Question

5．运用知识解决问题：
（l）如图1，投影仪的镜头相当于一个凸透镜，来自投影片的光通过镜头形成一个倒立 （填正立或倒立）、放大的实像．为使我们能在前方屏幕上看到像，在镜头的上方安装了一个平面镜，它的作用是改变光路．

（2）如图2所示，光线沿水平方向射向与水平面成30°角的平面镜上．请在图中画出反射光线，并标明反射角的度数．
（3）请在图3中画出射向凹透镜的光线，完成光路．
（4）当光从玻璃射入空气中时，折射角大于（填大于、等于或小于）入射角，所以压在厚玻璃板下面的照片看起来变高（填高或低）．
（5）下列光学器具：A．照相机 B．简易潜望镜 C．穿衣镜 D．放大镜，请按工作原理分成两类
（填符号）：一类包括B、C，另一类包括A、D．
（6）下列说法正确的是C
A．凹透镜只对平行光有发散作用             B．近视镜的镜片中间厚、边缘薄
C．物体经凸透镜在光屏上所成的像可能是等大的
D．当物体从二倍焦距以外逐渐靠近凸透镜时，光屏上的像先变大后变小
（7）太阳发出的光到达地球约需要500s，地球与太阳间的距离约为1.5×10⁸km．

Answer 1

分析 （1）掌握投影仪的制作原理：当2f＞u＞f时，根据凸透镜成放大、倒立实像的原理制成的．平面镜的作用是改变光的传播方向，使射向天花板的光能在屏幕上成像．
（2）根据光的反射定律，首先过入射点作法线，然后根据反射角等于入射角作出反射光线，由于入射光线与镜面夹角为30°，所以入射角是60°，则反射角也是60°．
（3）凹透镜的特殊光线有三条：过光心的光线其传播方向不变，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线的反向延长线通过焦点，延长线过焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴；
（4）由折射定律知道：光从空气射入玻璃时，入射角大于折射角；相反，从玻璃射向空气中时，折射角大于入射角；
（5）不同的光学元件，有的是利用了光的反射原理，有的是利用了光的折射原理，据此辨别；
（6）根据对凸透镜和凹透镜的结构特点、光学性质、成像原理等可对选项中的说法做出判断；
（7）已知光速3×10⁸m/s和太阳光到达地球所用的时间，因此直接利用s=vt即可求出地球与太阳之间的距离．

解答 解：（1）根据凸透镜的成像规律可知，投影仪是利用物距大于一倍焦距小于二倍焦距（f＜u＜2f）时，成倒立、放大的实像的原理制成的；
投影仪成像时，按照光沿直线传播，会竖直向上射出，投不到幕布上；加上平面镜，改变了光的传播方向，从而使像能成在幕布上．
（2）解：先过反射点垂直反射面作出法线，并求得入射角为90°-30°=60°，所以反射角也为60°；
再在法线的另一侧根据反射角等于入射角作出反射光线，标出反射角，如图：

（3）延长线过焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴，由此可以画出其入射光线如下图所示：

（4）当光从玻璃射入空气中时，折射角大于入射角，所以压在厚玻璃板下面的照片看起来变高，是变高了的虚像．
（5）潜望镜是靠平面镜改变光的传播路线，穿衣镜是因为光的反射，反射光线的反向延长线会聚成的虚像．二者都是利用了光的反射；
照相机和放大镜都是凸透镜，利用凸透镜成像，属于光的折射原理．
故一类包括：B．简易潜望镜，C．穿衣镜；另一类包括：A．照相机，D．放大镜．
（6）A．凹透镜对光线有发散作用，并非只是针对平行光的，故A错误；
B．近视镜的镜片是凹透镜，中间薄、边缘厚，故B错误；
C．当物距等于二倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像，所以物体经凸透镜在光屏上所成的像可能是等大的，故C正确；
D．当物体从二倍焦距以外逐渐靠近凸透镜时，光屏上的像会逐渐变大，故D错误．
（7）已知光速v=3×10⁸m/s=3×10⁵km/s，t=500s
则地球与太阳之间的距离s=vt=3×10⁵km/s×500s=1.5×10⁸km．
故答案为：（1）倒立；改变光路；
（2）见上图；
（3）见上图；
（4）大于；高；
（5）B、C；A、D；
（6）C；
（7）1.5×10⁸．

点评 （1）本题主要考查了投影仪的制作原理及成像特点，平面镜对光的反射作用；
（2）本题考查了利用光的反射定律作图的能力．注意要标出反射光线的方向；
（3）了解凹透镜的三条特殊光线，是正确作图的关键；
（4）光从一种介质斜射入另一种介质时会发生折射，一定要分清在不同介质中角度的大小变化；
（5）了解不同光学元件的光学性质，是正确判断的关键；
（6）本题综合考查了凸透镜和凹透镜的结构特点、光学性质、成像原理等；
（7）牢记光速的大小，并且会准确地进行单位换算，会熟练应用速度计算公式进行计算．