3 [2024亳州蒙城期中]敬老爱亲的小明跟奶奶聊天时，发现奶奶一直认为“人离平面镜越近，人在镜中的像越大”，为了纠正奶奶的错误认知，小明做了如下实验。
（1）如图所示，将白纸平铺在水平桌面上，用支架把玻璃板架在白纸上，并让玻璃板与纸面。
（2）将两支相同的蜡烛A和B分别竖放在玻璃板前后，点燃蜡烛（选填“A”或“B”），并移动蜡烛B，直至与蜡烛A的像重合。
（3）为了纠正奶奶的错误认知，小明多次改变蜡烛A的位置时，需确保（选填“左右”或“前后”）位置不同。
（4）小明给奶奶变了个戏法：将与蜡烛A的像重合的蜡烛B拿走，并在它的位置处竖放一个光屏，让奶奶透过玻璃板看光屏，光屏上有“蜡烛B”；不透过玻璃板直接看光屏，光屏上的“蜡烛B”却消失了。这个戏法逗得奶奶开怀大笑，同时小明也给奶奶解释了玻璃板成（选填“虚”或“实”）像的道理。

3.(1) 垂直 (2) A (3) 前后 (4) 虚

【分析】本题围绕平面镜成像特点的实验展开，需结合实验操作规范、成像规律及实虚像的判断方法逐一分析各问题：（1）玻璃板放置需垂直纸面，保证像与物在同一平面；（2）实验中点燃物体侧的蜡烛，利用其成像；（3）纠正“像随物距变化”的错误，需改变蜡烛到玻璃板的前后距离；（4）根据光屏能否承接像判断实虚像。
【解析】
（1）实验时，玻璃板需与纸面垂直，这样才能使蜡烛A的像成在水平桌面上，便于后续移动蜡烛B与像重合，故填垂直。
（2）实验中应点燃蜡烛A，使A发出的光线经玻璃板反射形成清晰的像，再移动未点燃的蜡烛B，使其与A的像重合，故填A。
（3）奶奶的错误认知是“人离平面镜越近像越大”，实际像的大小与物体大小相等，改变蜡烛A的前后位置（即到玻璃板的距离），可探究像的大小与物距无关，从而纠正错误，故填前后。
（4）实像能被光屏承接，虚像不能。此处光屏在像的位置，直接看光屏无像，说明玻璃板成虚像，故填虚。
【答案】(1)垂直 (2)A (3)前后 (4)虚
【知识点】平面镜成像实验、平面镜成像特点、实像与虚像
【点评】本题考查平面镜成像实验的基础操作与核心结论，通过实验纠正错误认知，帮助学生理解平面镜成像的本质，是光学实验的常考基础题型。
【难度系数】0.6

4 小明在进行“探究光的折射特点”的实验，所用的实验器材有激光笔、长方体玻璃砖、刻度尺、白纸。
（1）还需要的实验器材是。
（2）如图甲所示，小明将玻璃砖放在一张白纸上，让激光贴着白纸从$O$点射入玻璃砖，标记从下表面射出的位置$O'$点，让光贴着白纸的目的是。实验过程中，小明是通过对比来判断光的偏折程度的。
度的。

（3）实验过程中，小明多次改变入射角$θ$，并使每次的入射点始终为$O$点，标记出对应的从下表面射出的$O'$点，并在白纸上连接对应的$OO'$，然后测出从空气射入上表面的入射角$θ$和折射角$i$，从玻璃砖下表面射入空气的入射角$r$和折射角$β$。如表所示为记录的实验数据。

折射面 | 上表面
实验次序 | 1 | 2 | 3 | 4
入射角$θ$ | $0°$ | $15.2°$ | $30.9°$ | $48.6°$
折射角$i$ | $0°$ | $10°$ | $20°$ | $30°$
折射面 | 下表面
实验次序 | 5 | 6 | 7 | 8
入射角$r$ | $0°$ | $10°$ | $20°$ | $30°$
折射角$β$ | $0°$ | $15.2°$ | $30.9°$ |
① 小明由于疏忽少记录了一个数据，请你分析这个数据应该为。
② 分析5、6、7、8组数据可知：光从玻璃斜射入空气中时折射角（选填“大于”“小于”或“等于”）入射角。
（4）实验结束后，小明将该玻璃砖放在物理课本上，观察发现“字”在实际位置的上方，于是得出结论：透过玻璃砖看到的“字”在实际位置的上方。同组小华听到后说：“我认为你的说法不对，我看到的‘字’的位置并没有明显变化”。一起探究后，小明和小华画出了各自看到的“字”的光路图，如图乙、丙所示，你认为（选填“图乙”或“图丙”）是小明观察到的“字”的光路图，请你具体阐述理由：。

4.(1) 量角器
(2) 显示光路 折射角与入射角的大小
(3) ① 48.6° ② 大于
(4) 图乙 “字”反射的光线由玻璃斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看过去，看到的“字”的虚像在实际位置的上方

【分析】
本题围绕“探究光的折射特点”实验展开，需结合实验目的、光的折射规律、光路可逆性等知识逐一分析各问题：
1. 第(1)问：实验需测量入射角、折射角的大小，因此需补充测量角度的器材；
2. 第(2)问：光沿直线传播，贴着白纸可让光路显现；判断光的偏折程度需对比折射角与入射角的大小关系；
3. 第(3)问：①利用光路可逆性，上表面的折射角对应下表面的入射角，反之亦然，据此补全数据；②对比下表面入射角和折射角的数值，判断大小关系；
4. 第(4)问：根据光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角，人眼逆着折射光线形成虚像的原理，判断光路图及理由。
【解析】
(1) 探究光的折射特点需要测量入射角和折射角的大小，因此还需要量角器。
(2) 让光贴着白纸的目的是显示光路，便于观察光的传播路径；实验中通过对比折射角与入射角的大小来判断光的偏折程度。
(3) ① 根据光路可逆性，光从空气射入玻璃上表面时的折射角，等于光从玻璃射入空气下表面时对应的入射角。上表面第4次实验折射角为30°，对应下表面入射角为30°时，折射角应为上表面第4次实验的入射角48.6°；② 对比下表面数据，如第6组入射角10°，折射角15.2°，可知光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。
(4) 小明看到字在实际位置上方，是因为字反射的光线从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看去，会形成虚像，位置在实际位置上方，因此对应图乙。
【答案】
(1) 量角器
(2) 显示光路；折射角与入射角的大小
(3) ① 48.6°；② 大于
(4) 图乙；“字”反射的光线由玻璃斜射入空气时发生折射，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看过去，看到的“字”的虚像在实际位置的上方
【知识点】
光的折射规律；实验器材选择；光路可逆性
【点评】
本题为探究光的折射特点的实验题，综合考查实验操作目的、数据分析、光路可逆及折射成像原理，需学生熟练掌握光的折射规律的应用，注重对实验过程和原理的理解，是光学部分的典型实验题型。
【难度系数】
0.5