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4. (南京鼓楼期末)强强设计了一款测量水面高度的仪器,与水面夹角为$45°$的入射光经反射后在光屏上形成亮点$P_{1}$;若$P_{1}$向亮点$P_{2}$移动,表示水面正在(填“上升”或“下降”),折射角(填“增大”“不变”或“减小”);$P_{2}$在水中像的位置相对于$P_{1}$在水中像的位置(填“上升”“不变”或“下降”)。要使该装置更灵敏,即水面高度变化一定时光斑移动更明显,下列措施中可行的一项是(填字母)。
A.减小入射角
B.将光屏右移一段距离
C.将光屏绕$A$点顺时针转过一定的角度
A.减小入射角
B.将光屏右移一段距离
C.将光屏绕$A$点顺时针转过一定的角度
答案
上升
不变
不变
C
不变
不变
C
解析
【分析】
要解决本题，需结合光的反射定律、折射定律及平面镜成像的几何关系分析：
1. 判断水面变化：入射光方向固定，水面为水平面，法线始终垂直水面，入射角不变，反射角也不变。当水面上升时，入射点向左移动，反射光线方向不变，因此光屏上的亮点向上移动，即P1向P2移动，由此判断水面变化。
2. 折射角的变化：根据折射定律，折射角由入射角和介质折射率决定，本题中入射角和介质均不变，故折射角不变。
3. 水中像的相对位置：水面相当于平面镜，光屏上的点经水面成像时，物与像关于水面对称。P1、P2在竖直光屏上的相对位置不变，因此它们在水中的像的相对位置也不变。
4. 灵敏度的判断：要使光斑移动更明显，需增大相同水面变化对应的光斑位移，结合几何关系分析各选项，选择可行措施。
【解析】
1. 水面变化分析：入射光与水面夹角为45°，方向固定，水面为水平面，法线垂直水面，入射角（入射光与法线的夹角）不变，反射角等于入射角也不变。当水面上升时，入射点O向左移动，反射光线方向不变，因此反射光线在光屏上的亮点向上移动，即P1向P2移动，说明水面正在上升。
2. 折射角分析：根据光的折射定律，折射角大小由入射角和两种介质的折射率决定，本题中入射角不变，水的折射率不变，故折射角不变。
3. 水中像的位置分析：水面相当于平面镜，光屏上的P1、P2在水中的像属于平面镜成像，物与像关于水面对称。P1和P2在竖直光屏上沿竖直方向排列，它们的像也沿竖直方向排列，相对位置不变，因此P2在水中像的位置相对于P1在水中像的位置不变。
4. 灵敏度措施分析：要使水面高度变化一定时光斑移动更明显，需增大相同水面变化对应的光斑位移。
A. 减小入射角：会改变折射光线的方向，但无法保证光斑移动更明显，不可行；
B. 将光屏右移：光斑移动距离与光屏到入射点的水平距离有关，但效果有限；
C. 将光屏绕A点顺时针转过一定角度：光屏倾斜后，相同的水平位移会在光屏上产生更大的距离，使光斑移动更明显，可行。
【答案】
上升；不变；不变；C
【知识点】
光的反射、光的折射、平面镜成像
【点评】
本题结合几何光学核心规律，通过分析水面变化时光斑的移动，考查学生对光的反射、折射及平面镜成像的理解，需结合几何关系推导，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合光的反射定律、折射定律及平面镜成像的几何关系分析：
1. 判断水面变化：入射光方向固定，水面为水平面，法线始终垂直水面，入射角不变，反射角也不变。当水面上升时，入射点向左移动，反射光线方向不变，因此光屏上的亮点向上移动，即P1向P2移动，由此判断水面变化。
2. 折射角的变化：根据折射定律，折射角由入射角和介质折射率决定，本题中入射角和介质均不变，故折射角不变。
3. 水中像的相对位置：水面相当于平面镜，光屏上的点经水面成像时，物与像关于水面对称。P1、P2在竖直光屏上的相对位置不变，因此它们在水中的像的相对位置也不变。
4. 灵敏度的判断：要使光斑移动更明显，需增大相同水面变化对应的光斑位移，结合几何关系分析各选项，选择可行措施。
【解析】
1. 水面变化分析：入射光与水面夹角为45°，方向固定，水面为水平面，法线垂直水面，入射角（入射光与法线的夹角）不变，反射角等于入射角也不变。当水面上升时，入射点O向左移动，反射光线方向不变，因此反射光线在光屏上的亮点向上移动，即P1向P2移动，说明水面正在上升。
2. 折射角分析：根据光的折射定律，折射角大小由入射角和两种介质的折射率决定，本题中入射角不变，水的折射率不变，故折射角不变。
3. 水中像的位置分析：水面相当于平面镜，光屏上的P1、P2在水中的像属于平面镜成像，物与像关于水面对称。P1和P2在竖直光屏上沿竖直方向排列，它们的像也沿竖直方向排列，相对位置不变，因此P2在水中像的位置相对于P1在水中像的位置不变。
4. 灵敏度措施分析：要使水面高度变化一定时光斑移动更明显，需增大相同水面变化对应的光斑位移。
A. 减小入射角：会改变折射光线的方向，但无法保证光斑移动更明显，不可行；
B. 将光屏右移：光斑移动距离与光屏到入射点的水平距离有关，但效果有限；
C. 将光屏绕A点顺时针转过一定角度：光屏倾斜后，相同的水平位移会在光屏上产生更大的距离，使光斑移动更明显，可行。
【答案】
上升；不变；不变；C
【知识点】
光的反射、光的折射、平面镜成像
【点评】
本题结合几何光学核心规律，通过分析水面变化时光斑的移动，考查学生对光的反射、折射及平面镜成像的理解，需结合几何关系推导，难度适中。
【难度系数】
0.5
三、解答题
5.（南京鼓楼期末）如图甲所示是小明做“探究平面镜成像的特点”实验，提供A、B两支完全相同的蜡烛、白纸、薄玻璃板（厚度忽略不计）、刻度尺等器材。
(1) 该实验中用薄玻璃板代替平面镜，目的是确定像的。
(2) 将蜡烛A竖直放在玻璃板前面并点燃，蜡烛B竖直放在玻璃板后面移动，直至，说明像与物大小相等。
(3) 小明在白纸上留下的标记如图乙所示，接下来他测量的距离，并连接物、像位置点，借助工具判断出连线与镜面，从而得出像与物关于镜面对称。
(4) 以下选项和本实验中收集多组数据目的不相同的是(填字母)。
A. 探究凸透镜成像规律
B. 研究冰熔化特点
C. 研究气泡的运动速度
D. 测量物理书的宽度
(5) 完成上面实验后，小明联想到生活中双层玻璃窗成像的情景，于是他又找来一块相同的薄玻璃板，并将器材按图丙竖直放置，且两块玻璃板平行，小明测出蜡烛所成两个像的距离为10 cm(图中未画出)，则两块玻璃之间的距离为cm。若将蜡烛竖直放在两玻璃板之间，$\mathrm{P}_1$和$\mathrm{P}_2$分别是蜡烛P在两玻璃板中所成距离最近的像，如图丁所示，当蜡烛P在两玻璃板之间沿任意方向平移，以其中一个像为参照物，另一个像(填“运动”“静止”或“运动或静止”)。
5.（南京鼓楼期末）如图甲所示是小明做“探究平面镜成像的特点”实验，提供A、B两支完全相同的蜡烛、白纸、薄玻璃板（厚度忽略不计）、刻度尺等器材。
(1) 该实验中用薄玻璃板代替平面镜，目的是确定像的。
(2) 将蜡烛A竖直放在玻璃板前面并点燃，蜡烛B竖直放在玻璃板后面移动，直至，说明像与物大小相等。
(3) 小明在白纸上留下的标记如图乙所示，接下来他测量的距离，并连接物、像位置点，借助工具判断出连线与镜面，从而得出像与物关于镜面对称。
(4) 以下选项和本实验中收集多组数据目的不相同的是(填字母)。
A. 探究凸透镜成像规律
B. 研究冰熔化特点
C. 研究气泡的运动速度
D. 测量物理书的宽度
(5) 完成上面实验后，小明联想到生活中双层玻璃窗成像的情景，于是他又找来一块相同的薄玻璃板，并将器材按图丙竖直放置，且两块玻璃板平行，小明测出蜡烛所成两个像的距离为10 cm(图中未画出)，则两块玻璃之间的距离为cm。若将蜡烛竖直放在两玻璃板之间，$\mathrm{P}_1$和$\mathrm{P}_2$分别是蜡烛P在两玻璃板中所成距离最近的像，如图丁所示，当蜡烛P在两玻璃板之间沿任意方向平移，以其中一个像为参照物，另一个像(填“运动”“静止”或“运动或静止”)。
答案
位置
B与A的像完全重合
像与物到平面镜
垂直
D
5
静止
状态
不变
控制温度
113.7
B与A的像完全重合
像与物到平面镜
垂直
D
5
静止
状态
不变
控制温度
113.7
解析
【分析】
本题围绕“探究平面镜成像的特点”实验展开，需结合实验原理、操作要点、数据处理及拓展应用逐一分析：
1. 玻璃板代替平面镜的核心作用是利用其透明性确定像的位置，这是实验器材选择的关键；
2. 利用等效替代法，通过蜡烛B与A的像重合判断像物大小相等；
3. 实验结论需通过测量物距、像距及连线与镜面的关系得出；
4. 收集多组数据的目的分“找普遍规律”和“减小误差”两类，需区分；
5. 双层玻璃板成像的拓展问题，需结合平面镜成像的距离规律分析相对运动状态。
【解析】
(1) 薄玻璃板透明，能同时观察到蜡烛A的像和蜡烛B，便于确定像的位置，故填“位置”；
(2) 移动蜡烛B直至B与A的像完全重合，因A、B完全相同，可说明像与物大小相等，故填“B与A的像完全重合”；
(3) 需测量像与物到平面镜的距离，再连接物、像位置点，判断连线与镜面是否垂直，从而得出像与物关于镜面对称，故依次填“像与物到平面镜”“垂直”；
(4) 本实验收集多组数据是为了寻找普遍规律：A、B、C均为寻找普遍规律，D测量物理书宽度是为了减小误差，故选D；
(5) 双层玻璃板中，每个玻璃板成的像间距为两块玻璃间距的2倍，已知两像距离10cm，故玻璃间距为5cm；蜡烛在两玻璃板间平移时，两像相对位置不变，以一个像为参照物，另一个像静止，故填“5”“静止”。
【答案】
位置；B与A的像完全重合；像与物到平面镜；垂直；D；5；静止
【知识点】
平面镜成像特点；实验探究方法；数据处理分析
【点评】
本题是平面镜成像实验的综合考查，覆盖实验核心操作、结论推导、数据目的区分及拓展应用，需学生掌握实验原理和方法，区分“找规律”与“减小误差”的不同场景，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕“探究平面镜成像的特点”实验展开，需结合实验原理、操作要点、数据处理及拓展应用逐一分析：
1. 玻璃板代替平面镜的核心作用是利用其透明性确定像的位置，这是实验器材选择的关键；
2. 利用等效替代法，通过蜡烛B与A的像重合判断像物大小相等；
3. 实验结论需通过测量物距、像距及连线与镜面的关系得出；
4. 收集多组数据的目的分“找普遍规律”和“减小误差”两类，需区分；
5. 双层玻璃板成像的拓展问题，需结合平面镜成像的距离规律分析相对运动状态。
【解析】
(1) 薄玻璃板透明，能同时观察到蜡烛A的像和蜡烛B，便于确定像的位置，故填“位置”；
(2) 移动蜡烛B直至B与A的像完全重合，因A、B完全相同，可说明像与物大小相等，故填“B与A的像完全重合”；
(3) 需测量像与物到平面镜的距离，再连接物、像位置点，判断连线与镜面是否垂直，从而得出像与物关于镜面对称，故依次填“像与物到平面镜”“垂直”；
(4) 本实验收集多组数据是为了寻找普遍规律：A、B、C均为寻找普遍规律，D测量物理书宽度是为了减小误差，故选D；
(5) 双层玻璃板中，每个玻璃板成的像间距为两块玻璃间距的2倍，已知两像距离10cm，故玻璃间距为5cm；蜡烛在两玻璃板间平移时，两像相对位置不变，以一个像为参照物，另一个像静止，故填“5”“静止”。
【答案】
位置；B与A的像完全重合；像与物到平面镜；垂直；D；5；静止
【知识点】
平面镜成像特点；实验探究方法；数据处理分析
【点评】
本题是平面镜成像实验的综合考查，覆盖实验核心操作、结论推导、数据目的区分及拓展应用，需学生掌握实验原理和方法，区分“找规律”与“减小误差”的不同场景，难度适中。
【难度系数】
0.5
6.（南京建邺期末）在“探究冰的熔化特点”实验中，小明采用如图甲所示的装置，试管中装有适量的碎冰。
(1) 实验过程中利用温度传感器采集数据并观察电脑屏幕上显示的冰熔化的温度—时间的图像，如图乙所示，同时还要观察冰的变化情况。由图乙可知冰在熔化时需要吸热，但是温度却，所以冰属于晶体。
(2) 小华同学想观察碘的升华现象，设计了两种方案，其中方案一(图丙)采用水浴法加热的主要目的是(填“受热均匀”或“控制温度”)；方案二(图丁)中要求电吹风吹至碘锤的热风温度不能超过$°\mathrm{C}$。(碘的熔点为$113.7\ °\mathrm{C}$，碘的沸点为$184.4\ °\mathrm{C}$，酒精灯火焰的温度可以达到$500\ °\mathrm{C}$)
(1) 实验过程中利用温度传感器采集数据并观察电脑屏幕上显示的冰熔化的温度—时间的图像，如图乙所示，同时还要观察冰的变化情况。由图乙可知冰在熔化时需要吸热，但是温度却，所以冰属于晶体。
(2) 小华同学想观察碘的升华现象，设计了两种方案，其中方案一(图丙)采用水浴法加热的主要目的是(填“受热均匀”或“控制温度”)；方案二(图丁)中要求电吹风吹至碘锤的热风温度不能超过$°\mathrm{C}$。(碘的熔点为$113.7\ °\mathrm{C}$，碘的沸点为$184.4\ °\mathrm{C}$，酒精灯火焰的温度可以达到$500\ °\mathrm{C}$)
答案
位置
B与A的像完全重合
像与物到平面镜
垂直
D
5
静止
状态
不变
控制温度
113.7
B与A的像完全重合
像与物到平面镜
垂直
D
5
静止
状态
不变
控制温度
113.7
解析
【分析】
本题考查晶体熔化特点和碘的升华实验，需结合实验目的分析各空的填写逻辑：第(1)问探究冰的熔化特点，除温度变化外，还需观察状态变化，结合图像判断晶体熔化的温度特征；第(2)问碘的升华实验要避免碘熔化，需控制加热温度不超过碘的熔点，据此分析两种方案的设计目的。
【解析】
(1) 探究冰的熔化特点时，除记录温度随时间的变化，还需观察冰的状态变化（固态→固液共存态→液态）；由图乙可知，冰在熔化过程中持续吸热，但温度保持不变，符合晶体的熔化特点，因此冰属于晶体。
(2) 碘的熔点为113.7℃，若加热温度超过熔点，碘会先熔化，无法观察升华现象。方案一采用水浴法加热，水的沸点为100℃，目的是控制温度不超过100℃，使碘不会熔化，直接升华；方案二的热风温度不能超过碘的熔点113.7℃，防止碘熔化，才能观察到升华现象。
【答案】
状态；不变；控制温度；113.7
【知识点】
晶体熔化特点；升华现象；水浴法应用
【点评】
本题围绕两个基础实验考查核心知识点，需理解实验设计的原理，避免因温度过高干扰实验现象，属于中等难度的实验题，注重对实验细节的掌握。
【难度系数】
0.5
本题考查晶体熔化特点和碘的升华实验，需结合实验目的分析各空的填写逻辑：第(1)问探究冰的熔化特点，除温度变化外，还需观察状态变化，结合图像判断晶体熔化的温度特征；第(2)问碘的升华实验要避免碘熔化，需控制加热温度不超过碘的熔点，据此分析两种方案的设计目的。
【解析】
(1) 探究冰的熔化特点时，除记录温度随时间的变化，还需观察冰的状态变化（固态→固液共存态→液态）；由图乙可知，冰在熔化过程中持续吸热，但温度保持不变，符合晶体的熔化特点，因此冰属于晶体。
(2) 碘的熔点为113.7℃，若加热温度超过熔点，碘会先熔化，无法观察升华现象。方案一采用水浴法加热，水的沸点为100℃，目的是控制温度不超过100℃，使碘不会熔化，直接升华；方案二的热风温度不能超过碘的熔点113.7℃，防止碘熔化，才能观察到升华现象。
【答案】
状态；不变；控制温度；113.7
【知识点】
晶体熔化特点；升华现象；水浴法应用
【点评】
本题围绕两个基础实验考查核心知识点，需理解实验设计的原理，避免因温度过高干扰实验现象，属于中等难度的实验题，注重对实验细节的掌握。
【难度系数】
0.5
