18. 核心素养 科学探究「2025山东济南中考,★★」(16分)我国古代名士谭峭所著《化书》中有“以一镜照形,……是影也与形无异”的描述,这激发了小华的好奇心和求知欲,他用如图甲所示的装置在水平桌面上进行了平面镜成像特点的实验探究。

(1)将点燃的蜡烛A放在竖直玻璃板的前方,在玻璃板前观察时发现蜡烛的像有明显“重影”,将这个玻璃板更换为
(2)更换玻璃板并记录玻璃板的位置后,小华将未点燃的相同的蜡烛B放在玻璃板后方,移动蜡烛B直到蜡烛B与蜡烛A的像重合。如图乙所示,在白纸上$a_1$处标记蜡烛A的位置,在
(3)改变蜡烛A的位置,重复实验。如图丙所示为小华的部分实验数据记录和处理图,图中$A_1$、$A_2$、$A_3$为蜡烛A的位置,$B_1$、$B_2$、$B_3$为蜡烛A的像的位置,虚线为蜡烛A的位置与对应像的位置的连线。根据图丙得到的结论是
(4)小华综合分析以上实验现象及数据,得出了平面镜所成的像与物体关于平面镜对称的结论。
(5)如图丁所示,MN为玻璃板的竖直边,蜡烛和玻璃板俯视图如图戊所示,图中P点为蜡烛像的位置,现将蜡烛移动到图中Q点,要使此时蜡烛的像的位置仍在P点,可以先将玻璃板以竖直边MN为轴
(1)将点燃的蜡烛A放在竖直玻璃板的前方,在玻璃板前观察时发现蜡烛的像有明显“重影”,将这个玻璃板更换为
薄玻璃板
(选填“茶色玻璃板”或“薄玻璃板”)可以减小“重影”对实验的影响。(2)更换玻璃板并记录玻璃板的位置后,小华将未点燃的相同的蜡烛B放在玻璃板后方,移动蜡烛B直到蜡烛B与蜡烛A的像重合。如图乙所示,在白纸上$a_1$处标记蜡烛A的位置,在
$a_2$
(选填“$a_2$”或“$a_3$”)处标记像的位置,并比较蜡烛A的像的大小与蜡烛本身是否相同。(3)改变蜡烛A的位置,重复实验。如图丙所示为小华的部分实验数据记录和处理图,图中$A_1$、$A_2$、$A_3$为蜡烛A的位置,$B_1$、$B_2$、$B_3$为蜡烛A的像的位置,虚线为蜡烛A的位置与对应像的位置的连线。根据图丙得到的结论是
像与物到镜面的距离相等,像与物的连线与镜面垂直
。(4)小华综合分析以上实验现象及数据,得出了平面镜所成的像与物体关于平面镜对称的结论。
(5)如图丁所示,MN为玻璃板的竖直边,蜡烛和玻璃板俯视图如图戊所示,图中P点为蜡烛像的位置,现将蜡烛移动到图中Q点,要使此时蜡烛的像的位置仍在P点,可以先将玻璃板以竖直边MN为轴
顺时针
(选填“顺时针”或“逆时针”)转动一定角度(小于90度),然后移动玻璃板减小
(选填“增大”或“减小”)Q点到玻璃板的距离。答案
18.答案 (1)薄玻璃板 (2)$a_2$ (3)见解析 (5)顺时针 减小
解析 (1)玻璃板越厚,两个像距离越远,“重影”越明显,因此可将玻璃板更换为薄玻璃板完成实验;(2)根据像与物的对称关系知,$a_2$和$a_1$到玻璃板的距离是相等的,应在$a_2$处标记像的位置;(3)由图丙可知,像与物到镜面的距离相等,像与物的连线与镜面垂直;(5)如图戊所示,图中P点为蜡烛像的位置,将蜡烛移动到图中Q点,要使此时蜡烛的像的位置仍在P点,由(3)中结论可知,应将玻璃板以竖直边MN为轴顺时针转动一定角度,使得玻璃板与P、Q的连线垂直,此时物距较大,应移动玻璃板减小Q点到玻璃板的距离。
解析 (1)玻璃板越厚,两个像距离越远,“重影”越明显,因此可将玻璃板更换为薄玻璃板完成实验;(2)根据像与物的对称关系知,$a_2$和$a_1$到玻璃板的距离是相等的,应在$a_2$处标记像的位置;(3)由图丙可知,像与物到镜面的距离相等,像与物的连线与镜面垂直;(5)如图戊所示,图中P点为蜡烛像的位置,将蜡烛移动到图中Q点,要使此时蜡烛的像的位置仍在P点,由(3)中结论可知,应将玻璃板以竖直边MN为轴顺时针转动一定角度,使得玻璃板与P、Q的连线垂直,此时物距较大,应移动玻璃板减小Q点到玻璃板的距离。
解析
【分析】
本题围绕平面镜成像特点的实验展开,需结合实验操作要点和成像规律分析各问题:
(1) 玻璃板有两个反射面,厚玻璃板会形成两个距离较远的像,出现重影,薄玻璃板可减小重影,据此选择合适的玻璃板;
(2) 平面镜成像时,像与物到平面镜的距离相等,据此判断像的对应位置;
(3) 观察图丙中蜡烛A和像的位置,分析连线与镜面的关系、到镜面的距离,总结成像特点;
(5) 根据平面镜成像中像与物关于镜面对称的特点,结合蜡烛位置变化,分析玻璃板的转动方向和移动距离的调整。
【解析】
(1) 玻璃板越厚,其前后两个表面反射形成的像距离越远,“重影”越明显,因此更换为薄玻璃板可减小重影对实验的影响;
(2) 平面镜成像时,像与物到平面镜的距离相等,图中$a_1$到玻璃板的距离等于$a_2$到玻璃板的距离,$a_3$距离更近,因此应在$a_2$处标记像的位置;
(3) 由图丙可知,蜡烛A的位置与对应像的位置的连线与玻璃板垂直,且A到玻璃板的距离等于对应像到玻璃板的距离,因此结论为:像与物到平面镜的距离相等,像与物的连线与镜面垂直;
(5) 要使蜡烛移到Q点后像仍在P点,根据像与物关于镜面对称,需让玻璃板与Q、P的连线垂直,因此将玻璃板以MN为轴顺时针转动;此时根据成像规律,像距等于物距,要让像在P点,需减小Q到玻璃板的距离。
【答案】
(1)薄玻璃板;(2)$a_2$;(3)像与物到平面镜的距离相等,像与物的连线与镜面垂直;(5)顺时针;减小
【知识点】
平面镜成像特点;平面镜成像实验探究
【点评】
本题结合平面镜成像实验的操作细节和成像规律进行考查,注重实验过程的理解和规律的应用,是中考常考题型,需掌握实验中的注意事项和成像特点。
【难度系数】
0.6
本题围绕平面镜成像特点的实验展开,需结合实验操作要点和成像规律分析各问题:
(1) 玻璃板有两个反射面,厚玻璃板会形成两个距离较远的像,出现重影,薄玻璃板可减小重影,据此选择合适的玻璃板;
(2) 平面镜成像时,像与物到平面镜的距离相等,据此判断像的对应位置;
(3) 观察图丙中蜡烛A和像的位置,分析连线与镜面的关系、到镜面的距离,总结成像特点;
(5) 根据平面镜成像中像与物关于镜面对称的特点,结合蜡烛位置变化,分析玻璃板的转动方向和移动距离的调整。
【解析】
(1) 玻璃板越厚,其前后两个表面反射形成的像距离越远,“重影”越明显,因此更换为薄玻璃板可减小重影对实验的影响;
(2) 平面镜成像时,像与物到平面镜的距离相等,图中$a_1$到玻璃板的距离等于$a_2$到玻璃板的距离,$a_3$距离更近,因此应在$a_2$处标记像的位置;
(3) 由图丙可知,蜡烛A的位置与对应像的位置的连线与玻璃板垂直,且A到玻璃板的距离等于对应像到玻璃板的距离,因此结论为:像与物到平面镜的距离相等,像与物的连线与镜面垂直;
(5) 要使蜡烛移到Q点后像仍在P点,根据像与物关于镜面对称,需让玻璃板与Q、P的连线垂直,因此将玻璃板以MN为轴顺时针转动;此时根据成像规律,像距等于物距,要让像在P点,需减小Q到玻璃板的距离。
【答案】
(1)薄玻璃板;(2)$a_2$;(3)像与物到平面镜的距离相等,像与物的连线与镜面垂直;(5)顺时针;减小
【知识点】
平面镜成像特点;平面镜成像实验探究
【点评】
本题结合平面镜成像实验的操作细节和成像规律进行考查,注重实验过程的理解和规律的应用,是中考常考题型,需掌握实验中的注意事项和成像特点。
【难度系数】
0.6
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