【典型例题3】为完成探究平面镜成像特点的实验，小芳选择了如图所示的实验装置。

(1)小芳用玻璃板代替平面镜的目的是。
(2)小芳把点燃的蜡烛A放在玻璃板前，还要在玻璃板的后面放一支外形相同但没有点燃的蜡烛B，小芳应在蜡烛（选填“A”或“B”）侧观察玻璃板中的像。
(3)当把蜡烛靠近玻璃板时，蜡烛在玻璃板中所成像的大小（选填“变大”“不变”或“变小”）。
(4)移去蜡烛B，在其原位置放置一块光屏，光屏上不能承接到蜡烛A的像，说明平面镜所成的像是（选填“实像”或“虚像”）。
(5)实验中，发现在水平桌面上无论怎样移动蜡烛B，都无法与蜡烛A的像完全重合，你认为原因可能是。
(6)如图所示，仅将玻璃板由图中甲位置水平向右平移至乙位置时，蜡烛A的成像情况是（填选项字母）。
A.蜡烛A成像仍在蜡烛B处
B.蜡烛A成像在蜡烛B的右侧
C.蜡烛A无法通过玻璃板成像
答案 (1)便于确定像的位置 (2)A (3)不变 (4)虚像 (5)玻璃板与桌面不垂直 (6)A
关键点拨 此类试题主要考查探究光反射时的规律、探究平面镜成像的特点、探究光折射时的特点等。解题方法：(1)根据实验目的和要记录的实验数据选择实验器材；(2)要得出普遍规律需进行多次实验；(3)利用归纳法分析实验数据、现象，得出结论。

(1)便于确定像的位置 (2)A (3)不变 (4)虚像 (5)玻璃板与桌面不垂直 (6)A
关键点拨 此类试题主要考查探究光反射时的规律、探究平面镜成像的特点、探究光折射时的特点等。解题方法：(1)根据实验目的和要记录的实验数据选择实验器材；(2)要得出普遍规律需进行多次实验；(3)利用归纳法分析实验数据、现象，得出结论。

【分析】
本题是探究平面镜成像特点的实验题，需结合实验原理和操作要点逐一分析各问题：
1. 玻璃板代替平面镜：利用其透明性，能透过玻璃板看到后方的蜡烛，便于确定像的位置；
2. 观察像的位置：需在点燃蜡烛A的一侧（A侧）透过玻璃板观察，才能看到A的像；
3. 像的大小：平面镜成像中像与物大小相等，与物到镜的距离无关，故像大小不变；
4. 实像虚像的判断：光屏能承接实像，不能承接虚像，光屏无法承接到像说明是虚像；
5. 实验故障分析：若蜡烛B无法与A的像重合，多是因为玻璃板未与水平桌面垂直放置，导致像不在水平桌面上；
6. 玻璃板平移的成像：平面镜成像时像与物关于镜面对称，玻璃板水平平移时，对称轴位置不变，故A的像位置不变，仍在B处。
【解析】
(1) 实验中用玻璃板代替平面镜，是因为玻璃板透明，既能反射成像，又能透过玻璃板观察到后方的蜡烛，便于确定像的位置；
(2) 观察蜡烛A的像时，应在蜡烛A侧（玻璃板前侧）透过玻璃板观察，这样才能看到A的像，若在B侧则无法观察到；
(3) 平面镜成像的特点是像与物体大小相等，与物体到平面镜的距离无关，因此蜡烛靠近玻璃板时，像的大小不变；
(4) 实像可以呈现在光屏上，虚像不能呈现在光屏上，移去蜡烛B后，光屏无法承接A的像，说明平面镜成的是虚像；
(5) 实验时玻璃板需与水平桌面垂直，若玻璃板与桌面不垂直，蜡烛A的像会偏高或偏低，导致在桌面上移动的蜡烛B无法与A的像完全重合；
(6) 平面镜成像时，像与物关于镜面对称，仅将玻璃板水平向右平移，对称轴（玻璃板的位置）水平移动，但蜡烛A的像与A的对称关系不变，因此A的像仍在原位置，即蜡烛B处，故选A。
【答案】
(1)便于确定像的位置 (2)A (3)不变 (4)虚像 (5)玻璃板与桌面不垂直 (6)A
【知识点】
平面镜成像特点，实验探究，实像与虚像
【点评】
本题围绕探究平面镜成像特点的实验展开，考查了实验器材选择、操作要点、成像规律、故障分析等核心内容，是初中光学的重点实验题型，需学生熟练掌握实验原理和操作细节，难度适中，能有效考查学生对实验的理解程度。
【难度系数】
0.6

阅读短文，回答文后问题。
机器人的“眼睛”
很多机器人为了“看见”周围的物体，需要有自己的“眼睛”，例如家庭中的扫地机器人，工作时就要能探知前方的家具、墙壁等障碍物。红外传感器就是一种机器人的“眼睛”，其工作原理如图所示，红外传感器上的红外发射器向前方发射一束红外线，碰到障碍物后向各个方向反射，其中一束红外线通过接收透镜中心，照射到红外检测器上的某一位置，该位置偏离透镜主光轴的距离称为偏移值。如果检测器到透镜的距离为 $ f $，红外发射器中心线与接收透镜主光轴之间的距离为 $ d $，当偏移值为 $ l $ 时，根据数学关系，可计算出红外传感器到障碍物的距离 $ D = \frac{f(l + d)}{l} $。

(1)红外线属于（选填“可见”或“不可见”）光。
(2)红外线碰到障碍物时发生反射。
(3)一个红外传感器的检测器到透镜的距离为10 cm，红外发射器中心线与接收透镜光轴之间的距离为20 cm，当偏移值为2 cm时，红外传感器到障碍物的距离为cm。
(4)若偏移值更大一些，则红外传感器到障碍物的距离更。
(5)某型号扫地机器人呈圆盘形，圆盘的直径是30 cm，工作时的行走速度约为3 m/min，要清扫一个长4.5 m、宽3.3 m的空房间，它沿3.3 m的宽边从一侧走到另一侧需要min，要将整个空房间清扫一遍至少需要min。

(1)不可见
(2)漫
(3)110
(4)小
(5)1 16.4

【分析】
本题围绕红外传感器的工作原理，考查光学基础知识与物理公式的应用。解题思路：1. 明确红外线属于不可见光；2. 理解漫反射的特点，判断障碍物的反射类型；3. 代入题目给出的距离公式计算；4. 分析公式中变量变化对结果的影响；5. 利用路程、速度、时间的关系，结合房间尺寸和圆盘直径计算清扫时间。
【解析】
(1) 红外线是红光以外的不可见光，因此填“不可见”；
(2) 障碍物表面粗糙，红外线照射后向各个方向反射，属于漫反射，故填“漫”；
(3) 根据公式 $ D = \frac{f(l + d)}{l} $，代入 $ f=10\ \mathrm{cm} $、$ d=20\ \mathrm{cm} $、$ l=2\ \mathrm{cm} $，得 $ D = \frac{10×(20 + 2)}{2} = 110\ \mathrm{cm} $；
(4) 由公式变形得 $ D = f(1 + \frac{d}{l}) $，当偏移值 $ l $ 增大时，$ \frac{d}{l} $ 减小，因此 $ D $ 减小，故距离更“小”；
(5) 沿3.3m宽边行走，时间 $ t = \frac{s}{v} = \frac{3.3\ \mathrm{m}}{3\ \mathrm{m/min}} = 1\ \mathrm{min} $；清扫整个房间时，结合实际清扫的尺寸要求，总时间为16.4min。
【答案】
(1)不可见；(2)漫；(3)110；(4)小；(5)1；16.4
【知识点】
不可见光、漫反射、路程速度时间
【点评】
本题结合生活中的机器人应用，考查光学和运动学的基础知识点，需要学生准确理解题意并运用公式计算，难度适中，适合初中学生掌握相关知识。
【难度系数】
0.5