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12.某物理学习小组选择如图所示的四个透镜进行探究实验,其中A、B和C、D分别是两组形状相同的凸透镜,它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成。
(1)为了探究凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系,小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验?答:
(2)如果选择A、B两个透镜,他们还可以探究凸透镜的焦距大小与
(1)为了探究凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系,小组同学应选择图中的哪两个凸透镜做实验?答:
A、C
(填字母序号)。器材确定后,接着小组同学使用一束与主光轴平行的光进行实验,如图甲、乙所示。比较两次实验的现象,可以得到的结论是:凸透镜表面越凸,凸透镜的焦距越小,对光的会聚能力越强
。(2)如果选择A、B两个透镜,他们还可以探究凸透镜的焦距大小与
材料
的关系。答案
12. (1)A、C 凸透镜的焦距越小,对光的会聚能力越强
(2)材料
(2)材料
解析
【分析】
要探究凸透镜焦距与球形表面弯曲程度的关系，需运用控制变量法，控制透镜材料相同，改变球形表面弯曲程度，因此选择材料相同、弯曲程度不同的透镜；观察平行光经透镜后的会聚情况，弯曲程度越大的透镜，平行光会聚的焦点越近，说明焦距越小，对光的会聚能力越强。若选择A、B透镜，两者形状（弯曲程度）相同，材料不同，可探究焦距与材料的关系。
【解析】
(1) 探究凸透镜焦距与球形表面弯曲程度的关系时，根据控制变量法，需保持透镜材料相同，仅改变球形表面弯曲程度。图中A、C均为玻璃材质，形状相同但弯曲程度不同，因此应选A、C。对比甲、乙实验，乙中透镜表面更凸，平行光经透镜后会聚的焦点距离透镜更近，说明凸透镜表面越凸，焦距越小，对光的会聚能力越强。
(2) A、B两个透镜，形状（球形表面弯曲程度）相同，材料分别为玻璃和塑料，因此可探究凸透镜的焦距大小与材料的关系。
【答案】
(1) A、C；凸透镜的焦距越小，对光的会聚能力越强
(2) 材料
【知识点】
凸透镜焦距的影响因素；控制变量法；透镜的会聚作用
【点评】
本题结合实验探究考查控制变量法的应用，要求学生明确实验变量的控制，结合实验现象分析结论，是光学实验的基础题型，注重对实验方法的理解。
【难度系数】
0.6
要探究凸透镜焦距与球形表面弯曲程度的关系，需运用控制变量法，控制透镜材料相同，改变球形表面弯曲程度，因此选择材料相同、弯曲程度不同的透镜；观察平行光经透镜后的会聚情况，弯曲程度越大的透镜，平行光会聚的焦点越近，说明焦距越小，对光的会聚能力越强。若选择A、B透镜，两者形状（弯曲程度）相同，材料不同，可探究焦距与材料的关系。
【解析】
(1) 探究凸透镜焦距与球形表面弯曲程度的关系时，根据控制变量法，需保持透镜材料相同，仅改变球形表面弯曲程度。图中A、C均为玻璃材质，形状相同但弯曲程度不同，因此应选A、C。对比甲、乙实验，乙中透镜表面更凸，平行光经透镜后会聚的焦点距离透镜更近，说明凸透镜表面越凸，焦距越小，对光的会聚能力越强。
(2) A、B两个透镜，形状（球形表面弯曲程度）相同，材料分别为玻璃和塑料，因此可探究凸透镜的焦距大小与材料的关系。
【答案】
(1) A、C；凸透镜的焦距越小，对光的会聚能力越强
(2) 材料
【知识点】
凸透镜焦距的影响因素；控制变量法；透镜的会聚作用
【点评】
本题结合实验探究考查控制变量法的应用，要求学生明确实验变量的控制，结合实验现象分析结论，是光学实验的基础题型，注重对实验方法的理解。
【难度系数】
0.6
13.小梦有3个凸透镜，它们用同种材料制成，形状如图1所示。
(1)它们的焦距是否相同？如果不同，你认为哪个焦距大？哪个焦距小？
(2)请设计实验证明你的猜想，简要写出实验步骤，画出记录实验数据的表格。
(3)如图2所示是小梦根据实验观察画出的三组光路图，根据这个实验记录，你可以得到什么结论？
（第13题图）
(1)它们的焦距是否相同？如果不同，你认为哪个焦距大？哪个焦距小？
(2)请设计实验证明你的猜想，简要写出实验步骤，画出记录实验数据的表格。
(3)如图2所示是小梦根据实验观察画出的三组光路图，根据这个实验记录，你可以得到什么结论？
（第13题图）
答案
13. (1)不相同。A的焦距大,C的焦距小。
(2)①让凸透镜正对太阳,白纸放在透镜后面,与凸透镜平行,并前后移动,直到在白纸上出现一个最小、最亮的光斑为止,测量此时光斑与凸透镜间的距离,就是凸透镜的焦距。
②比较3个凸透镜的焦距,看猜想是否正确。
记录实验数据的表格如下：
(3)同种材料制成的凸透镜,表面越凸,焦距越小。
(2)①让凸透镜正对太阳,白纸放在透镜后面,与凸透镜平行,并前后移动,直到在白纸上出现一个最小、最亮的光斑为止,测量此时光斑与凸透镜间的距离,就是凸透镜的焦距。
②比较3个凸透镜的焦距,看猜想是否正确。
记录实验数据的表格如下：
| 凸透镜 | A | B | C |
| 焦距 |
(3)同种材料制成的凸透镜,表面越凸,焦距越小。
解析
【分析】
要解决这道题，需明确同种材料制成的凸透镜，焦距大小与透镜表面的凸度（弯曲程度）有关：凸度越大，焦距越小。首先观察三个凸透镜的形状，判断凸度差异，得出焦距的初步猜想；验证猜想采用平行光聚焦法（利用太阳光近似平行光），测量焦距并比较；最后根据实验结果总结规律。
【解析】
(1) 三个凸透镜由同种材料制成，焦距与凸度相关，凸度不同则焦距不同。A的表面最平缓，凸度最小，故焦距最大；C的表面最凸，凸度最大，故焦距最小。
(2) 实验步骤：①让凸透镜正对太阳，将与透镜平行的白纸放在透镜后方，前后移动白纸，直到白纸上出现最小、最亮的光斑，测量此时光斑与凸透镜的距离，即为该凸透镜的焦距；②重复步骤①，分别测量B、C凸透镜的焦距；③比较三个凸透镜的焦距，验证猜想。
实验数据记录表格：
| 凸透镜 | A | B | C |
| --- | --- | --- | --- |
| 焦距 | | | |
(3) 分析实验测得的三个凸透镜焦距，可得出结论：同种材料制成的凸透镜，表面越凸，焦距越小。
【答案】
(1) 不相同。A的焦距大，C的焦距小。
(2) 实验步骤：①让凸透镜正对太阳，白纸放在透镜后面，与凸透镜平行，并前后移动，直到在白纸上出现一个最小、最亮的光斑为止，测量此时光斑与凸透镜间的距离，就是凸透镜的焦距；②比较3个凸透镜的焦距，看猜想是否正确。
记录实验数据的表格：
| 凸透镜 | A | B | C |
| --- | --- | --- | --- |
| 焦距 | | | |
(3) 同种材料制成的凸透镜，表面越凸，焦距越小。
【知识点】
凸透镜焦距，探究凸透镜焦距的实验
【点评】
本题考查凸透镜焦距的影响因素，通过科学探究的完整流程（猜想、实验设计、结论总结），培养学生的实验设计与分析能力，是光学部分的基础探究题，难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需明确同种材料制成的凸透镜，焦距大小与透镜表面的凸度（弯曲程度）有关：凸度越大，焦距越小。首先观察三个凸透镜的形状，判断凸度差异，得出焦距的初步猜想；验证猜想采用平行光聚焦法（利用太阳光近似平行光），测量焦距并比较；最后根据实验结果总结规律。
【解析】
(1) 三个凸透镜由同种材料制成，焦距与凸度相关，凸度不同则焦距不同。A的表面最平缓，凸度最小，故焦距最大；C的表面最凸，凸度最大，故焦距最小。
(2) 实验步骤：①让凸透镜正对太阳，将与透镜平行的白纸放在透镜后方，前后移动白纸，直到白纸上出现最小、最亮的光斑，测量此时光斑与凸透镜的距离，即为该凸透镜的焦距；②重复步骤①，分别测量B、C凸透镜的焦距；③比较三个凸透镜的焦距，验证猜想。
实验数据记录表格：
| 凸透镜 | A | B | C |
| --- | --- | --- | --- |
| 焦距 | | | |
(3) 分析实验测得的三个凸透镜焦距，可得出结论：同种材料制成的凸透镜，表面越凸，焦距越小。
【答案】
(1) 不相同。A的焦距大，C的焦距小。
(2) 实验步骤：①让凸透镜正对太阳，白纸放在透镜后面，与凸透镜平行，并前后移动，直到在白纸上出现一个最小、最亮的光斑为止，测量此时光斑与凸透镜间的距离，就是凸透镜的焦距；②比较3个凸透镜的焦距，看猜想是否正确。
记录实验数据的表格：
| 凸透镜 | A | B | C |
| --- | --- | --- | --- |
| 焦距 | | | |
(3) 同种材料制成的凸透镜，表面越凸，焦距越小。
【知识点】
凸透镜焦距，探究凸透镜焦距的实验
【点评】
本题考查凸透镜焦距的影响因素，通过科学探究的完整流程（猜想、实验设计、结论总结），培养学生的实验设计与分析能力，是光学部分的基础探究题，难度适中。
【难度系数】
0.6
14.如图所示,黑色箱子内有一个焦距为3 cm的凸透镜和一个平面镜,请你画出箱内的光路图,并标出平面镜上入射角的度数。
（第14题图）
（第14题图）
答案
14. 如图所示：
解析
【分析】
要画出箱内光路，需分两步：①利用凸透镜的光学性质：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会过焦点，因此先画出入射光线经凸透镜后的折射光线（指向主光轴，因焦距3cm，入射光线距主光轴3cm，折射后会聚到主光轴）；②利用光的反射定律，确定平面镜处的入射角：折射光线射到与水平方向成45°的平面镜上，法线垂直平面镜，通过几何关系算出入射角为45°，再画出反射光线，最后标出平面镜上的入射角度数。
【解析】
1. 画凸透镜折射光线：入射光线平行于主光轴，根据凸透镜规律，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，因此从入射光线与凸透镜的交点，画一条指向主光轴的折射光线；
2. 画平面镜反射光线：折射光线到达平面镜，平面镜与水平方向成45°，法线垂直平面镜，入射光线与法线的夹角（入射角）为45°；根据反射角等于入射角，画出反射光线，方向与水平方向成45°向下；
3. 标注平面镜上的入射角为45°。
【答案】
【知识点】
凸透镜折射规律，光的反射定律，平面镜应用
【点评】
本题结合凸透镜和平面镜的光学知识，考查学生对光学规律的应用能力，需结合几何角度分析入射角，是光学基础题。
【难度系数】
0.6
要画出箱内光路，需分两步：①利用凸透镜的光学性质：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会过焦点，因此先画出入射光线经凸透镜后的折射光线（指向主光轴，因焦距3cm，入射光线距主光轴3cm，折射后会聚到主光轴）；②利用光的反射定律，确定平面镜处的入射角：折射光线射到与水平方向成45°的平面镜上，法线垂直平面镜，通过几何关系算出入射角为45°，再画出反射光线，最后标出平面镜上的入射角度数。
【解析】
1. 画凸透镜折射光线：入射光线平行于主光轴，根据凸透镜规律，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，因此从入射光线与凸透镜的交点，画一条指向主光轴的折射光线；
2. 画平面镜反射光线：折射光线到达平面镜，平面镜与水平方向成45°，法线垂直平面镜，入射光线与法线的夹角（入射角）为45°；根据反射角等于入射角，画出反射光线，方向与水平方向成45°向下；
3. 标注平面镜上的入射角为45°。
【答案】
【知识点】
凸透镜折射规律，光的反射定律，平面镜应用
【点评】
本题结合凸透镜和平面镜的光学知识，考查学生对光学规律的应用能力，需结合几何角度分析入射角，是光学基础题。
【难度系数】
0.6
