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16. 当蜡烛距凸透镜20 cm时，另一侧光屏上呈现清晰等大的像，该透镜的焦距是
10
cm。增大蜡烛与透镜的距离，为了在光屏上再次呈现清晰的像，应将光屏向靠近
(靠近/远离)透镜的方向移动，这时所成的是缩小
(放大/缩小)的像。答案
16. 10 靠近 缩小
解析
【分析】
首先根据凸透镜成像规律中“成等大实像时物距等于2倍焦距”的关系计算焦距；再依据凸透镜成像的动态规律“物远像近像变小”，判断物距增大时像距和像的大小变化。
【解析】
1. 当光屏上呈现清晰等大的像时，根据凸透镜成像规律：当物距$ u = 2f $时，成倒立、等大的实像。已知此时物距$ u = 20\ \mathrm{cm} $，因此$ 2f = 20\ \mathrm{cm} $，解得焦距$ f = 10\ \mathrm{cm} $。
2. 增大蜡烛与透镜的距离，即物距$ u $增大，根据“物远像近像变小”的规律，像距会减小，所以光屏需向靠近透镜的方向移动；此时物距$ u ＞ 2f $，成倒立、缩小的实像。
【答案】
10 靠近 缩小
【知识点】
凸透镜成像规律、实像的特点
【点评】
本题考查凸透镜成像的基础规律，是初中光学的核心知识点，需熟练掌握物距与焦距的关系、成像的动态变化规则，难度较低，属于基础题型。
【难度系数】
0.8
首先根据凸透镜成像规律中“成等大实像时物距等于2倍焦距”的关系计算焦距；再依据凸透镜成像的动态规律“物远像近像变小”，判断物距增大时像距和像的大小变化。
【解析】
1. 当光屏上呈现清晰等大的像时，根据凸透镜成像规律：当物距$ u = 2f $时，成倒立、等大的实像。已知此时物距$ u = 20\ \mathrm{cm} $，因此$ 2f = 20\ \mathrm{cm} $，解得焦距$ f = 10\ \mathrm{cm} $。
2. 增大蜡烛与透镜的距离，即物距$ u $增大，根据“物远像近像变小”的规律，像距会减小，所以光屏需向靠近透镜的方向移动；此时物距$ u ＞ 2f $，成倒立、缩小的实像。
【答案】
10 靠近 缩小
【知识点】
凸透镜成像规律、实像的特点
【点评】
本题考查凸透镜成像的基础规律，是初中光学的核心知识点，需熟练掌握物距与焦距的关系、成像的动态变化规则，难度较低，属于基础题型。
【难度系数】
0.8
17. 近视眼看不清远处的景物，是因为景物的像成在视网膜的
前
（前/后）方，应配戴镜片是凹透
镜的眼镜。这种眼镜对光有发散
作用，能使景物的像向后
（前/后）移到视网膜上。答案
17. 前 凹透 发散 后
解析
【分析】
要解决这道题，需回忆近视眼的成因、矫正方法及透镜的光学性质：首先明确近视眼是因为晶状体折光能力过强，导致远处物体的像成在视网膜前方；矫正时需用对光线有发散作用的透镜，使像后移到视网膜上，据此逐一对应填空。
【解析】
1. 近视眼的成因：晶状体太厚或眼球前后径过长，远处物体的光线经晶状体折射后，会聚在视网膜前方，因此看不清远处景物，第一个空填“前”；
2. 矫正近视眼需配戴对光线有发散作用的透镜，凹透镜对光有发散作用，故应配戴凹透镜，第二个空填“凹透”；
3. 凹透镜的光学性质是对光线有发散作用，第三个空填“发散”；
4. 凹透镜使光线发散，推迟会聚，原本成在视网膜前方的像会向后移动，最终落在视网膜上，第四个空填“后”。
【答案】
前 凹透 发散 后
【知识点】
近视眼的成因与矫正、凹透镜的光学性质
【点评】
本题考查近视眼的基础光学知识，属于识记类题目，需牢记近视眼的成因、矫正方法及透镜对光线的作用，难度较低。
【难度系数】
0.8
要解决这道题，需回忆近视眼的成因、矫正方法及透镜的光学性质：首先明确近视眼是因为晶状体折光能力过强，导致远处物体的像成在视网膜前方；矫正时需用对光线有发散作用的透镜，使像后移到视网膜上，据此逐一对应填空。
【解析】
1. 近视眼的成因：晶状体太厚或眼球前后径过长，远处物体的光线经晶状体折射后，会聚在视网膜前方，因此看不清远处景物，第一个空填“前”；
2. 矫正近视眼需配戴对光线有发散作用的透镜，凹透镜对光有发散作用，故应配戴凹透镜，第二个空填“凹透”；
3. 凹透镜的光学性质是对光线有发散作用，第三个空填“发散”；
4. 凹透镜使光线发散，推迟会聚，原本成在视网膜前方的像会向后移动，最终落在视网膜上，第四个空填“后”。
【答案】
前 凹透 发散 后
【知识点】
近视眼的成因与矫正、凹透镜的光学性质
【点评】
本题考查近视眼的基础光学知识，属于识记类题目，需牢记近视眼的成因、矫正方法及透镜对光线的作用，难度较低。
【难度系数】
0.8
18. 小明用照相机拍摄一朵花的特写，即花的画面很大。为此，应使镜头尽量
靠近
（远离/靠近）花，但花到镜头的距离必须大于镜头焦距的2倍
，花在感光器件上的像与花本身相比是缩小
（放大/缩小）的。答案
18. 靠近 2倍 缩小
解析
【分析】
要解答本题，需结合凸透镜成像规律分析照相机的成像特点：照相机的镜头是凸透镜，其成像原理是当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像。若要拍摄花的特写（即像更大），根据凸透镜成像“物近像远像变大”的规律，需减小物距，也就是让镜头尽量靠近花；同时，照相机成实像的条件是物距必须大于镜头焦距的2倍，且成的像相对于物体是缩小的。
【解析】
照相机利用凸透镜成像原理工作，成像规律为：当物距$u ＞ 2f$（$f$为焦距）时，成倒立、缩小的实像，这是照相机的成像特点。要拍摄花的特写（像更大），根据凸透镜成像的动态规律“物近像远像变大”，需减小物距，即镜头应尽量靠近花；同时，花到镜头的距离（物距）必须大于2倍焦距，且感光器件上的像为缩小的实像。
【答案】
靠近 2倍 缩小
【知识点】
凸透镜成像规律、照相机成像原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律在实际生活中的应用，属于基础知识点的直接运用，牢记成像规律即可轻松解答。
【难度系数】
0.7
要解答本题，需结合凸透镜成像规律分析照相机的成像特点：照相机的镜头是凸透镜，其成像原理是当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像。若要拍摄花的特写（即像更大），根据凸透镜成像“物近像远像变大”的规律，需减小物距，也就是让镜头尽量靠近花；同时，照相机成实像的条件是物距必须大于镜头焦距的2倍，且成的像相对于物体是缩小的。
【解析】
照相机利用凸透镜成像原理工作，成像规律为：当物距$u ＞ 2f$（$f$为焦距）时，成倒立、缩小的实像，这是照相机的成像特点。要拍摄花的特写（像更大），根据凸透镜成像的动态规律“物近像远像变大”，需减小物距，即镜头应尽量靠近花；同时，花到镜头的距离（物距）必须大于2倍焦距，且感光器件上的像为缩小的实像。
【答案】
靠近 2倍 缩小
【知识点】
凸透镜成像规律、照相机成像原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律在实际生活中的应用，属于基础知识点的直接运用，牢记成像规律即可轻松解答。
【难度系数】
0.7
19. 小明拿着一个凸透镜在玩，无意中看到作业本上出现了教室窗户的像。根据凸透镜成像特点判断，这个像是
倒立
、缩小
的实像，这时凸透镜与窗户的距离一定大于凸透镜焦距的2倍
。答案
19. 倒立 缩小 2倍
解析
【分析】首先，明确凸透镜成像的核心规律：实像由实际光线会聚而成，能呈现在光屏上，且实像均为倒立的；当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像，该规律对应照相机的成像原理。题目中，窗户是物体，作业本相当于承接实像的光屏，结合窗户距离凸透镜较远的特点，可推导成像性质及物距与焦距的关系。
【解析】根据凸透镜成像规律：①实像可呈现在光屏上，虚像不能，因此窗户通过凸透镜在作业本（光屏）上成的是实像，实像均为倒立的；②当物距u＞2f（f为凸透镜焦距）时，凸透镜成倒立、缩小的实像，题目中窗户距离凸透镜较远，即物距满足u＞2f，因此此时凸透镜与窗户的距离一定大于焦距的2倍。
【答案】倒立 缩小 2倍
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题结合生活实例考查凸透镜成像规律的基础应用，属于对核心知识点的直接考查，难度较低，只要牢记凸透镜成像的基本规律即可轻松解答。
【难度系数】0.8
【解析】根据凸透镜成像规律：①实像可呈现在光屏上，虚像不能，因此窗户通过凸透镜在作业本（光屏）上成的是实像，实像均为倒立的；②当物距u＞2f（f为凸透镜焦距）时，凸透镜成倒立、缩小的实像，题目中窗户距离凸透镜较远，即物距满足u＞2f，因此此时凸透镜与窗户的距离一定大于焦距的2倍。
【答案】倒立 缩小 2倍
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题结合生活实例考查凸透镜成像规律的基础应用，属于对核心知识点的直接考查，难度较低，只要牢记凸透镜成像的基本规律即可轻松解答。
【难度系数】0.8
20. 如图所示，小华在做凸透镜成像规律实验。图中F为焦点，f为凸透镜的焦距。
（1）发光物体和凸透镜的位置如图所示，图中光屏未画出，光屏上所成清晰的像在图中
（2）将光屏放在凸透镜右侧，发光物体放在A处，发现无论怎样调整光屏的位置，在光屏上都无法得到发光物体的像。撤去光屏，从凸透镜右侧向凸透镜看去，可以观察到发光物体的像，此像到凸透镜的距离
（1）发光物体和凸透镜的位置如图所示，图中光屏未画出，光屏上所成清晰的像在图中
③
（填序号）区域，像的方向是倒
（正/倒）的，像的大小比发光物体要小
。（2）将光屏放在凸透镜右侧，发光物体放在A处，发现无论怎样调整光屏的位置，在光屏上都无法得到发光物体的像。撤去光屏，从凸透镜右侧向凸透镜看去，可以观察到发光物体的像，此像到凸透镜的距离
大于
（大于/等于/小于）发光物体到凸透镜的距离。答案
20.（1）③ 倒 小 （2）大于
解析
【分析】
要解决这道题，需牢记凸透镜成像规律：当物距$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像，像距$f＜v＜2f$；当物距$u＜f$时，成正立、放大的虚像，虚像的像距大于物距。
（1）先判断发光物体的物距：图中发光物体到凸透镜的距离大于$2f$，根据规律，实像应成在另一侧的一倍焦距和二倍焦距之间，对应图中右侧的③区域；实像均为倒立，且此时像比物体小。
（2）A处位于凸透镜一倍焦距以内（$u＜f$），此时成虚像，虚像的像距大于物距，因此像到凸透镜的距离大于物体到凸透镜的距离。
【解析】
（1）由图可知，发光物体到凸透镜的距离$u＞2f$，根据凸透镜成像规律：当$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像，像距满足$f＜v＜2f$。观察图中右侧区域，一倍焦距$F$到二倍焦距（虚线）之间的下方区域为③，因此光屏上的像在③区域；实像的方向是倒立的，像的大小比发光物体小。
（2）发光物体在A处，A位于凸透镜的一倍焦距以内（$u＜f$），此时凸透镜成正立、放大的虚像，虚像的像距大于物距，因此撤去光屏，从凸透镜右侧观察时，像到凸透镜的距离大于发光物体到凸透镜的距离。
【答案】
（1）③；倒；小 （2）大于
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的基础应用，需准确掌握不同物距对应的成像特点，区分实像与虚像的成像条件，是光学部分的核心考点，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需牢记凸透镜成像规律：当物距$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像，像距$f＜v＜2f$；当物距$u＜f$时，成正立、放大的虚像，虚像的像距大于物距。
（1）先判断发光物体的物距：图中发光物体到凸透镜的距离大于$2f$，根据规律，实像应成在另一侧的一倍焦距和二倍焦距之间，对应图中右侧的③区域；实像均为倒立，且此时像比物体小。
（2）A处位于凸透镜一倍焦距以内（$u＜f$），此时成虚像，虚像的像距大于物距，因此像到凸透镜的距离大于物体到凸透镜的距离。
【解析】
（1）由图可知，发光物体到凸透镜的距离$u＞2f$，根据凸透镜成像规律：当$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像，像距满足$f＜v＜2f$。观察图中右侧区域，一倍焦距$F$到二倍焦距（虚线）之间的下方区域为③，因此光屏上的像在③区域；实像的方向是倒立的，像的大小比发光物体小。
（2）发光物体在A处，A位于凸透镜的一倍焦距以内（$u＜f$），此时凸透镜成正立、放大的虚像，虚像的像距大于物距，因此撤去光屏，从凸透镜右侧观察时，像到凸透镜的距离大于发光物体到凸透镜的距离。
【答案】
（1）③；倒；小 （2）大于
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的基础应用，需准确掌握不同物距对应的成像特点，区分实像与虚像的成像条件，是光学部分的核心考点，难度适中。
【难度系数】
0.5
三、作图题
21. 补充完成下列光路图。
21. 补充完成下列光路图。
答案
21.
解析
【分析】本题为光学光路作图题，包含凸透镜特殊光线、凹透镜特殊光线及光的折射三类作图。解题思路：①凸透镜：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线过焦点；②凹透镜：入射光线的延长线过凹透镜另一侧焦点时，折射光线平行于主光轴；③光的折射：光从空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，需先画法线，再按折射规律画折射光线。
【解析】1. 凸透镜部分：平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后，折射光线指向右侧焦点F；2. 凹透镜部分：入射光线的延长线过凹透镜右侧焦点F，经凹透镜折射后，折射光线平行于主光轴；3. 光的折射部分：先在空气与水的界面入射点处画垂直于界面的法线，光从空气斜射入水中，折射光线在水中向法线偏折，完成折射光线。
【答案】
【知识点】凸透镜光路、凹透镜光路、光的折射规律
【点评】本题是光学基础作图题，考查透镜特殊光线和光的折射的基本规律，是光学作图的核心内容，需熟练掌握相关规律。
【难度系数】0.6
【解析】1. 凸透镜部分：平行于主光轴的入射光线，经凸透镜折射后，折射光线指向右侧焦点F；2. 凹透镜部分：入射光线的延长线过凹透镜右侧焦点F，经凹透镜折射后，折射光线平行于主光轴；3. 光的折射部分：先在空气与水的界面入射点处画垂直于界面的法线，光从空气斜射入水中，折射光线在水中向法线偏折，完成折射光线。
【答案】
【知识点】凸透镜光路、凹透镜光路、光的折射规律
【点评】本题是光学基础作图题，考查透镜特殊光线和光的折射的基本规律，是光学作图的核心内容，需熟练掌握相关规律。
【难度系数】0.6
22. $A'B'$是物体$AB$经凸透镜所成的像。请通过光路图确定凸透镜的光心$O$，以及两个焦点$F$的位置，并画出凸透镜。
答案
22.
解析
【分析】
要确定凸透镜的光心、焦点及位置，需利用凸透镜的特殊光线规律：过光心的光线传播方向不变，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点。首先连接物点A和像点A'，其与主光轴的交点为光心；过光心垂直主光轴的直线是凸透镜位置；再通过平行于主光轴的入射光线的折射光线确定焦点。
【解析】
1. 连接物点A与像点A'，该直线与主光轴（虚线）的交点即为凸透镜的光心O；
2. 过O点作垂直于主光轴的直线，即为凸透镜的位置；
3. 从A点作平行于主光轴的入射光线，与凸透镜交于一点，连接该交点与像点A'，此折射光线与主光轴的交点为右侧焦点F；
4. 从像点A'作平行于主光轴的光线，与凸透镜交于一点，连接该交点与物点A，此光线与主光轴的交点为左侧焦点F。
【答案】
【知识点】
凸透镜光路作图、焦点与光心
【点评】
本题考查凸透镜成像的光路作图，核心是利用凸透镜的特殊光线规律确定关键位置，属于光学基础作图题，需熟练掌握相关规律。
【难度系数】
0.5
要确定凸透镜的光心、焦点及位置，需利用凸透镜的特殊光线规律：过光心的光线传播方向不变，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点。首先连接物点A和像点A'，其与主光轴的交点为光心；过光心垂直主光轴的直线是凸透镜位置；再通过平行于主光轴的入射光线的折射光线确定焦点。
【解析】
1. 连接物点A与像点A'，该直线与主光轴（虚线）的交点即为凸透镜的光心O；
2. 过O点作垂直于主光轴的直线，即为凸透镜的位置；
3. 从A点作平行于主光轴的入射光线，与凸透镜交于一点，连接该交点与像点A'，此折射光线与主光轴的交点为右侧焦点F；
4. 从像点A'作平行于主光轴的光线，与凸透镜交于一点，连接该交点与物点A，此光线与主光轴的交点为左侧焦点F。
【答案】
【知识点】
凸透镜光路作图、焦点与光心
【点评】
本题考查凸透镜成像的光路作图，核心是利用凸透镜的特殊光线规律确定关键位置，属于光学基础作图题，需熟练掌握相关规律。
【难度系数】
0.5
四、实验与探究题
23. 某同学做“探究光的折射特点”实验。如图所示是光从空气射向水中时观察到的光路，多次改变光的入射方向，得到下表中的数据。
（1）从光路看，光在水面处同时发生
（2）入射光与水面
（3）光斜射入水中时，折射角$\gamma$
23. 某同学做“探究光的折射特点”实验。如图所示是光从空气射向水中时观察到的光路，多次改变光的入射方向，得到下表中的数据。
（1）从光路看，光在水面处同时发生
反射
和折射
。（2）入射光与水面
垂直
（平行/垂直）时，$α＝0°$；反射角$β＝0°$，是因为反射光与入射光重合
（没有反射光/反射光与入射光重合）；折射角$\gamma＝0°$，是因为进入水中的光方向不变
（没有光进入水中/进入水中的光方向不变）。（3）光斜射入水中时，折射角$\gamma$
小于
（大于/小于）入射角$α$，且$\gamma$随着$α$的增大而增大
（增大/减小）。实验进一步表明，折射光、入射光与法线处在同一平面
上。答案
23.（1）反射 折射 （2）垂直 反射光与入射光重合 进入水中的光方向不变 （3）小于 增大 同一平面
解析
【分析】
本题围绕“探究光的折射特点”实验展开，解题思路如下：
1. 第（1）问：光从空气射向水面时，会同时出现返回空气的光线和进入水中的光线，对应光的反射和折射现象，结合光路可判断。
2. 第（2）问：入射角是入射光线与法线的夹角，α＝0°说明入射光线与法线重合，即入射光垂直水面；反射角为0°是因为反射光与入射光重合；折射角为0°是因为光垂直入射时，进入水中的光方向不变。
3. 第（3）问：结合实验数据，光斜射入水中时折射角小于入射角，且折射角随入射角增大而增大；根据光的折射定律，折射光、入射光与法线在同一平面。
【解析】
（1）光从空气射向水面时，一部分光线在水面处返回空气，发生反射；另一部分光线进入水中，发生折射，因此同时发生反射和折射。
（2）入射角α是入射光线与法线的夹角，当α＝0°时，入射光线与法线重合，即入射光与水面垂直；此时反射光与入射光重合，故反射角β＝0°；光垂直入射到水面时，进入水中的光传播方向不变，因此折射角γ＝0°。
（3）由实验数据可知，光斜射入水中时，折射角γ小于入射角α；且入射角α增大时，折射角γ随之增大；根据光的折射定律，折射光、入射光与法线处在同一平面上。
【答案】
（1）反射 折射 （2）垂直 反射光与入射光重合 进入水中的光方向不变 （3）小于 增大 同一平面
【知识点】
光的反射 光的折射
【点评】
本题是光学基础实验题，考查对光的反射、折射规律的基本理解，属于知识点的直接应用，侧重对实验现象和规律的识记与简单分析。
【难度系数】
0.8
本题围绕“探究光的折射特点”实验展开，解题思路如下：
1. 第（1）问：光从空气射向水面时，会同时出现返回空气的光线和进入水中的光线，对应光的反射和折射现象，结合光路可判断。
2. 第（2）问：入射角是入射光线与法线的夹角，α＝0°说明入射光线与法线重合，即入射光垂直水面；反射角为0°是因为反射光与入射光重合；折射角为0°是因为光垂直入射时，进入水中的光方向不变。
3. 第（3）问：结合实验数据，光斜射入水中时折射角小于入射角，且折射角随入射角增大而增大；根据光的折射定律，折射光、入射光与法线在同一平面。
【解析】
（1）光从空气射向水面时，一部分光线在水面处返回空气，发生反射；另一部分光线进入水中，发生折射，因此同时发生反射和折射。
（2）入射角α是入射光线与法线的夹角，当α＝0°时，入射光线与法线重合，即入射光与水面垂直；此时反射光与入射光重合，故反射角β＝0°；光垂直入射到水面时，进入水中的光传播方向不变，因此折射角γ＝0°。
（3）由实验数据可知，光斜射入水中时，折射角γ小于入射角α；且入射角α增大时，折射角γ随之增大；根据光的折射定律，折射光、入射光与法线处在同一平面上。
【答案】
（1）反射 折射 （2）垂直 反射光与入射光重合 进入水中的光方向不变 （3）小于 增大 同一平面
【知识点】
光的反射 光的折射
【点评】
本题是光学基础实验题，考查对光的反射、折射规律的基本理解，属于知识点的直接应用，侧重对实验现象和规律的识记与简单分析。
【难度系数】
0.8
