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三、作图题(15分)
21 根据要求作图.
(1)如图甲所示,潜水员眼睛在水下A点处,B点有一条小鱼,C点有一只小鸟,请作出潜水员观察鱼、鸟的光路图.
(2)完成图乙光路图,其中A点是距离O点二倍焦距的位置.
(3)请在图丙的虚线方框内画出能矫正该眼睛视力的透镜.
21 根据要求作图.
(1)如图甲所示,潜水员眼睛在水下A点处,B点有一条小鱼,C点有一只小鸟,请作出潜水员观察鱼、鸟的光路图.
(2)完成图乙光路图,其中A点是距离O点二倍焦距的位置.
(3)请在图丙的虚线方框内画出能矫正该眼睛视力的透镜.
答案
21.(1)如图所示
(2)如图所示
(3)如图所示
解析
【分析】
本题包含三个光学作图任务，需分别依据对应光学规律完成：
1. 潜水员观察鱼和鸟的光路：①观察水中的鱼（B点），光在同种均匀介质中沿直线传播，直接连接B与潜水员眼睛A，箭头方向从B指向A；②观察空气中的鸟（C点），光从空气斜射入水中发生折射，折射光线进入A点，先确定水面上的入射点，连接A与该入射点，再连接C与入射点，箭头方向为C→入射点→A，且折射角小于入射角。
2. 凸透镜光路作图：A点是二倍焦距位置，根据凸透镜规律，从二倍焦距处发出的光线经折射后过另一侧的二倍焦距点；从焦点发出的光线经折射后平行于主光轴，据此画出两条入射光线对应的折射光线。
3. 视力矫正：图丙中光线会聚在视网膜前方，属于近视眼，需用凹透镜矫正，在虚线方框内画出凹透镜。
【解析】
1. （1）①鱼在水中，光沿直线传播，连接B、A，箭头由B指向A；②鸟在空气中，光经水面折射后到A，在水面选入射点，连接A与入射点，连接C与入射点，箭头方向C→入射点→A，保证折射角小于入射角，完成光路。
2. （2）A为2f处，从A射向透镜的光线，折射后过右侧2f点；从F射向透镜的光线，折射后平行于主光轴，据此画出两条折射光线，完成光路。
3. （3）图中眼睛成像在视网膜前，是近视眼，凹透镜对光线有发散作用，能使像后移到视网膜上，故虚线框内画凹透镜。
【答案】
(1) 如图所示
(2) 如图所示
(3) 如图所示
【知识点】
光的折射、凸透镜成像、近视眼矫正
【点评】
本题是光学作图综合题，考查光的直线传播、折射规律、凸透镜光路及视力矫正，需熟练掌握各知识点的作图方法，属于中等难度题目。
【难度系数】
0.5
本题包含三个光学作图任务，需分别依据对应光学规律完成：
1. 潜水员观察鱼和鸟的光路：①观察水中的鱼（B点），光在同种均匀介质中沿直线传播，直接连接B与潜水员眼睛A，箭头方向从B指向A；②观察空气中的鸟（C点），光从空气斜射入水中发生折射，折射光线进入A点，先确定水面上的入射点，连接A与该入射点，再连接C与入射点，箭头方向为C→入射点→A，且折射角小于入射角。
2. 凸透镜光路作图：A点是二倍焦距位置，根据凸透镜规律，从二倍焦距处发出的光线经折射后过另一侧的二倍焦距点；从焦点发出的光线经折射后平行于主光轴，据此画出两条入射光线对应的折射光线。
3. 视力矫正：图丙中光线会聚在视网膜前方，属于近视眼，需用凹透镜矫正，在虚线方框内画出凹透镜。
【解析】
1. （1）①鱼在水中，光沿直线传播，连接B、A，箭头由B指向A；②鸟在空气中，光经水面折射后到A，在水面选入射点，连接A与入射点，连接C与入射点，箭头方向C→入射点→A，保证折射角小于入射角，完成光路。
2. （2）A为2f处，从A射向透镜的光线，折射后过右侧2f点；从F射向透镜的光线，折射后平行于主光轴，据此画出两条折射光线，完成光路。
3. （3）图中眼睛成像在视网膜前，是近视眼，凹透镜对光线有发散作用，能使像后移到视网膜上，故虚线框内画凹透镜。
【答案】
(1) 如图所示
(2) 如图所示
(3) 如图所示
【知识点】
光的折射、凸透镜成像、近视眼矫正
【点评】
本题是光学作图综合题，考查光的直线传播、折射规律、凸透镜光路及视力矫正，需熟练掌握各知识点的作图方法，属于中等难度题目。
【难度系数】
0.5
四、实验探究题(12分)
22 在探究凸透镜所成实像的高度与物距、焦距的关系时,三个小组的同学用高度相同的发光体以及焦距不同的凸透镜等器材进行了实验,部分实验数据如表所示.
表1($f_1=5\ \mathrm{cm}$)
表2($f_2=8\ \mathrm{cm}$)
表3($f_3=10\ \mathrm{cm}$)
(1)由表中数据可知:物体高度、凸透镜焦距一定时,物距变大,所成实像高度的变化情况是
(2)讲台上有一发光体,同学们利用凸透镜和光屏观察发光体在各自光屏上所成的像,小京所用凸透镜离发光体较近,小强所用凸透镜离发光体较远,发现两人光屏上呈现的像的高度相等,则小京所用凸透镜的焦距
22 在探究凸透镜所成实像的高度与物距、焦距的关系时,三个小组的同学用高度相同的发光体以及焦距不同的凸透镜等器材进行了实验,部分实验数据如表所示.
表1($f_1=5\ \mathrm{cm}$)
表2($f_2=8\ \mathrm{cm}$)
表3($f_3=10\ \mathrm{cm}$)
(1)由表中数据可知:物体高度、凸透镜焦距一定时,物距变大,所成实像高度的变化情况是
变小
;物体高度、物距一定时,凸透镜焦距变大,所成实像的高度变化情况是变大
.(2)讲台上有一发光体,同学们利用凸透镜和光屏观察发光体在各自光屏上所成的像,小京所用凸透镜离发光体较近,小强所用凸透镜离发光体较远,发现两人光屏上呈现的像的高度相等,则小京所用凸透镜的焦距
小于
(填“大于”“等于”或“小于”)小强所用凸透镜的焦距.答案
22.(1)变小 变大 (2)小于 [解析](1)由表中数据可知,物体高度、凸透镜焦距一定时,物距变大,所成实像的高度变小;由三个表中最后一组数据可知,物体高度、物距一定时,凸透镜焦距变大,所成实像的高度变大.(2)同学们利用凸透镜和光屏观察发光体在各自光屏上所成的像,小京所用凸透镜离发光体较近,小强所用凸透镜离发光体较远,说明小强所用透镜的物距大于小京的物距,而两人光屏上呈现的像的高度相等,根据(1)中的结论分析可知,小京所用凸透镜的焦距小于小强所用凸透镜的焦距.
解析
【分析】
本题需运用控制变量法分析实验数据，探究凸透镜成实像高度与物距、焦距的关系。第(1)问需分别控制凸透镜焦距、物距不变，观察另一变量变化时实像高度的变化；第(2)问需结合第(1)问得出的规律，分析物距和焦距对像高的影响，进而比较两个凸透镜的焦距大小。
【解析】
(1) 分析表1（焦距固定为5cm）的数据：物距从10cm增大到15cm、20cm时，实像高度从4cm减小到2cm、1cm，可知物体高度、凸透镜焦距一定时，物距变大，所成实像高度变小；再对比三个表中物距均为20cm的组：表1（f=5cm）像高1cm，表2（f=8cm）像高2cm，表3（f=10cm）像高4cm，可知物体高度、物距一定时，凸透镜焦距变大，所成实像高度变大。
(2) 小京所用凸透镜离发光体较近，说明小京的物距更小；小强所用凸透镜离发光体较远，说明小强的物距更大。两人像高相等，结合第(1)问规律：物距一定时，焦距越大像高越大。现在小京物距更小，像高却和小强（物距大）相等，说明小京所用凸透镜的焦距更小，才能让较小物距对应的像高与较大物距对应的像高相等。
【答案】
(1) 变小；变大 (2) 小于
【知识点】
凸透镜成像规律；控制变量法；实像高度的影响因素
【点评】
本题以凸透镜成像实验为载体，重点考查控制变量法的应用，要求学生能从实验数据中总结规律并灵活运用规律解决实际问题，是实验探究类的典型题目，注重对学生分析和应用能力的考查。
【难度系数】
0.5
本题需运用控制变量法分析实验数据，探究凸透镜成实像高度与物距、焦距的关系。第(1)问需分别控制凸透镜焦距、物距不变，观察另一变量变化时实像高度的变化；第(2)问需结合第(1)问得出的规律，分析物距和焦距对像高的影响，进而比较两个凸透镜的焦距大小。
【解析】
(1) 分析表1（焦距固定为5cm）的数据：物距从10cm增大到15cm、20cm时，实像高度从4cm减小到2cm、1cm，可知物体高度、凸透镜焦距一定时，物距变大，所成实像高度变小；再对比三个表中物距均为20cm的组：表1（f=5cm）像高1cm，表2（f=8cm）像高2cm，表3（f=10cm）像高4cm，可知物体高度、物距一定时，凸透镜焦距变大，所成实像高度变大。
(2) 小京所用凸透镜离发光体较近，说明小京的物距更小；小强所用凸透镜离发光体较远，说明小强的物距更大。两人像高相等，结合第(1)问规律：物距一定时，焦距越大像高越大。现在小京物距更小，像高却和小强（物距大）相等，说明小京所用凸透镜的焦距更小，才能让较小物距对应的像高与较大物距对应的像高相等。
【答案】
(1) 变小；变大 (2) 小于
【知识点】
凸透镜成像规律；控制变量法；实像高度的影响因素
【点评】
本题以凸透镜成像实验为载体，重点考查控制变量法的应用，要求学生能从实验数据中总结规律并灵活运用规律解决实际问题，是实验探究类的典型题目，注重对学生分析和应用能力的考查。
【难度系数】
0.5
五、综合应用题(16分)
23 小明喜欢看星星，听奶奶讲牛郎织女的故事.一天晚上，小明突然想:星星为什么老是眨呀眨的呢?难道它们能一会儿发光，一会儿又不发光?不可能!那又是为什么呢?为了研究这个问题，小明搜集了下面这些光现象，或许可以从中找到原因.
A. 在野外围着篝火烧烤，隔着篝火会看到对面的人在晃动
B. 哈哈镜前会看到自己大变样
C. 夏天，可以看到柏油马路上好像有一股水气在上升，隔着水气看到对面的东西在晃动
(1)你觉得小明搜集的这些现象中，现象
(2)你现在知道星星为什么眨眼睛了吗?答:
请你想象:假如你在月球上，能看到星星眨眼睛吗?答:
23 小明喜欢看星星，听奶奶讲牛郎织女的故事.一天晚上，小明突然想:星星为什么老是眨呀眨的呢?难道它们能一会儿发光，一会儿又不发光?不可能!那又是为什么呢?为了研究这个问题，小明搜集了下面这些光现象，或许可以从中找到原因.
A. 在野外围着篝火烧烤，隔着篝火会看到对面的人在晃动
B. 哈哈镜前会看到自己大变样
C. 夏天，可以看到柏油马路上好像有一股水气在上升，隔着水气看到对面的东西在晃动
(1)你觉得小明搜集的这些现象中，现象
A、C
(填序号)与星星眨眼睛相似，都是光的折射
现象.(2)你现在知道星星为什么眨眼睛了吗?答:
星星眨眼睛是因为空气分布不均匀,引起光的折射形成的
.请你想象:假如你在月球上，能看到星星眨眼睛吗?答:
不能
.原因是月球表面没有空气,无法使光发生折射
.答案
23.(1)A、C 光的折射 (2)星星眨眼睛是因为空气分布不均匀,引起光的折射形成的 不能 月球表面没有空气,无法使光发生折射
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确星星眨眼睛的本质是光的折射，因为地球大气层疏密不均，光穿过时发生折射导致视觉变化。接着分析三个现象：A中篝火周围空气受热密度不均，光折射使对面的人晃动；B是哈哈镜的光的反射，与折射无关；C中柏油马路上方空气受热不均，光折射导致物体晃动，由此判断与星星眨眼原理相同的现象，再结合月球的环境分析能否看到星星眨眼。
【解析】
(1) 逐一分析各现象：A选项，篝火燃烧使周围空气温度升高，密度分布不均匀，光在不均匀介质中传播时发生折射，导致看到的对面的人晃动；B选项，哈哈镜利用的是光的反射（曲面镜的反射），与折射无关；C选项，夏天柏油马路上方空气受热，密度不均匀，光发生折射，使看到的对面物体晃动。星星眨眼睛是因为星光穿过不均匀的大气层发生折射，因此A、C与星星眨眼睛相似，都属于光的折射现象。
(2) 星星眨眼睛的原因是：地球大气层的密度分布不均匀，星光在穿过大气层时发生折射，折射光线的方向不断变化，导致我们看到的星星的光不稳定，看起来像在眨眼睛。在月球上不能看到星星眨眼睛，原因是：月球表面没有空气，不存在不均匀的介质使光发生折射，因此不会出现折射导致的闪烁现象。
【答案】
23.(1)A、C 光的折射 (2)星星眨眼睛是因为空气分布不均匀,引起光的折射形成的 不能 月球表面没有空气,无法使光发生折射
【知识点】
光的折射现象、大气对光的折射
【点评】
本题结合生活实例和天文现象，考查光的折射的实际应用，需要学生区分光的折射和反射现象，理解不同场景下光的传播特点，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需先明确星星眨眼睛的本质是光的折射，因为地球大气层疏密不均，光穿过时发生折射导致视觉变化。接着分析三个现象：A中篝火周围空气受热密度不均，光折射使对面的人晃动；B是哈哈镜的光的反射，与折射无关；C中柏油马路上方空气受热不均，光折射导致物体晃动，由此判断与星星眨眼原理相同的现象，再结合月球的环境分析能否看到星星眨眼。
【解析】
(1) 逐一分析各现象：A选项，篝火燃烧使周围空气温度升高，密度分布不均匀，光在不均匀介质中传播时发生折射，导致看到的对面的人晃动；B选项，哈哈镜利用的是光的反射（曲面镜的反射），与折射无关；C选项，夏天柏油马路上方空气受热，密度不均匀，光发生折射，使看到的对面物体晃动。星星眨眼睛是因为星光穿过不均匀的大气层发生折射，因此A、C与星星眨眼睛相似，都属于光的折射现象。
(2) 星星眨眼睛的原因是：地球大气层的密度分布不均匀，星光在穿过大气层时发生折射，折射光线的方向不断变化，导致我们看到的星星的光不稳定，看起来像在眨眼睛。在月球上不能看到星星眨眼睛，原因是：月球表面没有空气，不存在不均匀的介质使光发生折射，因此不会出现折射导致的闪烁现象。
【答案】
23.(1)A、C 光的折射 (2)星星眨眼睛是因为空气分布不均匀,引起光的折射形成的 不能 月球表面没有空气,无法使光发生折射
【知识点】
光的折射现象、大气对光的折射
【点评】
本题结合生活实例和天文现象，考查光的折射的实际应用，需要学生区分光的折射和反射现象，理解不同场景下光的传播特点，难度适中，属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
