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物理兴趣小组在实验室进行光学实验探究。小组一:探究光的反射定律。(1)如图1所示,实验时,把纸板ENF垂直放在平面镜上,入射光线AO的入射角大小是 ____ 度。薄玻璃板-|||-E N F-|||-A B-|||-50-|||-平面镜 白纸 蜡烛 支架-|||-图1 图2(2)为了探究反射角与入射角大小的关系,应进行的操作是 ____ 。A.改变纸板与平面镜之间的夹角B.沿ON向后转动纸板EC.沿ON向后转动纸板FD.改变入射角的大小(3)将一束光贴着纸板E沿AO射到镜面上O点,纸板F上会显示出反射光束OB,接着将纸板F绕ON向后翻折,则纸板F上 ____ (选填“能”或“不能”)显示出反射光束,由此说明反射光线、入射光线与法线在 ____ 内。小组二:探究平面镜成像特点。(4)如图所示,实验中取两支大小相同的蜡烛,将一支蜡烛固定在玻璃板前方,另一支蜡烛放在玻璃板的后方,移动并寻找合适位置,目的是 ____ (选填“比较像的亮度”、“确定像的虚实”或“替代蜡烛的像”),当后面蜡烛与前方蜡烛的像完全重合,就能确定像的位置和大小了。(5)将蜡烛靠近玻璃时,蜡烛所成像的高度 ____ 。(选填“变小”、“变大”或“不变”)(6)实验过程中,两同学都在玻璃前方观察,甲通过玻璃看到乙的眼睛,乙通过玻璃也能看到甲的眼睛,这说明光路是 ____ 的。

物理兴趣小组在实验室进行光学实验探究。
小组一:探究光的反射定律。
(1)如图1所示,实验时,把纸板ENF垂直放在平面镜上,入射光线AO的入射角大小是 ____ 度。
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(2)为了探究反射角与入射角大小的关系,应进行的操作是 ____ 。
A.改变纸板与平面镜之间的夹角
B.沿ON向后转动纸板E
C.沿ON向后转动纸板F
D.改变入射角的大小
(3)将一束光贴着纸板E沿AO射到镜面上O点,纸板F上会显示出反射光束OB,接着将纸板F绕ON向后翻折,则纸板F上 ____ (选填“能”或“不能”)显示出反射光束,由此说明反射光线、入射光线与法线在 ____ 内。
小组二:探究平面镜成像特点。
(4)如图所示,实验中取两支大小相同的蜡烛,将一支蜡烛固定在玻璃板前方,另一支蜡烛放在玻璃板的后方,移动并寻找合适位置,目的是 ____ (选填“比较像的亮度”、“确定像的虚实”或“替代蜡烛的像”),当后面蜡烛与前方蜡烛的像完全重合,就能确定像的位置和大小了。
(5)将蜡烛靠近玻璃时,蜡烛所成像的高度 ____ 。(选填“变小”、“变大”或“不变”)
(6)实验过程中,两同学都在玻璃前方观察,甲通过玻璃看到乙的眼睛,乙通过玻璃也能看到甲的眼睛,这说明光路是 ____ 的。

题目解答

答案

解:(1)如图所示,入射光线AO的法线是ON;纸板ENF与平面镜垂直放置,图中的入射角是90°-50°=40°;
(2)在探究反射角与入射角的大小关系时,为了得出普遍的规律,应多次改变入射角的大小,这样才能避免结论的偶然性,应进行的操作是改变光线AO与ON的夹角,故D正确;
(3)实验中将纸板F向后折转,纸板F上不能看到反射光线,说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内;
(4)在实验中,将一支蜡烛固定在玻璃板前方,另一支蜡烛放在玻璃板的后方,移动并寻找合适位置使蜡烛与前方蜡烛的像完全重合,是为了替代蜡烛的像;
(5)平面镜成像时,像和物体的大小始终相等,因此,将蜡烛靠近玻璃时,蜡烛所成像的高度不变;
(6)实验过程中,甲通过玻璃看到乙的眼睛,乙通过玻璃也能看到甲的眼睛,这说明反射光路是可逆的。
故答案为:(1)40;(2)D;(3)不能;同一平面;(4)替代蜡烛的像;(5)不变;(6)可逆。

解析

  1. 光的反射定律:考查入射角的定义、反射角与入射角的关系、反射光线的平面性。

    • 入射角是入射光线与法线的夹角,需注意法线与镜面垂直。
    • 反射角等于入射角,需通过多次实验验证普遍性。
    • 反射光线、入射光线、法线共面,可通过实验现象直接判断。
  2. 平面镜成像特点:考查成像性质、光路可逆性。

    • 等大虚像:像与物体大小相等,像的虚实通过未接收到光直接验证。
    • 光路可逆:通过互相对视现象体现光路的双向性。

第(1)题

确定法线位置

纸板ENF垂直放置,法线ON与平面镜垂直。

计算入射角

入射光线AO与镜面夹角为$50^\circ$,则入射角为:
$90^\circ - 50^\circ = 40^\circ$

第(2)题

探究反射角与入射角关系

需改变入射角大小(如调整AO与ON的夹角),观察反射角变化,验证两者相等。选项D正确。

第(3)题

实验现象分析

纸板F翻折后无法显示反射光束,说明反射光线、入射光线、法线必须在同一平面内。

第(4)题

确定像的位置

用另一支蜡烛与像重合,替代法直接确定像的位置,而非比较亮度或虚实。

第(5)题

像的大小特性

平面镜成像时,像与物体大小始终相等,故像的高度不变。

第(6)题

光路可逆性

甲、乙互相对视现象说明光路可逆,即光从A到B与从B到A路径相同。

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