21. (2024·福建)我国某新型战斗机配有光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似.从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的像是（）

A.倒立、缩小的实像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.正立、放大的虚像

21.A

【分析】首先，题目说明该光电搜索跟踪系统成像与人眼相似，而人眼的成像基于凸透镜成像规律：当物体在凸透镜的2倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像，这一规律也应用于照相机类设备。空中拍摄地面物体时，物体到光学元件（相当于人眼的晶状体，即凸透镜）的距离远大于2倍焦距，据此可判断成像性质。
【解析】根据凸透镜成像规律：当物距u＞2f时，成倒立、缩小的实像，该原理应用于人眼、照相机等。本题中，系统的光学元件相当于凸透镜，从空中拍摄地面物体时，物体到凸透镜的距离远大于2倍焦距，因此在光电传感器（相当于视网膜）上成倒立、缩小的实像，对应选项A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律；人眼的成像原理
【点评】本题结合实际科技应用考查凸透镜成像的基础规律，联系人眼的成像特点，属于基础题型，侧重考查学生对凸透镜成像规律的理解与应用能力。
【难度系数】0.8

三、解答题
22. 如图所示，请将下列光路图补充完整.

22.如图所示

【分析】要补充光路图，需利用透镜的特殊光线规律：①凸透镜：平行于主光轴的光线经折射后过另一侧焦点；从焦点发出的光线经折射后平行于主光轴。②凹透镜：过光心的光线传播方向不变。据此完成光路补充。
【解析】1. 左侧凸透镜：平行于主光轴的入射光线，折射后指向右侧焦点；从左侧焦点发出的入射光线，折射后平行于主光轴。2. 右侧凹透镜：过光心的入射光线，传播方向不变，按此规律画出光路，结果与参考答案一致。
【答案】
【知识点】透镜的光路、凸透镜特殊光线、凹透镜特殊光线
【点评】本题考查透镜的特殊光线作图，属于基础光学作图题，需牢记不同透镜的光线折射规律。
【难度系数】0.6

23. 如图所示，一束激光α斜射向半圆形玻璃砖圆心O，结果在屏幕上出现两个光斑，请画出形成两个光斑的光路图。

23.如图所示

【分析】要画出形成两个光斑的光路图，需明确光线在O点的两种传播现象：光的反射和光的折射。第一步，光线从空气入射到O点，根据光的反射定律，反射角等于入射角，在玻璃砖内画出反射光线，该光线与屏幕MN相交，形成左侧的光斑；第二步，根据光的折射定律，光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角，画出玻璃内的折射光线，由于折射光线最终沿半圆形玻璃砖的半径方向到达圆弧界面，而圆弧界面的法线是半径，因此光线从玻璃射向空气时，传播方向不变，射出后与屏幕MN相交，形成右侧的光斑。
【解析】1. 确定O点的法线：过O点作水平虚线为入射光线的法线，入射光线与竖直方向夹角为α，入射角为90°−α；根据反射定律，在法线另一侧、玻璃砖内画出反射光线，使反射角等于入射角，该反射光线与MN交于左侧，得到第一个光斑。2. 根据折射定律，光从空气进入玻璃时，折射角小于入射角，画出玻璃内的折射光线，该光线指向半圆形玻璃砖的圆弧右端点；由于圆弧界面的法线为该点与O的连线（半径），此折射光线沿半径方向，故从玻璃射向空气时，入射光线与法线重合，传播方向不变，射出后与MN交于右侧，得到第二个光斑，完成光路图。
【答案】
【知识点】光的反射定律、光的折射定律
【点评】本题结合半圆形玻璃砖考查光的反射与折射的光路绘制，需熟练掌握反射和折射的规律，关键在于理解圆弧界面的法线为半径，沿半径传播的光线折射方向不变，是解题的核心。
【难度系数】0.5

24. 如图,通过凸透镜焦点的光线AO,经过凸透镜沿OB方向射出,作出该凸透镜和焦点F的位置.(保留作图痕迹).

解：
作图步骤：
1. 过O点作与OB平行的直线，该直线为凸透镜的主光轴。
2. 主光轴与入射光线AO的交点，即为凸透镜的焦点F。
3. 过O点作垂直于主光轴的直线，在该直线位置画出凸透镜的规范符号，即确定凸透镜的位置。
（作图需保留主光轴辅助线、焦点F的标注痕迹，凸透镜光心与O点重合）

【分析】要确定凸透镜和焦点的位置，需利用凸透镜的特殊光线规律：经过凸透镜焦点的光线，经折射后平行于主光轴；反之，折射光线平行于主光轴时，入射光线必过焦点。首先，折射光线OB的方向可确定主光轴的方向（主光轴与OB平行）；其次，入射光线AO与主光轴的交点即为焦点F；最后，凸透镜垂直于主光轴，且光心在O点（入射与折射的交点），由此确定凸透镜位置。
【解析】作图步骤如下：
1. 过点O作与OB平行的直线，该直线即为凸透镜的主光轴；
2. 主光轴与入射光线AO的交点，就是凸透镜的焦点F；
3. 过点O作垂直于主光轴的直线，在该直线位置画出凸透镜的规范符号（凸透镜的光心与O点重合），完成作图，保留辅助线和标注痕迹。
【答案】按上述步骤作出的图形（保留主光轴辅助线、焦点F标注，凸透镜垂直主光轴且光心在O点）
【知识点】凸透镜特殊光线、主光轴与焦点
【点评】本题考查凸透镜特殊光线规律的应用，需理解主光轴、焦点的概念，掌握“过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴”的性质，作图时要保留辅助线，规范标注。
【难度系数】0.5

25. 在“探究光从玻璃斜射入空气的折射规律”的实验中，小东借助激光笔、半圆形玻璃块和带刻度的光具盘完成了实验，观察到如图所示的1、2、3三条光束，并在光具盘上用笔描出了对应的光路.
（1）图中的折射角大小为 °.
（2）根据实验现象初步发现，光从玻璃斜射入空气时，折射角 (＞/=/＜)入射角.
（3）现在要探究光的折射现象中光路是否可逆，具体的操作是 ，如果看到 ，就可证明光路是可逆的.

25.80 ＞ 让入射光沿光路2射入 折射光从光路1射出现象

【分析】
要解决本题，需明确折射角的定义、光的折射规律及光路可逆的探究方法：
1. 确定折射角：折射角是折射光线与法线的夹角，需先区分光的传播方向（玻璃→空气），找到折射光线，再读取其与法线的夹角；
2. 比较折射角与入射角：找到入射光线，读取其与法线的夹角（入射角），对比折射角大小；
3. 探究光路可逆：根据光路可逆原理，让光沿原折射光线反向入射，观察折射光线是否沿原入射光线射出。
【解析】
（1）光从玻璃斜射入空气时，折射光线在空气中，折射角为折射光线与法线的夹角。观察光具盘刻度，折射光线与法线的夹角为80°，故折射角是80°；
（2）入射光线在玻璃中，入射角为入射光线与法线的夹角，从图中可知入射角为40°，因此折射角（80°）＞入射角（40°）；
（3）探究光路可逆，需让入射光沿原折射光路（光路2）射入，若此时折射光沿原入射光路（光路1）射出，即可证明光路可逆。
【答案】
80；＞；让入射光沿光路2射入；折射光从光路1射出
【知识点】
光的折射规律；光路可逆性
【点评】
本题结合光具盘实验考查光的折射规律，重点考查折射角的判断、折射角与入射角的关系及光路可逆的探究，需学生理解折射角定义和实验设计思路，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6

26.（2024·广安）爱动手爱思考的小军，在做了“探究凸透镜成像规律”实验后，又选用了焦距未知的凸透镜进行拓展探究.

（1）将凸透镜安装在光具座上，用平行光作为光源，移动光屏直至光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜焦距为cm.
（2）在实验过程中，当物距为5 cm时所成像与生活中的所成像的规律相同.（写出一种即可）
（3）蜡烛随着燃烧而变短，小军发现光屏上所成的像向上移动，从而影响了实验的进行，如图乙所示.为了解决这一问题，你认为他最合理的调整方法是.
A. 只需将光屏适当上移 B. 只需将凸透镜适当下移
C. 将光屏和凸透镜都适当下移 D. 以上操作均可行
（4）小军认为在实验过程中用蜡烛作为发光体除容易变短外，还存在一些不足之处，比如.（写出合理的一条即可）

26.(1)10.0 (2)放大镜 (3)C (4)烛焰不稳定,火焰在有风的时候会晃动,且对环境有污染等

【分析】
本题围绕“探究凸透镜成像规律”实验展开，需结合平行光测焦距、凸透镜成像规律、实验调整及器材优缺点分析：（1）利用平行光聚焦法，平行于主光轴的光线经凸透镜会聚到焦点，焦点到透镜光心的距离为焦距，据此计算；（2）根据物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律判断对应的应用；（3）蜡烛变短导致像上移，需依据“过光心的光线传播方向不变”的原理分析调整方法；（4）从蜡烛的稳定性、环境影响等方面分析其作为发光体的不足。
【解析】
（1）由图甲可知，凸透镜位于30.0cm刻度处，光屏上最小最亮的光斑（焦点）位于40.0cm刻度处，因此凸透镜焦距为 $ f = 40.0\,\mathrm{cm} - 30.0\,\mathrm{cm} = 10.0\,\mathrm{cm} $。
（2）当物距 $ u = 5\,\mathrm{cm} $ 时，$ u ＜ f $，根据凸透镜成像规律，此时成正立、放大的虚像，该规律应用于放大镜。
（3）蜡烛燃烧变短，烛焰位置降低，根据过光心的光线传播方向不变，像会向上移动。要使像回到光屏中央，需将光屏和凸透镜都适当下移，让像的位置调整至光屏处，故选C。
（4）蜡烛作为发光体的不足之处：烛焰不稳定，火焰在有风时会晃动，导致成像不稳定；或蜡烛燃烧会产生污染物，对环境有影响等。
【答案】
(1)10.0 (2)放大镜 (3)C (4)烛焰不稳定,火焰在有风的时候会晃动,且对环境有污染等
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；实验器材调整
【点评】
本题考查凸透镜成像规律实验的基础内容，涵盖焦距测量、成像规律应用、实验操作调整及器材分析，侧重对实验核心原理的理解，难度适中。
【难度系数】
0.6