14. 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
14.(1)增加 大于
(2)平行于DE ②
(2)平行于DE ②
解析
【分析】
本题考查光的折射规律的应用,需结合几何关系分析水面变化时光点的移动规律,以及入射光线与折射光线的对应关系。
第(1)问:要使侧壁光点从B移到上方的C,需让水面升高,因此水量增加;结合光的折射偏折特点,水面高度变化量与BC距离的关系需通过几何折射规律推导。
第(2)问:根据光从水斜射入空气的折射规律,要让折射光线沿DE方向,入射光线需满足平行于DE;激光笔的照射位置需保证折射后光线沿DE,对应区域需结合光路分析。
【解析】
(1) 当水槽中水量增加时,水面升高,光的入射点向左移动,折射光线向上偏移,侧壁光点会从B处移至C处。由于光从水斜射入空气时发生折射,折射光线相对于入射光线偏折,因此水面高度的变化量Δh会大于BC间的2cm。
(2) 根据光的折射规律,光从水中斜射入空气时,若要使折射光线沿DE方向传播,入射光线应平行于DE方向;激光笔在水槽底部照射时,只有在②区域内,才能保证折射后光线沿DE方向,若在①或③区域,折射光线无法沿DE方向。
【答案】
(1) 增加;大于
(2) 平行于DE;②
【知识点】
光的折射规律
【点评】
本题结合实际水槽的光折射现象,考查对折射规律的理解与应用,需要结合几何关系分析光路变化,难度适中。
【难度系数】
0.5
本题考查光的折射规律的应用,需结合几何关系分析水面变化时光点的移动规律,以及入射光线与折射光线的对应关系。
第(1)问:要使侧壁光点从B移到上方的C,需让水面升高,因此水量增加;结合光的折射偏折特点,水面高度变化量与BC距离的关系需通过几何折射规律推导。
第(2)问:根据光从水斜射入空气的折射规律,要让折射光线沿DE方向,入射光线需满足平行于DE;激光笔的照射位置需保证折射后光线沿DE,对应区域需结合光路分析。
【解析】
(1) 当水槽中水量增加时,水面升高,光的入射点向左移动,折射光线向上偏移,侧壁光点会从B处移至C处。由于光从水斜射入空气时发生折射,折射光线相对于入射光线偏折,因此水面高度的变化量Δh会大于BC间的2cm。
(2) 根据光的折射规律,光从水中斜射入空气时,若要使折射光线沿DE方向传播,入射光线应平行于DE方向;激光笔在水槽底部照射时,只有在②区域内,才能保证折射后光线沿DE方向,若在①或③区域,折射光线无法沿DE方向。
【答案】
(1) 增加;大于
(2) 平行于DE;②
【知识点】
光的折射规律
【点评】
本题结合实际水槽的光折射现象,考查对折射规律的理解与应用,需要结合几何关系分析光路变化,难度适中。
【难度系数】
0.5
15.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,凸透镜位置保持不变(如图甲),某同学记录并绘制了物距$ u $和像距$ v $之间关系的图像,如图乙所示.

(1)凸透镜的焦距为
(2)图甲为某一时刻实验中的情景,随着蜡烛的燃烧,光屏上依然得到烛焰清晰的像,但光屏上像的位置却偏高,为了使像仍成在光屏的中央,则应向
(3)调整后,图甲中光屏上烛焰的像是倒立、
(4)若有一只苍蝇落到凸透镜上,则光屏上
(5)在上述实验的基础上,将蜡烛向远离透镜的方向移动,要在光屏上得到清晰的像,应将光屏
(1)凸透镜的焦距为
10
cm.(2)图甲为某一时刻实验中的情景,随着蜡烛的燃烧,光屏上依然得到烛焰清晰的像,但光屏上像的位置却偏高,为了使像仍成在光屏的中央,则应向
下
(选填“上”或“下”)调节凸透镜.(3)调整后,图甲中光屏上烛焰的像是倒立、
放大
(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像.(4)若有一只苍蝇落到凸透镜上,则光屏上
能
(选填“能”或“不能”)成完整的蜡烛的像.(5)在上述实验的基础上,将蜡烛向远离透镜的方向移动,要在光屏上得到清晰的像,应将光屏
靠近
(选填“远离”或“靠近”)透镜,光屏上的像变小
(选填“变大”“变小”或“不变”).答案
15.(1)10 (2)下 (3)放大 (4)能 (5)靠近 变小
解析
【分析】
要解决本题,需结合凸透镜成像规律逐步分析:
1. 利用凸透镜成等大实像时“u=v=2f”的特点,从图像中计算焦距;
2. 根据蜡烛变短后像的偏移方向,结合过光心的光线传播方向不变,判断凸透镜的调节方向;
3. 计算图甲的物距,结合焦距确定物距范围,判断成像性质;
4. 明确凸透镜成像的原理是光线经透镜折射会聚,透镜部分遮挡仍能成完整像;
5. 依据“物远像近像变小”的规律,判断物距变化时像距和像的变化。
【解析】
(1) 当凸透镜成等大实像时,物距u=2f,像距v=2f,此时u=v。由图乙可知,当u=20cm时,v=20cm,即2f=20cm,因此焦距f=10cm;
(2) 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,像会向上偏移。要使像回到光屏中央,应向下调节凸透镜(或向上调节光屏,题目要求调节凸透镜,故选择向下);
(3) 图甲中,物距u=50cm - 35cm=15cm,已知f=10cm,满足f<u<2f,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像;
(4) 苍蝇落到凸透镜上,仅遮挡了透镜的一部分,蜡烛发出的光线仍可通过透镜的其他部分折射会聚成像,因此光屏上能成完整的蜡烛像,仅亮度变暗;
(5) 根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”,蜡烛向远离透镜方向移动时,物距变大,像距会变小,故光屏应靠近透镜,且光屏上的像变小。
【答案】
(1)10;(2)下;(3)放大;(4)能;(5)靠近;变小
【知识点】
凸透镜成像规律;焦距计算;实验操作调节
【点评】
本题为凸透镜成像规律的基础应用题型,涵盖焦距计算、实验调节、成像性质判断及成像动态变化,是光学实验的核心考点,需熟练掌握成像规律的核心逻辑。
【难度系数】
0.6
要解决本题,需结合凸透镜成像规律逐步分析:
1. 利用凸透镜成等大实像时“u=v=2f”的特点,从图像中计算焦距;
2. 根据蜡烛变短后像的偏移方向,结合过光心的光线传播方向不变,判断凸透镜的调节方向;
3. 计算图甲的物距,结合焦距确定物距范围,判断成像性质;
4. 明确凸透镜成像的原理是光线经透镜折射会聚,透镜部分遮挡仍能成完整像;
5. 依据“物远像近像变小”的规律,判断物距变化时像距和像的变化。
【解析】
(1) 当凸透镜成等大实像时,物距u=2f,像距v=2f,此时u=v。由图乙可知,当u=20cm时,v=20cm,即2f=20cm,因此焦距f=10cm;
(2) 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,像会向上偏移。要使像回到光屏中央,应向下调节凸透镜(或向上调节光屏,题目要求调节凸透镜,故选择向下);
(3) 图甲中,物距u=50cm - 35cm=15cm,已知f=10cm,满足f<u<2f,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像;
(4) 苍蝇落到凸透镜上,仅遮挡了透镜的一部分,蜡烛发出的光线仍可通过透镜的其他部分折射会聚成像,因此光屏上能成完整的蜡烛像,仅亮度变暗;
(5) 根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”,蜡烛向远离透镜方向移动时,物距变大,像距会变小,故光屏应靠近透镜,且光屏上的像变小。
【答案】
(1)10;(2)下;(3)放大;(4)能;(5)靠近;变小
【知识点】
凸透镜成像规律;焦距计算;实验操作调节
【点评】
本题为凸透镜成像规律的基础应用题型,涵盖焦距计算、实验调节、成像性质判断及成像动态变化,是光学实验的核心考点,需熟练掌握成像规律的核心逻辑。
【难度系数】
0.6
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