长的蜡烛A和B一前一后竖放在玻璃两侧，点燃玻璃板前的蜡烛A。
（1）在实验中用平板玻璃代替平面镜，这是为了 ；如果有3mm厚和2mm厚的两块玻璃板，应选择 mm厚的玻璃板做实验。
（2）实验中，小华同学用左手将放在玻璃板前的蜡烛点燃，发现玻璃板中的“自己”是用 （填“左“或“右”）手点燃蜡烛的。他又将玻璃板绕其底边转向自己，发现镜中的像 （选填“转向自己”、“转离自己”或“不动”）。
（3）实验中，玻璃板后的蜡烛和玻璃板前的蜡烛产生的像无法完全重合，原因是 。
（4）小琳将图甲中的玻璃板换成平面镜，垂直于纸板放置（如图乙所示），探究“光反射时的规律”。他用激光笔沿硬纸板EO照射到平面镜上的O点。反射光线沿OF射出，则∠NOF ∠EON（选填“＞”、”＜”或“＝”）．如果纸板没有与平面镜垂直放置那么实验出现的现象是： 。
（5）小琳又让入射光线沿着FO入射到O点看到反射光线沿着OE射出，这说明光反射时： 。
12．小滨用如图所示装置进行了“探究平面镜成像特点”的实验。
（1）他应选取两支外形 （选填“相同”或“不同”）的蜡烛进行实验。
（2）小滨选择用玻璃板代替平面镜进行实验的目的是 。
（3）在探究实验的过程中，他把蜡烛A放在距玻璃板30cm处，蜡烛A在玻璃板中所成的像到蜡烛A的距离是 cm：当蜡烛A远离玻璃板时，它的像的大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（4）在玻璃板后放一光屏，无论怎样移动光屏，都不能接收到蜡烛的像，说明 。
（5）小滨多次改变点燃的蜡烛到玻璃板的距离进行实验，这样做的目的是 。