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1 [2024 内江]如图所示，F是凸透镜的焦点，a、b、c是三条入射光线，请作出这三条光线经凸透镜后的折射光线。
甲
凸透镜
白纸
光斑
f
乙
S
甲
凸透镜
白纸
光斑
f
乙
S
答案
1. 如图所示
解析
【分析】
要画出三条光线经凸透镜的折射光线，需利用凸透镜的三条特殊光线规律：①平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后过另一侧的焦点；②过凸透镜光心的入射光线，传播方向不改变；③从凸透镜左侧焦点发出的入射光线，经凸透镜折射后平行于主光轴。据此分别对a、b、c三条光线作图即可。
【解析】
1. 光线a：是平行于主光轴的入射光线，根据规律，折射后过凸透镜右侧的焦点，沿该方向画出折射光线；
2. 光线b：是过凸透镜光心的入射光线，根据规律，折射光线与入射光线在同一直线上，方向不变，画出该光线；
3. 光线c：是从左侧焦点发出的入射光线，根据规律，折射后平行于主光轴，沿水平方向（平行主光轴）画出折射光线。
【答案】
如图所示
【知识点】
凸透镜特殊光线、光的折射
【点评】
本题考查凸透镜特殊光线的作图，需牢记三条特殊光线的折射规律，是光学作图的基础题型，难度较低。
【难度系数】
0.3
要画出三条光线经凸透镜的折射光线，需利用凸透镜的三条特殊光线规律：①平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后过另一侧的焦点；②过凸透镜光心的入射光线，传播方向不改变；③从凸透镜左侧焦点发出的入射光线，经凸透镜折射后平行于主光轴。据此分别对a、b、c三条光线作图即可。
【解析】
1. 光线a：是平行于主光轴的入射光线，根据规律，折射后过凸透镜右侧的焦点，沿该方向画出折射光线；
2. 光线b：是过凸透镜光心的入射光线，根据规律，折射光线与入射光线在同一直线上，方向不变，画出该光线；
3. 光线c：是从左侧焦点发出的入射光线，根据规律，折射后平行于主光轴，沿水平方向（平行主光轴）画出折射光线。
【答案】
如图所示
【知识点】
凸透镜特殊光线、光的折射
【点评】
本题考查凸透镜特殊光线的作图，需牢记三条特殊光线的折射规律，是光学作图的基础题型，难度较低。
【难度系数】
0.3
2 在图中作出入射光线经过凹透镜折射后的光线。
答案
2. 如图所示
解析
【分析】
要解决凹透镜的光路作图问题，需先牢记凹透镜的特殊光线折射规律：①平行于主光轴的入射光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线会通过凹透镜的焦点；②若某条折射光线的反向延长线通过凹透镜的一个焦点，那么对应的入射光线的延长线会通过凹透镜的另一个焦点。本题中，需结合给定光线，利用上述规律确定光线的传播方向，完成作图。
【解析】
步骤1：明确凹透镜的焦点，图中左右两侧的黑点F即为凹透镜的虚焦点；
步骤2：处理下方平行于主光轴的入射光线，根据规律①，其折射光线的反向延长线需经过右侧焦点，因此从该入射光线与凹透镜的交点，向左下方画出折射光线，确保其反向延长线与右侧F点重合；
步骤3：处理上方的光线，已知其折射光线的反向延长线经过左侧焦点，根据规律②，对应的入射光线的延长线需经过右侧焦点，因此从凹透镜与该光线的交点，向左下方画出入射光线，使其延长线与右侧F点重合，完成作图。
【答案】
【知识点】
凹透镜光路作图、透镜折射规律
【点评】
本题是光学基础作图题，考查凹透镜特殊光线的折射规律应用，只要掌握规律即可顺利完成，属于难度较低的题型。
【难度系数】
0.3
要解决凹透镜的光路作图问题，需先牢记凹透镜的特殊光线折射规律：①平行于主光轴的入射光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线会通过凹透镜的焦点；②若某条折射光线的反向延长线通过凹透镜的一个焦点，那么对应的入射光线的延长线会通过凹透镜的另一个焦点。本题中，需结合给定光线，利用上述规律确定光线的传播方向，完成作图。
【解析】
步骤1：明确凹透镜的焦点，图中左右两侧的黑点F即为凹透镜的虚焦点；
步骤2：处理下方平行于主光轴的入射光线，根据规律①，其折射光线的反向延长线需经过右侧焦点，因此从该入射光线与凹透镜的交点，向左下方画出折射光线，确保其反向延长线与右侧F点重合；
步骤3：处理上方的光线，已知其折射光线的反向延长线经过左侧焦点，根据规律②，对应的入射光线的延长线需经过右侧焦点，因此从凹透镜与该光线的交点，向左下方画出入射光线，使其延长线与右侧F点重合，完成作图。
【答案】
【知识点】
凹透镜光路作图、透镜折射规律
【点评】
本题是光学基础作图题，考查凹透镜特殊光线的折射规律应用，只要掌握规律即可顺利完成，属于难度较低的题型。
【难度系数】
0.3
3 [2025 镇江期中]小明和小张讨论测量凸透镜焦距的方法。
（1）小明测量时将凸透镜
（2）小张利用一个亮着的小灯泡 S（点光源）进行测量，如图乙所示，将凸透镜嵌在一块开有圆孔的遮光板上，左右调整小灯泡 S 的位置，直到在光屏上出现一个直径
（1）小明测量时将凸透镜
正对
太阳光放置，再把一张白纸放在它的下方，如图甲所示，移动凸透镜，当白纸上出现最小、最亮
的光斑时，测得此时光斑到凸透镜光心的距离，即为焦距 f。（2）小张利用一个亮着的小灯泡 S（点光源）进行测量，如图乙所示，将凸透镜嵌在一块开有圆孔的遮光板上，左右调整小灯泡 S 的位置，直到在光屏上出现一个直径
等于
（大于/等于/小于）透镜直径的光斑，且向右移动光屏时，光斑的大小保持不变
（变大/保持不变/变小）时，测出此时小灯泡到透镜光心的距离，即为焦距 f。答案
3.（1）正对 最小、最亮 （2）等于 保持不变
解析
【分析】
第（1）题：利用太阳光测量凸透镜焦距时，需让平行于主光轴的太阳光入射到凸透镜，因此要将凸透镜正对太阳光，经凸透镜折射后会聚到焦点，此时白纸上出现的最小、最亮的光斑就是焦点，其到光心的距离为焦距。
第（2）题：当点光源S在凸透镜的焦点上时，发出的光线经凸透镜后变为平行光，平行光的特点是传播过程中光斑大小不变，此时光屏上的光斑直径等于透镜直径，向右移动光屏光斑大小不变，此时S到透镜的距离就是焦距。
【解析】
（1）测量凸透镜焦距时，需将凸透镜正对太阳光，使太阳光平行于主光轴入射，经凸透镜折射后会聚成最小、最亮的光斑，该光斑为焦点，其到凸透镜光心的距离即为焦距，因此第一空填“正对”，第二空填“最小、最亮”。
（2）当点光源S位于凸透镜的焦点处时，S发出的光线经凸透镜折射后成为平行于主光轴的平行光，此时光屏上的光斑直径等于透镜的直径；平行光在传播过程中不会改变光斑大小，因此向右移动光屏时，光斑大小保持不变，此时S到透镜光心的距离就是焦距，故第一空填“等于”，第二空填“保持不变”。
【答案】
（1）正对；最小、最亮 （2）等于；保持不变
【知识点】
凸透镜焦距测量；平行光的折射；焦点的概念
【点评】
本题考查凸透镜焦距的两种测量方法，核心是理解焦点的性质：平行光经凸透镜会聚于焦点，焦点处的光源发出的光经凸透镜变为平行光，属于光学基础题，难度适中。
【难度系数】
0.7
第（1）题：利用太阳光测量凸透镜焦距时，需让平行于主光轴的太阳光入射到凸透镜，因此要将凸透镜正对太阳光，经凸透镜折射后会聚到焦点，此时白纸上出现的最小、最亮的光斑就是焦点，其到光心的距离为焦距。
第（2）题：当点光源S在凸透镜的焦点上时，发出的光线经凸透镜后变为平行光，平行光的特点是传播过程中光斑大小不变，此时光屏上的光斑直径等于透镜直径，向右移动光屏光斑大小不变，此时S到透镜的距离就是焦距。
【解析】
（1）测量凸透镜焦距时，需将凸透镜正对太阳光，使太阳光平行于主光轴入射，经凸透镜折射后会聚成最小、最亮的光斑，该光斑为焦点，其到凸透镜光心的距离即为焦距，因此第一空填“正对”，第二空填“最小、最亮”。
（2）当点光源S位于凸透镜的焦点处时，S发出的光线经凸透镜折射后成为平行于主光轴的平行光，此时光屏上的光斑直径等于透镜的直径；平行光在传播过程中不会改变光斑大小，因此向右移动光屏时，光斑大小保持不变，此时S到透镜光心的距离就是焦距，故第一空填“等于”，第二空填“保持不变”。
【答案】
（1）正对；最小、最亮 （2）等于；保持不变
【知识点】
凸透镜焦距测量；平行光的折射；焦点的概念
【点评】
本题考查凸透镜焦距的两种测量方法，核心是理解焦点的性质：平行光经凸透镜会聚于焦点，焦点处的光源发出的光经凸透镜变为平行光，属于光学基础题，难度适中。
【难度系数】
0.7
4 [2026 无锡模拟]在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜、光屏位置如图所示，凸透镜焦距为10 cm，此时光屏上恰能成烛焰清晰的像。下列说法正确的是 （
A.照相机就是利用这一成像规律成像的
B.随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向下移动
C.将蜡烛放置在 20 cm 刻度线处，向左移动光屏能承接到烛焰清晰的像
D.将远视镜片放在蜡烛和凸透镜之间，仅将光屏远离透镜便可承接到清晰的像
C
）A.照相机就是利用这一成像规律成像的
B.随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向下移动
C.将蜡烛放置在 20 cm 刻度线处，向左移动光屏能承接到烛焰清晰的像
D.将远视镜片放在蜡烛和凸透镜之间，仅将光屏远离透镜便可承接到清晰的像
答案
4. C
解析
【分析】
首先确定实验中的物距、像距：由图可知，蜡烛在35cm刻度线处，凸透镜在50cm刻度线处，因此物距$ u = 50\mathrm{cm} - 35\mathrm{cm} = 15\mathrm{cm} $，已知凸透镜焦距$ f = 10\mathrm{cm} $，故$ f ＜ u ＜ 2f $；光屏在80cm刻度线处，像距$ v = 80\mathrm{cm} - 50\mathrm{cm} = 30\mathrm{cm} $，满足$ v ＞ 2f $，此时成倒立、放大的实像。接下来逐一分析选项：
选项A：照相机的成像规律是$ u ＞ 2f $，成倒立、缩小的实像，与当前成像规律不符，故A错误。
选项B：蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据“过凸透镜光心的光线传播方向不变”，光屏上的像会向上移动，而非向下，故B错误。
选项C：蜡烛放在20cm刻度线处时，物距$ u' = 50\mathrm{cm} - 20\mathrm{cm} = 30\mathrm{cm} $，此时$ u' ＞ 2f $，根据凸透镜成像规律，像距应满足$ f ＜ v' ＜ 2f $，即光屏应在$ 50\mathrm{cm} + 10\mathrm{cm} = 60\mathrm{cm} $到$ 50\mathrm{cm} + 20\mathrm{cm} = 70\mathrm{cm} $之间，因此向左移动光屏能承接到清晰的像，故C正确。
选项D：远视镜片是凸透镜，对光线有会聚作用，会使原本会聚的像提前成在光屏前方，因此需将光屏靠近透镜才能承接到清晰的像，而非远离，故D错误。
【解析】
本题考查凸透镜成像规律的应用，步骤如下：
1. 分析初始成像：初始物距$ u=15\mathrm{cm} $，焦距$ f=10\mathrm{cm} $，满足$ f＜u＜2f $，像距$ v=30\mathrm{cm}＞2f $，成倒立放大实像，对应投影仪原理，而照相机是$ u＞2f $成缩小实像，故A错误。
2. 蜡烛变短的像的移动：过光心的光线传播方向不变，蜡烛变短则像向上移动，B错误。
3. 蜡烛移至20cm刻度处：物距$ u'=30\mathrm{cm}＞2f $，像距需在$ f $与$ 2f $之间（10~20cm），即光屏应在60~70cm，原光屏在80cm，向左移动可承接，C正确。
4. 远视镜片的作用：远视镜片是凸透镜，会聚光线使像提前，需光屏靠近透镜，D错误。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律；透镜的作用
【点评】
本题围绕凸透镜成像实验，考查物距、像距与成像特点的对应关系，以及透镜对光线的作用，需熟练掌握凸透镜成像规律，结合实际情况分析选项，难度适中。
【难度系数】
0.6
首先确定实验中的物距、像距：由图可知，蜡烛在35cm刻度线处，凸透镜在50cm刻度线处，因此物距$ u = 50\mathrm{cm} - 35\mathrm{cm} = 15\mathrm{cm} $，已知凸透镜焦距$ f = 10\mathrm{cm} $，故$ f ＜ u ＜ 2f $；光屏在80cm刻度线处，像距$ v = 80\mathrm{cm} - 50\mathrm{cm} = 30\mathrm{cm} $，满足$ v ＞ 2f $，此时成倒立、放大的实像。接下来逐一分析选项：
选项A：照相机的成像规律是$ u ＞ 2f $，成倒立、缩小的实像，与当前成像规律不符，故A错误。
选项B：蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据“过凸透镜光心的光线传播方向不变”，光屏上的像会向上移动，而非向下，故B错误。
选项C：蜡烛放在20cm刻度线处时，物距$ u' = 50\mathrm{cm} - 20\mathrm{cm} = 30\mathrm{cm} $，此时$ u' ＞ 2f $，根据凸透镜成像规律，像距应满足$ f ＜ v' ＜ 2f $，即光屏应在$ 50\mathrm{cm} + 10\mathrm{cm} = 60\mathrm{cm} $到$ 50\mathrm{cm} + 20\mathrm{cm} = 70\mathrm{cm} $之间，因此向左移动光屏能承接到清晰的像，故C正确。
选项D：远视镜片是凸透镜，对光线有会聚作用，会使原本会聚的像提前成在光屏前方，因此需将光屏靠近透镜才能承接到清晰的像，而非远离，故D错误。
【解析】
本题考查凸透镜成像规律的应用，步骤如下：
1. 分析初始成像：初始物距$ u=15\mathrm{cm} $，焦距$ f=10\mathrm{cm} $，满足$ f＜u＜2f $，像距$ v=30\mathrm{cm}＞2f $，成倒立放大实像，对应投影仪原理，而照相机是$ u＞2f $成缩小实像，故A错误。
2. 蜡烛变短的像的移动：过光心的光线传播方向不变，蜡烛变短则像向上移动，B错误。
3. 蜡烛移至20cm刻度处：物距$ u'=30\mathrm{cm}＞2f $，像距需在$ f $与$ 2f $之间（10~20cm），即光屏应在60~70cm，原光屏在80cm，向左移动可承接，C正确。
4. 远视镜片的作用：远视镜片是凸透镜，会聚光线使像提前，需光屏靠近透镜，D错误。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律；透镜的作用
【点评】
本题围绕凸透镜成像实验，考查物距、像距与成像特点的对应关系，以及透镜对光线的作用，需熟练掌握凸透镜成像规律，结合实际情况分析选项，难度适中。
【难度系数】
0.6
5 [2024 苏州]探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示，光屏上恰好成清晰的像，该像是倒立、
等大
的实像，此凸透镜的焦距是15.0
cm。凸透镜位置不动，将蜡烛远离凸透镜，光屏适当靠近
(靠近/远离)凸透镜可以获得清晰的像。答案
5. 等大 15.0 靠近
解析
【分析】首先观察图中蜡烛、凸透镜、光屏的刻度位置，计算物距和像距；根据凸透镜成像规律，当物距等于像距时，成倒立等大的实像，此时物距等于2倍焦距，据此求出焦距；再根据凸透镜成像“物远像近像变小”的规律，判断蜡烛远离时光屏的移动方向。
【解析】由图可知，蜡烛在20.0cm刻度处，凸透镜在50.0cm刻度处，光屏在80.0cm刻度处，因此物距$ u = 50.0\,\mathrm{cm} - 20.0\,\mathrm{cm} = 30.0\,\mathrm{cm} $，像距$ v = 80.0\,\mathrm{cm} - 50.0\,\mathrm{cm} = 30.0\,\mathrm{cm} $。根据凸透镜成像规律，当$ u = v = 2f $时，成倒立、等大的实像，所以$ 2f = 30.0\,\mathrm{cm} $，解得焦距$ f = 15.0\,\mathrm{cm} $。当蜡烛远离凸透镜时，物距增大，根据“物远像近像变小”，像距会减小，因此光屏应适当靠近凸透镜才能再次得到清晰的像。
【答案】等大；15.0；靠近
【知识点】凸透镜成像规律，焦距计算，实像特点
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是利用物距与像距的关系判断成像性质和焦距，再根据物距变化分析像距变化，属于基础实验题，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】由图可知，蜡烛在20.0cm刻度处，凸透镜在50.0cm刻度处，光屏在80.0cm刻度处，因此物距$ u = 50.0\,\mathrm{cm} - 20.0\,\mathrm{cm} = 30.0\,\mathrm{cm} $，像距$ v = 80.0\,\mathrm{cm} - 50.0\,\mathrm{cm} = 30.0\,\mathrm{cm} $。根据凸透镜成像规律，当$ u = v = 2f $时，成倒立、等大的实像，所以$ 2f = 30.0\,\mathrm{cm} $，解得焦距$ f = 15.0\,\mathrm{cm} $。当蜡烛远离凸透镜时，物距增大，根据“物远像近像变小”，像距会减小，因此光屏应适当靠近凸透镜才能再次得到清晰的像。
【答案】等大；15.0；靠近
【知识点】凸透镜成像规律，焦距计算，实像特点
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是利用物距与像距的关系判断成像性质和焦距，再根据物距变化分析像距变化，属于基础实验题，难度适中。
【难度系数】0.6
6 [2024 南通]在“探究凸透镜成像的规律”实验中：
（1）为使烛焰的像成在光屏中央，小丽的调节场景如图甲所示，操作中的不当之处是
（2）如图乙所示，光屏上恰能呈现烛焰倒立、
（3）保持凸透镜位置不变，为使图乙中光屏上的像变大，小丽的操作应是
（1）为使烛焰的像成在光屏中央，小丽的调节场景如图甲所示，操作中的不当之处是
调节时没有点燃蜡烛
。（2）如图乙所示，光屏上恰能呈现烛焰倒立、
缩小
（放大/等大/缩小）的清晰实像，此时光在光屏上发生漫
反射。（3）保持凸透镜位置不变，为使图乙中光屏上的像变大，小丽的操作应是
将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜，直至光屏上呈现清晰的像
。答案
6.（1）调节时没有点燃蜡烛
（2）缩小 漫
（3）将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜，直至光屏上呈现清晰的像
（2）缩小 漫
（3）将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜，直至光屏上呈现清晰的像
解析
【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜成像实验的操作要求和成像规律逐步分析：
1. 第一问：调节烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度时，需先点燃蜡烛确定烛焰的中心，图甲中未点燃蜡烛，无法准确调节三者中心，因此存在操作不当。
2. 第二问：观察图乙，物距大于像距，结合凸透镜成像规律可判断成像性质；光屏表面粗糙，光在其表面发生漫反射，使各个方向都能看到像。
3. 第三问：根据凸透镜成像规律“物近像远像变大”，要让像变大，需调整物距和像距的关系。
【解析】
（1）在探究凸透镜成像规律的实验中，需调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，才能让像成在光屏中央。图甲中，小丽未点燃蜡烛，无法确定烛焰的中心，无法准确调节三者中心的高度，因此操作不当之处是：调节时没有点燃蜡烛。
（2）由图乙可知，物距大于像距，根据凸透镜成像规律，当$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像；光屏表面是粗糙的，光在光屏上发生漫反射，因此各个方向都能看到光屏上的像。
（3）根据凸透镜成像规律：物距减小，像距增大，像变大。因此要使光屏上的像变大，应将蜡烛靠近透镜（减小物距），同时将光屏远离透镜（增大像距），直至光屏上呈现清晰的像。
【答案】
（1）调节时没有点燃蜡烛
（2）缩小；漫
（3）将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜，直至光屏上呈现清晰的像
【知识点】
凸透镜成像规律；漫反射
【点评】
本题考查“探究凸透镜成像规律”实验的操作规范和成像规律，属于基础实验题，重点考查学生对实验要点和成像规律的理解与应用。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需结合凸透镜成像实验的操作要求和成像规律逐步分析：
1. 第一问：调节烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度时，需先点燃蜡烛确定烛焰的中心，图甲中未点燃蜡烛，无法准确调节三者中心，因此存在操作不当。
2. 第二问：观察图乙，物距大于像距，结合凸透镜成像规律可判断成像性质；光屏表面粗糙，光在其表面发生漫反射，使各个方向都能看到像。
3. 第三问：根据凸透镜成像规律“物近像远像变大”，要让像变大，需调整物距和像距的关系。
【解析】
（1）在探究凸透镜成像规律的实验中，需调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，才能让像成在光屏中央。图甲中，小丽未点燃蜡烛，无法确定烛焰的中心，无法准确调节三者中心的高度，因此操作不当之处是：调节时没有点燃蜡烛。
（2）由图乙可知，物距大于像距，根据凸透镜成像规律，当$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像；光屏表面是粗糙的，光在光屏上发生漫反射，因此各个方向都能看到光屏上的像。
（3）根据凸透镜成像规律：物距减小，像距增大，像变大。因此要使光屏上的像变大，应将蜡烛靠近透镜（减小物距），同时将光屏远离透镜（增大像距），直至光屏上呈现清晰的像。
【答案】
（1）调节时没有点燃蜡烛
（2）缩小；漫
（3）将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜，直至光屏上呈现清晰的像
【知识点】
凸透镜成像规律；漫反射
【点评】
本题考查“探究凸透镜成像规律”实验的操作规范和成像规律，属于基础实验题，重点考查学生对实验要点和成像规律的理解与应用。
【难度系数】
0.7
