一、初二物理光现象实验易错压轴题（难）1．学习小组用图甲所示的圆柱形纸质套筒做“探究小孔成像规律”的实验，发现像的大小不同，亮度也不一样．（1）关于像的亮度与哪些因素有关，他们提出以下猜想：猜想1：与小孔到光屏的距离有关；猜想2：与小孔的形状有关；猜想3：与小孔的大小有关．①类比利用太阳光测凸透镜焦距时，光屏从焦点处远离透镜过程中，光斑越大越暗的现象，可判断猜想1是_________的．②验证猜想2时，固定烛焰、纸筒和光屏的位置，更换使用如图乙所示的三个小孔进行实验，分别观察比较所成像的亮度．他们实验中存在的问题是______________________．③为验证猜想3，固定烛焰、小孔和光屏位置，只改变圆孔直径，观察到的现象如下表．实验现象表明：在小孔成像清晰时，_____________________．（2）学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究．①在纸筒底部中心开一小孔a，又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c，光屏上观察到三个像．在b、c两孔处放置两相同的三棱镜，移动光屏到图丙位置时，光屏上只出现一个清晰的更亮的像．则b、c两小孔处三菱镜放置的方式可能是________．②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，所成的像都与b、c 两孔处三棱镜所成的像重合，则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要________（选填“大”或“小”）．③若开一个大孔，并在大孔处放一合适的凸透镜替代上述所有棱镜后，恰能在图丙位置光屏上呈现清晰的像，则此像是_______的倒立实像；若只用a孔替代凸透镜，在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比，像的亮度________，像的大小_________．【答案】正确没有控制小孔的大小相等小孔越大亮度越亮 C 小缩小更亮相等【解析】【详解】（1）①根据题意知道，当光屏从焦点处远离透镜过程中，出现光斑越大越暗的现象，则说明像的亮度与小孔到光屏的距离有关，故可判断猜想1是正确的；②要探究像的亮度与小孔的形状的关系，则需要控制孔的大小不变，只改变形状，而图乙中即改变了孔的形状，没有改变孔的大小，所以，此过程中存在的问题是：没有控制小孔的大小相等；③分析表格的实验数据知道：在小孔成像清晰时，小孔越大，像的明亮程度越亮；（2）①三棱镜具有偏折光的能力，要想使光都会聚在光屏中心的位置，则在bc两处放置的三棱镜的方式可能是凸透镜的形状，即图C的形状；②在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，此装置类似凸透镜，过光心时传播方向不变，越靠近光心的光线偏折程度的越小，故则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小；③根据图知，物距大于像距，可以判断出此时凸透镜成的是一个倒立缩小的实像，因为凸透镜和小孔都成倒立缩小的实像，像距和物距相等，所以像的大小是相等的，因为入射到凸透镜上的光数量较多，经凸透镜折射后，经过的像点的光线多，所以看起来亮一些（2）①因为凸透镜对光线有会聚作用，三棱镜具有偏折光的能力，所以，要想使光都会聚在光屏中心的位置，则在bc两处放置的三棱镜的方式应是凸透镜的形状，即图C所示的形状。
②根据题意知道，在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，此装置类似凸透镜，由于过光心时传播方向不变，越靠近光心的光线偏折程度的越小，所以光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要小些。
③由图知道，此时物距大于像距，所以此时凸透镜成的是一个倒立缩小的实像，由于像的大小由物距和像距共同决定，物距和像距都不变，像的大小不变，但凸透镜越大，像越亮，因为入射到凸透镜上的光数量较多，经凸透镜折射后，经过的像点的光线多，所以看起来亮一些。
【点睛】本题考查的是小孔成像的探究和凸透镜成像的应用，考查了根据题中信息分析解答能力，有一定的难度。
2．在“探究平面镜成像特点”的实验中。
（1）实验时应选较____（选填“厚”或“薄”）的玻璃板垂直放置在水平桌面上。
（2）将棋子A放在玻璃板的前面，应在玻璃板____（选填“前面”或“后面”）观察A经玻璃板所成的像。
（3）当棋子A远离玻璃板时，像的大小____。
（4）将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是____像（5）用木板紧贴在玻璃板背面，挡住玻璃板后面的光，人眼在玻璃板前____（填“能”或“不能”）看见棋子A的像。
（6）实验时，选择两个相同的棋子，是为了比较像与物体的______；测量两只蜡烛到玻璃板的距离，是为了比较_______________________．（7）他在找准像的位置后,画出了A、B、C三点做标记(如图乙),在测量物距和像距时,他应分别测出_______两点到平面镜的距离作为物距和像距【答案】薄前面不变虚能大小关系像和物体到镜面的距离大小关系A、C 【解析】【分析】（1）玻璃板有两个反射面，每个反射面都可以成一个像，这样由于两个像的干扰，像的位置不易确定准确，需要两个像距离越近越减小误差；（2）由于平面镜成的是反射形成的虚像，应在A的一侧进行观察像实验；（3）像的大小与物体大小相同。
（4）实像和虚像的重要区别是实像能用光屏承接，虚像不能承现在光屏上。
（5）平面镜成像的原理是光的反射形成。
（6）选择两个相同的棋子可以比较像和物的大小关系；通过测量两只蜡烛到玻璃板的距离，可以得出像距等于物距的结论。
（7）为了比较物距和像距，应找到对应的点进行测量。
【详解】（1）玻璃板两个面都能成像，当越薄时，两个反射面所在的像距离越近，这样可以使确定的像的位置更加准确，厚玻璃板会形成两个像，会影响对实验结果的判断，所以选薄的玻璃板；（2）由于平面镜是反射形成的虚像，故在玻璃板前放一支点燃的蜡烛A，眼睛应该在镜前才能观察到蜡烛A经玻璃板反射所成的像；（3）平面镜成的像与物大小相同，和物到镜的距离无关，人们感觉到的近大远小是一种视觉效果，不影响真实的大小。
所以将蜡烛A逐渐远离玻璃板，它的像不变。
（4）因为虚像不能在光屏上承接，所以将光屏放到像的位置，无法直接在光屏上观察到像，说明所成的像是虚像。
（5）平面镜成的像是光的反射形成的，蜡烛发出的光线经玻璃板反射，被人眼接收，才能看到像，所以用木板紧贴玻璃板背面，挡住玻璃板后的光，人眼在玻璃板前仍能看见棋子A的像。
（6）实验时，选择两个相同的棋子，当后面的棋子和前面棋子的像完全重合时，可以比较像与物体的大小关系，可得像和物体大小相等的结论；测量两只蜡烛到玻璃板的距离，是为了比较像和物体到镜面的距离大小关系．（7）他在找准像的位置后,画出了A、B、C三点做标记(如图乙)，由图知，A点在蜡烛的左侧边缘，根据成像时像与物对称的特点，A的对应像点在B点，所以在测量物距和像距时,他应分别测出A、C两点到平面镜的距离作为物距和像距3．小军在做“探究平面镜成像的特点”的实验，如图（1）应选择_____（选填“明亮”“黑暗”）的环境；（2）实验时应选择较薄的玻璃板代替平面镜来研究平面镜成像的特点，优点在于既能看到A的像，又能看到后面的蜡烛B，其原理为_____A．两者都是光的反射形成的B．前者是光的反射形成的，后者是光的直线传播形成的C．两者都是光的折射形成的D．前者是光的反射形成的，后者是光的折射形成的（3）小军选用了两只大小完全一样的蜡烛，在玻璃板前点燃蜡烛A，拿未点燃的蜡烛B竖直在玻璃板后面移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至蜡烛B与蜡烛A的像完全重合．这种确定像与物大小的方法是_____．（选填“控制变量法”或“等效替代法”）．（4）移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上_____（选填“不能”“能”）呈现蜡烛的像，这说明平面镜所成的像是_____（选填“虚”或“实”）像．（5）小军把玻璃板沿直线MN向右平移一段距离，在此过程中，蜡烛A的像_____（选填“会”或“不会”）向右平移．（6）实验中多次改变蜡烛A的位置，是为了多次实验_____（选填“寻找普遍规律”“求平均值减小误差”）．（7）实验中，看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像，其中距离观察者较远的像较_____（选填“亮”或“暗”）；如果实验采用厚玻璃板，观测到蜡烛A通过玻璃板在不同的位置成两个清晰像，且测得两个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为_____cm．【答案】黑暗 D 等效替代法不能虚不会寻找普遍规律暗 0.4【解析】(1)应选择在黑暗的环境进行实验，像看起来更清晰。
（2）玻璃板代替平面镜，既能看到A的像，又能看到后面的蜡烛B，A的像形成原理是光的反射；光在穿过玻璃时发生折射，透过玻璃看到B是光的折射，故D正确。
（3）蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，确定像与物大小，用B替代A的像，此方法是等效替代法。
（4）虚像不能用光屛承接，所以移去蜡烛B，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上不能呈现蜡烛的像，这说明平面镜所成的像是虚像。
（5）小军把玻璃板沿直线MN向右平移一段距离，根据平面镜成像特点，物和像关于平面镜对称，在此过程中，蜡烛A的像不会向右平移。
（6）实验中多次改变蜡烛A的位置，是为了多次实验，从而寻找普遍规律，防止实验的偶然性。
（7）实验中，看到点燃的蜡烛通过玻璃板成两个像，玻璃前后两个面都能反射成像，由于后面的反射面反射光少，所以成的像较暗，故距离观察者较远的像较暗；如果实验采用厚玻璃板，观测到蜡烛A通过玻璃板在不同的位置成两个清晰像，且测得两个像之间的距离为0.8cm，则玻璃板的厚度为0.4cm．玻璃板的前后两个面相当于两块平面镜，两个平面镜相距0.4cm 时，镜前同一物体的像相距0.8cm.点睛：本题中求玻璃板厚度较难，可结合画图解答。
4．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Bθ选填“大于”“等处，这是由于光在水面处发生了光的______现象，此时入射角______角(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cm选填“>”“=”或“<”)；面高度的变化量h△______2(（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．【答案】折射小于增加>平行于DE②【解析】【分析】【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．5．如图甲所示，平面镜M放在水平桌面上，E、F是两块黏接在一起的硬纸板，垂直于镜面且可绕ON转动，小诚同学利用该实验装置和量角器，进行了探究光的反射规律实验。