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1. (南京玄武期末)防冻液是一种用于汽车发动机冷却系统的特殊液体。为判断某防冻液在最低气温为$-25\ {°Celsius } $的某地区能否使用,利用图甲装置进行实验。烧杯中装有适量防冻液,置于制冷剂中,用温度传感器每隔$1\ \min$记录防冻液的温度,绘制温度随时间变化的图像,如图乙所示,观察到$14∼ 20\ \min$防冻液处于固液共存状态。下列说法正确的是（）
A.由图乙可知,该防冻液为非晶体
B.$14∼ 20\ \min$内防冻液正在熔化,防冻液的温度保持不变
C.由于该地区最低气温为$-25\ {°Celsius } $,该防冻液能在该地区使用
D.装制冷剂的容器外壁出现霜,是空气凝华形成的
A.由图乙可知,该防冻液为非晶体
B.$14∼ 20\ \min$内防冻液正在熔化,防冻液的温度保持不变
C.由于该地区最低气温为$-25\ {°Celsius } $,该防冻液能在该地区使用
D.装制冷剂的容器外壁出现霜,是空气凝华形成的
答案
C
解析
【分析】本题需结合温度随时间变化的图像，分析防冻液的凝固特点，判断其是否为晶体，再结合地区最低气温判断能否使用，同时分析物态变化的形成原因。首先观察图像中防冻液温度变化：14~20min时温度不变，说明有固定凝固点，属于晶体；再对比凝固点与地区最低气温，判断使用可行性；最后分析霜的形成原因，逐一排除错误选项。
【解析】
选项A：晶体有固定的凝固点，凝固时温度保持不变；非晶体无固定凝固点，凝固时温度持续下降。由图乙可知，防冻液在14~20min温度不变，属于晶体，故A错误。
选项B：14~20min防冻液处于固液共存状态，温度不变，此时是凝固过程（整体温度降低，为放热凝固），并非熔化，故B错误。
选项C：由图像可知，防冻液的凝固点为-35℃，该地区最低气温为-25℃，高于防冻液的凝固点，因此防冻液在该地区不会凝固，能正常使用，故C正确。
选项D：装制冷剂的容器外壁的霜，是空气中的水蒸气遇冷（容器温度低）直接凝华形成的，并非“空气凝华”（空气是混合物，凝华的是水蒸气），表述错误，故D错误。
【答案】C
【知识点】晶体凝固、凝固点、物态变化
【点评】本题通过实验图像考查晶体凝固的核心特点，结合实际应用判断防冻液的使用可行性，同时辨析物态变化的概念，需要准确提取图像信息，区分凝固与熔化、明确凝华的对象，是基础的物态变化应用题。
【难度系数】0.5
【解析】
选项A：晶体有固定的凝固点，凝固时温度保持不变；非晶体无固定凝固点，凝固时温度持续下降。由图乙可知，防冻液在14~20min温度不变，属于晶体，故A错误。
选项B：14~20min防冻液处于固液共存状态，温度不变，此时是凝固过程（整体温度降低，为放热凝固），并非熔化，故B错误。
选项C：由图像可知，防冻液的凝固点为-35℃，该地区最低气温为-25℃，高于防冻液的凝固点，因此防冻液在该地区不会凝固，能正常使用，故C正确。
选项D：装制冷剂的容器外壁的霜，是空气中的水蒸气遇冷（容器温度低）直接凝华形成的，并非“空气凝华”（空气是混合物，凝华的是水蒸气），表述错误，故D错误。
【答案】C
【知识点】晶体凝固、凝固点、物态变化
【点评】本题通过实验图像考查晶体凝固的核心特点，结合实际应用判断防冻液的使用可行性，同时辨析物态变化的概念，需要准确提取图像信息，区分凝固与熔化、明确凝华的对象，是基础的物态变化应用题。
【难度系数】0.5
2.（南京玄武期末）如图甲所示，顾客站在刷脸自助储物柜屏幕前按下“存”按钮，屏幕上方摄像头启动，屏幕上出现人脸的图像，柜门随即打开。为研究该摄像头的成像情况，小明进行如下实验：在光具座上固定蜡烛和光屏，当凸透镜位于光具座上$M$处时，恰好在光屏上成清晰的像，如图乙所示。下列说法正确的是（）
A.图乙光屏上成倒立、缩小的实像，可以解释摄像头成像原理
B.在凸透镜左侧加上眼镜片后，向左移动光屏重新成清晰的像，此镜片是凹透镜
C.图乙凸透镜的焦距范围一定为$\dfrac{L}{2}＜ f ＜\dfrac{L_0-L}{2}$
D.保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移到$N$处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，则$M$、$N$之间的距离为$L_0-2L$
A.图乙光屏上成倒立、缩小的实像，可以解释摄像头成像原理
B.在凸透镜左侧加上眼镜片后，向左移动光屏重新成清晰的像，此镜片是凹透镜
C.图乙凸透镜的焦距范围一定为$\dfrac{L}{2}＜ f ＜\dfrac{L_0-L}{2}$
D.保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移到$N$处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，则$M$、$N$之间的距离为$L_0-2L$
答案
D
解析
【分析】
要解决本题，需结合凸透镜成像规律逐一分析选项：首先明确凸透镜成实像时，物距、像距与焦距的关系，以及光路可逆的特点；再针对每个选项的描述，结合成像原理、镜片对光线的作用、焦距范围推导、光路可逆的应用进行判断。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：图乙中，蜡烛到凸透镜的距离（物距）为$ L $，凸透镜到光屏的距离（像距）为$ L_0-L $，因$ L ＜ L_0-L $，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，而摄像头利用的是“倒立、缩小的实像”原理，故A错误。
选项B：加眼镜片后，向左移动光屏才能重新成像，说明镜片使光线会聚，是凸透镜（凹透镜对光线有发散作用，会使像距变大，需向右移动光屏才能成像），故B错误。
选项C：图乙中成倒立放大实像，需满足两个条件：①物距在一倍焦距和二倍焦距之间，即$ f ＜ L ＜ 2f $，推导得$ \frac{L}{2} ＜ f ＜ L $；②像距大于二倍焦距，即$ L_0-L ＞ 2f $，推导得$ f ＜ \frac{L_0-L}{2} $。综合得焦距范围为$ \frac{L}{2} ＜ f ＜ \min(L, \frac{L_0-L}{2}) $，并非选项中的$ \frac{L}{2} ＜ f ＜ \frac{L_0-L}{2} $，故C错误。
选项D：保持蜡烛和光屏位置不变，根据光路可逆原理，移动凸透镜使新物距等于原像距、新像距等于原物距时，光屏会再次成清晰的像。原物距为$ L $，原像距为$ L_0-L $，则新物距为$ L_0-L $，即新凸透镜距蜡烛为$ L_0-L $，因此$ M $、$ N $间距为$ (L_0-L) - L = L_0-2L $，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律、光路可逆
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的综合应用，需熟练掌握物距、像距与焦距的关系，以及光路可逆的特点；易错点为焦距范围的推导和镜片对光线的作用判断，需仔细分析每个条件的约束关系。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合凸透镜成像规律逐一分析选项：首先明确凸透镜成实像时，物距、像距与焦距的关系，以及光路可逆的特点；再针对每个选项的描述，结合成像原理、镜片对光线的作用、焦距范围推导、光路可逆的应用进行判断。
【解析】
逐一分析各选项：
选项A：图乙中，蜡烛到凸透镜的距离（物距）为$ L $，凸透镜到光屏的距离（像距）为$ L_0-L $，因$ L ＜ L_0-L $，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，而摄像头利用的是“倒立、缩小的实像”原理，故A错误。
选项B：加眼镜片后，向左移动光屏才能重新成像，说明镜片使光线会聚，是凸透镜（凹透镜对光线有发散作用，会使像距变大，需向右移动光屏才能成像），故B错误。
选项C：图乙中成倒立放大实像，需满足两个条件：①物距在一倍焦距和二倍焦距之间，即$ f ＜ L ＜ 2f $，推导得$ \frac{L}{2} ＜ f ＜ L $；②像距大于二倍焦距，即$ L_0-L ＞ 2f $，推导得$ f ＜ \frac{L_0-L}{2} $。综合得焦距范围为$ \frac{L}{2} ＜ f ＜ \min(L, \frac{L_0-L}{2}) $，并非选项中的$ \frac{L}{2} ＜ f ＜ \frac{L_0-L}{2} $，故C错误。
选项D：保持蜡烛和光屏位置不变，根据光路可逆原理，移动凸透镜使新物距等于原像距、新像距等于原物距时，光屏会再次成清晰的像。原物距为$ L $，原像距为$ L_0-L $，则新物距为$ L_0-L $，即新凸透镜距蜡烛为$ L_0-L $，因此$ M $、$ N $间距为$ (L_0-L) - L = L_0-2L $，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律、光路可逆
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的综合应用，需熟练掌握物距、像距与焦距的关系，以及光路可逆的特点；易错点为焦距范围的推导和镜片对光线的作用判断，需仔细分析每个条件的约束关系。
【难度系数】
0.5
3. (南京玄武期末)光在真空中的传播速度是m/s,图甲是“鹊桥”中继卫星上安装的角反射器,它由相互垂直的小平面镜组合而成,激光射向它时能被其“反向射回”。如图乙所示,光线a与镜面OM夹角为$40°$,光线b所对应的反射角$∠ β=$$°$;若入射光线方向不变,将角反射器绕O点顺时针旋转$15°$,则经两平面镜反射后的光线方向转动了$°$。
答案
$3×10^8$
40
0
40
0
解析
【分析】
首先回忆光在真空中的传播速度为固定常量；对于角反射器（两个相互垂直的平面镜），需利用光的反射定律（入射角等于反射角）分析两次反射的角度，再结合角反射器的特性判断反射光线的方向变化：第一步，确定光线与镜面的夹角，计算第一次反射的入射角；第二步，利用两镜面垂直的关系，推导第二次反射的入射角，进而得到∠β；第三步，根据角反射器“反射光线与入射光线平行反向”的特性，判断镜面旋转时反射光线的方向是否改变。
【解析】
1. 光在真空中的传播速度是物理学常量，为$3×10^8\ \mathrm{m/s}$。
2. 对于图乙中的角反射器，OM与ON垂直：
光线a与OM夹角为$40°$，则光线a在OM上的入射角为$90°-40°=50°$，根据反射定律，反射角等于入射角，故反射光线与OM的夹角为$90°-50°=40°$。
由于OM⊥ON，该反射光线入射到ON时，与ON的夹角为$90°-40°=50°$，因此在ON上的入射角为$90°-50°=40°$，再次根据反射定律，反射角等于入射角，故反射光线b与ON的夹角为$50°$，因此$∠β=90°-50°=40°$。
3. 角反射器的特性是：无论入射光线的角度如何，经过两次反射后，反射光线始终与入射光线平行且反向。因此，当角反射器绕O点顺时针旋转$15°$时，入射光线方向不变，反射光线的方向不会发生改变，即转动了$0°$。
【答案】
$3×10^8$；$40$；$0$
【知识点】
光的传播速度；光的反射定律；角反射器原理
【点评】
本题结合基础光学常量与角反射器的反射规律，重点考查对光的反射定律的应用，以及角反射器“反射光线与入射光线平行反向”这一特殊性质的理解，需注意镜面旋转时反射光线的方向变化规律。
【难度系数】
0.5
首先回忆光在真空中的传播速度为固定常量；对于角反射器（两个相互垂直的平面镜），需利用光的反射定律（入射角等于反射角）分析两次反射的角度，再结合角反射器的特性判断反射光线的方向变化：第一步，确定光线与镜面的夹角，计算第一次反射的入射角；第二步，利用两镜面垂直的关系，推导第二次反射的入射角，进而得到∠β；第三步，根据角反射器“反射光线与入射光线平行反向”的特性，判断镜面旋转时反射光线的方向是否改变。
【解析】
1. 光在真空中的传播速度是物理学常量，为$3×10^8\ \mathrm{m/s}$。
2. 对于图乙中的角反射器，OM与ON垂直：
光线a与OM夹角为$40°$，则光线a在OM上的入射角为$90°-40°=50°$，根据反射定律，反射角等于入射角，故反射光线与OM的夹角为$90°-50°=40°$。
由于OM⊥ON，该反射光线入射到ON时，与ON的夹角为$90°-40°=50°$，因此在ON上的入射角为$90°-50°=40°$，再次根据反射定律，反射角等于入射角，故反射光线b与ON的夹角为$50°$，因此$∠β=90°-50°=40°$。
3. 角反射器的特性是：无论入射光线的角度如何，经过两次反射后，反射光线始终与入射光线平行且反向。因此，当角反射器绕O点顺时针旋转$15°$时，入射光线方向不变，反射光线的方向不会发生改变，即转动了$0°$。
【答案】
$3×10^8$；$40$；$0$
【知识点】
光的传播速度；光的反射定律；角反射器原理
【点评】
本题结合基础光学常量与角反射器的反射规律，重点考查对光的反射定律的应用，以及角反射器“反射光线与入射光线平行反向”这一特殊性质的理解，需注意镜面旋转时反射光线的方向变化规律。
【难度系数】
0.5
