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11. 如图所示，平行光通过图中左侧虚线框(其中放置一块透镜)后，在右侧光屏上形成一个圆形光斑，该光斑的直径比透镜大.请你判断虚线框中是否是凸透镜，说出接下来的操作及判断方法.(不添加其他器材)
(1)操作:将光屏
(2)判断方法:
(1)操作:将光屏
向左移动
.(2)判断方法:
若能在光屏上观察到光斑的直径比透镜直径小的则为凸透镜
.答案
11.(1)向左移动 (2)若能在光屏上观察到光斑的直径比透镜直径小的则为凸透镜
解析
【分析】
要判断虚线框中的透镜类型，需利用凸透镜和凹透镜对光线的作用差异：凸透镜对光线有会聚作用，平行光经凸透镜后会向焦点会聚，在焦点前时光斑直径大于透镜直径，靠近焦点时光斑会变小；凹透镜对光线有发散作用，平行光经凹透镜后始终向外发散，光屏越靠近透镜，光斑越小，但不会小于透镜直径。因此可通过移动光屏，观察光斑直径的变化来区分透镜类型。
【解析】
(1) 操作：将光屏向左移动，减小光屏与透镜的距离，观察光斑大小的变化。
(2) 判断方法：若向左移动光屏的过程中，能在光屏上观察到光斑的直径比透镜直径小，说明该透镜对光线有会聚作用，是凸透镜；若向左移动光屏时，光斑直径始终不小于透镜直径，说明透镜对光线有发散作用，是凹透镜。
【答案】
(1) 向左移动 (2) 若能在光屏上观察到光斑的直径比透镜直径小的则为凸透镜
【知识点】
透镜对光线的作用
【点评】
本题考查凸透镜与凹透镜对光线的作用，核心是通过移动光屏观察光斑大小变化来判断透镜类型，需掌握两种透镜的光线传播特点，是透镜知识点的基础应用。
【难度系数】
0.5
要判断虚线框中的透镜类型，需利用凸透镜和凹透镜对光线的作用差异：凸透镜对光线有会聚作用，平行光经凸透镜后会向焦点会聚，在焦点前时光斑直径大于透镜直径，靠近焦点时光斑会变小；凹透镜对光线有发散作用，平行光经凹透镜后始终向外发散，光屏越靠近透镜，光斑越小，但不会小于透镜直径。因此可通过移动光屏，观察光斑直径的变化来区分透镜类型。
【解析】
(1) 操作：将光屏向左移动，减小光屏与透镜的距离，观察光斑大小的变化。
(2) 判断方法：若向左移动光屏的过程中，能在光屏上观察到光斑的直径比透镜直径小，说明该透镜对光线有会聚作用，是凸透镜；若向左移动光屏时，光斑直径始终不小于透镜直径，说明透镜对光线有发散作用，是凹透镜。
【答案】
(1) 向左移动 (2) 若能在光屏上观察到光斑的直径比透镜直径小的则为凸透镜
【知识点】
透镜对光线的作用
【点评】
本题考查凸透镜与凹透镜对光线的作用，核心是通过移动光屏观察光斑大小变化来判断透镜类型，需掌握两种透镜的光线传播特点，是透镜知识点的基础应用。
【难度系数】
0.5
三、解答题
12. 根据题目要求作图.
(1)如图甲所示,一束光射向玻璃三棱镜,请画出这束光进入三棱镜和离开三棱镜后的光线,并完成光路图.
(2)如图乙所示,CC'是凸透镜的主光轴,O是光心,F是焦点.请画出光线A、B通过凸透镜后的光路图.
(3)请在图丙中画出光线经过凹透镜后的光路图(F为焦点).
12. 根据题目要求作图.
(1)如图甲所示,一束光射向玻璃三棱镜,请画出这束光进入三棱镜和离开三棱镜后的光线,并完成光路图.
(2)如图乙所示,CC'是凸透镜的主光轴,O是光心,F是焦点.请画出光线A、B通过凸透镜后的光路图.
(3)请在图丙中画出光线经过凹透镜后的光路图(F为焦点).
答案
12.如答图所示
解析
【分析】
本题考查光学基本光路作图，需分别掌握三棱镜、凸透镜、凹透镜的折射规律：
1. 图甲（三棱镜）：光从空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角，光线向三棱镜底边偏折；光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，再次向底边偏折，需先画法线，再按折射规律画两次折射光线。
2. 图乙（凸透镜）：凸透镜特殊光线规律：过焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；过光心的光线传播方向不变，据此画折射光线。
3. 图丙（凹透镜）：凹透镜特殊光线规律：平行于主光轴的光线经凹透镜后，折射光线反向延长线过同侧焦点；指向另一侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴，据此画折射光线。
【解析】
(1) 甲图：在光进入三棱镜的入射点画法线，根据光从空气进入玻璃，折射角小于入射角，画出第一次折射光线；在出射点画法线，光从玻璃进入空气，折射角大于入射角，画出第二次折射光线，两次光线均向三棱镜底边偏折。
(2) 乙图：光线A从左焦点F发出，经凸透镜后平行于主光轴；光线B过光心O，传播方向不变，画出对应折射光线。
(3) 丙图：上方平行于主光轴的光线，经凹透镜后，折射光线反向延长线过左焦点F；下方指向右焦点F的光线，经凹透镜后平行于主光轴，画出对应折射光线。
【答案】
如答图所示
【知识点】
光的折射规律、凸透镜光路作图、凹透镜光路作图
【点评】
本题考查光学基础光路作图，需熟练掌握三棱镜、凸透镜、凹透镜的折射规律，是光学部分的核心基础作图题。
【难度系数】
0.5
本题考查光学基本光路作图，需分别掌握三棱镜、凸透镜、凹透镜的折射规律：
1. 图甲（三棱镜）：光从空气斜射入玻璃时，折射角小于入射角，光线向三棱镜底边偏折；光从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，再次向底边偏折，需先画法线，再按折射规律画两次折射光线。
2. 图乙（凸透镜）：凸透镜特殊光线规律：过焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；过光心的光线传播方向不变，据此画折射光线。
3. 图丙（凹透镜）：凹透镜特殊光线规律：平行于主光轴的光线经凹透镜后，折射光线反向延长线过同侧焦点；指向另一侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴，据此画折射光线。
【解析】
(1) 甲图：在光进入三棱镜的入射点画法线，根据光从空气进入玻璃，折射角小于入射角，画出第一次折射光线；在出射点画法线，光从玻璃进入空气，折射角大于入射角，画出第二次折射光线，两次光线均向三棱镜底边偏折。
(2) 乙图：光线A从左焦点F发出，经凸透镜后平行于主光轴；光线B过光心O，传播方向不变，画出对应折射光线。
(3) 丙图：上方平行于主光轴的光线，经凹透镜后，折射光线反向延长线过左焦点F；下方指向右焦点F的光线，经凹透镜后平行于主光轴，画出对应折射光线。
【答案】
如答图所示
【知识点】
光的折射规律、凸透镜光路作图、凹透镜光路作图
【点评】
本题考查光学基础光路作图，需熟练掌握三棱镜、凸透镜、凹透镜的折射规律，是光学部分的核心基础作图题。
【难度系数】
0.5
13.如图甲所示,将透明的薄壁(厚度可忽略不计)方形水槽水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束,小明通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的折射现象.
(1)水槽中注入一定量的水后,侧壁上B处得到一个光点,为使B处的光点移至C处,则应使水槽中的水量
(2)如图乙所示,小明将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射,为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播,则激光笔照射的方向应满足的条件是
(1)水槽中注入一定量的水后,侧壁上B处得到一个光点,为使B处的光点移至C处,则应使水槽中的水量
增加
(选填“增加”“减少”或“不变”),若BC间距离为2 cm,则水面高度的变化量$\Delta h$大于
(选填“大于”“小于”或“等于”)2 cm.(2)如图乙所示,小明将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射,为使光束第一次从水面射出后沿DE方向传播,则激光笔照射的方向应满足的条件是
平行于DE
,且激光笔照射在水槽底部的位置必须在②
(选填“①”“②”或“③”)区域内.答案
13.(1)增加 大于 (2)平行于DE ②
解析
【分析】
第(1)问：要让侧壁光点从B移到上方的C处，需改变水面高度，结合光的折射规律，水面上升时入射点右移，折射光线向上偏移，因此需增加水量；水面高度变化时，因折射光线偏折，水平位移与水面高度变化量存在特定几何关系，得出Δh大于2cm。第(2)问：要使水面射出的光线沿DE方向，根据光的折射规律，水中入射光线应与DE平行；结合折射路径，激光笔照射位置需在②区域内，才能让折射光线沿DE传播。
【解析】
(1) 当水槽中水量增加时，水面上升，激光笔发出的光线在水中的入射点向右移动。根据光的折射规律：光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线会向上偏移，侧壁上的光点就会从B处移到C处，故水量应增加。
设水面高度变化量为Δh，BC间水平距离为2cm。由于光的折射，折射光线的偏折使得水平方向的位移对应的水面高度变化量Δh大于2cm（折射光线与法线的夹角变化，导致相同水平位移下，水面高度变化更大），故Δh大于2cm。
(2) 光从水斜射入空气时，折射光线与入射光线分居法线两侧，折射角随入射角变化。要使光束从水面射出后沿DE方向传播，水中的入射光线应平行于DE；结合图乙的区域，只有在②区域内照射时，折射光线才能沿DE方向传播，因此激光笔照射方向平行于DE，位置在②区域。
【答案】
(1) 增加；大于 (2) 平行于DE；②
【知识点】
光的折射规律、光的折射应用
【点评】
本题考查光的折射规律的实际应用，需理解水面变化时光路的移动规律及折射光线方向的判断，对几何分析能力有一定要求，是中等难度的光学题。
【难度系数】
0.5
第(1)问：要让侧壁光点从B移到上方的C处，需改变水面高度，结合光的折射规律，水面上升时入射点右移，折射光线向上偏移，因此需增加水量；水面高度变化时，因折射光线偏折，水平位移与水面高度变化量存在特定几何关系，得出Δh大于2cm。第(2)问：要使水面射出的光线沿DE方向，根据光的折射规律，水中入射光线应与DE平行；结合折射路径，激光笔照射位置需在②区域内，才能让折射光线沿DE传播。
【解析】
(1) 当水槽中水量增加时，水面上升，激光笔发出的光线在水中的入射点向右移动。根据光的折射规律：光从水斜射入空气时，折射角大于入射角，折射光线会向上偏移，侧壁上的光点就会从B处移到C处，故水量应增加。
设水面高度变化量为Δh，BC间水平距离为2cm。由于光的折射，折射光线的偏折使得水平方向的位移对应的水面高度变化量Δh大于2cm（折射光线与法线的夹角变化，导致相同水平位移下，水面高度变化更大），故Δh大于2cm。
(2) 光从水斜射入空气时，折射光线与入射光线分居法线两侧，折射角随入射角变化。要使光束从水面射出后沿DE方向传播，水中的入射光线应平行于DE；结合图乙的区域，只有在②区域内照射时，折射光线才能沿DE方向传播，因此激光笔照射方向平行于DE，位置在②区域。
【答案】
(1) 增加；大于 (2) 平行于DE；②
【知识点】
光的折射规律、光的折射应用
【点评】
本题考查光的折射规律的实际应用，需理解水面变化时光路的移动规律及折射光线方向的判断，对几何分析能力有一定要求，是中等难度的光学题。
【难度系数】
0.5
