光学实验设计与探究知识点题库

为了探究光反射时的规律，某同学将一个平面镜放在水平桌面上，再把纸板ENF放置在平面镜上，如图甲所示

（1）使一束光贴着纸板EON沿某一角度入射到O点，纸板FON上没有观察到反射光，原因可能是
（2）正确操作实验，并在纸板上记录每次光的径迹，如图乙所示．取下纸板，接下来进行的操作是，将数据记录在表格中，并比较
（3）纸板ENF是用两块纸板连接而成的，这样做的目的是

在探究“光从空气斜射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接斜射入透明的空水槽中，记录下光斑位置(如图所示)；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论。经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验。

（1）要实现探究目标，他们应选择图中的(选填字母序号)两图示实验；
（2）实验时，同学们在水槽底部贴上一把自制纸质刻度尺，这样做的目的是为了。
（3）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，对光的偏折本领较大。

太阳发出的可见光、红外线等光线具有能量，照射到物体上，部分被吸收转化为内能（其中红外线尤其显著）。许多车主为了隔热给汽车玻璃贴上太阳膜。某兴趣小组对市场5种品牌隔热性能进行如下探究：

①如图，在暗室中将一侧贴有品牌太阳膜的玻璃板竖直放在水平桌面上，在距离玻璃板左侧20cm放置一个红外线灯，玻璃板右侧放置一个光能风车（光能风车的风叶在红外线照射下，转动快慢能反映接收到的红外线的强弱）；

②打开红外线灯，观察并记录30s内光能风车风叶转动的圈数；

③改变红外线灯的位置，使之距离玻璃板的距离分别为40cm、60cm、80cm，重复步骤②；

④在玻璃板上依次更换其他4种品牌的太阳膜，重复上述实验；

（1）本实验需要的测量工具有；（写出2种）
（2）透过太阳膜红外线的强弱无法用肉眼直接观察，本实验用光能风车转动快慢来反映红外线的强弱．下列实验或活动所用得方法与本实验相同的有____________；（可多选）．

A . B . C .
（3）为了使本实验的结果更可靠，还需改变哪些变量进行多次实验？。（写出2点）

阅读短文，回答问题

为了探究光的反射和折射规律，小名设计并进行了如图所示的实验：把一束激光从某种玻璃中射向空气，保持入射点不动，改变入射角（每次增加10°），观察反射光线和折射光线的变化，并记录了入射角α、反射角β、折射角γ．实验过程中小名发现了一个奇特的现象，当把入射角增大到45°时，发现折射光线突然消失了，把入射角减小为40°时折射光线又出现了．他以为是实验仪器发生了什么问题，经检查仪器一切正常．又试了几次结果还是一样，但又有了新的发现：当折射光线消失后反射光线的亮度比有折射光线时明显增强．这是怎么一回事呢？小名请教了物理老师，老师告诉他：光从玻璃、水等介质射向空气，入射角增大时，折射光线离法线越来越远，而且越来越弱；当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光线完全消失，发生这种现象时的入射角叫做临界角λ．听了老师的话，小名产生了浓厚的兴趣，他还想知道这种玻璃的临界角是多少，玻璃和水的临界角相等吗，于是他重新进行了实验（从40°开始，入射角每次增加0.2°）．

下面是小名的实验数据：

表1 光从玻璃射向空气时入射角、反射角和折射角的关系（单位：度）

α/度	10	20	30	40	…	41	41.2	41.4	41.6	41.8	42
β/度	10	20	30	40	…	41	41.2	41.4	41.6	41.8	42
γ/度	15.2	30.9	48.6	74.6	…	79.8	81.1	82.7	84.8	90	？

表2 光从水射向空气时入射角、反射角和折射角的关系（单位：度）

α/度	10	20	30	40	…	45	…	48.2	48.4	48.6	50
β/度	10	20	30	40	…	45	…	48.4	48.4	48.6	50
γ/度	13.4	27.0	41.7	58.7	…	70.1	…	82.7	84.0	90	？

仔细考察小名的探究过程和实验数据，回答下列问题：

（1）请你针对“当入射角增大到某一角度，使折射角达到90⁰时，折射光线完全消失”这一物理现象，给它一个合适的名字叫光的（全折射/全反射）；
（2）根据实验数据，玻璃的临界角水的临界角（大于/等于/小于）．
（3）光从玻璃射向空气，入射角增大时（入射角小于临界角），反射光越来越（强/弱）；
（4）光从空气射向玻璃，入射角增大，折射光线（可能/不可能）完全消失；
（5）如图2是一块玻璃三棱镜（等腰直角），周围是空气，一束光垂直于一个直角面射向三棱镜画出这束光的光路图．

小皓在探究“光反射时的规律”时将一块平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板放置在平面镜上．

（1）在实验过程中，若将纸板倾斜，如图甲所示，让光线仍贴着纸板沿AO方向射向镜面，此时反射光线与入射光线（填“在”或“不在”）同一平面内，在纸板上（填“能”或“不能”）看到反射光线．
（2）小皓探究反射角和入射角之间的关系时，三次改变入射角i的大小（如图乙），实验所测数据如下表，他根据表中数据得出的结论和其他同学的结论并不一致．请你根据表中的数据分析小明实验中出现错误的原因是
实验次数
入射角
反射角
第一次
20°
70°
第二次
30°
60°
第三次
50°
40°

小东在探究光学实验时，分别做了如下实验

（1）将光从空气射入玻璃时的折射规律
（l）将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上．如图1所示；
（2）将一束激光从空气射向玻璃砖的圆心O处，激光在O处发生折射．记录入射角和折射角；
（3）逐渐增大入射角，重复步骤（2）；
实验所测数据如表格所示
实验次数
1
2
3
4
入射角i
0°
30°
45°
60°
水中折射角r
0°
17°
24°
30°
分析以上数据可得：
①当光从空气垂直入射到其它透明介质时，传播方向．
②当光从空气斜射入玻璃或水中时，折射角（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角；
（2）探究“平面镜成像规律的实验
小勇利用如图2所示的装置探究时，在玻璃板前面放置一支点燃的蜡烛A，再拿一支没有点燃的相同的蜡烛B，在玻璃板后面移动，直到蜡烛B跟蜡烛A的像，说明像与物的大小；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”）．

为了探究光反射时的规律，某同学将一个平面镜放在水平桌面上，再把纸板ENF放置在平面镜上，如图甲所示

（1）使一束光贴着纸板EON沿某一角度入射到O点，纸板FON上没有观察到反射光，原因可能是
（2）正确操作实验，并在纸板上记录每次光的径迹，如图乙所示．取下纸板，接下来进行的操作是，将数据记录在表格中，并比较
（3）纸板ENF是用两块纸板连接而成的，这样做的目的是

太阳通过树叶中的缝隙在地面上形成了很多光斑，有些光斑不规则，有些光斑是圆形的，仔细观察还会发现不规则的光斑往往比圆形光斑亮．同学们针对这一现象，提出几个问题，其中较有价值又可进行探究的问题是（　　）

A . 为什么不规则的光斑比圆形光斑亮 B . 地面上光斑的形状和小孔的大小之间有什么关系 C . 为什么太阳光会形成圆形光斑 D . 为什么大孔形成的光斑是不规则的，小孔形成的光斑是圆的

如图，为“探究光的折射规律”时光从空气沿AO斜射人玻璃砖的情形。仅根据这一步骤，小明就提出：“光从空气斜射入玻璃中，若增大入射角后，入射角也一定大于折射角“，他这一提法属于（　　）。

A . 猜想 B . 评估 C . 设计实验 D . 实验结论

小明为了探究“光反射时，反射角与入射角的大小是否相等”，实验器材有：激光笔、平面镜、白纸板、笔、刻度尺．

（1）小明要完成该实验，至少还需要的器材是．
（2）请画出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息．
（3）实验时，将激光笔紧贴在白纸板上，在白纸板上会看到光的传播径迹．这是因为光在白纸板上发生了（选填“镜面”或“漫”）反射的缘故．

在探究“光从空气射入水和油时，哪种液体对光的偏折本领较大”的实验中，小明提出如下实验方案：先让一束入射光从空气直接射入透明的空水槽中，记录下光斑位置（如图甲所示）；接着分别倒入水和油，记录对应的光斑位置，再通过分析就可得到实验结论．经讨论，同学们认为这一方案是可行的，于是进行了探究实验．

（1）要实现探究目标，它们应选择图乙中的（选填字母序号）两图进行实验．
（2）某小组同学正确实验后，所记录的三次光斑的相对位置如图丙所示，经分析可知：光从空气斜射入水和油时，对光的偏折本领较大．
（3）水槽底部选用了较粗糙的材料制作，这样就可以使站在不同角度的同学都能看见水槽底部的光斑，是因为光在水槽底部发生了（选填“镜面反射”或“漫反射”）．
（4）实验完成后，保持入射光线的位置和角度不变，继续向水槽中加入液体，会发现水槽底部的光斑将（选填“向左移动”或“向右移动”或“不动”）．

一同学用“可乐瓶”做小孔成像实验，实验装置如图（甲图）所示．

（1）请在甲图中的半透明纸上画出蜡烛AB的像A′B′．
（2）该同学发现蜡烛和小孔的位置固定后，像离小孔越远，像就越大．他测出了不同距离时的像的高度（见下表）．请根据表中的数据，在乙图中的坐标中画出h与S的关系图像．
（3）从图像中看出h与S是什么关系？
像到小孔的距离s/cm
2.0
3.6
6.0
8.0
10.0
12.4
14.0
像的高度h/cm
1.0
2.2
3.0
4.0
5.0
5.8
7.0

西城中学某实验小组对“立竿见影”的现象进行了研究．

（1）首先，老师请小北同学在如图1所示的两图中画出清晨7点和上午10点，同一根竹竿同一地点在太阳下的影子（要求将影子用L标出），请你和小北同学一起来完成（“•”表示太阳）．
（2）从图1两张图比较来看，你发现影子的长短与有关．古代人利用这个规律创造发明了日晷，并以此来粗略测量．
（3）为了进一步研究影子长度与哪些因素有关，小北课后率领科学兴趣小组的同学做了如图2所示实验：在水平地面上竖直固定一根长杆，长杆上装有一个可以上下移动的点光源A，再在地面上竖立一根短木条（短木条始终低于点光源A）．
①保持短木条的长度和位置不变，该同学将点光源A从图示位置逐渐向上移动，测得数据如表：
点光源的高度H/cm
20
30
40
50
60
影子长度L/cm
30
15
10
7.5
6
分析上述实验数据可以发现：在点光源逐渐上移过程中，若点光源高度的增加量相同，则影子长度L的减少的量（选填“变大”、“变小”或“不变”）
②图中S可表示点光源到短木条的距离，如果要研究影子长度L与点光源到短木条的距离S的关系，应如何操作？
答：应当保持短木条的长度不变以及不变，改变，测量相应的影子长度L并记录，分析数据并得出规律．

课堂上，老师用一套科学器材进行“研究光的反射定律”的实验演示，得出了正确的结论．

（1）根据光的反射定律，如果入射角为20°，则反射角的大小是
实验次数
入射角
反射角
1
15°
75°
2
30°
60°
3
45°
45°
（2）光屏在实验中的作用是：①；②；
（3）实验时，光屏应如何放置？．
（4）课后，某同学利用同一套实验器材，选择入射角分别为15°、30°、45°的三条光线进行实验，结果得到了不同的数据，如图．经检查，三次试验中各角度的测量值都是准确的，但总结的规律却与反射定律相违背．你认为其中的原因应该是．

为了探究光的反射和折射规律，小名设计并且进行了如图所示的实验：把一束激光从某种玻璃中射向空气，保持入射角不动，改变入射角（每次增加5°），观察反射光线和折射光线的方向变化，并且记录入射角α、反射角β、折射角γ．实验过程中小名发现了一个奇特的现象：当他把入射角增大到45°时发现折射光线突然消失了，把入射角减小为40°时折射光线又出现了．

他以为是实验仪器发生了什么问题，经检查，仪器一切正常．又试了几次，结果还是一样，但又有了新发现：当折射光线消失后反射光线的亮度比有折射光线是时明显增强了．这是怎么一回事呢？小名请教了物理教师．老师告诉他：光从玻璃，水等介质射向空气并且当入射角大于某一个值时确实会发生这种现象，发生这种现象时的入射角叫做临界角λ．听了老师的话，小名产生了浓厚的兴趣，他还想知道：这种玻璃的临界角是多少呢？玻璃和水的临界角相等吗？于是他重新进行了实验（从40°开始，入射角每次增加0.2°）．下面是小名的实验数据．

表1光从玻璃射向空气时入射角与反射角、折射角的关系

表2光从水射向空气时入射角与反射角、折射角的关系

仔细考查小名的探究过程和实验数据，回答下列问题：

（1）请你针对“光从玻璃、水等介质射向空气并且当入射角增大到某一个值时折射光线突然消失”这样一个物理现象，给它一个合适的名称．
（2）玻璃和水的临界角分别是多少？
（3）为什么折射光线消失后反射光线的亮度会增加？
（4）如图是一块玻璃三棱镜，一束光垂直于上述玻璃做的三棱镜一个直角面射向三棱镜，画出这束入射光线的光路图．这种情况下的三棱镜相当于什么光学器件？

为了行车安全，汽车夜间行驶时车内的灯是否允许打开？请你根据探究过程，设计一个实验并写出探究结果．

某物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜，并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”，如图所示．

（1）在探究“凸透镜对光线的作用”时，首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将（选填“偏离”或“偏向”）主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度（选填“会改变”或“不改变”），在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是．
（2）在用液体透镜探究“凸透镜成像规律”时，蜡烛、光屏和液体透镜的位置如图乙所示，光屏上出现清晰的烛焰像，若透镜位置不动，将蜡烛移到光具座10cm刻度时，则烛焰经凸透镜所称的像是．

A . 放大、倒立的实像 B . 放大、正立的虚像 C . 缩小、倒立的实像 D . 缩小、正立的实像
（3）为了探究“影响液体透镜折光能力强弱的因素”，物理兴趣小组人员做了如下实验：在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度、即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与是否有关，在此探究过程中保持液体透镜的凸起程度，即形状不变的具体原因是．
（4）利用液体透镜还可以探究哪些问题？（写出一个即可）．

同学们在老师的指导下设计了如图所示的实验装置探究“光的反射定律”.

（1）如图甲所示，将呈现反射光线的活动小铁板向后折，活动小铁板上就看不到反射光线，这说明.
（2）实验中多次改变入射光线AO与ON的夹角进行实验，测量记录如上表所示.同学们想探究当入射角为0°时，反射角的大小，应该将激光笔沿与（选填“平面镜平行”或“平面镜垂直”）的方向入射角，此时，反射角等于度.
同组的小东分析数据得出的结论是：光反射时，入射角等于反射角；小辰认为应是：光反射时，反射角等于入射角.你认为的结论正确，理由是.
（3）在图乙中，再用另一只激光笔让光线沿着BO（即逆着原反射光线）射向平面镜时，可看到反射光线沿OA射出，这说明.

小明在探究“物距和物高一定时，物体经小孔所成像的高度和像距的关系”时，所用的实验器材有：用发光二极管做成的物体、有小孔的方纸板、用半透明塑料膜做成的屏、直尺。实验装置的示意图如图。

（1）该实验应该在较（亮/暗）的环境下进行；
（2）小明测得实验数据如下表，根据表中数据，得出的探究结论是：。
（3）另一名同学在做实验时，更换了部分实验器材，其实验装置如图。外筒（足够长）用不透明的材料制成，左端开有小孔；内筒的筒壁用不透明的材料制成，左端用半透明塑料膜做屏，并可以在外筒中自由地拉出或推入，其他器材不变。和小明使用的装置相比较，请说出该同学装置做实验的好处和不足（各写一条即可）。好处；不足。

小明利用图装置进行“探究光的反射规律”，其中B是一个可折转的光屏．将一束光贴着纸板A沿EO射到O点，若将纸板B向前或向后折，此时，在纸板B上(填“能”或“不能”)看到反射光线．此时反射光线与入射光线(填“仍是”或“不是”)在同一平面内：若将一束光贴着纸板B沿FO射到O点，光将沿图中的OE方向射出，说明

实验次数	入射角	反射角
第一次	20°	70°
第二次	30°	60°
第三次	50°	40°

实验次数	1	2	3	4
入射角i	0°	30°	45°	60°
水中折射角r	0°	17°	24°	30°

像到小孔的距离s/cm	2.0	3.6	6.0	8.0	10.0	12.4	14.0
像的高度h/cm	1.0	2.2	3.0	4.0	5.0	5.8	7.0

点光源的高度H/cm	20	30	40	50	60
影子长度L/cm	30	15	10	7.5	6

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