21. (2024·河南)在“爱眼日”宣传活动中，小明用如图所示的装置研究眼睛的成像，此时烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。接下来下列操作可模拟近视眼的是 ()

A.向水透镜注水，烛焰的像成在光屏右侧
B.向水透镜注水，烛焰的像成在光屏左侧
C.从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏右侧
D.从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏左侧

21. B

【分析】
要模拟近视眼，需先明确近视眼的成因：晶状体曲度过大，折光能力过强，导致像成在视网膜（本题中光屏）的前方（左侧）。实验中，水透镜模拟眼睛的晶状体，光屏模拟视网膜；向水透镜注水会增大水透镜的凸度，增强其折光能力，使像向透镜方向（光屏左侧）移动，符合近视眼的成像特点；从水透镜抽水则会减小水透镜的凸度，减弱折光能力，使像成在光屏右侧，模拟远视眼。据此分析各选项即可。
【解析】
水透镜模拟晶状体，光屏模拟视网膜。近视眼的成因是晶状体折光能力过强，像成在视网膜前方。向水透镜注水时，水透镜凸度变大，折光能力增强，烛焰的像会向透镜方向移动，即成在光屏左侧，可模拟近视眼；从水透镜抽水时，水透镜凸度变小，折光能力减弱，像成在光屏右侧，模拟远视眼。对选项逐一判断：A选项，向水透镜注水，像成在光屏右侧，错误；B选项，向水透镜注水，像成在光屏左侧，正确；C选项，从水透镜抽水，像成在光屏右侧，模拟远视眼，错误；D选项，从水透镜抽水，像成在光屏左侧，不符合近视眼，错误。
【答案】
B
【知识点】
近视眼成因、凸透镜成像规律
【点评】
本题结合实验装置模拟眼睛成像，将物理知识与生活中的视力问题结合，需明确水透镜与晶状体的对应关系，理解注水、抽水对透镜折光能力的影响，结合凸透镜成像规律分析像的位置变化，是一道联系实际的基础题。
【难度系数】
0.5

22. 在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，某小组同学利用图甲测出了透镜的焦距后，正确安装并调节实验装置如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像.下列说法正确的是 （）


A.乙图中成的是倒立放大的实像，符合放大镜的成像原理
B.乙图中成的是倒立放大的实像，符合照相机的成像原理
C.乙图中如果在烛焰与透镜之间放置一近视眼镜的镜片，则将光屏适当左移可得一个清晰的像
D.在乙图中保持凸透镜的位置不变，将蜡烛与光屏的位置互换，则成像情况符合投影仪的原理

22. D

【分析】首先通过图甲确定凸透镜的焦距：平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在焦点上，焦点到透镜的距离为焦距，由此算出焦距f=40cm-30cm=10cm。接着分析图乙的物距和像距：蜡烛在20cm刻度处，凸透镜在50cm刻度处，物距u=50cm-20cm=30cm；光屏在65cm刻度处，像距v=65cm-50cm=15cm。再结合凸透镜成像规律、凹透镜的作用、光路可逆性逐一分析选项。
【解析】
1. 计算焦距：由图甲可知，凸透镜位置为30.0cm，焦点位置为40.0cm，故焦距f=40.0cm-30.0cm=10.0cm。
2. 分析乙图的物距和像距：蜡烛位置20.0cm，凸透镜位置50.0cm，物距u=50.0cm-20.0cm=30.0cm；光屏位置65.0cm，像距v=65.0cm-50.0cm=15.0cm。
3. 选项分析：
A、B选项：u=30cm＞2f（20cm），根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，应用为照相机，故A、B错误。
C选项：近视眼镜镜片是凹透镜，对光线有发散作用，会使像距变大，需将光屏右移才能承接清晰的像，故C错误。
D选项：互换蜡烛与光屏位置，根据光路可逆，此时物距为15cm（f＜15cm＜2f），成倒立、放大的实像，符合投影仪的成像原理，故D正确。
【答案】D
【知识点】凸透镜成像规律、凹透镜的光学性质、光路可逆
【点评】本题综合考查凸透镜成像规律的应用，需先确定焦距，再分析物距、像距，结合成像规律和光学元件的作用判断选项，难度适中。
【难度系数】0.5

三、解答题
23. 如图所示，水里的光源O发出的一条光线射向水面，在水面处发生反射和折射，反射光线经过P点，折射光线经过A点，请在图中先通过虚线作图找出水面处的反射点，再作出入射光线、反射光线和折射光线。

23. 如图所示

【分析】
要确定水面处的反射点，需利用光的反射规律：反射光线的反向延长线经过光源的虚像。首先作光源O关于水面的对称点（虚像），连接该虚像与P点，与水面的交点即为反射点；再依次连接O与反射点得入射光线，反射点与P得反射光线，最后连接反射点与A得折射光线，完成作图。
【解析】
1. 作光源O关于水面的对称点O'（O的虚像）；
2. 连接O'P，与水面交于点M，点M为水面处的反射点；
3. 连接OM，得到入射光线；
4. 连接MP，得到反射光线；
5. 连接MA，得到折射光线。
【答案】
按上述步骤作出的图形（含入射光线OM、反射光线MP、折射光线MA，反射点为M）
【知识点】
光的反射定律、平面镜成像应用、光的折射规律
【点评】
本题考查光的反射与折射的作图，核心是利用平面镜成像确定反射点，属于基础光学作图题，需掌握反射光线的成像原理。
【难度系数】
0.5

24. 如图表示分别从凸透镜的二倍焦距和一倍焦距处射向透镜的光线.请在图中画出它们通过透镜后的光路(P是与透镜距离等于两倍焦距的位置).

解：
作图依据：
1. 根据凸透镜成像规律，物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，因此从左侧二倍焦距位置P射向透镜的光线，经凸透镜折射后，出射光线经过透镜右侧对应的二倍焦距点。
2. 从凸透镜一倍焦距（焦点）处发出的入射光线，属于过焦点的特殊光线，经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴射出。
按上述规则绘制两条出射光线，用实线表示光线，标注箭头标明光的传播方向即可。

【分析】
要完成该光路作图，需依据凸透镜的两条特殊光线规律：①从二倍焦距处发出的光线，经凸透镜折射后会通过另一侧的二倍焦距点；②从焦点（一倍焦距处）发出的光线，经凸透镜折射后会平行于主光轴。解题时，先明确两条入射光线的位置（二倍焦距P点、一倍焦距焦点），再按对应规律绘制折射光线，并标注光的传播方向。
【解析】
1. 处理从二倍焦距位置P射向透镜的光线：根据凸透镜成像规律，当物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，因此该光线经透镜折射后，出射光线需经过透镜右侧对应的二倍焦距点，用实线绘制并标注箭头。
2. 处理从一倍焦距（焦点）处射向透镜的光线：根据凸透镜特殊光线规律，过焦点的入射光线经折射后平行于主光轴射出，用实线绘制并标注箭头。
【答案】
画出两条带箭头的实线折射光线：一条从透镜左侧二倍焦距P点入射，折射后过透镜右侧二倍焦距点；另一条从透镜左侧焦点入射，折射后平行于主光轴。
【知识点】
凸透镜的特殊光线、凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜特殊光线的应用，是光学作图的基础题型，牢记核心规律即可完成作图，难度适中。
【难度系数】
0.6

25. 如图所示的实验装置，可以用来研究光从水中斜射到与空气的分界面时所发生的光现象.

（1）使入射角i在一定范围内由小变大，会发现折射角γ（填写变化规律），且折射角总是大于相应的入射角.
（2）当入射角i增大到某一值时，折射角γ会达到最大值，该最大值是.
（3）若继续增大入射角i，将会发现不再有光线，而只存在光线.

25.（1）由小变大 （2）$90°$ （3）折射 反射

【分析】
本题考查光从水斜射入空气时的折射规律及全反射现象。解题思路：先回忆光的折射规律，明确光从光密介质（水）斜射入光疏介质（空气）时，折射角随入射角的变化关系；再结合全反射的条件，即入射角增大到临界角时折射角达90°，继续增大入射角会发生全反射，此时无折射光线、只有反射光线，据此逐一分析题目中的三个问题。
【解析】
（1）根据光的折射规律，当光从水斜射入空气时，折射角随入射角的增大而增大，因此入射角i由小变大时，折射角γ也由小变大。
（2）当入射角增大到临界角时，折射光线与界面平行，折射角达到最大值90°，因此该最大值是90°。
（3）当入射角超过临界角后，会发生全反射现象，此时不再有折射光线，只存在反射光线。
【答案】
（1）由小变大 （2）$90°$ （3）折射；反射
【知识点】
光的折射规律；全反射现象
【点评】
本题为光学基础题，考查光在水与空气分界面的折射规律及全反射的特点，属于对核心基础知识点的直接应用，需学生理解折射角与入射角的变化关系、全反射的条件。
【难度系数】
0.6