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C
A
A
C
10
变大
20
【分析】
首先回忆用平行太阳光测量凸透镜焦距的实验原理：利用凸透镜对平行光的会聚作用，将正对凸透镜的平行太阳光会聚到焦点，此时承接光斑的白纸与凸透镜平行，测出透镜到白纸的距离就是焦距。解题时先明确两个核心要求：1. 凸透镜必须正对太阳光，让平行的太阳光线垂直入射到凸透镜表面，保证光线沿主光轴传播；2. 承接光斑的白纸需要和凸透镜的镜面保持平行，这样才能在白纸上得到清晰的最小最亮的焦点光斑。接下来逐个排查选项：A选项凸透镜水平放置，太阳光斜入射，没有正对透镜，操作错误；B选项凸透镜和白纸的镜面不平行，无法准确承接焦点，操作错误；C选项凸透镜正对太阳光，白纸与透镜镜面平行，操作符合要求；D选项凸透镜水平放置，太阳光斜入射没有正对透镜，操作错误。
【解析】
测凸透镜焦距的平行光聚焦法有两个核心操作要求：
1. 凸透镜正对太阳光，使平行的太阳光线垂直入射到凸透镜上，保证平行光沿主光轴入射，经透镜后会聚在主光轴的焦点处；
2. 承接光斑的白纸需与凸透镜的平面平行，确保焦点落在白纸上，得到最小最亮的光斑。
对选项逐一分析：
A：凸透镜未正对斜射的太阳光，光线没有垂直透镜入射，操作不合理；
B：凸透镜与白纸不平行，主光轴不垂直白纸，无法准确得到焦点光斑，操作不合理；
C：凸透镜正对太阳光，白纸与凸透镜平面平行，完全符合实验操作要求，操作合理；
D：凸透镜未正对斜射的太阳光，且透镜与白纸不平行，操作不合理。
因此最合理的操作是C。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜焦距测量，凸透镜对光的会聚作用
【点评】
本题考查平行光法测凸透镜焦距的规范操作，容易出错的地方是忽略“凸透镜正对太阳光”和“白纸与透镜平行”两个要点，解题时紧扣实验的两个核心要求逐一排除错误选项即可快速得到答案。
【难度系数】
0.7
【分析】
要制作平行光源，核心是让点光源发出的发散光线经过透镜折射后变为平行光束。我们可以先回忆两类透镜的光学特性：首先凹透镜对所有光线都有发散作用，点光源发出的本身就是发散光，经过凹透镜后会更加发散，不可能得到平行光，因此可以直接排除涉及凹透镜的B、D选项。接下来再分析凸透镜的情况：凸透镜对光线有会聚作用，结合光路可逆的规律，我们知道平行于主光轴入射的光线经过凸透镜后会会聚到焦点上，反过来如果把点光源放在凸透镜的焦点处，它发出的光线经过凸透镜折射后，就会沿平行于主光轴的方向射出，刚好得到平行光。如果把点光源放在凸透镜焦点以内，折射光线仍然是发散的，无法得到平行光，这样就能选出正确答案。
【解析】
要得到平行光束，我们逐一分析各选项：
1. 凹透镜对光线具有发散作用，无论将点光源放在凹透镜的哪个位置，出射光线都为发散光束，无法得到平行光，因此B、D选项错误。
2. 根据光路可逆原理，平行于凸透镜主光轴的入射光，经过凸透镜折射后会会聚在焦点上；反过来，若将点光源（灯泡）放在凸透镜的焦点处，灯泡发出的光线经过凸透镜折射后，会平行于主光轴射出，得到平行光束，符合平行光源的制作要求，因此A选项正确。
3. 若将灯泡放在凸透镜焦点以内，凸透镜对光线的会聚作用不足以让发散光变为平行光，出射光线仍为发散状态，无法得到平行光，C选项错误。
综上，只有A选项的做法可行。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜光学性质；凹透镜光学性质；光路可逆
【点评】
本题是透镜基础规律的实际应用题，难度较低，易错点是混淆凸透镜不同位置点光源对应的出射光路，以及错误认为凹透镜可以将发散光调整为平行光，牢记凸透镜焦点处的点光源出射平行光是这类题的核心判断依据。
【难度系数】
0.8
【分析】
我们先从凸透镜对平行太阳光的会聚规律入手思考：平行于主光轴的太阳光经过凸透镜后，最终会会聚在焦点位置，焦点处会形成最小最亮的光斑；在焦点左侧（透镜到纸面的距离小于焦距），距离透镜越远光斑越小；在焦点右侧（透镜到纸面的距离大于焦距），距离透镜越远光斑越大。接下来结合题干现象分析：初始时光斑到凸透镜的距离为L，凸透镜向纸面靠近的过程，本质是透镜到纸面的距离从L开始不断减小。我们分两种情况验证：如果焦距f＞L，初始时纸面就在透镜和焦点之间，透镜往纸面靠近时，两者距离会比L更小，光斑只会持续变大，和题干“先变小后变大”的现象矛盾；如果焦距f＜L，初始时纸面在焦点的外侧，透镜往纸面靠近时，距离从L逐步减小，先向焦点靠近光斑变小，到达焦点时光斑最小，之后继续靠近纸面，纸面来到透镜和焦点之间，光斑又会变大，完全符合题干描述的现象，由此就能推导出焦距和L的大小关系。
【解析】
正对凸透镜的平行太阳光会被凸透镜会聚到焦点处，焦点是平行光会聚形成最小光斑的位置：
1. 假设焦距f＞L：此时初始状态下，纸面到透镜的距离L小于焦距，纸面处于透镜和焦点之间。当凸透镜向纸面靠近时，透镜与纸面的距离会进一步缩小，光斑只会持续变大，不可能出现先变小后变大的情况，不符合题意。
2. 假设焦距f＜L：此时初始状态下，纸面到透镜的距离L大于焦距，纸面处于焦点的后方。凸透镜向纸面靠近的过程中，透镜与纸面的距离从L不断减小，首先向焦点位置靠近，光斑逐渐变小，当透镜移动到焦点位置时光斑达到最小，之后透镜继续靠近纸面，纸面移动到透镜和焦点之间，光斑又会逐渐变大，完全符合题干描述的“光斑先变小后变大”的现象。
因此可以确定该凸透镜的焦距一定小于L，对应选项A。
【答案】A
【知识点】凸透镜会聚作用，焦点与焦距
【点评】
本题是凸透镜粗测焦距实验的变式题型，易错点是容易忽略透镜移动方向对应的距离变化逻辑，误选D选项。题目要求结合动态的光斑变化反向推导焦距范围，重点考察学生对平行光经凸透镜会聚全过程的理解，需要分情况逐一排除不符合现象的假设。
【难度系数】
0.4
【分析】
我们可以按照以下思路逐步推导：第一步先对比两个水滴的外形差异：地球上的水滴是半球形，凸度较小；太空失重环境下的水滴在表面张力作用下变为完整的球形，凸度比原来的半球形水滴大很多。第二步回忆凸透镜的核心规律：凸透镜对光线的偏折能力和透镜的凸度正相关，凸度越大，折光能力越强，对应的焦距就越短。第三步结合规律逐一判断四个选项，就能得到正确结论。
【解析】
1. 水滴本质是透明的凸透镜，其光学性质由自身凸度决定：凸度越大，透镜对光线的偏折作用越强，焦距越短。
2. 对比图甲和图乙：地球上的水滴为半球形，凸度小；太空失重环境下的水滴变为完整球形，凸度显著增大。
3. 逐一分析选项：
A：透镜凸度发生明显变化，焦距也会随之改变，A错误；
B：凸度增大，透镜焦距会变短，并非变长，B错误；
C：凸度显著增大，水滴对光线的偏折能力增强，C正确；
D：水滴偏折能力是增强而非减弱，D错误。
【答案】C
【知识点】
凸透镜对光的作用，焦距影响因素
【点评】
本题结合太空失重的新奇场景考察凸透镜基础性质，容易出现的误区是误以为水滴体积不变光学性质就不变，解题核心是抓住透镜折光能力和凸度的对应关系，不需要复杂计算就能快速推导结论。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先我们回忆平行光测凸透镜焦距的原理：太阳光属于平行光，正对凸透镜时，折射光线会会聚到焦点，最小最亮的光斑就是焦点，第一步可以直接得到焦距等于光斑到透镜的距离。接下来思考，光线会聚到焦点后不会停止传播，会继续向外发散，所以当纸片从焦点位置往远离透镜的方向移动时，接收到的发散光线范围会越来越大，光斑自然变大。最后第三空，利用光路的几何对称性：平行光入射时，从透镜到焦点，光线的截面从透镜大小收缩到点，过了焦点之后光线发散，当发散后的光斑大小和透镜本身大小一致时，纸片到焦点的距离和透镜到焦点的距离相等，也就是两个焦距的长度，就能算出纸片到透镜的总距离。
【解析】
1. 凸透镜正对太阳光时，平行于主光轴的太阳光经凸透镜折射后，会聚在最小最亮的光斑处，该点就是凸透镜的焦点，焦点到凸透镜中心（光心）的距离就是焦距，因此该凸透镜的焦距f=10cm。
2. 当纸片位于焦点位置时，光斑最小最亮；将纸片向远离凸透镜的方向移动，折射光线经过焦点后会继续向外发散，因此纸片上的光斑会变大。
3. 根据几何对称性，平行光经凸透镜会聚到焦点后，向外发散的光线，当传播距离等于焦距时，光斑的大小就和凸透镜镜面大小相等，因此纸片到凸透镜中心的距离为f + f = 10cm + 10cm = 20cm。
【答案】
10；变大；20
【知识点】
凸透镜的会聚作用，焦距定义，平行光测焦距
【点评】
本题是平行光测焦距实验的延伸拓展，前两空属于基础概念应用，难度较低，第三空需要结合光线会聚后发散的传播特点，利用几何对称关系推导，不少同学容易忽略光线过焦点后的发散规律，误将第三空填为10cm，解题时要完整梳理平行光经过凸透镜的整个传播路径，不要只记住会聚到焦点的部分。
【难度系数】
0.6
【分析】
我们可以分两个透镜分别对应特殊光线的规律来思考作图：
1. 先处理左侧的凸透镜：第一条入射光线是平行于主光轴的，根据凸透镜的光路规律，这类光线经过凸透镜折射后，折射光线会直接通过凸透镜另一侧的焦点；第二条入射光线是从凸透镜左侧焦点出发射向透镜的，这类过焦点的入射光线，经过凸透镜折射后会平行于主光轴射出。
2. 再处理右侧的凹透镜：第一条入射光线平行于主光轴，凹透镜对光线有发散作用，这条光线经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线会经过入射侧（左侧）的虚焦点；第二条入射光线直接射向凹透镜的光心O，根据透镜的基本性质，过光心的光线传播方向不会发生改变，直接沿原路径继续传播即可。
【解析】
1. 凸透镜部分作图：
平行于主光轴的入射光线：连接透镜右侧的右焦点F和入射点，沿出射方向画出折射光线，该折射光线过右侧焦点。
从左侧焦点F入射到透镜的光线：从入射点出发，沿平行于主光轴的方向向右画出折射光线即可。
2. 凹透镜部分作图：
平行于主光轴的入射光线：从入射点（透镜上的入射位置）向右下方偏折画出折射光线，让该折射光线的反向延长线恰好经过凹透镜左侧的F点。
过光心O的入射光线：直接沿着入射光线的原有方向，穿过光心后继续沿同一直线向右延伸，传播方向不做改变。
【答案】

【知识点】
凸透镜特殊光路，凹透镜特殊光路，过光心光线传播特点
【点评】
本题是透镜基础光路作图题，核心是牢记凸透镜、凹透镜的三条特殊光线的传播规律，要注意区分凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用的光路差异，尤其不要混淆凹透镜平行入射光线的折射特点，凹透镜的平行入射光线的折射光线是反向延长线过同侧焦点，而非折射光线直接穿过对侧焦点。
【难度系数】
0.7
【分析】
我们可以利用凸透镜和凹透镜的特殊光线传播规律，从已知的折射光线反向推导对应的入射光线，思路如下：
1. 先处理左侧凸透镜的两条折射光线：
折射光线AC平行于主光轴，根据凸透镜光路规律，折射后平行主光轴的光线，入射光线必然是从凸透镜同侧（左侧）的焦点发出的，直接连接左侧F点和折射光线在透镜上的入射点，就能得到对应入射光线。
折射光线OB经过凸透镜的光心O，根据规律，过光心的光线传播方向完全不变，因此入射光线和折射光线在同一直线上，沿BO向透镜左侧延长指向O点即可得到入射光线。
2. 再处理右侧凹透镜的两条折射光线：
折射光线水平向右平行于主光轴，根据凹透镜光路规律，折射后平行主光轴的光线，入射光线的延长线必然经过凹透镜左侧的虚焦点F，连接左侧F点和该折射光线在透镜上的入射点，向透镜另一侧延长就得到对应入射光线。
斜向右下的折射光线，它的反向延长线恰好经过凹透镜左侧的F点，根据规律，这类折射光线对应的入射光线是平行于主光轴、水平向右射向透镜的光线。
【解析】
作图步骤如下：
1. 凸透镜部分：
① 从凸透镜左侧的焦点F出发，画一条光线指向折射光线AC在透镜上的入射点，该光线就是AC对应的入射光线。
② 沿BO所在直线，从透镜左侧指向光心O画出光线，该光线就是OB对应的入射光线，方向指向O点。
2. 凹透镜部分：
① 连接凹透镜左侧的焦点F和水平向右折射光线在透镜上的入射点，将这条线向透镜右侧延长，得到的指向透镜的光线就是该折射光线对应的入射光线。
② 画一条平行于主光轴、从左侧水平向右指向斜向下折射光线在透镜上的入射点的光线，该光线就是这条斜向下折射光线对应的入射光线。
【答案】

【知识点】
凸透镜特殊光线，凹透镜特殊光线
【点评】
本题是透镜光路的逆向作图题，核心是熟练掌握两类透镜的三条特殊传播规律，需要注意区分凸透镜和凹透镜的光路差异，不要混淆焦点的虚实属性，同时要保证入射光线的方向是指向透镜，辅助的延长线按需用虚线绘制。
【难度系数】
0.6
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