登录
23. (1)一个底面镀银的球冠形玻璃球放置在水平桌面上，其横截面如图所示。一条光线从玻璃球冠上表面的M点通过球心O射到球冠的底面N点。虚线PN为底面AB的法线。画出该光线经底面AB反射后在球冠形玻璃球内外的光路图。
(2)如图所示是入射光线和出射光线的示意图，请在图中填上三种不同的光学元件。
(2)如图所示是入射光线和出射光线的示意图，请在图中填上三种不同的光学元件。
答案
23. 如图所示
解析
【分析】
第(1)问：光线从M经O射向镀银底面AB的N点，AB的法线为PN，需根据光的反射定律画出N点的反射光线；反射光线会入射到球冠的圆弧面，需确定圆弧面的法线（该点的半径方向），再根据光的折射定律画出光线从玻璃射向空气的折射光线，完成内外光路。
第(2)问：甲图中光线经矩形元件后出射光线与入射光线平行，对应玻璃砖；乙图中光线经元件后向主光轴偏折，对应凸透镜；丙图中光线经元件后远离主光轴偏折，对应凹透镜。
【解析】
(1) ① 确定N点反射：过N点作AB的法线PN，入射光线ON与PN的夹角为入射角，根据反射角等于入射角，在玻璃内画出反射光线；② 反射光线入射到球冠圆弧面的某点，该点的法线为圆弧的半径，光线从玻璃射入空气，根据折射角大于入射角，画出折射光线，完成光路。
(2) 甲：矩形元件，光线斜射入后两次折射，出射光线平行于入射光线，为玻璃砖；乙：凸透镜对光线有会聚作用，图中光线经后向主光轴偏折，符合凸透镜特点；丙：凹透镜对光线有发散作用，图中光线经后远离主光轴偏折，符合凹透镜特点。
【答案】
23. 如图所示
【知识点】
光的反射定律；光的折射定律；透镜对光线的作用
【点评】
本题考查光学作图及透镜性质，需结合光的反射、折射定律作图，区分不同光学元件对光线的作用，是光学基础应用题型。
【难度系数】
0.5
第(1)问：光线从M经O射向镀银底面AB的N点，AB的法线为PN，需根据光的反射定律画出N点的反射光线；反射光线会入射到球冠的圆弧面，需确定圆弧面的法线（该点的半径方向），再根据光的折射定律画出光线从玻璃射向空气的折射光线，完成内外光路。
第(2)问：甲图中光线经矩形元件后出射光线与入射光线平行，对应玻璃砖；乙图中光线经元件后向主光轴偏折，对应凸透镜；丙图中光线经元件后远离主光轴偏折，对应凹透镜。
【解析】
(1) ① 确定N点反射：过N点作AB的法线PN，入射光线ON与PN的夹角为入射角，根据反射角等于入射角，在玻璃内画出反射光线；② 反射光线入射到球冠圆弧面的某点，该点的法线为圆弧的半径，光线从玻璃射入空气，根据折射角大于入射角，画出折射光线，完成光路。
(2) 甲：矩形元件，光线斜射入后两次折射，出射光线平行于入射光线，为玻璃砖；乙：凸透镜对光线有会聚作用，图中光线经后向主光轴偏折，符合凸透镜特点；丙：凹透镜对光线有发散作用，图中光线经后远离主光轴偏折，符合凹透镜特点。
【答案】
23. 如图所示
【知识点】
光的反射定律；光的折射定律；透镜对光线的作用
【点评】
本题考查光学作图及透镜性质，需结合光的反射、折射定律作图，区分不同光学元件对光线的作用，是光学基础应用题型。
【难度系数】
0.5
24. (2024·威海)探究凸透镜成像的规律。
第一步:测量凸透镜焦距。
（1）让太阳光依次通过多个带孔的挡板，得到平行光后照射到凸透镜上，如图甲所示。若想找到透镜焦点，应
第二步:探究成像规律。
正确安装并调节实验器材，实验过程中凸透镜始终处于50 cm刻度处。
（2）图乙中光屏上
（3）将蜡烛移至15 cm刻度处，若想在光屏上承接到清晰的像，光屏应向
（4）当光屏上成清晰的像时，若用遮光板遮住透镜上半部分，像如何变化？
第一步:测量凸透镜焦距。
（1）让太阳光依次通过多个带孔的挡板，得到平行光后照射到凸透镜上，如图甲所示。若想找到透镜焦点，应
顺时针
（顺时针/逆时针）旋转透镜。找到焦点的位置后，测出透镜的焦距为15 cm。第二步:探究成像规律。
正确安装并调节实验器材，实验过程中凸透镜始终处于50 cm刻度处。
（2）图乙中光屏上
不能
（能/不能）承接到清晰的像。（3）将蜡烛移至15 cm刻度处，若想在光屏上承接到清晰的像，光屏应向
左
（左/右）移动，请写出生活中利用该成像特点的一个实例：照相机
。（4）当光屏上成清晰的像时，若用遮光板遮住透镜上半部分，像如何变化？
像仍然完整但会变暗
。答案
24. (1)顺时针 (2)不能 (3)左 照相机 (4)像仍然完整但会变暗
解析
【分析】
本题考查凸透镜成像规律的实验操作与应用，需结合平行光测焦距的原理、凸透镜成像规律分析各问题：
1. 测量焦距时，平行光需沿凸透镜主光轴入射才能会聚到焦点，图甲中光线倾斜，需旋转透镜使主光轴与光线平行以找到焦点；
2. 判断光屏能否承接到像，需根据物距和焦距计算像距，对比光屏位置；
3. 物距变化时，根据凸透镜成像规律判断像距变化，确定光屏移动方向，对应生活应用实例；
4. 分析遮住透镜部分时，透镜折射光线的变化对像的影响。
【解析】
（1）平行光需沿凸透镜主光轴入射时，才能会聚到焦点。图甲中入射光线倾斜，顺时针旋转透镜可使透镜主光轴与平行光平行，从而找到焦点，故填顺时针。
（2）已知焦距$f=15\ \mathrm{cm}$，凸透镜在$50\ \mathrm{cm}$刻度处，图乙中蜡烛在$30\ \mathrm{cm}$刻度，物距$u=50\ \mathrm{cm}-30\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$，此时$f＜u＜2f$，像距应满足$v＞2f=30\ \mathrm{cm}$，即光屏需在$50\ \mathrm{cm}+30\ \mathrm{cm}=80\ \mathrm{cm}$刻度以外，而图中光屏在$80\ \mathrm{cm}$刻度处，无法承接到清晰的像，故填不能。
（3）蜡烛移至$15\ \mathrm{cm}$刻度处，物距$u=50\ \mathrm{cm}-15\ \mathrm{cm}=35\ \mathrm{cm}＞2f=30\ \mathrm{cm}$，根据凸透镜成像规律，此时像距应满足$f＜v＜2f$，即光屏需在$50\ \mathrm{cm}+15\ \mathrm{cm}=65\ \mathrm{cm}$到$50\ \mathrm{cm}+30\ \mathrm{cm}=80\ \mathrm{cm}$之间，因此光屏应向左移动；该成像特点是物距大于$2f$成倒立缩小实像，生活中照相机利用此原理，故填左、照相机。
（4）遮住透镜上半部分，透镜下半部分仍能折射光线，物体上每个点发出的光线仍有部分通过透镜会聚成像，因此像仍然完整，但通过的光线减少，像会变暗，故填像仍然完整但会变暗。
【答案】
(1)顺时针 (2)不能 (3)左 照相机 (4)像仍然完整但会变暗
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；凸透镜成像应用
【点评】
本题围绕凸透镜成像实验展开，考查焦距测量操作、成像规律应用及透镜遮挡对像的影响，是光学实验的基础题型，需熟练掌握成像规律核心内容。
【难度系数】
0.6
本题考查凸透镜成像规律的实验操作与应用，需结合平行光测焦距的原理、凸透镜成像规律分析各问题：
1. 测量焦距时，平行光需沿凸透镜主光轴入射才能会聚到焦点，图甲中光线倾斜，需旋转透镜使主光轴与光线平行以找到焦点；
2. 判断光屏能否承接到像，需根据物距和焦距计算像距，对比光屏位置；
3. 物距变化时，根据凸透镜成像规律判断像距变化，确定光屏移动方向，对应生活应用实例；
4. 分析遮住透镜部分时，透镜折射光线的变化对像的影响。
【解析】
（1）平行光需沿凸透镜主光轴入射时，才能会聚到焦点。图甲中入射光线倾斜，顺时针旋转透镜可使透镜主光轴与平行光平行，从而找到焦点，故填顺时针。
（2）已知焦距$f=15\ \mathrm{cm}$，凸透镜在$50\ \mathrm{cm}$刻度处，图乙中蜡烛在$30\ \mathrm{cm}$刻度，物距$u=50\ \mathrm{cm}-30\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$，此时$f＜u＜2f$，像距应满足$v＞2f=30\ \mathrm{cm}$，即光屏需在$50\ \mathrm{cm}+30\ \mathrm{cm}=80\ \mathrm{cm}$刻度以外，而图中光屏在$80\ \mathrm{cm}$刻度处，无法承接到清晰的像，故填不能。
（3）蜡烛移至$15\ \mathrm{cm}$刻度处，物距$u=50\ \mathrm{cm}-15\ \mathrm{cm}=35\ \mathrm{cm}＞2f=30\ \mathrm{cm}$，根据凸透镜成像规律，此时像距应满足$f＜v＜2f$，即光屏需在$50\ \mathrm{cm}+15\ \mathrm{cm}=65\ \mathrm{cm}$到$50\ \mathrm{cm}+30\ \mathrm{cm}=80\ \mathrm{cm}$之间，因此光屏应向左移动；该成像特点是物距大于$2f$成倒立缩小实像，生活中照相机利用此原理，故填左、照相机。
（4）遮住透镜上半部分，透镜下半部分仍能折射光线，物体上每个点发出的光线仍有部分通过透镜会聚成像，因此像仍然完整，但通过的光线减少，像会变暗，故填像仍然完整但会变暗。
【答案】
(1)顺时针 (2)不能 (3)左 照相机 (4)像仍然完整但会变暗
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；凸透镜成像应用
【点评】
本题围绕凸透镜成像实验展开，考查焦距测量操作、成像规律应用及透镜遮挡对像的影响，是光学实验的基础题型，需熟练掌握成像规律核心内容。
【难度系数】
0.6
