20. 如图所示，凸透镜的主光轴与水面重合，F是凸透镜的焦点，水中有一平面镜。一束与水面平行的光线经凸透镜折射后进入水中，再经过水中的平面镜反射后恰好过P点。请画出：
（1）经过凸透镜的折射光线。
（2）进入水中的折射光线。
（3）经平面镜后的反射光线。
（1）经过凸透镜的折射光线。
（2）进入水中的折射光线。
（3）经平面镜后的反射光线。
答案：
20. 如图所示
20. 如图所示
解析：
【分析】
要完成这道光学作图题，需分三步思考：①利用凸透镜的特殊光线规律，画出平行于主光轴的入射光线经凸透镜后的折射光线；②结合平面镜成像的对称性，找到P点的像点，从而确定水中平面镜的反射光线。核心是牢记凸透镜和平面镜的光学作图规则，逐步推导光线路径。
【解析】
1. 画凸透镜的折射光线：入射光线平行于凸透镜的主光轴，根据凸透镜的光学性质：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线通过焦点F，因此连接凸透镜入射点与右侧焦点F，得到经凸透镜的折射光线。
2. 画水中的折射光线（即平面镜的入射光线）：上述折射光线进入水中后，与水中的平面镜交于点M，这条线就是水中的入射光线。
3. 画平面镜的反射光线：根据平面镜成像特点，先作出P点关于平面镜的对称点P'（像点）；连接P'与M，该线与平面镜的交点为M，沿M指向P的方向延长，即为经平面镜后的反射光线。
【答案】
如图所示
【知识点】
凸透镜折射规律、平面镜成像与反射
【点评】
本题是光学作图的综合题，结合了凸透镜特殊光线和平面镜反射的作图方法，需掌握两种光学元件的作图规则，逻辑清晰即可完成。
【难度系数】
0.5
要完成这道光学作图题，需分三步思考：①利用凸透镜的特殊光线规律，画出平行于主光轴的入射光线经凸透镜后的折射光线；②结合平面镜成像的对称性，找到P点的像点，从而确定水中平面镜的反射光线。核心是牢记凸透镜和平面镜的光学作图规则，逐步推导光线路径。
【解析】
1. 画凸透镜的折射光线：入射光线平行于凸透镜的主光轴，根据凸透镜的光学性质：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，折射光线通过焦点F，因此连接凸透镜入射点与右侧焦点F，得到经凸透镜的折射光线。
2. 画水中的折射光线（即平面镜的入射光线）：上述折射光线进入水中后，与水中的平面镜交于点M，这条线就是水中的入射光线。
3. 画平面镜的反射光线：根据平面镜成像特点，先作出P点关于平面镜的对称点P'（像点）；连接P'与M，该线与平面镜的交点为M，沿M指向P的方向延长，即为经平面镜后的反射光线。
【答案】
如图所示
【知识点】
凸透镜折射规律、平面镜成像与反射
【点评】
本题是光学作图的综合题，结合了凸透镜特殊光线和平面镜反射的作图方法，需掌握两种光学元件的作图规则，逻辑清晰即可完成。
【难度系数】
0.5
四、实验探究题(共48分)
21. (14分)小明偶然间竖直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(a)俯视图 (b)一块玻璃砖 (c)两块玻璃砖 (d)三块玻璃砖
(e)
(1) 小明想光斜射时才发生偏折，才会出现“池底变浅”的现象。那么，光在垂直入射时，光线不再偏折，还会有“池底变浅”的现象吗？上述过程在科学探究中叫作
(2) ① 小明联想到“平面镜成像”找像位置的方法，于是按如图(a)所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面的一张白纸上，标记出物体的位置。然后，按照图(b)的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时，前后移动小卡片，使小卡片与像在同一个平面上，将小卡片此时的位置标记在白纸上，这样就找到了放置一块玻璃砖时
② 随后，小明将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察，发现像的位置不变，说明玻璃砖与物体的距离
(3) 为了观察不同厚度玻璃的成像情况，他将第二块相同的玻璃砖紧贴在第一块后面，如图(c)所示，观察并记录像的位置；接着再将第三块相同的玻璃砖紧贴在前两块后面，如图(d)所示，观察并记录像的位置。记录的数据如图(e)所示。
① 分析图(e)的数据可知，用一块玻璃砖观察时，像与物体的距离是
② 三次实验都说明了光在垂直入射时，像的位置会
(4) 从图(e)的实验数据还可以得出：玻璃的厚度越厚，像与物的距离越
(5) 从以上探究可知，从竖直方向看到的池底要比它的实际位置
21. (14分)小明偶然间竖直向下看到放在玻璃砖下面的字发生了错位。
(a)俯视图 (b)一块玻璃砖 (c)两块玻璃砖 (d)三块玻璃砖
(e)
(1) 小明想光斜射时才发生偏折，才会出现“池底变浅”的现象。那么，光在垂直入射时，光线不再偏折，还会有“池底变浅”的现象吗？上述过程在科学探究中叫作
提出问题
(设计实验/提出问题/分析论证)。(2) ① 小明联想到“平面镜成像”找像位置的方法，于是按如图(a)所示将玻璃砖紧贴物体摆放在水平桌面的一张白纸上，标记出物体的位置。然后，按照图(b)的方式沿水平方向观察物体(观察盒上的条形码)。当看到物体经玻璃砖成的像时，前后移动小卡片，使小卡片与像在同一个平面上，将小卡片此时的位置标记在白纸上，这样就找到了放置一块玻璃砖时
像
的位置。② 随后，小明将玻璃砖离开物体向观察者移动一小段距离后进行观察，发现像的位置不变，说明玻璃砖与物体的距离
不会
(会/不会)影响成像位置。(3) 为了观察不同厚度玻璃的成像情况，他将第二块相同的玻璃砖紧贴在第一块后面，如图(c)所示，观察并记录像的位置；接着再将第三块相同的玻璃砖紧贴在前两块后面，如图(d)所示，观察并记录像的位置。记录的数据如图(e)所示。
① 分析图(e)的数据可知，用一块玻璃砖观察时，像与物体的距离是
2.13
cm；② 三次实验都说明了光在垂直入射时，像的位置会
靠近
(靠近/远离)观察者。(4) 从图(e)的实验数据还可以得出：玻璃的厚度越厚，像与物的距离越
远
。(5) 从以上探究可知，从竖直方向看到的池底要比它的实际位置
浅
(浅/深)。答案：21. (1) 提出问题 (2) ①像 ②不会 (3) ①2.13 ②靠近 (4) 远 (5) 浅
解析：
【分析】
本题为光学实验探究题，需结合科学探究环节、光的折射特点及实验数据逐一分析：
(1) 科学探究中针对现象提出疑问属于提出问题环节，小明的问题符合该环节；
(2) ① 利用等效替代法，小卡片与像共面可确定像的位置；② 玻璃砖移动后像位置不变，说明距离不影响成像；
(3) ① 分析图(e)中一块玻璃砖的数据可得像物距离；② 垂直入射时像靠近观察者；
(4) 对比不同厚度玻璃砖的实验数据，玻璃越厚像物距离越远；
(5) 池底的光经玻璃垂直入射后，像靠近观察者，故看到的池底比实际浅。
【解析】
(1) 科学探究的环节中，提出问题是针对现象提出疑问，题目中小明询问垂直入射时是否有“池底变浅”，属于提出问题，故填提出问题；
(2) ① 实验中通过小卡片与像在同一平面来标记像的位置，故填像；② 玻璃砖移动后像的位置不变，说明玻璃砖与物体的距离不会影响成像位置，故填不会；
(3) ① 分析图(e)的数据，一块玻璃砖时像与物体的距离为2.13cm；② 垂直入射时，像的位置靠近观察者，故填靠近；
(4) 对比一块、两块、三块玻璃砖的实验数据，玻璃厚度越厚，像与物的距离越远，故填远；
(5) 竖直方向看到的池底是像的位置，像靠近观察者，因此比实际位置浅，故填浅。
【答案】
21. (1) 提出问题 (2) ①像 ②不会 (3) ①2.13 ②靠近 (4) 远 (5) 浅
【知识点】
光的折射、科学探究环节、平面镜成像
【点评】
本题围绕光的垂直入射成像特点展开实验探究，结合科学探究基本环节，考查学生对光的折射现象的理解及实验数据分析能力，注重基础实验方法的应用，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题为光学实验探究题，需结合科学探究环节、光的折射特点及实验数据逐一分析：
(1) 科学探究中针对现象提出疑问属于提出问题环节，小明的问题符合该环节；
(2) ① 利用等效替代法，小卡片与像共面可确定像的位置；② 玻璃砖移动后像位置不变，说明距离不影响成像；
(3) ① 分析图(e)中一块玻璃砖的数据可得像物距离；② 垂直入射时像靠近观察者；
(4) 对比不同厚度玻璃砖的实验数据，玻璃越厚像物距离越远；
(5) 池底的光经玻璃垂直入射后，像靠近观察者，故看到的池底比实际浅。
【解析】
(1) 科学探究的环节中，提出问题是针对现象提出疑问，题目中小明询问垂直入射时是否有“池底变浅”，属于提出问题，故填提出问题；
(2) ① 实验中通过小卡片与像在同一平面来标记像的位置，故填像；② 玻璃砖移动后像的位置不变，说明玻璃砖与物体的距离不会影响成像位置，故填不会；
(3) ① 分析图(e)的数据，一块玻璃砖时像与物体的距离为2.13cm；② 垂直入射时，像的位置靠近观察者，故填靠近；
(4) 对比一块、两块、三块玻璃砖的实验数据，玻璃厚度越厚，像与物的距离越远，故填远；
(5) 竖直方向看到的池底是像的位置，像靠近观察者，因此比实际位置浅，故填浅。
【答案】
21. (1) 提出问题 (2) ①像 ②不会 (3) ①2.13 ②靠近 (4) 远 (5) 浅
【知识点】
光的折射、科学探究环节、平面镜成像
【点评】
本题围绕光的垂直入射成像特点展开实验探究，结合科学探究基本环节，考查学生对光的折射现象的理解及实验数据分析能力，注重基础实验方法的应用，难度适中。
【难度系数】
0.7