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27. (10 分)(2025·江苏扬州期中)光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗? 为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验.他在光屏上画出互相垂直的 $ N N ^ { \prime } $ 和 $ M M ^ { \prime } $ 两条线段并相交于 $ O $ 点,如图甲所示.
(1) 小华将玻璃砖的一个表面与 $ M M ^ { \prime } $ 齐平放置,让激光电筒发出的光线从 $ A $ 点到 $ O $ 点入射,他看到了如图乙的光路($ A O C $ 为同一直线),出现光线 $ O C $ 的原因是______,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是______、______.
(2) 接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中(使线段 $ M M ^ { \prime } $ 水平),并向水槽中慢慢注水至水面与 $ M M ^ { \prime } $ 齐平,入射光线应从 $ A $ 点向 $ O $ 点射入,这是为了保证入射光线所在一侧的______相同.
(3) 小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图($ O E $ 为水中的折射光线),分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是______.
(4) 若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则从______中射出的折射光线更远离法线,判断的理由是______.

(1) 小华将玻璃砖的一个表面与 $ M M ^ { \prime } $ 齐平放置,让激光电筒发出的光线从 $ A $ 点到 $ O $ 点入射,他看到了如图乙的光路($ A O C $ 为同一直线),出现光线 $ O C $ 的原因是______,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是______、______.
(2) 接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中(使线段 $ M M ^ { \prime } $ 水平),并向水槽中慢慢注水至水面与 $ M M ^ { \prime } $ 齐平,入射光线应从 $ A $ 点向 $ O $ 点射入,这是为了保证入射光线所在一侧的______相同.
(3) 小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图($ O E $ 为水中的折射光线),分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是______.
(4) 若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则从______中射出的折射光线更远离法线,判断的理由是______.
答案:
(1)玻璃砖与光屏间有缝隙,激光没有进入玻璃砖,依然在空气中沿直线传播 AO OB
(2)入射角
(3)玻璃
(4)玻璃 见解析解析:
(1)光线AO到OC,光的传播路线没有改变,说明光在同种均匀介质中传播,所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖,而是依旧在空气中传播。实验探究的是光的折射规律,要记录折射光线和入射光线,所以要记录的两条光线是AO和OB。
(2)探究玻璃和水对光的折射能力,要控制入射角相同,还要控制A点所在的介质相同,观察折射光线和折射角的变化情况,所以入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证入射角相同,并且保证折射前的介质相同。
(3)由图丙可知,当光线从空气斜射入水中,折射光线沿OE传播;当光线从空气斜射入玻璃中,折射光线沿OB传播,比较两条折射光线OB和OE,OB偏离原传播方向的角度更大,所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。
(4)光从空气斜射入玻璃中的偏折程度比斜射入水中的偏折程度大,根据光路是可逆的,光从玻璃斜射入空气中时的偏折程度比光从水中斜射入空气中时的偏折程度大,所以从玻璃中射出的折射光线更远离法线。
(1)玻璃砖与光屏间有缝隙,激光没有进入玻璃砖,依然在空气中沿直线传播 AO OB
(2)入射角
(3)玻璃
(4)玻璃 见解析解析:
(1)光线AO到OC,光的传播路线没有改变,说明光在同种均匀介质中传播,所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖,而是依旧在空气中传播。实验探究的是光的折射规律,要记录折射光线和入射光线,所以要记录的两条光线是AO和OB。
(2)探究玻璃和水对光的折射能力,要控制入射角相同,还要控制A点所在的介质相同,观察折射光线和折射角的变化情况,所以入射光线应从A点向O点射入,这是为了保证入射角相同,并且保证折射前的介质相同。
(3)由图丙可知,当光线从空气斜射入水中,折射光线沿OE传播;当光线从空气斜射入玻璃中,折射光线沿OB传播,比较两条折射光线OB和OE,OB偏离原传播方向的角度更大,所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。
(4)光从空气斜射入玻璃中的偏折程度比斜射入水中的偏折程度大,根据光路是可逆的,光从玻璃斜射入空气中时的偏折程度比光从水中斜射入空气中时的偏折程度大,所以从玻璃中射出的折射光线更远离法线。
28. (10 分)某小组同学用如图甲的装置探究“凸透镜成像的特点”,凸透镜的焦距为 $ 15 \mathrm { cm } $.他们进行实验的同时在纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小,如图乙.(用带箭头的线段表示物或像,$ A ^ { \prime } $、$ B ^ { \prime } $ 分别表示蜡烛在 $ A $、$ B $ 处时像的位置)

(1) 从图乙中可以看出,蜡烛在 $ A $、$ B $ 位置时光屏上得到的都是倒立、
(2) 和其他小组交流后发现,当他们把蜡烛放在 $ C $ 位置时,在光具座上无论怎样移动光屏都不能得到清晰的像.为了让蜡烛在 $ C $ 位置的像成在光具座上的光屏上,他们采用了两种做法.
做法一:保持蜡烛和透镜的位置不变,更换凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像,这表明像距变
做法二:保持蜡烛和透镜的位置不变,在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像. 由此实验联系实际,远视眼的成因是晶状体焦距较
(3) 在图乙 $ A $ 位置成像的基础上,将蜡烛和光屏的位置互换,接着将透镜向左移动 $ 5 \mathrm { cm } $,要在光屏上重新得到清晰的像,应该将光屏向
(1) 从图乙中可以看出,蜡烛在 $ A $、$ B $ 位置时光屏上得到的都是倒立、
放大
的实像.(2) 和其他小组交流后发现,当他们把蜡烛放在 $ C $ 位置时,在光具座上无论怎样移动光屏都不能得到清晰的像.为了让蜡烛在 $ C $ 位置的像成在光具座上的光屏上,他们采用了两种做法.
做法一:保持蜡烛和透镜的位置不变,更换凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像,这表明像距变
小
了,由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强,此透镜焦距小于
(选填“大于”“小于”或“等于”) $ 15 \mathrm { cm } $.做法二:保持蜡烛和透镜的位置不变,在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像. 由此实验联系实际,远视眼的成因是晶状体焦距较
大
(选填“大”或“小”),将近处物体的像成在视网膜的后
(选填“前”或“后”)方,故需戴凸
透镜矫正.(3) 在图乙 $ A $ 位置成像的基础上,将蜡烛和光屏的位置互换,接着将透镜向左移动 $ 5 \mathrm { cm } $,要在光屏上重新得到清晰的像,应该将光屏向
左
(选填“左”或“右”)移动小于
(选填“大于”“小于”或“等于”) $ 5 \mathrm { cm } $ 的距离.
答案:
(1)放大
(2)小 小于 大 后 凸
(3)左 小于 解析:
(1)由图乙可知,蜡烛在A、B位置时,2f>u>f,成倒立、放大的实像。
(2)由图乙可知,C距离焦点更近,物距更小,像距更大,超出了光具座的右端,保持蜡烛和透镜的位置不变,更换凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像,由此推断更换的凸透镜会聚光的能力更强,焦距变小,像距也变小,则此透镜焦距小于15cm。远视眼的成因是晶状体太薄,折光能力太弱,焦距较大,近处物体的像成在视网膜后方,因此远视眼看不清近处的物体,可以戴凸透镜进行矫正。
(3)将蜡烛和光屏的位置互换,由光路的可逆性可知,光屏上仍能成清晰的像。将透镜向左移动5cm相当于物距增加5cm,像距若不变,光屏也应向左移动5cm;由于此时物距大于二倍焦距,所以物距增大量大于像距减小量,则像距减小量小于5cm。因此,为再次得到清晰的像,光屏应向左移动小于5cm的距离。
(1)放大
(2)小 小于 大 后 凸
(3)左 小于 解析:
(1)由图乙可知,蜡烛在A、B位置时,2f>u>f,成倒立、放大的实像。
(2)由图乙可知,C距离焦点更近,物距更小,像距更大,超出了光具座的右端,保持蜡烛和透镜的位置不变,更换凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像,由此推断更换的凸透镜会聚光的能力更强,焦距变小,像距也变小,则此透镜焦距小于15cm。远视眼的成因是晶状体太薄,折光能力太弱,焦距较大,近处物体的像成在视网膜后方,因此远视眼看不清近处的物体,可以戴凸透镜进行矫正。
(3)将蜡烛和光屏的位置互换,由光路的可逆性可知,光屏上仍能成清晰的像。将透镜向左移动5cm相当于物距增加5cm,像距若不变,光屏也应向左移动5cm;由于此时物距大于二倍焦距,所以物距增大量大于像距减小量,则像距减小量小于5cm。因此,为再次得到清晰的像,光屏应向左移动小于5cm的距离。
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