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17. 请在图中完成光线通过透镜后折射的光路图(F 为透镜的焦点)。
答案
如图所示
解析
【分析】
首先回忆凸透镜的特殊光线折射规律：过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。观察图中的入射光线，一条经过光心O，另一条经过焦点F，分别根据对应的规律画出折射光线即可。
【解析】
1. 对于经过光心O的入射光线：根据凸透镜的光学性质，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，沿原光线方向延长画出折射光线；
2. 对于经过焦点F的入射光线：根据凸透镜的光学性质，过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，画出平行于主光轴的折射光线。
最终完成的光路图如下：
$
【答案】
如图所示
$
【知识点】
凸透镜的特殊光线
【点评】
本题考查凸透镜特殊光线的光路作图，属于光学基础题型，熟练掌握过光心、过焦点的光线的折射规律是解题关键。
【难度系数】
0.8
首先回忆凸透镜的特殊光线折射规律：过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。观察图中的入射光线，一条经过光心O，另一条经过焦点F，分别根据对应的规律画出折射光线即可。
【解析】
1. 对于经过光心O的入射光线：根据凸透镜的光学性质，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，沿原光线方向延长画出折射光线；
2. 对于经过焦点F的入射光线：根据凸透镜的光学性质，过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，画出平行于主光轴的折射光线。
最终完成的光路图如下：
$
【答案】
如图所示
$
【知识点】
凸透镜的特殊光线
【点评】
本题考查凸透镜特殊光线的光路作图，属于光学基础题型，熟练掌握过光心、过焦点的光线的折射规律是解题关键。
【难度系数】
0.8
18. 在图中,用水平力将物体静止压在墙上,请画出物体受到摩擦力的示意图。
答案
如图所示
解析
（在物体重心处画一条竖直向上的带箭头线段，标注“f”）
19. (10 分)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,所用凸透镜的焦距为 10 cm。
(1)如图甲,光屏上呈现清晰的像,此像的性质是倒立、
(2)如图乙,保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至 16 cm 刻度线处,移动光屏,观察到光屏上只能出现光斑,人眼在图中 A 处应向
(3)如图丙,在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜的镜片是
(1)如图甲,光屏上呈现清晰的像,此像的性质是倒立、
放大
的实像,生活中的投影仪
(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)利用了该原理工作。若保持蜡烛和光屏位置不变,移动凸透镜至40 cm
刻度线处,光屏上能再次呈现清晰的像。(2)如图乙,保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至 16 cm 刻度线处,移动光屏,观察到光屏上只能出现光斑,人眼在图中 A 处应向
左
(选填“左”或“右”)看才能观察到烛焰正立、放大的虚
像。(3)如图丙,在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜的镜片是
凸透镜
(选填“凸透镜”或“凹透镜”),可用于矫正远视眼
(选填“近视眼”或“远视眼”)。答案
（1）放大 投影仪 40 cm （2）左 虚 （3）凸透镜 远视眼
解析
【分析】
1. 第(1)问：先通过图甲确定物距，结合已知焦距，判断物距与焦距的关系，从而得出成像性质和对应生活应用；再利用光路可逆原理，计算凸透镜移动后的位置。
计算物距：蜡烛在10cm刻度，凸透镜在25cm刻度，物距$u=25\,\mathrm{cm}-10\,\mathrm{cm}=15\,\mathrm{cm}$，已知焦距$f=10\,\mathrm{cm}$，满足$f＜u＜2f$，成倒立放大实像，对应投影仪。
利用光路可逆：原来像距$v=55\,\mathrm{cm}-25\,\mathrm{cm}=30\,\mathrm{cm}$，当物距变为30cm时，像距变为15cm，凸透镜位置为$10\,\mathrm{cm}+30\,\mathrm{cm}=40\,\mathrm{cm}$刻度线处。
2. 第(2)问：计算物距，判断物距小于焦距时的成像特点，结合虚像与物体的位置关系，确定观察方向。
物距$u=16\,\mathrm{cm}-10\,\mathrm{cm}=6\,\mathrm{cm}＜f$，成正立放大虚像，虚像与物体在透镜同侧，所以人眼在A处需向左看。
3. 第(3)问：根据光屏移动方向判断镜片对光线的作用，确定镜片类型，再结合视力矫正知识得出矫正的眼病。
光屏靠近透镜才能清晰，说明镜片会聚光线，是凸透镜，凸透镜用于矫正远视眼。
【解析】
(1) 由图甲可知，物距$ u = 25\,\mathrm{cm} - 10\,\mathrm{cm} = 15\,\mathrm{cm} $，已知凸透镜焦距$ f = 10\,\mathrm{cm} $，满足$ f ＜ u ＜ 2f $，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，投影仪利用这一原理工作。
原来的像距$ v = 55\,\mathrm{cm} - 25\,\mathrm{cm} = 30\,\mathrm{cm} $，根据光路可逆原理，当物距变为$ 30\,\mathrm{cm} $时，像距变为$ 15\,\mathrm{cm} $，此时凸透镜的位置为$ 10\,\mathrm{cm} + 30\,\mathrm{cm} = 40\,\mathrm{cm} $刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。
(2) 移动凸透镜至16cm刻度线处，物距$ u = 16\,\mathrm{cm} - 10\,\mathrm{cm} = 6\,\mathrm{cm} ＜ f $，根据凸透镜成像规律，此时成正立、放大的虚像，虚像与物体在凸透镜的同侧，所以人眼在A处应向左看才能观察到该虚像。
(3) 将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后再次呈现清晰的像，说明该镜片对光线有会聚作用，因此是凸透镜；远视眼成因是晶状体折光能力弱，像成在视网膜后方，凸透镜可会聚光线，使像成在视网膜上，故可用于矫正远视眼。
【答案】
(1) 放大；投影仪；40 cm
(2) 左；虚
(3) 凸透镜；远视眼
【知识点】
凸透镜成像规律；光路可逆；远视眼矫正
【点评】
本题综合考查凸透镜成像规律的应用、光路可逆原理以及视力矫正的相关知识，需要学生熟练掌握不同物距下的成像特点，并能结合现象分析光学元件的作用，将理论知识与实际应用结合起来。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：先通过图甲确定物距，结合已知焦距，判断物距与焦距的关系，从而得出成像性质和对应生活应用；再利用光路可逆原理，计算凸透镜移动后的位置。
计算物距：蜡烛在10cm刻度，凸透镜在25cm刻度，物距$u=25\,\mathrm{cm}-10\,\mathrm{cm}=15\,\mathrm{cm}$，已知焦距$f=10\,\mathrm{cm}$，满足$f＜u＜2f$，成倒立放大实像，对应投影仪。
利用光路可逆：原来像距$v=55\,\mathrm{cm}-25\,\mathrm{cm}=30\,\mathrm{cm}$，当物距变为30cm时，像距变为15cm，凸透镜位置为$10\,\mathrm{cm}+30\,\mathrm{cm}=40\,\mathrm{cm}$刻度线处。
2. 第(2)问：计算物距，判断物距小于焦距时的成像特点，结合虚像与物体的位置关系，确定观察方向。
物距$u=16\,\mathrm{cm}-10\,\mathrm{cm}=6\,\mathrm{cm}＜f$，成正立放大虚像，虚像与物体在透镜同侧，所以人眼在A处需向左看。
3. 第(3)问：根据光屏移动方向判断镜片对光线的作用，确定镜片类型，再结合视力矫正知识得出矫正的眼病。
光屏靠近透镜才能清晰，说明镜片会聚光线，是凸透镜，凸透镜用于矫正远视眼。
【解析】
(1) 由图甲可知，物距$ u = 25\,\mathrm{cm} - 10\,\mathrm{cm} = 15\,\mathrm{cm} $，已知凸透镜焦距$ f = 10\,\mathrm{cm} $，满足$ f ＜ u ＜ 2f $，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，投影仪利用这一原理工作。
原来的像距$ v = 55\,\mathrm{cm} - 25\,\mathrm{cm} = 30\,\mathrm{cm} $，根据光路可逆原理，当物距变为$ 30\,\mathrm{cm} $时，像距变为$ 15\,\mathrm{cm} $，此时凸透镜的位置为$ 10\,\mathrm{cm} + 30\,\mathrm{cm} = 40\,\mathrm{cm} $刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。
(2) 移动凸透镜至16cm刻度线处，物距$ u = 16\,\mathrm{cm} - 10\,\mathrm{cm} = 6\,\mathrm{cm} ＜ f $，根据凸透镜成像规律，此时成正立、放大的虚像，虚像与物体在凸透镜的同侧，所以人眼在A处应向左看才能观察到该虚像。
(3) 将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后再次呈现清晰的像，说明该镜片对光线有会聚作用，因此是凸透镜；远视眼成因是晶状体折光能力弱，像成在视网膜后方，凸透镜可会聚光线，使像成在视网膜上，故可用于矫正远视眼。
【答案】
(1) 放大；投影仪；40 cm
(2) 左；虚
(3) 凸透镜；远视眼
【知识点】
凸透镜成像规律；光路可逆；远视眼矫正
【点评】
本题综合考查凸透镜成像规律的应用、光路可逆原理以及视力矫正的相关知识，需要学生熟练掌握不同物距下的成像特点，并能结合现象分析光学元件的作用，将理论知识与实际应用结合起来。
【难度系数】
0.6
20. (10 分)如图为研究滑轮组机械效率的实验装置。
|实验序号|钩码所受的重力 G/N|钩码上升高度 h/m|绳自由端拉力 F/N|绳自由端移动距离 s/m|机械效率 η|
|1|4|0.1|1.8|0.3|74%|
|2|8|0.1|3.1|0.3|86%|
|3|8|0.1|2.5|0.4| |
(1)实验时拉动弹簧测力计应注意
(2)分析表中数据可知,实验 2 是用图
(3)通过比较
(4)通过比较 2、3 两次实验数据,可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时,
(5)实验中边拉动绳子边读出弹簧测力计示数,测力计示数不稳定。有同学认为应该静止时读数,他的想法是不正确的,因为他没有考虑到
|实验序号|钩码所受的重力 G/N|钩码上升高度 h/m|绳自由端拉力 F/N|绳自由端移动距离 s/m|机械效率 η|
|1|4|0.1|1.8|0.3|74%|
|2|8|0.1|3.1|0.3|86%|
|3|8|0.1|2.5|0.4| |
(1)实验时拉动弹簧测力计应注意
在竖直方向匀速拉动
。(2)分析表中数据可知,实验 2 是用图
乙
做的实验,实验 3 中的机械效率是80%
。(3)通过比较
1、2
(填实验序号)两次实验数据,可得出结论：同一滑轮组提升重物时,物重越大,滑轮组的机械效率越高。(4)通过比较 2、3 两次实验数据,可得出结论：不同滑轮组提升相同重物时,
动滑轮越轻
,滑轮组的机械效率越高。(5)实验中边拉动绳子边读出弹簧测力计示数,测力计示数不稳定。有同学认为应该静止时读数,他的想法是不正确的,因为他没有考虑到
摩擦力
对滑轮组机械效率的影响。答案
（1）在竖直方向匀速拉动 （2）乙 80% （3）1.2 （4）动滑轮越轻 （5）摩擦力
解析
【分析】
1. 第(1)问：实验中只有在竖直方向匀速拉动弹簧测力计，才能使滑轮组处于平衡状态，拉力与阻力相互平衡，保证弹簧测力计示数稳定且等于绳子自由端的拉力。
2. 第(2)问：先通过$n=\frac{s}{h}$计算绳子段数，确定对应滑轮组；再利用机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$代入实验3的数据计算效率。
3. 第(3)问：探究同一滑轮组物重对效率的影响，需控制滑轮组相同（绳子段数相同）、改变物重，据此筛选实验序号。
4. 第(4)问：对比实验2、3，物重相同但滑轮组不同，分析动滑轮重力差异与机械效率的关系，得出结论。
5. 第(5)问：静止时读数，滑轮与绳子间无摩擦力，测得拉力偏小，会导致机械效率计算值偏大，因此该想法忽略了摩擦力的影响。
【解析】
(1) 实验时要在竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时拉力与滑轮组受到的阻力平衡，弹簧测力计示数稳定且等于绳子自由端的拉力。
(2) 实验2中，承担物重的绳子段数$n=\frac{s}{h}=\frac{0.3m}{0.1m}=3$，对应图乙的滑轮组；
实验3的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{8N×0.1m}{2.5N×0.4m}=\frac{0.8J}{1J}=80\%$
(3) 探究同一滑轮组提升重物时物重对机械效率的影响，需控制滑轮组相同，改变物重，实验1和2符合条件，故比较1、2两次实验。
(4) 实验2、3提升相同重物，实验3的动滑轮更重，机械效率更低，因此得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。
(5) 静止时读数，滑轮与绳子之间没有摩擦力，测得的拉力偏小，计算出的总功偏小，机械效率偏大，所以该想法没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。
【答案】
(1) 在竖直方向匀速拉动
(2) 乙；80%
(3) 1、2
(4) 动滑轮越轻
(5) 摩擦力
【知识点】
滑轮组机械效率；控制变量法；机械效率计算
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率实验，考查了实验操作规范、机械效率计算及影响因素分析，重点运用控制变量法探究规律，需学生理解额外功的来源对机械效率的影响，是力学实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
1. 第(1)问：实验中只有在竖直方向匀速拉动弹簧测力计，才能使滑轮组处于平衡状态，拉力与阻力相互平衡，保证弹簧测力计示数稳定且等于绳子自由端的拉力。
2. 第(2)问：先通过$n=\frac{s}{h}$计算绳子段数，确定对应滑轮组；再利用机械效率公式$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}$代入实验3的数据计算效率。
3. 第(3)问：探究同一滑轮组物重对效率的影响，需控制滑轮组相同（绳子段数相同）、改变物重，据此筛选实验序号。
4. 第(4)问：对比实验2、3，物重相同但滑轮组不同，分析动滑轮重力差异与机械效率的关系，得出结论。
5. 第(5)问：静止时读数，滑轮与绳子间无摩擦力，测得拉力偏小，会导致机械效率计算值偏大，因此该想法忽略了摩擦力的影响。
【解析】
(1) 实验时要在竖直方向匀速拉动弹簧测力计，此时拉力与滑轮组受到的阻力平衡，弹簧测力计示数稳定且等于绳子自由端的拉力。
(2) 实验2中，承担物重的绳子段数$n=\frac{s}{h}=\frac{0.3m}{0.1m}=3$，对应图乙的滑轮组；
实验3的机械效率：
$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}=\frac{Gh}{Fs}=\frac{8N×0.1m}{2.5N×0.4m}=\frac{0.8J}{1J}=80\%$
(3) 探究同一滑轮组提升重物时物重对机械效率的影响，需控制滑轮组相同，改变物重，实验1和2符合条件，故比较1、2两次实验。
(4) 实验2、3提升相同重物，实验3的动滑轮更重，机械效率更低，因此得出结论：不同滑轮组提升相同重物时，动滑轮越轻，滑轮组的机械效率越高。
(5) 静止时读数，滑轮与绳子之间没有摩擦力，测得的拉力偏小，计算出的总功偏小，机械效率偏大，所以该想法没有考虑到摩擦力对滑轮组机械效率的影响。
【答案】
(1) 在竖直方向匀速拉动
(2) 乙；80%
(3) 1、2
(4) 动滑轮越轻
(5) 摩擦力
【知识点】
滑轮组机械效率；控制变量法；机械效率计算
【点评】
本题围绕滑轮组机械效率实验，考查了实验操作规范、机械效率计算及影响因素分析，重点运用控制变量法探究规律，需学生理解额外功的来源对机械效率的影响，是力学实验的典型题型。
【难度系数】
0.6
