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a、b
控制变量
竖直
粗糙
反射角等于入射角
反射光与入射光重合
B
$20°$
便于确定像的位置
未点燃
大小相等

【分析】本题围绕声音的音调特性设计两个探究实验,需结合控制变量法分析实验设计思路:实验一探究音调与频率的关系,需控制拨动力度相同,保证响度一致,通过改变钢尺伸出长度改变振动频率,从而得出音调与频率的关系;实验二探究气柱长短对音调的影响,需保持气柱横截面积相同,改变气柱长度,以此选择符合条件的量筒并判断研究方法。
【解析】实验一:探究音调的影响因素时,应使用大小相同的力拨动钢尺,确保钢尺振动的振幅相同(响度相同),仅改变钢尺伸出桌面的长度,使钢尺振动的频率不同,听辨声音的音调变化,得出声音的音调与频率有关。实验二:探究气柱发声的音调与气柱长短的关系时,需控制气柱的横截面积相同,改变气柱的长度,a、b量筒粗细相同(气柱横截面积相同),气柱长度不同,因此应选量筒a、b,该实验中控制其他变量不变,只改变一个变量的方法是控制变量法。
【答案】相同;频率;a、b;控制变量
【知识点】音调与频率;控制变量法
【点评】本题是声现象中关于音调影响因素的基础实验题,重点考查控制变量法的应用,难度适中,需学生掌握探究实验中控制变量的思路。
【难度系数】0.6
【分析】
本题围绕“光反射时的规律”实验展开,需结合实验操作要求、反射定律内容逐一分析各问题:
1. 第(1)问:实验中纸板需与平面镜垂直,才能让法线在纸板平面内,保证能同时呈现入射光和反射光的径迹,因此要竖直放置。
2. 第(2)问:要让不同方向都能看到光的径迹,需利用漫反射,粗糙表面能发生漫反射,光滑表面为镜面反射,仅特定方向可见,故选粗糙纸板。
3. 第(3)问:多次改变入射光,比较入射角和反射角,可得出反射角等于入射角的结论;当入射光沿法线入射时,入射角为0°,反射角也为0°,反射光与入射光重合,因此光束变亮。
4. 第(4)问:法线始终垂直于平面镜,平面镜不动则法线方向不变;纸板后倾后,反射光不在纸板平面内,反射光方向改变;反射角始终等于入射角,据此判断选项。
5. 第(5)问:入射角减小10°时,反射角同步减小10°,反射光线与入射光线的夹角变化量为20°,即反射光线偏转20°。
【解析】
(1) 实验时,需将纸板$ENF$竖直立在平面镜上,确保法线在纸板平面内,才能在纸板上同时呈现入射光线和反射光线,故填竖直。
(2) 粗糙的纸板表面能发生漫反射,可使不同方向的同学都观察到光在纸板上的径迹,因此选粗糙。
(3) 多次改变入射光方向,测量入射角和反射角,可得结论:光反射时,反射角等于入射角;当入射光沿法线$NO$入射时,入射角为0°,反射角也为0°,反射光线与入射光线重合,所以光束变亮。
(4) 法线始终垂直于平面镜,平面镜水平不变,法线方向不变,A错误;纸板后倾后,反射光线不在纸板平面内,反射光方向改变,B正确;光反射时反射角始终等于入射角,C错误,故选B。
(5) 入射角是入射光线与法线的夹角,反射角等于入射角。当入射角减小10°,反射角也减小10°,反射光线与入射光线的夹角减少20°,因此反射光线偏转的角度为20°。
【答案】
(1) 竖直
(2) 粗糙
(3) 反射角等于入射角;反射光与入射光重合
(4) B
(5) 20°
【知识点】
光的反射定律;漫反射;入射角与反射角
【点评】
本题考查光的反射实验的操作要点和反射定律的应用,涵盖实验设计、现象分析和规律计算,是光学基础题型,需熟练掌握实验细节和反射定律内容。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题围绕“探究平面镜成像的特点”实验展开,需结合实验原理和操作要求逐一分析各问题:
1. 玻璃板透明,可同时观察到蜡烛①的像和后方的蜡烛②,便于确定像的位置,这是实验选择玻璃板而非平面镜的核心原因;
2. 实验中选未点燃的蜡烛②,避免其火焰干扰对蜡烛①像的观察;蜡烛②与蜡烛①的像完全重合,说明像与物大小相等;光屏无法承接像,证明平面镜成的是虚像;
3. 平面镜成像的本质是像与物关于镜面对称,当蜡烛①位置不变时,像相对于玻璃板的位置不会改变,因此小华移动自身时,像的位置不变;
4. 根据平面镜成像特点,像距等于物距,玻璃板向蜡烛①靠近2cm,蜡烛①到玻璃板的距离减少2cm,像到玻璃板的距离也减少2cm,因此蜡烛②需向玻璃板移动4cm才能再次重合;
5. 平面镜成像的对称性是关于镜面本身,与玻璃板是否倾斜无关,因此像仍然与蜡烛①关于镜面对称;
6. 研究像与物的左右位置关系,需选择左右不对称的模型,才能通过像与模型的左右对比得出结论,故应选A选项。
【解析】
(1) 实验中用薄玻璃板代替平面镜,是因为玻璃板透明,能在观察到蜡烛①像的同时,看到后方的蜡烛②,便于确定像的位置;
(2) 实验应选择与蜡烛①外形相同且未点燃的蜡烛②,避免点燃的蜡烛火焰干扰对像的观察;移动蜡烛②使其与像完全重合,说明像与物大小相等;光屏无法承接像,说明平面镜成的是虚像;
(3) 平面镜成像中,像与物关于镜面对称,物的位置不变时,像相对于玻璃板的位置不变,因此小华向右移动时,像的位置不变;
(4) 玻璃板向蜡烛①靠近2cm,蜡烛①到玻璃板的距离减少2cm,像到玻璃板的距离也减少2cm,蜡烛②需向玻璃板移动4cm,才能使蜡烛②再次与蜡烛①的像重合;
(5) 平面镜成像的对称性是关于镜面,与玻璃板是否倾斜无关,因此蜡烛①的像仍然与蜡烛①关于镜面对称;
(6) 研究像与物的左右位置关系,需选择左右不对称的模型,A选项的模型左右不对称,可达到实验目的,故选A。
【答案】
24.(1)便于确定像的位置 (2)未点燃 大小相等 虚
(3)不变 (4)4 (5)仍然 (6)A
【知识点】
平面镜成像特点、实验探究平面镜成像、虚像的特点
【点评】
本题是平面镜成像实验的基础考查题,涵盖实验操作要点、成像特点的应用等核心内容,需熟练掌握实验原理和操作细节,属于常规实验题。
【难度系数】
0.5