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向左移动
若能在光屏上观察到直径比透镜直径小的光斑则为凸透镜
缩小
倒立
实像
照相机
减小




【分析】
要判断虚线框中的透镜类型,需利用凸透镜和凹透镜对光线的不同作用:凸透镜对平行光有会聚作用,平行光经凸透镜后会先会聚到焦点,焦点处光斑最小,之后光线继续传播会发散;凹透镜对平行光有发散作用,平行光经凹透镜后始终发散。当前光屏上的光斑比透镜大,无法直接判断透镜类型,因此需移动光屏,观察光斑大小的变化来区分。
【解析】
平行于主光轴的光线经凸透镜后,会先会聚到焦点,焦点处光斑最小,之后光线继续传播会发散,光斑变大;经凹透镜后,光线始终发散,光斑一直比透镜大。因此,将光屏向左移动(靠近透镜),若移动过程中能观察到直径比透镜小的光斑,说明该透镜是凸透镜(此时光屏在焦点附近,光线会聚形成更小的光斑);若移动后光斑仍比透镜大,则为凹透镜。
【答案】
(1)向左移动
(2)若能在光屏上观察到直径比透镜直径小的光斑则为凸透镜
【知识点】
凸透镜的会聚作用,凹透镜的发散作用
【点评】
本题考查透镜对平行光的作用,核心是理解凸透镜和凹透镜的光学特性,通过移动光屏观察光斑变化判断透镜类型,是透镜基础应用的典型题目,需掌握两种透镜对平行光的不同效果。
【难度系数】
0.5
【分析】
本题考查凸透镜成像规律的应用,解题思路:①先判断像的性质:墙相当于光屏,能承接的像为实像;对比原图片(图1)和像(图2),像的尺寸更小,且凸透镜成实像时像与物体相比是倒立的,由此确定像的性质及对应光学仪器;②根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”,分析物距增大时像距和像的变化,确定操作及对应的像。
【解析】
(1) 墙作为光屏,可承接像,说明该像是实像;对比图1(原图片)和图2的像,像的尺寸小于原图片,故为缩小的像;凸透镜成实像时,像与物体相比是倒立的;当物距大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像,这一原理应用于照相机(投影仪成倒立放大实像,放大镜成正立放大虚像),因此该成像原理与照相机一致。
(2) 根据凸透镜成像规律:物距增大,像距减小,像变小。当增大原图片到凸透镜的距离(物距变大),要重新得到清晰的像,需减小像距,即减小凸透镜到墙的距离;此时像会变小,且仍为缩小的实像,对比图3的甲(放大的像)、乙(倒立缩小的像)、丙(正立缩小的像),结合成像特点,最终得到的像为丙。
【答案】
(1)缩小;倒立;实像;照相机
(2)减小;丙
【知识点】
凸透镜成像规律;实像与虚像;照相机成像原理
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础应用题,需熟练掌握物距、像距与像的性质的关系,结合实际情境分析,难度适中。
【难度系数】
0.5
【分析】
本题为光学作图题,分三小问,解题思路如下:
1. 甲图(三棱镜):依据光的折射规律,光从空气斜射入玻璃时折射角小于入射角,光线向三棱镜底边偏折;光从玻璃斜射入空气时折射角大于入射角,再次向底边偏折,完成两次折射的光路绘制。
2. 乙图(凸透镜):根据凸透镜特殊光线规律:从焦点发出的光线经凸透镜后平行于主光轴;过光心的光线传播方向不变,据此画出两条光线的折射光路。
3. 丙图(凹透镜):根据凹透镜特殊光线规律:平行于主光轴的光线经凹透镜后,折射光线的反向延长线过同侧焦点;指向另一侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴,据此画出两条光线的折射光路。
【解析】
(1)甲图作图步骤:
① 过三棱镜第一个入射点作法线,光从空气斜射入玻璃,折射角小于入射角,画出向底边偏折的折射光线;
② 过第二个出射点作法线,光从玻璃斜射入空气,折射角大于入射角,画出再次向底边偏折的出射光线,完成光路。
(2)乙图作图步骤:
① 光线A起点在凸透镜左焦点F,根据凸透镜特殊光线,从焦点发出的光线经凸透镜后平行于主光轴,画出折射光线;
② 光线B过凸透镜光心O,根据过光心的光线传播方向不变,沿原方向画出折射光线。
(3)丙图作图步骤:
① 平行于主光轴的入射光线,根据凹透镜特殊光线,折射光线的反向延长线过左焦点F,画出折射光线;
② 指向凹透镜右焦点F的入射光线,根据凹透镜特殊光线,经凹透镜后平行于主光轴,画出折射光线。
【答案】
如对应第13题答图所示,光路绘制正确。
【知识点】
光的折射规律、凸透镜特殊光线、凹透镜特殊光线
【点评】
本题考查光学基础作图,涵盖三棱镜折射、透镜特殊光线等核心考点,是光学作图的典型题型,需熟练掌握折射规律和透镜的特殊光线规律,作图时注意法线与光线的偏折方向。
【难度系数】
0.5