四、实验探究题(每空1分,作图1分,共16分)
23.「2025四川自贡中考，★★」小华利用实验室的器材探究凸透镜成像的规律。

(1)实验时,调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度；
(2)调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图甲,光屏上恰好得到清晰的像,则该凸透镜的焦距是cm；
(3)把蜡烛移至30 cm刻度线处,向远离凸透镜的方向移动光屏,可以得到清晰的倒立的(选填“缩小”“放大”或“不变”)的实像；
(4)图乙为某次实验时火焰上的A点发出的一束光,请通过作图标出A点的像A'；
(5)实验中,小华将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原来清晰的像变得模糊。将光屏适当远离凸透镜后,光屏上再次出现清晰的像,由此可判断小华佩戴的是(选填“近视”或“远视”)眼镜。

23.答案 (2)15.0 (3)放大 (4)如图所示 (5)近视

解析 (2)由图甲可知，$u=v=2f=30.0\ \mathrm{cm}$，故$f=15.0\ \mathrm{cm}$；(3)将蜡烛移动到30 cm刻度线处，此时物距$u=50.0\ \mathrm{cm}-30.0\ \mathrm{cm}=20.0\ \mathrm{cm}$，则$2f＞u＞f$，$v＞2f$，成倒立、放大的实像，所以应向远离凸透镜的方向移动光屏，直到光屏上出现烛焰清晰的像，该像为倒立、放大的实像；(4)经过凸透镜光心的光线，传播方向不变；经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后将平行于主光轴，两条光线的交点就是A点的像A'，如答案图所示；(5)小华将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原本清晰的像变模糊了，将光屏适当远离凸透镜后，光屏上的像又变清晰了，说明该眼镜对光具有发散作用，所以小华佩戴的是近视眼镜。

【分析】
本题考查凸透镜成像规律的应用，解题思路如下：
1. 第(2)问：观察图甲，计算物距和像距，发现u=v=30cm，根据凸透镜成像规律，当u=v=2f时成倒立等大实像，由此可求出焦距。
2. 第(3)问：计算蜡烛移到30cm刻度处的物距，结合已求出的焦距，判断物距范围，进而确定成像性质。
3. 第(4)问：利用凸透镜两条特殊光线（过光心的光线传播方向不变、过焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴），两条折射光线的交点即为A点的像A'。
4. 第(5)问：根据放置眼镜后光屏需远离凸透镜才能成像，判断眼镜对光线的作用，结合透镜性质确定眼镜类型。
【解析】
(2) 由图甲可知，物距$u=50.0\ \mathrm{cm}-20.0\ \mathrm{cm}=30.0\ \mathrm{cm}$，像距$v=80.0\ \mathrm{cm}-50.0\ \mathrm{cm}=30.0\ \mathrm{cm}$，此时$u=v=2f$，根据凸透镜成像规律，当$u=v=2f$时成倒立、等大的实像，故$2f=30.0\ \mathrm{cm}$，解得$f=15.0\ \mathrm{cm}$。
(3) 蜡烛移至30 cm刻度线处，物距$u'=50.0\ \mathrm{cm}-30.0\ \mathrm{cm}=20.0\ \mathrm{cm}$，已知$f=15.0\ \mathrm{cm}$，所以$f ＜ u' ＜ 2f$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，像距$v' ＞ 2f$，因此需向远离凸透镜的方向移动光屏，才能得到清晰的倒立放大的实像。
(4) 作图：过A点作经过凸透镜光心O的光线，传播方向不变；再作从A点出发经过左侧焦点F的光线，经凸透镜后平行于主光轴，两条折射光线的交点即为A点的像A'，如图所示。
(5) 将眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，光屏需远离凸透镜才能再次成清晰的像，说明该眼镜对光线有发散作用，凹透镜对光线有发散作用，近视眼镜是凹透镜，远视眼镜是凸透镜，故小华佩戴的是近视眼镜。
【答案】
(2)15.0；(3)放大；(4)；(5)近视
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜作图、近视眼的矫正
【点评】
本题围绕凸透镜成像规律，结合实验操作、成像判断、透镜作图及视力矫正进行考查，需熟练掌握凸透镜成像规律及透镜的光学性质，综合性较强。
【难度系数】
0.6

24. 实验
考法
开放性设问
「★★☆」小明在观看冰壶比赛时，发现运动员蹬冰脚的鞋底由橡胶制成，滑行脚的鞋底由塑料制成。结合生活实际，他了解到防滑性是运动鞋应具备的基本性能之一，也是检查鞋子是否好穿的重要指标。鞋子的防滑性直接影响着鞋子的舒适性和安全性，良好的防滑性更有利于行走稳定，从而减少伤害。于是小明设计实验探究家中两款运动鞋的防滑性。
(1)如图甲所示，小明用弹簧测力计拉着运动鞋沿水平桌面做匀速直线运动，此时运动鞋受到的滑动摩擦力为N。
(2)按图甲所示的装置进行实验时，小明发现实验不方便操作。思考后他将装置进行了优化，优化装置如图乙所示，让弹簧测力计和运动鞋保持静止，拉动运动鞋下面的橡胶垫，依次进行测量，记录的实验数据如表。


| 次数 | 款式 | 鞋与填充物的总重G/N | 弹簧测力计的示数F/N |
| ---- | ---- | -------------------- | -------------------- |
| 1 | A款 | 4 | 2.0 |
| 2 | A款 | 5 | 2.4 |
| 3 | B款 | 4 | 2.4 |
| 4 | B款 | 5 | 3.0 |
(3)在比较两款运动鞋防滑性的实验中，往鞋内加入填充物的目的是控制相同。
(4)分析实验数据可知：①（选填“A”或“B”）款运动鞋的防滑性较好；②在接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越。
(5)在图乙中第1次实验的基础上，小明仅将橡胶垫与运动鞋的接触面积调整到约为鞋子底面积的一半，重复实验，观察到弹簧测力计的示数仍为2.0 N，由此可得出结论：滑动摩擦力的大小与大小无关。
(6)请写出图乙装置相对于图甲装置的一个优点：（合理即可）。

24.答案 (1)1.8 (3)压力 (4)B 大 (5)接触面积 (6)不需要匀速拉动橡胶垫，便于操作(或测力计的示数稳定，便于读数)
解析 (1)将运动鞋放在水平桌面上，用弹簧测力计拉着运动鞋沿水平桌面做匀速直线运动，运动鞋在水平方向上受到平衡力的作用，根据二力平衡的条件，弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。弹簧测力计的示数如图甲所示，测力计分度值为0.2 N，示数为1.8 N，则运动鞋受到的滑动摩擦力为1.8 N。(3)在比较两款运动鞋防滑性的实验中，往鞋内加入填充物的目的是控制压力相同。(4)由表格中第1、3(或2、4)次实验数据可知，在压力相同时，B款运动鞋受到的摩擦力更大，防滑性更好。由第1、2(或3、4)次实验数据可知，在接触面粗糙程度一定时，压力越大，滑动摩擦力越大。(5)将橡胶垫与运动鞋的接触面积调整到约为鞋子底面积的一半，重复实验，观察到弹簧测力计的示数仍为2.0 N，说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。(6)实验优化后，运动鞋受力平衡时相对于桌面静止，运动鞋受到的测力计的拉力和橡胶垫对运动鞋的滑动摩擦力是一对平衡力，其大小始终相等，与橡胶垫运动的速度无关，所以实验时不需要匀速拉动橡胶垫，便于操作，且实验时测力计的示数稳定，便于读数。

【分析】
本题围绕探究运动鞋防滑性（即滑动摩擦力大小）展开，需结合二力平衡、控制变量法等知识分析。解题时，先明确滑动摩擦力的测量原理（二力平衡），再通过控制变量法分析实验数据判断影响滑动摩擦力的因素，同时对比两种实验装置的优缺点。
【解析】
(1) 用弹簧测力计拉运动鞋沿水平桌面做匀速直线运动时，运动鞋在水平方向受平衡力作用，根据二力平衡条件，滑动摩擦力大小等于弹簧测力计示数。甲图弹簧测力计分度值为0.2N，示数为1.8N，故滑动摩擦力为1.8N。
(3) 探究两款运动鞋的防滑性时，需控制压力大小相同，因此往鞋内加入填充物的目的是控制压力相同。
(4) ① 对比第1、3次（压力均为4N）实验数据，B款运动鞋受到的滑动摩擦力（2.4N）大于A款（2.0N），说明B款防滑性更好；② 对比第1、2次（接触面粗糙程度相同）实验数据，压力越大，滑动摩擦力越大。
(5) 调整橡胶垫与运动鞋的接触面积后，弹簧测力计示数不变，说明滑动摩擦力的大小与接触面积大小无关。
(6) 图乙装置中运动鞋保持静止，受力始终平衡，不需要匀速拉动橡胶垫，便于操作，且弹簧测力计示数稳定，便于读数。
【答案】
(1)1.8；(3)压力；(4)①B；②大；(5)接触面积；(6)不需要匀速拉动橡胶垫，便于操作（或测力计的示数稳定，便于读数）
【知识点】
滑动摩擦力、二力平衡、控制变量法
【点评】
本题通过探究运动鞋防滑性的实验，考查滑动摩擦力的测量、影响因素及实验装置优化，注重控制变量法和二力平衡的应用，是力学实验的典型题型，能有效考查学生的实验探究能力。
【难度系数】
0.7