初中物理平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案实验题

如图是小薇同学“探究平面镜成像特点”的装置：用玻璃板作平面镜，将其竖立在水平面上，在其下面垂直地放一把刻度尺，两支完全相同的蜡烛 $A$、 $B$竖立于玻璃板两侧的刻度尺上。点燃玻璃板前面的蜡烛 $A$，移动蜡烛 $B$直到与蜡烛 $A$的像完全　　。从刻度尺上可以发现，此时蜡烛 $A$到镜面的距离与它的像到镜面的距离　　。

如图所示，学习光学知识后，小聪对有关实验进行了思考和创新。

①在探究“平面镜成像的特点”实验中，使用透明或玻璃板而不是用平面镜的目的是为了便于确定像的　　；

②当点燃的蜡烛放在玻璃板前 $20\mathit{cm}$的 $A$处时，玻璃板后 $B$处的蜡烛好像也被“点燃”了，小聪拿出一支没有点燃的和 $A$处一样的蜡烛在玻璃板后面移动，直到蜡烛和像　　，说明像与物体大小相等。小聪用凸透镜替换玻璃板，将其放置在 $\mathit{AB}$中点且垂直 $\mathit{AB}$的位置上，将光屏放置在 $B$点时，发现光屏上恰好成了一个清晰倒立、等大的实像，该凸透镜的焦距为　　 $\mathit{cm}$．此时固定蜡烛，换用一个焦距略小一些的凸透镜进行实验，则光屏需向　　（填“靠近”或“远离” $)$凸透镜的方向移动，才能在光屏上在此成清晰的像。

如图甲是探究“平面镜成像特点“的实验装置图。

（1）实验时，不采用平面镜面采用透明薄玻璃板，不仅能观察到蜡烛的像，也便于　            　。

（2）在竖立的玻璃板前点燃蜡烛 $A$，可以看到蜡烛 $A$在玻璃板后面的像，取一支外形相同但不点燃的蜡烛 $B$在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛 $A$的像完全重合。在比较物与像的大小关系时，蜡烛 $B$替代的是　      　（选填“蜡烛 $A$”或“蜡烛 $A$的像”），从玻璃板上看到蜡烛是由光的　       　（填“反射”或“折射”）形成的。

（3）移去蜡烛 $B$，在其原来位置上放置一块光屏，光屏上　       　（选填“能”或“不能）呈现蜡烛 $A$的像。

（4）实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图乙所示倾斜，蜡烛 $A$的像应是图中的　       　（选填“ $A_1$”、“ $A_2$”或“ $A_3$”）。

实验探究

（1）探究晶体熔化时温度的变化规律

如图甲是某晶体熔化时温度时间变化的图像，下表是几种晶体的熔点表。

晶体	熔点 ${/}^{°}\text{C}$	晶体	熔点 ${/}^{°}\text{C}$
铝	660	萘	80.5
铅	328	海波	48
锡	232	冰	0

①根据上述信息判断，该晶体可能是　         　。

②图甲中　      　段表示该晶体的熔化过程，此过程中它的内能　　        。

（2）探究凸透镜成像规律

①蜡烛和凸透镜置于光具座上图示位置，凸透镜焦距为 $10\mathit{cm}$，调节光屏位置，光屏上会出现清晰的　　    （选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，据此规律可制成　　     。

②保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向　     　移动，光屏上能成清晰缩小的像。

（3）探究平面镜成像特点

①如图丙，把一只点燃的蜡烛 $a$放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像，再拿一只外形相同但不点燃的蜡烛 $b$　      　，以确定像的位置。

②将蜡烛向镜面靠近，所成像的大小　       　。

利用图甲装置探究“平面镜成像的特点”：在水平桌面上铺一张白纸，再将玻璃板竖立在白纸上，把一支点燃的蜡烛 $A$放在玻璃板前面，再拿一支外形完全相同但不点燃的蜡烛 $B$竖立在玻璃板后面移动，直到看上去它跟蜡烛 $A$的像完全重合。

（1）把光屏放在玻璃板后，无论如何移动，都不能承接到蜡烛 $A$的像，说明平面镜所成的像是　      　像。

（2）图乙是小强某次测量蜡烛 $A$到平面镜的距离 $L$为　       　 $\mathit{cm}$；将蜡烛靠近玻璃板，像的大小将　      　。（选填“变大”、“变小”或“不变”）

（3）若将玻璃板向左倾斜，如图丙所示，观察到蜡烛 $A$的像的大致位置在图中的　   　（选填“①”或“②”）处。

在“探究平面镜成像的特点”实验中，如图1所示：

（1）用玻璃板作为平面镜是为了　                　。

（2）为了得到像和物体到平面镜的距离关系，需要将镜前蜡烛放在　          　位置进行多次实验（选填“同一”或“不同”）。

（3）将蜡烛远离平面镜移动一段距离，蜡烛的像的大小将　        　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。将一光屏放在镜后，无论如何移动，在光屏上都不能得到蜡烛的像，说明平面镜所成的像是　         　像。

（4）在“探究光反射时的规律”实验中，把平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板 $\mathit{ENF}$　　         地立在平面镜上，如图2甲所示，这是为了在纸板 $\mathit{ENF}$上同时呈现入射光线和反射光线。把纸板 $\mathit{NOF}$向前折或向后折，如图2乙所示。在纸板上　　         （选填“能”或“不能”）看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。

回顾实验和探究（请将下列实验报告中的空缺部分填写完整） $:$

（1）探究水沸腾时温度变化的特点：

表格	时间 $/\mathit{min}$ 0 1 2 3 4 5 6 7 温度 ${/}^{°}\text{C}$ 90 92 94 96 98 98 98 98
结论	水沸腾过程中，不断吸热，温度保持　　 ${}^{°}\text{C}$不变。
方法	实验中通过　　来说明水吸收热量的多少，运用的科学方法是转换法。
问题	再增加烧杯、红墨水和滴管，可验证“热运动和温度的关系”；分别在质量相等的 ${30}^{°}\text{C}$、 ${50}^{°}\text{C}$、 ${80}^{°}\text{C}$的水中滴入等量红墨水，观察水的颜色变化快慢。设计记录表格： 实验次数 1 2 3

（2）探究光的反射定律：

过程 方法	如图，让一束光贴着纸板沿 $\mathit{EO}$射到 $O$点，把纸板 $\mathit{NOF}$向后折，在 $\mathit{NOF}$面上　　（填“能”或“不能” $)$观察到反射光线。这说明：在反射现象中，反射光线、入射光线和法线在　　。运用的科学方法是　　法。
问题 结论	如图， $a$、 $b$是两支相同的蜡烛，当 $b$与 $a$的像完全重合时，移去 $b$换上光屏，光屏上观察不到像，说明 $a$的像是　　（填“实像”或“虚像” $)$。

小明洗漱时感觉离镜子越近镜中的像越大，这与课本中描述的平面镜成像特点不相符。于是，他用带支架的玻璃板、两支完全相同的蜡烛、刻度尺、白纸、光屏、火柴、铅笔等实验器材进行了探究。

（1）实验探究应在　      　（选填“较暗”或“较亮”）的环境中进行。

（2）用玻璃板代替平面镜，既能成像又便于确定　         　。

（3）点燃玻璃板前的蜡烛 $A$，将蜡烛 $B$放在玻璃板后并移动至适当位置，蜡烛 $B$能与蜡烛 $A$的像完全重合，如图所示，多次改变蜡烛 $A$距玻璃板的距离，相应移动蜡烛 $B$后总能与 $A$的像完全重合，这说明平面镜成像的大小与物体到镜面的距离　       　（选填“有关”或“无关”）。

（4）小明继续探究平面镜成像的其他特点，他将光屏放在蜡烛 $B$的位置，光屏承接不到蜡烛 $A$的像，说明平面镜所成的像是　        　像。

利用如图所示的装置“探究平面镜成像的特点”。

提出问题：平面镜成像时，像的位置、大小跟物体的位置、大小有什么关系？

设计和进行实验：

（1）为了便于确定像的位置，要用玻璃板作为平面镜，原因是玻璃板能成像，而且　 　（只填字母代号）。

$A$．透过玻璃板可以看见后面的蜡烛

$B$．玻璃板比平面镜成像更清晰

$C$．蜡烛经玻璃板可成实像

$D$．玻璃板只透光不反射光

（2）为了比较像与物体的大小关系，需要选用两根外形　     　（选填“相同”或“不同”）的蜡烛。

（3）除图中提供的器材外，实验中还用到一种测量距离的工具，它是　        　。

（4）在寻找蜡烛 $A$的像的位置时，眼睛应在放有蜡烛　          　（选填“ $A$”或“ $B$”）的一侧观察。

如图是“探究平面镜成像时像与物的关系”的装置。在水平桌面上铺一张白纸，将玻璃板竖立在白纸上，把一支点燃的蜡烛 $A$放在玻璃板前面，一支完全相同但不点燃的蜡烛 $B$放在玻璃板后面移动，直到看上去它与蜡烛 $A$的像完全重合。移动点燃的蜡烛，多做几次实验。

（1）在玻璃板的前面放一支点燃的蜡烛 $A$，还要在玻璃板的后面放一支没有点燃的蜡烛 $B$，此操作目的是　                              　。

（2）在寻找蜡烛像的位置时，眼睛应该在蜡烛　       　（选填“ $A$”或“ $B$”）这一侧观察，某同学无论怎样调节蜡烛 $B$，发现都不能与蜡烛 $A$的像重合，发生这种现象的原因可能是　　       。

（3）实验中，如果把蜡烛 $A$远离平面镜，看到的像会　         　（选填“远离”或“靠近”），像的大小　          　（填“变大”，“不变”或“变小”）。

（4）若要确认平面镜所成的像是虚像还是实像，进一步的操作是　                 　。

如图是利用平板玻璃，两支相同的蜡烛 $A$和 $B$、刻度尺，笔等器材探究“平面镜成像特点”的实验装置

（1）实验器材选用两只相同蜡烛的目的是什么？刻度尺的作用是什么？

（2）为了保证实验效果，对实验环境有什么要求？

（3）简述确定记录像位置的方法步骤；

（4）实验过程中，某实验小组无论怎样操作，总是观察到两个几乎重叠的像，其原因是什么？

在“探究平面镜成像特点”实验中：

（1）将纸平铺在水平桌面上，玻璃板垂直架在纸上，在玻璃板的一侧立一支点燃的蜡烛，透过玻璃板观察其另一侧蜡烛的像。

（2）将光屏放到像的位置，　　（选填“透过”或“不透过” $)$玻璃板，观察光屏上有无像。

（3）将另一支完全相同的　　（选填“点燃”或“未点燃” $)$的蜡烛放到玻璃板后，调整位置使其与像重合，说明像与物的大小　　。

（4）实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图所示倾斜，蜡烛 $A$的像应是图中的　　（选填“ $A_1$”、“ $A_2$”或“ $A_3$” $)$。

如图所示是“探究平面镜成像特点”的实验装置，把一支点燃的蜡烛 $A$放在玻璃板的前面，再拿另一支外形相同的蜡烛 $B$竖立着在玻璃板后面移动，直到看上去跟蜡烛 $A$的像完全重合，这个位置就是像的位置，在白纸上记下 $A$和 $B$的位置。移动点燃的蜡烛，重做多次实验。

（1）实验过程中蜡烛 $B$　　（选填“需要”或“不需要” $)$点燃。

（2）通过对实验现象和数据的分析得出结论：平面镜所成的像与物体关于镜面　　。

（3）移去蜡烛 $B$，在其位置上竖立光屏，在光屏上　　（选填“能”或“不能” $)$承接到蜡烛 $A$的像。

（4）实验过程中同学们体会到：用玻璃板代替平面镜成像虽没有平面镜清晰，但能透过玻璃板观察到蜡烛　　（填“ $A$”或“ $B$” $)$，便于确定像的位置，这是本实验成功的关键。

小华同学在做“探究平面镜成像特点”的实验时，将玻璃板竖直放在水平桌面上，再取两段完全相同的蜡烛 $A$和 $B$，在玻璃板前放置点燃的蜡烛 $A$，然后在玻璃板后放置未点燃的蜡烛 $B$，并移动蜡烛 $B$直到和蜡烛 $A$的像完全重合，如图所示。在此实验中：

（1）在移动蜡烛 $B$时，眼睛应在玻璃板放有蜡烛 $A$的一侧，观察到蜡烛 $B$与蜡烛 $A$的像完全重合，这说明了　　；

（2）在实验的过程中，小华仔细观察，发现蜡烛 $A$的像有重影，产生这一现象的原因是　　；

（3）若蜡烛 $A$远离玻璃板，则它的像的大小　　（选填“变大”、“变小”或“不变” $)$

（4）实验中当蜡烛 $B$和蜡烛 $A$的像完全重合后，移去蜡烛 $B$，取一个光屏放在蜡烛 $B$所在的位置，发现光屏上没有蜡烛 $A$的像，这说明了平面镜所成的像是　　（选填“实”或“虚” $)$像。此时，小华将玻璃板移去，在玻璃板位置放置一个焦距为 $10\mathit{cm}$的凸透镜，发现光屏上恰好呈现清晰的倒立、等大的蜡烛像，则蜡烛 $A$到凸透镜位置的距离是　　 $\mathit{cm}$。

结合图中的实验情景，按照要求回答下列问题，

（1）对图①中的两支蜡烛的要求是　　；

（2）图②中，　　的机械效率高；

（3）图③研究的是电流产生的热量跟　　的关系；

（4）图④中的　　（填“铁屑”或“小磁针” $)$能更好的显示磁场的分布。