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[2024温州期末改编]温州某校的项目研究小组要制作二十四节气测量仪，以下是该仪器的制作说明书。
(1) 如图乙为夏至和春分的正午太阳，则春分应标在图乙中的
(2) 某次标定节气刻度时，发现OA杆的影子长度大于OB杆。为确保四季正午杆影都落于OB杆内，小组同学该如何确定OB杆的长度？
(3) 另一组同学在甲产品的基础上增加了重垂线(如图丙)。你认为这种改进是否有必要，并说明理由。
(1) 如图乙为夏至和春分的正午太阳，则春分应标在图乙中的
Ⅱ
（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）。(2) 某次标定节气刻度时，发现OA杆的影子长度大于OB杆。为确保四季正午杆影都落于OB杆内，小组同学该如何确定OB杆的长度？
根据冬至日影子的长度确定OB杆的长度
。(3) 另一组同学在甲产品的基础上增加了重垂线(如图丙)。你认为这种改进是否有必要，并说明理由。
有必要;利用重垂线可以检测OB是否水平,提高了测量准确性;OB不水平时,杆影倾斜使长度变长或变短
。答案
(1) Ⅱ
(2) 根据冬至日影子的长度确定OB杆的长度
(3) 有必要;利用重垂线可以检测OB是否水平,提高了测量准确性;OB不水平时,杆影倾斜使长度变长或变短
【解析】(1) 夏至日时太阳高度最大,正午物体的影子最短,冬至日时太阳高度最小,正午物体的影子最长,春分和秋分太阳高度介于夏至和冬至之间,正午物体的影子比夏至时长,比冬至时短,因此春分应标在图乙中的Ⅱ位置。(2) 小组同学应根据冬至日影子的长度确定OB杆的长度,因为冬至日时太阳高度角最小,正午物体的影子最长。
(2) 根据冬至日影子的长度确定OB杆的长度
(3) 有必要;利用重垂线可以检测OB是否水平,提高了测量准确性;OB不水平时,杆影倾斜使长度变长或变短
【解析】(1) 夏至日时太阳高度最大,正午物体的影子最短,冬至日时太阳高度最小,正午物体的影子最长,春分和秋分太阳高度介于夏至和冬至之间,正午物体的影子比夏至时长,比冬至时短,因此春分应标在图乙中的Ⅱ位置。(2) 小组同学应根据冬至日影子的长度确定OB杆的长度,因为冬至日时太阳高度角最小,正午物体的影子最长。
解析
【分析】
本题围绕二十四节气测量仪的制作，考查正午太阳高度与影子长度的关系及实际应用。解题思路：(1) 明确正午太阳高度越大，影子越短，夏至影子最短、冬至最长、春分介于两者之间，据此判断位置；(2) 确保四季影子都在OB内，需以最长影子（冬至）为标准确定OB长度；(3) 重垂线用于检测OB是否水平，避免杆影测量误差，故改进有必要。
【解析】
(1) 正午太阳高度与影子长度成反比：夏至日太阳高度最大，影子最短；冬至日太阳高度最小，影子最长；春分日太阳高度介于夏至和冬至之间，影子长度也介于两者之间，因此春分对应图乙中较长影子的Ⅱ位置。
(2) 四季中冬至日正午太阳高度最小，影子最长。要保证所有节气的正午杆影都落于OB杆内，需根据冬至日的影子长度确定OB杆的长度，以此覆盖最长的影子。
(3) 这种改进有必要。理由：重垂线可检测OB杆是否水平，若OB杆不水平，杆影会因倾斜导致测量长度变长或变短，影响测量准确性，增加重垂线能提高测量精度。
【答案】
(1) Ⅱ；(2) 根据冬至日影子的长度确定OB杆的长度；(3) 有必要；利用重垂线可以检测OB是否水平，提高了测量准确性；OB不水平时，杆影倾斜使长度变长或变短
【知识点】
正午太阳高度与影子长度的关系、二十四节气、测量工具的应用
【点评】
本题结合实际项目制作，将地理知识与操作实践结合，考查学生对核心知识点的理解及应用能力，贴近生活实际，注重知识的迁移运用。
【难度系数】
0.6
本题围绕二十四节气测量仪的制作，考查正午太阳高度与影子长度的关系及实际应用。解题思路：(1) 明确正午太阳高度越大，影子越短，夏至影子最短、冬至最长、春分介于两者之间，据此判断位置；(2) 确保四季影子都在OB内，需以最长影子（冬至）为标准确定OB长度；(3) 重垂线用于检测OB是否水平，避免杆影测量误差，故改进有必要。
【解析】
(1) 正午太阳高度与影子长度成反比：夏至日太阳高度最大，影子最短；冬至日太阳高度最小，影子最长；春分日太阳高度介于夏至和冬至之间，影子长度也介于两者之间，因此春分对应图乙中较长影子的Ⅱ位置。
(2) 四季中冬至日正午太阳高度最小，影子最长。要保证所有节气的正午杆影都落于OB杆内，需根据冬至日的影子长度确定OB杆的长度，以此覆盖最长的影子。
(3) 这种改进有必要。理由：重垂线可检测OB杆是否水平，若OB杆不水平，杆影会因倾斜导致测量长度变长或变短，影响测量准确性，增加重垂线能提高测量精度。
【答案】
(1) Ⅱ；(2) 根据冬至日影子的长度确定OB杆的长度；(3) 有必要；利用重垂线可以检测OB是否水平，提高了测量准确性；OB不水平时，杆影倾斜使长度变长或变短
【知识点】
正午太阳高度与影子长度的关系、二十四节气、测量工具的应用
【点评】
本题结合实际项目制作，将地理知识与操作实践结合，考查学生对核心知识点的理解及应用能力，贴近生活实际，注重知识的迁移运用。
【难度系数】
0.6
[2024绍兴期末]两千多年前,我国思想家墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像实验。小科为探究小孔成像规律,开展了如下实践:
【制作针孔照相机】剪去大、小纸盒的两端纸板,在大纸盒A端插入带有小孔的卡纸,在小纸盒B端盖上半透明纸,将小纸盒插入大纸盒内,如图甲。
【探究成像特征】小科猜想:针孔照相机所成像的大小可能与景物到针孔的距离、景物的高度以及半透明纸到针孔的距离有关。于是他用同一个F光源,保持F光源到针孔的距离不变,改变半透明纸到针孔的距离,多次实验,观察并记录如表数据:
【思考与讨论】
(1)为什么用针孔照相机“拍摄”出来的像是倒立的?请画图解释。
(2)由表格数据推知,当半透明纸到针孔的距离为8.0 cm时,像的高度是
(3)晴天正午,小科从树荫下走过,发现阳光透过树叶缝隙,在地面上形成大小不同的圆形光斑,如图乙。结合上述实验,小科认为圆形光斑大小不同的主要原因是
(4)由图丙推测,小科还可探究的问题是
【制作针孔照相机】剪去大、小纸盒的两端纸板,在大纸盒A端插入带有小孔的卡纸,在小纸盒B端盖上半透明纸,将小纸盒插入大纸盒内,如图甲。
【探究成像特征】小科猜想:针孔照相机所成像的大小可能与景物到针孔的距离、景物的高度以及半透明纸到针孔的距离有关。于是他用同一个F光源,保持F光源到针孔的距离不变,改变半透明纸到针孔的距离,多次实验,观察并记录如表数据:
【思考与讨论】
(1)为什么用针孔照相机“拍摄”出来的像是倒立的?请画图解释。
(2)由表格数据推知,当半透明纸到针孔的距离为8.0 cm时,像的高度是
4.0
cm。(3)晴天正午,小科从树荫下走过,发现阳光透过树叶缝隙,在地面上形成大小不同的圆形光斑,如图乙。结合上述实验,小科认为圆形光斑大小不同的主要原因是
树叶缝隙到地面的距离
不同。(4)由图丙推测,小科还可探究的问题是
所成像的大小是否与小孔形状有关
。答案
(1) 如图所示
(2) 4.0
(3) 树叶缝隙到地面的距离
(4) 所成像的大小是否与小孔形状有关
【解析】(2) 从表中数据可知,半透明纸到针孔的距离与像高成正比,故当半透明纸到针孔的距离s=8.0 cm时,像的高度h=8.0 cm / 2 =4.0 cm。(3) 由表中的实验数据可知,当物到小孔的距离一定时,小孔到透明纸的距离不同,像的大小不同,由此可知,地面上形成大小不同的圆形光斑,主要是树叶缝隙到地面的距离不同。(4) 从图丙三个纸板上小孔的形状不同可知,小科可探究的问题是所成像的大小是否与小孔的形状有关。
解析
【分析】
(1) 小孔成倒立像需用光的直线传播原理解释：物体上各点发出的光沿直线传播，经过小孔后在光屏上形成对应像点，物体上部的光会到达光屏下部，下部的光到达上部，结合光路图可直观说明成像倒立的原因。
(2) 由实验数据可知，半透明纸到针孔的距离与像高成正比，根据比例关系即可计算对应距离下的像高。
(3) 树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶缝隙形成的小孔成像，太阳作为光源，物距（太阳到缝隙的距离）近似相等，像的大小由像距（缝隙到地面的距离）决定，因此光斑大小不同源于此。
(4) 观察图丙可知，不同纸板上的小孔形状不同，可围绕小孔形状对成像的影响提出探究问题。
【解析】
(1) 小孔成像的原理是光的直线传播，如图所示，物体上的点发出的光沿直线穿过小孔后，在光屏上形成对应的像点，物体顶端的光经小孔后到达光屏底端，底端的光到达顶端，因此所成的像是倒立的。
(2) 分析实验数据，半透明纸到针孔的距离$s$与像高$h$成正比，即$h=\frac{1}{2}s$，当$s=8.0\ \mathrm{cm}$时，$h=\frac{1}{2}×8.0\ \mathrm{cm}=4.0\ \mathrm{cm}$。
(3) 树荫下的圆形光斑是小孔成像现象，太阳是光源，物距（太阳到树叶缝隙的距离）基本相同，像的大小由像距（树叶缝隙到地面的距离）决定，因此光斑大小不同的主要原因是树叶缝隙到地面的距离不同。
(4) 图丙中三个纸板的小孔形状不同，因此可探究的问题是：所成像的大小是否与小孔形状有关。
【答案】
(1) 如图所示；
(2) 4.0；
(3) 树叶缝隙到地面的距离；
(4) 所成像的大小是否与小孔形状有关。
【知识点】
光的直线传播、小孔成像规律
【点评】
本题以小孔成像实验为载体，结合生活中的实际现象，考查学生对光的直线传播及小孔成像特点的理解与应用，注重实验探究过程的分析，培养学生的逻辑思维和知识迁移能力。
【难度系数】
0.6
(1) 小孔成倒立像需用光的直线传播原理解释：物体上各点发出的光沿直线传播，经过小孔后在光屏上形成对应像点，物体上部的光会到达光屏下部，下部的光到达上部，结合光路图可直观说明成像倒立的原因。
(2) 由实验数据可知，半透明纸到针孔的距离与像高成正比，根据比例关系即可计算对应距离下的像高。
(3) 树荫下的圆形光斑是太阳通过树叶缝隙形成的小孔成像，太阳作为光源，物距（太阳到缝隙的距离）近似相等，像的大小由像距（缝隙到地面的距离）决定，因此光斑大小不同源于此。
(4) 观察图丙可知，不同纸板上的小孔形状不同，可围绕小孔形状对成像的影响提出探究问题。
【解析】
(1) 小孔成像的原理是光的直线传播，如图所示，物体上的点发出的光沿直线穿过小孔后，在光屏上形成对应的像点，物体顶端的光经小孔后到达光屏底端，底端的光到达顶端，因此所成的像是倒立的。
(2) 分析实验数据，半透明纸到针孔的距离$s$与像高$h$成正比，即$h=\frac{1}{2}s$，当$s=8.0\ \mathrm{cm}$时，$h=\frac{1}{2}×8.0\ \mathrm{cm}=4.0\ \mathrm{cm}$。
(3) 树荫下的圆形光斑是小孔成像现象，太阳是光源，物距（太阳到树叶缝隙的距离）基本相同，像的大小由像距（树叶缝隙到地面的距离）决定，因此光斑大小不同的主要原因是树叶缝隙到地面的距离不同。
(4) 图丙中三个纸板的小孔形状不同，因此可探究的问题是：所成像的大小是否与小孔形状有关。
【答案】
(1) 如图所示；
(2) 4.0；
(3) 树叶缝隙到地面的距离；
(4) 所成像的大小是否与小孔形状有关。
【知识点】
光的直线传播、小孔成像规律
【点评】
本题以小孔成像实验为载体，结合生活中的实际现象，考查学生对光的直线传播及小孔成像特点的理解与应用，注重实验探究过程的分析，培养学生的逻辑思维和知识迁移能力。
【难度系数】
0.6
