三、作图题
10.如图所示，水平台上点光源S发出的一条光线经竖直放置的平面镜反射后，再经凸透镜折射，将平行于凸透镜的主光轴射出。请在图中画出点光源S，并完成光路图。

10.如图所示

【分析】要完成该光路图，需结合凸透镜的特殊光线规律和平面镜成像特点：首先，凸透镜的折射光线平行于主光轴，根据光路可逆原理，可知入射到凸透镜的光线应过凸透镜的右焦点F；这条光线是平面镜的反射光线，根据平面镜成像时，反射光线的反向延长线经过点光源的像，因此作该反射光线关于平面镜的对称线，与水平台的交点即为点光源S；最后连接点光源S到平面镜的反射点，再连接反射点到凸透镜的入射点，完成整个光路。
【解析】步骤1：根据凸透镜的特殊光线规律，经凸透镜折射后平行于主光轴的光线，其入射光线必过凸透镜的右焦点F，因此画出从凸透镜入射点出发、经过右焦点F的光线，该光线为平面镜的反射光线；步骤2：根据平面镜成像特点，反射光线的反向延长线过点光源S的像，因此作上述反射光线关于平面镜的对称线，该对称线与水平台的交点就是点光源S；步骤3：连接S与平面镜的反射点，得到入射到平面镜的光线，完成光路图。
【答案】
【知识点】凸透镜特殊光线、平面镜成像作图
【点评】本题综合考查凸透镜的特殊光线规律和平面镜成像的光路作图，需要掌握两种光学元件的作图规则，是光学作图的基础应用题型。
【难度系数】0.5

11.如图所示，光线AO是通过凹透镜折射后射向水面的一条光线。请画出光线AO通过凹透镜前的入射光线、在水面的反射光线以及进入水中的折射光线的大致方向。

11.如图所示

【分析】
要完成作图，分三步思考：1. 确定凹透镜前的入射光线：根据凹透镜的特殊光线规律，指向凹透镜另一侧焦点的光线经折射后平行于主光轴，因此AO的入射光线平行于主光轴；2. 画水面的反射光线：过入射点O作垂直水面的法线，依据光的反射定律，反射角等于入射角，在法线另一侧空气中画出反射光线；3. 画水中的折射光线：光从空气斜射入水中，折射角小于入射角，据此在水中画出折射光线。
【解析】
1. 凹透镜入射光线：AO是凹透镜的折射光线，其延长线指向凹透镜的右焦点，根据凹透镜光学性质，入射光线平行于主光轴，从AO与凹透镜的交点向左作平行于主光轴的直线，即为凹透镜前的入射光线；
2. 反射光线：过水面O点作垂直于水面的法线，以法线为基准，在法线左侧空气中，画出反射光线，使反射角等于AO与法线的夹角；
3. 折射光线：光从空气斜射入水中，折射光线向法线偏折，在水中画出折射光线，折射角小于入射角。
【答案】
如图所示
【知识点】
凹透镜光学性质、光的反射定律、光的折射规律
【点评】
本题综合考查凹透镜特殊光线、光的反射与折射规律，需掌握相关光学定律，作图时要明确法线作用，准确把握角度关系，是中等难度的光学作图题。
【难度系数】
0.5

四、实验探究题
12.[实验探究·设计实验]在“探究平面镜成像的特点”的实验中，实验装置如图1所示。

(1)用玻璃板作为平面镜是为了便于确定像的。
(2)为了得到像和物体到平面镜的距离关系，需要将镜前蜡烛放在（选填“同一”或“不同”）位置进行多次实验。
(3)将蜡烛远离平面镜移动一段距离，蜡烛的像的大小将（选填“变大”“变小”或“不变”）。将一光屏放在平面镜后，无论如何移动，在光屏上都不能得到蜡烛的像，说明平面镜所成的像是像。
(4)在“探究光反射时的规律”的实验中，把平面镜放在水平桌面上，再把一张纸板ENF地立在平面镜上，如图2中甲所示，这是为了在纸板ENF上同时呈现入射光线和反射光线。把纸板NOF向前折或向后折，如图2中乙所示。在纸板上（选填“能”或“不能”）看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线都在同一平面内。

12.(1)位置 (2)不同 (3)不变 虚 (4)竖直 不能

【分析】
本题考查光学实验（平面镜成像特点、光的反射规律）的相关知识，需结合实验操作目的、成像特点、反射定律分析各问题：
(1) 玻璃板透明，可同时观察到像和另一侧蜡烛，便于确定像的位置；
(2) 多次实验需改变镜前蜡烛位置，即放在不同位置，避免偶然性，得到普遍规律；
(3) 平面镜成像时像与物大小相等，与物距无关，故像大小不变；实像可被光屏承接，虚像不能，因此光屏无法承接说明是虚像；
(4) 探究光反射时，纸板需竖直立在平面镜上，保证法线与镜面垂直，才能同时呈现入射和反射光线；将NOF折转后，两纸板不在同一平面，无法在NOF上看到反射光线，说明三线共面。
【解析】
(1) 实验中用玻璃板代替平面镜，是因为玻璃板既能反射光成像，又能透光看到玻璃板后的蜡烛，便于确定像的位置，故填“位置”；
(2) 为得到像与物体到平面镜的距离关系，需改变镜前蜡烛的位置，即放在不同位置进行多次实验，避免单次实验的偶然性，故填“不同”；
(3) 平面镜成像的特点是像与物体大小相等，因此蜡烛远离平面镜时，像的大小不变；实像能在光屏上呈现，虚像不能，光屏无法承接蜡烛的像，说明平面镜成的是虚像，故依次填“不变”“虚”；
(4) 探究光反射规律时，需将纸板ENF竖直立在平面镜上，使法线与镜面垂直，这样才能在纸板上同时呈现入射光线和反射光线；把纸板NOF向前或向后折，此时NOF与入射光线所在的纸板不在同一平面，因此在纸板上不能看到反射光线，说明反射光线、入射光线和法线在同一平面内，故依次填“竖直”“不能”。
【答案】
(1)位置 (2)不同 (3)不变；虚 (4)竖直；不能
【知识点】
平面镜成像特点、光的反射定律
【点评】
本题为光学基础实验探究题，围绕平面镜成像和光的反射规律的核心实验展开，考查实验操作要点、成像特点及反射定律的结论，属于光学的重点基础内容，熟悉实验过程和结论即可正确解答，难度适中。
【难度系数】
0.8

13.[科学探究]如图是玲玲探究“凸透镜成像规律”的实验。

(1)玲玲将蜡烛、焦距为10 cm的凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛并调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度,这样做的目的是。
(2)玲玲将凸透镜固定在光具座50 cm的刻度线处,将蜡烛和光屏移至如图所示的位置时,光屏上出现了烛焰清晰的像,该成像原理在实际中的应用是(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(3)实验过程中蜡烛由于燃烧而变短,为了使烛焰的像再次成在光屏的中心,应向下移动(选填“光屏”或“凸透镜”)。
(4)玲玲将蜡烛移到35 cm刻度线处,保持透镜的位置不变,应将光屏移至cm刻度线处,才能再次在光屏上呈现清晰的像。
(5)若在蜡烛和凸透镜之间合适的位置放一个近视眼镜,为了使光屏上重新呈现清晰的像,光屏应向(选填“左”或“右”)移动;若不移动光屏,并保持近视眼镜的位置不变,玲玲更换另一个凸透镜,光屏上也得到了清晰的像,那么此凸透镜的焦距应(选填“大于”或“小于”)10 cm。

13.(1)使像成在光屏的中央 (2)照相机 (3)凸透镜 (4)80 (5)右 小于

【分析】
本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，需逐一分析各问题的解题思路：
1. 第(1)问：实验前调整烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，目的是确保像能成在光屏中央，便于观察清晰的像。
2. 第(2)问：先计算物距和像距，凸透镜在50cm刻度处，蜡烛在20cm刻度处，物距u=50cm-20cm=30cm，已知焦距f=10cm，此时u＞2f；像距v=65cm-50cm=15cm，满足f＜v＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，对应应用为照相机。
3. 第(3)问：蜡烛燃烧变短，烛焰下移，根据过凸透镜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，可向下移动凸透镜（或向上移动光屏），题目要求选向下移动的器材，故为凸透镜。
4. 第(4)问：蜡烛移到35cm刻度处，物距u=50cm-35cm=15cm，根据光路可逆原理，之前当u=30cm时像距v=15cm，现在u=15cm，则像距v=30cm，因此光屏位置为50cm+30cm=80cm刻度处。
5. 第(5)问：近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，会使像的位置延后，因此光屏需向右移动才能重新承接到像；若不移动光屏，更换的凸透镜需使光线提前会聚，即焦距小于10cm（原透镜焦距10cm，凹透镜发散后，需会聚能力更强的透镜，焦距更小）。
【解析】
(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，目的是使像成在光屏的中央，便于观察清晰的像。
(2) 物距u=50cm-20cm=30cm，焦距f=10cm，故u＞2f；像距v=65cm-50cm=15cm，满足f＜v＜2f，根据凸透镜成像规律，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，应用为照相机。
(3) 蜡烛变短，像向上移动，根据过光心的光线传播方向不变，要使像回到光屏中心，应向下移动凸透镜。
(4) 蜡烛移到35cm刻度处，物距u=50cm-35cm=15cm，由光路可逆，此时像距v=30cm，光屏位置为50cm+30cm=80cm刻度处。
(5) 近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，使像距变大，故光屏应向右移动；若不移动光屏，更换的凸透镜会聚能力需更强，因此焦距小于10cm。
【答案】
(1)使像成在光屏的中央；(2)照相机；(3)凸透镜；(4)80；(5)右；小于
【知识点】
凸透镜成像规律、实验操作目的、透镜对光线的作用
【点评】
本题是凸透镜成像规律的综合应用题，涵盖实验操作、成像应用、动态变化、光路可逆、透镜特性等知识点，考查学生对光学实验的理解与应用能力，是初中物理光学部分的重点题型。
【难度系数】
0.5