20.小明与同学从树荫下走过时,发现地面上有许多大小、形状不同的光斑,如图1所示,光斑的形状与什么因素有关呢?光斑又如何形成的呢?对此小明决定探究,他们猜想光斑的形状：

a.与树叶形状有关,光斑是树叶的影子.
b.与树叶间空隙形状有关.
c.与树叶间空隙大小有关.
(1)根据所学知识,可确定猜想a是(选填“合理”或“不合理”)的.
(2)为了进行探究,他们制作了带孔的卡片,如图2甲所示,卡片中各孔尺寸相同(约为1 cm),在进行探究时,他们在地上铺上一张白纸,把带孔的卡片置于上方,让太阳光通过卡片上的孔,观察纸面上出现的光斑形状.
(3)为验证猜想b,小明让带孔卡片,离地面白纸较近,看到的光斑与卡片中孔的形状相同,然后让带孔卡板远离白纸,到一定距离后,白纸上的光斑又成了圆形,这说明光斑的形状还与有关.
(4)为验证猜想c,如图2乙,让带孔的A纸板离地面白纸的距离不变.让B纸板向左运动,使孔径越来越小,当孔径小到一定程度时,发现白纸上的光斑由孔的形状变成圆形.这说明小孔形成的光斑与小孔形状(选填“有关”或“无关”).
(5)通过探究,他们初步得到了以下结论,(填光斑的形状)光斑一般是太阳的像,光斑的形状与树叶间空隙形状、树叶间空隙大小、树叶间空隙与地面的距离有关,不管光斑是不是像,他们都是由形成的.

20.(1)不合理
(3)孔到白纸的距离
(4)无关
(5)圆形 光的直线传播

【分析】
要解决这道题，需结合光的直线传播知识，区分影子和小孔成像的原理：首先，明确影子是光被遮挡形成的暗区，而地面上的亮光斑属于小孔成像现象，据此判断猜想a是否合理；接着通过控制变量法验证猜想b、c：验证猜想b时，改变孔到白纸的距离，观察光斑形状变化；验证猜想c时，改变孔径大小，观察光斑形状与孔形状的关系，最终得出结论。
【解析】
(1) 影子是光沿直线传播时，被不透明物体遮挡，在物体后方形成的暗区域；而地面上的光斑是亮的，属于小孔成像现象，并非影子，因此猜想a不合理。
(3) 验证猜想b时，带孔卡片离白纸近，光斑与孔形状相同；远离白纸到一定距离后，光斑变为圆形，说明光斑形状与孔到白纸的距离有关。
(4) 验证猜想c时，A纸板与地面距离不变，B纸板左移使孔径变小，当孔径足够小时，光斑由孔的形状变为圆形（太阳的像），说明小孔形成的光斑与小孔形状无关。
(5) 太阳是圆形的，因此圆形光斑是太阳的像；所有光斑（不管是影子还是像）都是由光的直线传播形成的。
【答案】
(1)不合理；(3)孔到白纸的距离；(4)无关；(5)圆形；光的直线传播
【知识点】
光的直线传播，小孔成像
【点评】
本题通过探究光斑形状的影响因素，考查光的直线传播的应用，区分了影子和小孔成像的不同，需要学生掌握控制变量法在实验中的应用，属于基础光学实验题。
【难度系数】
0.5

21.(2024·邗江区期末)图中ab是射向一由两块平面镜组成的某光学元件的光线，b为入射点；cd为ab经该元件两次反射后最终的反射光线，c为第二次反射的入射点.请在图中作出该光学元件并补全光路.

21.如答图所示

【分析】
要解决本题，需利用光的反射定律：反射光线、入射光线与法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。解题思路为：①明确两次反射的入射点为b、c；②在b点，以ab为入射光线，根据反射定律作出第一次反射光线；③该反射光线作为第二个平面镜的入射光线，在c点，以cd为最终反射光线，再次利用反射定律确定第二个平面镜的位置；④最终确定两块平面镜组成的光学元件，补全完整光路。
【解析】
根据光的反射定律，反射角等于入射角，因此：
1. 过入射点b，作ab的反射光线，该光线需指向第二个平面镜的入射区域；
2. 过入射点c，作cd的入射光线（即第一次的反射光线），结合两次反射的法线（法线垂直于平面镜），确定两块平面镜的位置，最终补全光路，得到由两块平面镜组成的光学元件，光路如答图所示。
【答案】

【知识点】
光的反射定律，光路作图
【点评】
本题结合两次反射考查光的反射定律的应用，要求学生能根据入射光线和反射光线确定平面镜的位置，锻炼了学生的光路分析与作图能力，属于中等难度的光学作图题。
【难度系数】
0.5