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同一平面
小于
反射
等于
$15°$

【分析】要判断近视眼的光路,需明确近视眼的成因:晶状体过厚或眼球前后径过长,导致远处物体的像成在视网膜前方。观察甲、乙两图,甲图的像在视网膜后方,是远视眼;乙图的像在视网膜前方,是近视眼。矫正近视眼需利用凹透镜的发散作用,使像向后移动到视网膜上,据此确定镜片类型和像的移动方向。
【解析】1. 区分近视眼与远视眼:图甲中,光线经晶状体折射后,像落在视网膜后方,属于远视眼;图乙中,光线经晶状体折射后,像落在视网膜前方,属于近视眼,故近视眼光路是乙图。2. 近视眼的矫正:近视眼的像成在视网膜前,需配戴对光线有发散作用的凹透镜,使光线会聚程度减弱,像向后移动,最终呈现在视网膜上,因此矫正镜片为凹透镜,像向后移。
【答案】乙 凹 后
【知识点】近视眼成因、近视眼矫正
【点评】本题考查近视眼的光路判断及矫正方法,属于光学部分的基础知识点,需准确掌握近视眼和远视眼的光路差异及矫正原理。
【难度系数】0.4
【分析】
本题考查光学作图,需结合光的折射规律和凹透镜的光学性质完成作图:
1. 甲图:光从空气斜射入水中,先过入射点作垂直于界面的法线,根据“光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角”,在水中法线另一侧画出折射光线,方向向法线偏折。
2. 乙图:光射向三棱镜时,先在入射面画法线,根据“光从空气斜射入玻璃,折射角小于入射角”画出进入三棱镜的折射光线;再在出射面画法线,根据“光从玻璃斜射入空气,折射角大于入射角”画出离开三棱镜的折射光线,整体光线向三棱镜底边偏折。
3. 丙图:凹透镜的特殊光线,平行于主光轴的光线,折射后反向延长线过左侧焦点;过光心的光线传播方向不变,据此画出两条折射光线。
【解析】
1. 甲图作图:
过O点作垂直于空气与水界面的虚线(法线);
光从空气斜射入水中,折射角小于入射角,在水中法线另一侧画出带箭头的折射光线。
2. 乙图作图:
在光进入三棱镜的入射点,作垂直于三棱镜侧面的虚线(法线);
按“空气→玻璃,折射角小于入射角”画出进入三棱镜的折射光线;
在光离开三棱镜的出射点,作垂直于三棱镜另一侧面的虚线(法线);
按“玻璃→空气,折射角大于入射角”画出离开三棱镜的折射光线,整体光线向三棱镜底边偏折。
3. 丙图作图:
平行于主光轴的入射光线,经凹透镜折射后,反向延长线过左侧焦点F,画出带箭头的折射光线;
过光心O的入射光线,经凹透镜后传播方向不变,画出带箭头的折射光线。
【答案】
20.如答图所示

【知识点】
光的折射规律、凹透镜的光学性质
【点评】
本题为光学基础作图题,考查光的折射规律应用和凹透镜特殊光线作图,需准确把握折射角与入射角的关系、凹透镜对光线的作用,是光学部分的核心基础题型。
【难度系数】
0.5
【分析】
本题围绕“探究光的折射规律”实验展开,需结合光的折射规律、反射定律及光路可逆性分析各问题:
(1) 回忆光的折射基本规律,三线(折射光线、入射光线、法线)共面;
(2) 对比表格中空气入射的入射角和水中的折射角,判断大小关系;
(3) 光射到水面时,同时发生折射和反射,根据反射定律判断反射角与入射角的关系;
(4) 利用光路可逆原理,由空气到水的入射角和折射角,反推水到空气的对应角度。
【解析】
(1) 根据光的折射规律,实验中折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光线分别位于法线两侧,故第一空填“同一平面”;
(2) 分析表格数据:光从空气斜射入水中时,入射角(如15°、30°等)均大于对应的折射角(11.3°、22.1°等),因此折射角小于入射角;
(3) 光从空气斜射到水面时,一部分光进入水中发生折射,另一部分光返回空气中发生反射,即同时发生反射现象;根据光的反射定律,反射角等于入射角;
(4) 根据光路的可逆性:光从空气斜射入水中时,入射角为15°时折射角为11.3°,则光从水斜射入空气时,入射角为11.3°时,折射角为15°。
【答案】
(1)同一平面 (2)小于 (3)反射;等于 (4)15°
【知识点】
光的折射规律、光的反射定律、光路可逆性
【点评】
本题是光现象的基础实验题,重点考查对光的折射、反射规律的理解及光路可逆的应用,需结合实验数据和规律分析,难度适中,属于学生应掌握的基础内容。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,需结合凸透镜焦距的影响因素、控制变量法、光的色散及透镜的基本性质分析:
1. 第(1)问:甲、丙材料相同,凸度不同,平行光经凸透镜会聚,凸度越大,会聚能力越强,焦距越小,据此判断;
2. 第(2)问:探究焦距与材料的关系,需控制凸度相同,改变材料,因此选择凸度相同、材料不同的透镜,用到控制变量法;
3. 第(3)问:光的色散中,红光偏折程度小于紫光,偏折越小,焦距越大,据此判断;
4. 第(4)问:透镜缺损仅减少通光面积,不改变透镜的凸度和材料,焦距由凸度和材料决定,因此焦距不变。
【解析】
(1) 甲、丙两凸透镜材料相同,丙的表面更凸,平行光经丙会聚的焦点更近(焦距更小),因此结论:材料相同时,凸透镜表面越凸,焦距越小;
(2) 探究焦距与材料的关系,需控制凸度相同,改变材料,故选择凸度相同的甲、乙(或丙、丁)两个透镜;实验中控制其他变量不变,只改变材料,用到控制变量法;
(3) 光的色散中,红光的偏折程度比紫光小,因此红光经凸透镜后会聚点更远,测得的焦距更大;
(4) 凸透镜的焦距由其凸度和材料决定,边缘缺损仅使通光面积减小,未改变凸度和材料,因此测得的焦距不变。
【答案】
(1)小 (2)甲、乙(或丙、丁) 控制变量法 (3)红 (4)不变
【知识点】
凸透镜焦距的影响因素、控制变量法、光的色散
【点评】
本题围绕凸透镜焦距的探究展开,综合考查了实验方法、透镜性质及光的色散知识,注重基础知识点的应用,难度适中,学生需掌握凸透镜核心性质和实验探究思路。
【难度系数】
0.7