24.(9 分)核心素养 科学探究 现有如图 1 器材：光具座、焦距为 12.5 cm 的凸透镜、毛玻璃光屏、“F”光源。小明根据上述实验器材,进行了“验证凸透镜成像规律”的实验。

(1)实验前应将光源、凸透镜、光屏依次放到光具座上,使光源和光屏的中心位于凸透镜的______上。
(2)图 2 是小明实验中可能看到的成像情况,当将“F”光源移动到图中的 $ D $点,则成像情况是______(填编号)；将“F”光源移到图中的 $ B $点,眼睛在图中甲位置观察光屏,看到的成像情况是______(填编号)；若在图中乙位置观察光屏背面,则看到的成像情况是______(填编号)。
(3)此时小明无意中发现,老师装满水的圆柱形水杯横倒在桌面上,而在杯子下面的桌面上出现了一条明亮的细线,说明此时的水杯相当于______(填光学器材),对光起______(填“会聚”或“发散”)作用。小明测量了其焦距大约为 12 cm,并取下实验中的透镜,而把老师的水杯竖放在原固定透镜的滑块中央,而将“F”光源再次固定在 $ B $点,然后拿走光屏,眼睛直接在光屏附近调节位置向左看,也观察到了像,他看到的成像情况是______(填编号)。

(1)主光轴 (2)1 2 4 (3)凸透镜 会聚 5
解析:(1)实验前应将光源、凸透镜、光屏依次放到光具座上，使光源和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样像才能成在光屏的中央.
(2)将“F”光源移动到图中的 D 点，物距小于一倍焦距，根据凸透镜成像规律，成正立、放大的虚像，则成像情况是 1.将“F”光源移到图中的 B 点，物距大于一倍焦距并小于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，成倒立、放大的实像，所以眼睛在图中甲位置观察光屏，看到的成像情况是 2,若在图中乙位置观察光屏背面，则看到的成像情况是 4.
(3)装满水的圆柱形水杯横倒在桌面上，而在杯子下面的桌面上出现了一条明亮的细线，说明该圆柱形水杯对光线具有会聚作用，此时的水杯相当于凸透镜.焦距大约为 12cm,并取下实验中的透镜，而把老师的水杯竖放在原固定透镜的滑块中央，而将“F”光源再次固定在 B 点，此时物距大于一倍焦距并小于二倍焦距，由于水杯左右边缘薄，上下边缘厚度相同，所以左右颠倒，上下不颠倒，成放大、左右颠倒的像，看到的成像情况是 5.

25.(10 分)图甲是一台激光雕刻机,工作时,电动机 $ M $带动横杆沿框架前后移动,电动机 $ N $带动激光头在横杆上左右移动,在金属表面灼烧出各种图形。
(1)激光照射在金属表面,能灼烧金属,说明光具有______,金属表面因吸收热量发生______(填物态变化名称)并汽化。
(2)激光照射金属时,落在金属表面的光斑越小,形成的线条就越细,所以激光头中安装了______透镜来会聚光斑大小。
(3)如图乙所示,开始时光斑在 $ A $点,设定雕刻时间为 2 s。若只启动电动机 $ M $,让横杆以 3 cm/s 的速度匀速向后移动,能雕刻出线段 $ AC $；若只启动电动机 $ N $,能雕刻出长 8 cm 的线段 $ AB $。现让两个电动机同时工作。
①雕刻出线段 $ AD $,激光头移动的速度为多少？
②若要雕刻出线段 $ AE $,则应该如何调整电动机速度？

(1)能量 熔化 (2)凸 (3)①5cm/s ②保持电动机 N 的速度不变，增大电动机 M 的速度
解析:(1)因为激光照射到金属表面能灼烧金属，金属吸收激光的热量，发生熔化，说明光具有能量.
(2)因为凸透镜对光具有会聚作用，所以在激光头中安装了凸透镜.
(3)①由 $v=\frac{s}{t}$ 得，AC 的长度 $AC = vt = 3cm/s×2s = 6cm$.由几何关系得 $AD=\sqrt{AC^{2}+AB^{2}}=\sqrt{(6cm)^{2}+(8cm)^{2}}=10cm$.因设定雕刻时间为 2s，则激光头移动的速度为 $v'=\frac{s'}{t}=\frac{AD}{t}=\frac{10cm}{2s}=5cm/s$.
②要雕刻出图乙中的 AE，AE 的长度大于 AD 的长度，雕刻时间不变，则要保持电动机 N 的速度不变，增大电动机 M 的速度.