一、初二物理光现象实验易错压轴题（难）1．小华在探究平面镜成像的特点时，将棋子A放在玻璃板的一侧，看到玻璃板后有棋子A 的像．（1）此时用另一个完全相同的棋子B在玻璃板后的纸面上来回移动，发现无法让它与棋子A的像完全重合（图甲）．你分析出现这种情况的原因可能是：________（2）解决上面的问题后，棋子B与棋子A的像能够完全重合，说明________（3）图乙是他们经过三次实验后，在白纸上记录的像与物对应点的位置．他们下一步应该怎样利用和处理这张“白纸”上的信息得出实验结论：________【答案】玻璃板没有竖直放置；像与物体的大小相等；连接像与物的对应点判断连线与镜面是否垂直，分别测量对应点到镜面的距离，分析得出结论：像和物体各对应点的连线与平面镜垂直，像和物体各对应点到平面镜间的距离相等．【解析】【分析】（1）实验时玻璃板如果不竖直，不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合．（2）实验中选择两根完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系．（3）从实验的目的：探究，验证平面镜成像的特点的角度分析即可．【详解】（1）实验时玻璃板要竖直放置，即垂直于桌面，如果不竖直，所成的像不在桌面上，所以不论怎样移动后面的蜡烛都不可能与前面蜡烛的像完全重合，就无法比较像与物的大小．（2）实验时用完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系．蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合，说明像与物体的大小相等．（3）本实验是探究、验证平面镜成像的特点，所成的像是虚像；像和物体各对应点的连线与平面镜垂直；像和物体各对应点到平面镜间距离相等．所以他们下一步应该连接像与物的对应点，判断连线与镜面是否垂直，像距和物距是否相等；通过归纳处理即可得出如下结论：物和像的连线与镜面垂直，物体和像到镜面的距离相等．2．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。
3．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：________．【答案】确定像的位置2右转向自己玻璃板没有竖直放置=纸板上看不到反射光线光路是可逆的【解析】【分析】【详解】（1）用透明的玻璃板代替平面镜，在物体一侧能看到物体的像，同时还能看到代替物体的另一个物体，便于确定像的位置；因为厚玻璃板的两个面都可以当作反射面，会出现两个像，影响到实验效果，所以应选用薄玻璃板，用2mm厚的；（2）镜中的左手的像与左手在同一直线上，相对于小华是左边，但是因为是在镜子里，人物就要左右颠倒，所以小华用左手将放在玻璃板前的蜡烛点燃，发现玻璃板中的“自己”是用右手点燃蜡烛的；由于像与物关于镜面是对称的，当镜子绕底边转向向人转动时，如图所示，所以像也向人的方向转动；（3）平面镜所成的像和物体关于平面镜对称，如果玻璃板没有放正，蜡烛的像与蜡烛不在同一水平面上，所以蜡烛成的像不与蜡烛重合；（4）用激光笔沿硬纸板EO照射到平面静上的O点．反射光线沿OF射出，则根据光的反射定律可知，∠NOF=∠EON；由于反射光线、入射光线和法线都在同一平面内，当纸板F 转过一定的角度后，两块纸板不在同一平面上，所以在纸板F上就无法呈现出反射光线了；（5）反射光路是可逆的，当让光线逆着OF的方向射向镜面，会发现反射光线沿着OE方向射出．4．新思维科技社团的同学们学完光学中小孔成像知识后，提出一个问题，小孔在光屏上所成像的形状与什么因素有关，同学们经过讨论后提出以下猜想：猜想一：像的形状可能与物体形状有关；猜想二：像的形状可能与小孔的形状有关。
同学们在辅导老师的帮助下制作了“E”、“F”和“R”形状的LED发光字来充当物体，做成两个小孔形状不同的纸筒，纸筒另一端绷装半透明膜，做好装置后同学们进行实验探究．（1）物理上将“F”、“E”和“R”形状的LED发光的字称为________，射出的光在同种均匀介质中沿__________传播；为了便于观察，该实验最好在______（选填“较明亮”或“较黑暗”）的环境中进行。
（2）同学们将“F”发光字固定好后，先用小圆孔纸筒进行实验，同学们在半透明膜上观察到倒立的“F”，如图所示，小孔成像中所成的像能呈现在半透明膜上，说明所成的像是________（选填实像或虚像），同学们将实验结果记录在设计好的表格后，再换用小方孔纸筒进行实验，并观察记录。
（3）同学们再换用“E”和“R”形状发光字，分别按照实验（2）进行实验，将观察到的结果记录在表中。
实验次数发光字小孔形状像的形状半透明膜上是否呈现1F圆形倒立呈现2F方形倒立呈现3E圆形倒立呈现4E方形倒立呈现5R圆形倒立呈现6R方形倒立呈现（4）通过比较________，同学们验证了猜想一，得出结论：在小孔形状相同时，小孔所成的像与物体的形状有关。
（5）同学们通过比较1、2，3、4和5、6，得出结论：___________（6）实验小组在该实验中采用的实验方法是______________．【答案】光源直线较黑暗实像1、3、5（或2、4、6）在物体形状相同时，小孔所成的像与小孔的形状无关控制变量法【解析】【分析】【详解】(1)[1]能自行发光的物体称为光源，LED发光的字是光源。
[2]光在同种均匀介质中沿直线传播。
[3]为了便于观察，实验在较黑暗的环境进行，成的像会比较清晰。
(2)[4]实像是实际光线会聚而成的，可以成在光屏上，孔成像中所成的像，能呈现在半透明膜上，说明所成的像是实像。
(4)[5]通过比较1、3、5（或2、4、6）实验数据可知，小孔形状相同，物体形状不同，所成像的形状不同，说明在小孔形状相同时，小孔所成的像与物体的形状有关。
(5)[6]通过比较1、2，3、4和5、6，实验数据可知，物体形状相同，小孔形状不同，所成像的形状相同，说明在物体形状相同时，小孔所成的像与小孔形状无关。
(6)[7]实验小组在该实验中,有两个变量物体形状和小孔形状，采用的实验方法是控制变量法。