实验专题（二）声学、光学实验
★ 知识点1：声音的产生、传播及乐音的三个特征
1.（2018湖南娄底）如图所示，小秦改变了尺子伸出桌面的长度，用大小相同的力拨动尺子，尺子振动的（ A ）
A．音调与声源振动的频率有关 B．音色与声源振动的幅度有关
C．响度跟人与声源的距离无关 D．声音只能在空气中传播
★ 知识点2：光的直线传播、反射定律、平面镜成像特点、折射及其规律、凸透镜成像规律
2.（2018山东济宁）如图所示，小易利用激光灯、可折转的光屏、平面镜等器材探究光的反射定律。下列说法正确的是（ B ）
A．光屏能显示光路，是因为发生了镜面反射
B．将左侧光屏向后折转，是为了探究“反射光线、入射光线与法线是否在同一平面内”
C．验证“光路可逆”时必须用两个激光灯
D．验证“反射角等于入射角”时，入射角不能为0°
★ 对应练习：
1．将电铃扣在抽气盘上的玻璃钟罩内，如图1所示。通电后可以看到电铃在振动，听到电铃发出的声音。用抽气机向外抽气的过程中，仍可清晰地看到电铃在振动，但铃声越来越小。对以上现象的解释，下列说法错误的是（ ）
A．听到铃声又看到电铃在振动，说明声音是由物体的振动发生的
B．听到铃声越来越小，说明声音要借助介质才能传播（推理可得出：真空不能传声）
C．看到电铃在振动，说明光束要借助介质才能传播
D．看到电铃在振动，说明光束能穿透玻璃
图2
图1
图3
甲 图4 乙
2．如图2所示，用尺子作乐器探究决定音调高低的因素，把钢尺紧按在桌面上，一端伸出桌边，拨动钢尺，听它振动发出的声音，同时注意钢尺振动的快慢，改变钢尺伸出桌边的长度，再次拨动，使钢尺每次的振动幅度大致相同。实验发现：尺子伸出桌面的长度越长振动越 ，发出声音的音调越
6
；尺子伸出桌面的长度越短振动越 ，发出声音的音调越 。由此可得出结论：音调的高低与 有关
3．温度一定时，声波在同种介质中的传播速度是 的（选填“相同”或“不同”）。如图3所示是用一根吸管做的笛子，在吸管上有五个孔，其中一个是吹孔。嘴对着吹孔吹，由于吸管内空气柱发生 产生笛声。用手指按住其他不同的孔吹笛，可以听到不同的声音，这主要改变了声音的 。
编号
长度/cm
直径/cm
频率/Hz
1
1.50
2131
2
31.00
2.00
1284
3
48.50
2.50
656
4．图4甲展示的曾候乙编钟是我国古代的一种打击乐器，青铜编钟依大小次序编组悬挂，形成一定的音阶。演奏者按音谱敲打，可以演奏出美妙的乐曲。编钟越大，音调就越 （填“高”或“低”）。形如杏仁状柱体，扁如“盒瓦”的编钟，其截面如图4乙所示，分别敲击钟的A、B、C三个部位，则编钟可发出 个固有频率的音调。
5．微风吹过，金属管风铃发出悦耳的声音。小明想探究管子发出声音的频率与长度、直径的关系。他选取了材料与管壁厚度都相同、长度和直径都不同的三根直管，将它们用细线悬挂，敲击后，测出各自发出声音的频率，数据如右表：
（1）用刻度尺测量1号管长度如图5所示，读数是 cm。
图5
（2）三根管中音调最低的是 号。
（3）根据表中数据，能否得出“管子发出声音的频率随长度、直径的增大都会减小”的结论？请说明你的理由。
答： （能/不能）；
理由： 。
（4）小明发现悬挂的金属管发出声音时在做有规律的摆动，认为金属管发出的声音是由于摆动所产生的。请设计一简单的实验来检验小明的想法，简要写出实验方案和判断方法。
实验方案： ；
判断方法： 。
6．在学习吉他演奏的过程中，小华发现琴弦发出声音的音调高低是各种因素影响的，他决定对此进行研究，经过和同学们讨论，提出了以下猜想：
猜想一：琴弦发出声音的高低，可能与琴弦的横截面积有关。
猜想二：琴弦发出声音的高低，可能与琴弦的长短有关。
编号
材料
长度／cm
横截面积／mm2
1
铜
60
0．76
6
2
铜
60
0．89
3
铜
60
1．02
4
铜
80
0．76
5
铜
6
铜
100
0．76
7
钢
80
1．02
8
尼龙
80
1．02
9
尼龙
100
1．02
猜想三：琴弦发生声音的高低，可能与琴弦的材料有关。
为了验证上述猜想是否正确，他们找到了右表所列出
的不同规格的琴弦，因为音调的高低决定于声源振动的频率，
于是又借来一个能够测量振动频率的仪器进行实验。
（1）为了验证猜想一，应选用编号为_________、__________、__________的琴弦进行实验。 为了验证猜想二，应选用编号
为__________、__________、__________的琴弦进行实验。
（2）表中有的材料规格没有填全，为了保证猜想三，必须
图1
知道该项内容，请在表中填上所缺数据。
（3）随着实验的进行，小华又觉得琴弦音调的高低，可能还
与琴弦的松紧程度有关，为了验证一猜想，必须进行的操作
是： 。
7．如图1，在“探究平面镜成像特点” 的实验中，下列叙述正确的是（ ）
A．蜡烛在玻璃板中成的是实像 B．蜡烛在玻璃板中成的像比实物大
C．蜡烛移近玻璃板时，像会远离玻璃板 D．蜡烛与它的像到玻璃板的距离相等
8．小聪小组跟老师一起设计了如图2所示的实验装置探究“光的反射定律”。
图2
（1）如图2甲所示，小聪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A0与ON的夹角进行实验，测量记录如上表所示。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；小聪认为应是：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2乙中，再用另一只激光笔让光线沿着B0(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______________________________。
图3
9．某同学在做探究光的折射特点实验，图3
6
是光从空气射入水中时的光路．实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧．通过实验还得到如下数据：
入射角α
０°
15°
30°
45°
60°
反射角β
０°
15°
30°
45°
60°
折射角γ
０°
11°
22.1°
35.4°
40.9°
（1）分析表中数据，可得出结论：
①光从空气斜射到水面时，将同时发生 和 现象；
②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是： ，且折射角 （大于／等于／小于）入射角．当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零。
图4乙
原放置
玻璃板处
图4甲
纸张
B
A
该同学根据上述实验中的发现和结论②总结出了光的折射特点。
（2）请你对该同学通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价。
是否存在不足？答： （是／否）；
请简要说明理由： 。
10．一组同学在探究平面镜成像的特点时，将点燃的蜡烛A放在玻璃
板的一侧，看到玻璃板后有蜡烛的像。
（1）此时用另一个完全相同的蜡烛B在玻璃板后的纸面上来回
移动，发现无法让它与蜡烛A的像完全重合（图4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，蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合，说明 。
（3）图4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。 ____________________________________________。
（4）他们发现，旁边一组同学是将玻璃板和蜡烛放在方格纸上进行实验的。你认为选择白纸和方格纸哪种做法更好？说出你的理由：_______________________________。
11．【探究名称】探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关
【提出问题】小明通过前面物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜.在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（图5甲），看到手指 的像；然后再用它观察远处的房屋（图5乙），看到房屋 的像。（选填“放大”、“等大”或“缩小”）他想：凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关？
6
物体到凸透镜的距离/㎝
光屏上像到凸透镜的距离/㎝
光屏上像
的大小
40
13.5
缩小
30
15
缩小
20
20
等大
15
30
放大
10
光屏上没有像
8
光屏上没有像
【进行猜想】凸透镜成像的大小可能与 有关。
【设计并进行实验】
小明在图6所示的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如右表所示。
【结论与应用】
（1）分析数据可知物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越 ，同时发现像到凸透镜的距离就越 。
（2）小明班照毕业照时，摄影师发现两旁还有同学没有进入取景框内，这时摄影师应使照相机 同学（选填“靠近”或“远离”），同时还应 照相机的暗箱长度（选填“增长”、“缩短”或“不改变”）。
图6
图5
乙
甲
图7
12．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）蜡烛、凸透镜（焦距为10cm）、光屏依次放在光具
座上，要使烛焰的像能呈在光屏的中央，需调节
烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在 上。
当它们处于如图7所示的位置时，在光屏上能得到清晰的像，则该像是 （填“倒立”或“正立”）、_________（填“缩小” 、“等大”或“放大”）的实像。
（2）将蜡烛稍远离凸透镜，光屏上的像变模糊。要再次在光屏上得到清晰的像，可采用下列方法：①若移动光屏，则应将光屏__________（填“远离”或“靠近”） 凸透镜；②若不移动光屏，则可在蜡烛和凸透镜之间再放上一个焦距合适的________（填“凸透镜”或“凹透镜”）。
6
【参考答案】
1．C 2．慢 底 快 高 物体振动快慢 3．相同 振动 音色
4.低 2 5．（1）20.50 （2）3 （3）不能 没有控制变量（4）将金属管悬挂，轻推使其摆动。 若能听到其发声，则说明发声是由摆动产生的，反之则不是由摆动产生的。6．（1）1、2、3 （2）1、4、6 80 1.02（3）取任意编号的一种琴弦，调整其松紧程度，用相同的力拨动琴弦，比较音调的高低。7.D
8．
9． (1)①折射 反射 ②折射角随入射角的增大而增大 小于(2)是 探究过程不完整，还应该做其他多种透明介质之间的折射实验
10．（1）玻璃板没有竖直放置 （2）像与物体的大小相等（3）连接像与物的对应点，判断连线与镜面是否垂直，分别测量两点到镜面的距离（或将纸沿镜面所在位置对折，判断像与物两点是否重合（4）方格纸可以直接在纸上判断物体与像之间的位置关系
11．【提出问题】放大 缩小
【进行猜想】物体到凸透镜的距离
【结论与应用】（1）大 长 （2）远离 缩短
12.（1）同一高度 倒立 缩小 （2）靠近 凹透镜
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