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探究凸透镜成像规律实验探究题专项练习
1.物理兴趣小组的同学们在做“探究凸透镜成像规律”实验,凸透镜固定在光具座50cm刻度处不变。
(1)为了使像成在光屏中央,点燃蜡烛,调节烛焰、凸诱镜、光屏,使它们的中心大致在 。
(2)将蜡烛和光屏移至如图所示的位置,光屏上出现了烛焰清晰的像,该像成像原理在实际中的应用是 (选填“照相机”或“投影仪”)。同学们可以从不同角度看到光屏上的像,是因为发生了 反射。
(3)实验中,光屏上已经得到烛焰清晰的像,同学不小心用手指的指尖触摸到了凸透镜,则光屏上会出现 (选填“指尖的像”“指尖的影子”或“完整烛焰的像”)。
(4)把凸透镜换成玻璃板,在蜡烛一侧透过玻璃板也能看到一个 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的烛焰的像,把光屏移动到这个像所在的位置,光屏上 呈现该像。
2.小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图甲可知,凸透镜的焦距为 cm;
(2)小明把烛焰放在距凸透镜17cm处时如图乙所示,在凸透镜另一侧移动光屏,会在光屏上得到一个倒立、 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像;
(3)如图丙,把蜡烛放在二倍焦距以外的a点,移动光屏找到像;接着光屏和凸透镜不动,把蜡烛从a点移到b点,要使烛焰的像还能清晰地呈在光屏上,则需在凸透镜和蜡烛间再加一个合适的 (选填“凸透镜”或“凹透镜”);
(4)在探究凸透镜成像规律实验中,当烛焰位于距离凸透镜一倍焦距以内时,人眼观察烛焰成像的情形是图中的 。
3.小毅用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材,探究凸透镜成像的规律。
(1)如图甲所示,让一束平行光经过凸透镜,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,由此可知此透镜的焦距为 cm。
(2)当蜡烛、透镜、光屏的位置如图乙所示时,在光屏上恰好观察到一个清晰的像,该像是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像,依据此原理人们制成的光学仪器是 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)。
(3)小毅把自己的近视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间,发现光屏上的像变得模糊不清。她应当向 (选填“远离”或“靠近”)透镜的方向移动光屏,可再次得到清晰的像。
4.在“探究凸透镜成像规律”实验中:
(1)如图甲所示,在光屏上成清晰的像,保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动透镜,光屏上可再次成清晰倒立、 的实像;
(2)实验一段时间后,原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方,如图乙所示位置,能让像重新回到光屏中心的操作是 ;(填序号)
①光屏下调
②蜡烛上调
③透镜上调
(3)实验中,光屏上成模糊的像,如果蜡烛和透镜位置不变,将光屏往凸透镜方向靠近,光屏上能成清晰的像;如果蜡烛、凸透镜和光屏位置不变,在蜡烛与凸透镜之间放上一个合适的 透镜,光屏上也能成清晰的像。上述现象与 眼的矫正与上述成像过程类似。
5.小红和小强同学选取不同焦距的凸透镜,探究“凸透镜成像的规律”。
(1)实验前将烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调节到同一高度,目的是 。
(2)小红同学选取焦距f1=10cm的凸透镜,当蜡烛放在图甲位置,调节光屏,可在光屏上得到一个倒立、清晰的像,生活中 (填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用此成像原理工作的,这时若将蜡烛和光屏位置互换,光屏上 (填“能”或“不能”)再次得到烛焰清晰的像。
(3)在图甲实验的基础上,更换焦距f2=5cm的凸透镜,为在光屏上得到清晰的像,光屏应向 (填“左”或“右”)侧移动。
(4)小强同学发现,在(3)的基础上,不移动光屏,将自己的眼镜放到凸透镜前,如图乙,光屏上也能呈现清晰的像,说明小强是 (填“远视眼”或“近视眼”)。
(5)小强取走自己的眼镜,将蜡烛移到光具座40cm刻度线处,凸透镜不动,移动光屏,当光屏上再次出现清晰的像时,发现蜡烛和光屏之间的距离 (填“大于”、“等于”或“小于”)(3)中光屏上出现清晰的像时蜡烛和光屏之间的距离。
6.物理学习小组用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像的规律。
(1)实验前,应使烛焰、凸透镜和光屏的中心在 。
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏在如图所示的位置时,光屏上出现了等大清晰的像,此凸透镜的焦距为 cm。
(3)当蜡烛与凸透镜的距离为25cm时,可在光屏上得到一个倒立、 的实像,利用这一原理可制成生活中的照相机。
(4)凸透镜对光有会聚作用,可以用来制成 眼镜。
7.如图是“探究凸透镜成像规律”的实验装置,试回答下列问题:
(1)实验前应将烛焰、光屏中心置于凸透镜的 上;
(2)如图,蜡烛在光屏上恰好成一清晰的像,则所成像是 (选填“正立”或“倒立”)、 (选填“放大”或“缩小”)的,生活中利用此成像规律的是 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(3)此凸透镜焦距在下列选项中可能的是 ;
A.4cm
B.7cm
C.10cm
D.14cm
(4)若仅将光屏向右移动稍许,光屏上将不能成蜡烛清晰的像,人的 (选填“近视眼”或“远视眼”)成因与此相同,若要光屏上仍然成清晰的像,则应该在凸透镜前安装一个适当的 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
8.在学完凸透镜成像规律后,小明选择了一块焦距未知的凸透镜,对凸透镜成像特点做了进一步探究。
(1)如图甲所示,当他将一个发光的小灯泡放在图示位置时,无论怎么移动右侧的光屏,在光屏上始终得到一个与透镜等大的光斑,则该透镜的焦距f= cm。
(2)他又将小灯泡换成点燃的蜡烛,当调整至图乙位置时,恰好在光屏上接收到清晰的倒立、 的实像;若保持此时蜡烛和光屏的位置不变,当将凸透镜向左平移 cm时,光屏上可再次出现清晰的像。
(3)如图乙所示,当光屏上呈现清晰的像时,不改变图乙中蜡烛和透镜位置:
①若仅将凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜再次实验,光屏上所成像与原来相比 (选填“变小”“变暗”或“变不完整”)了。
②若将凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜,再次实验,则需将屏 (选填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像,光屏上所成的像与原来的像相比 (选填“变大”或“变小”)了。
9.小华同学尝试用自制的水凸透镜来探究“凸透镜成像规律”。
(1)如图甲,让一束平行光射向水凸透镜,此时光屏上出现一个最小最亮的光斑,该方法是为了测量水凸透镜的 ;
(2)在选择以下哪个物体为观察对象时,小华认为不选择B,理由是 ,难以在光屏上观察到像;不选择C,理由是无法探究成像的性质中的 的特点;
(3)小华将装置调整至图乙的位置时,光屏上出现清晰的烛焰像,仅将蜡烛和光屏位置对调,根据 的原理,可以在光屏上再次得到清晰的烛焰像,这个像的成像原理与 (选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的成像原理相同;
(4)在图乙的位置时,小华利用注射器从水凸透镜中向外抽少许水,光屏上原来清晰的像变得模糊不清,要想重新得到清晰的烛焰像,若在光屏和水凸透镜的位置不变的情况下,应将蜡烛 (选填“远离”或“靠近”)水凸透镜;或者保持光屏位置不变,给水凸透镜带上合适的 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
10.在做“探究凸透镜成像规律”实验时:
(1)如图甲所示,一束平行光正对凸透镜照射,光屏上出现个最小、最亮的光斑,则凸透镜的焦距f= cm。
(2)实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心,使三者的中心在 上,这样做的目的是 。
(3)移动蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示,此时在光屏上可得到一个倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的清晰的像,日常生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)是由该成像规律制成的。
(4)实验过程中蜡烛燃烧变短,烛焰的像在光屏上的位置会向 (选填“上”或“下”)方移动。
(5)如图丙所示,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
11.小红和同学们一起探究凸透镜成像的规律,所用的凸透镜的焦距f=10cm。
(1)安装并调节烛焰、透镜、光屏,使它们三者中心大致在 。
(2)如图所示,O点为凸透镜光心,请在图中作光路图,确定烛焰A点的像A'的位置。
(3)当烛焰在如图所示位置时,调节光屏,可在光屏上得到一个倒立、 的实像,生活中的 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这个原理工作的。
(4)保持凸透镜不动,将蜡烛沿光具座向左移动20cm,向 (选填“左”或“右”)调节光屏,可在光屏上得到一个倒立清晰的实像。
(5)若想得到烛焰放大的虚像,接下来的操作是 。
12.小华同学用如图所示的实验器材做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)在光具座上从左至右依次放置蜡烛、凸透镜和光屏,并调节三者高度,使三者的中心在 。
(2)蜡烛在如图所示的位置时,成的像是等大、倒立的实像。分析实验成像情况可知,实验中所用透镜的焦距为 cm。
(3)当把点燃的蜡烛由图所示的位置向右移至光具座的35cm刻度时,应向 移动光屏到适当的位置,得到一个倒立、 的实像,这种成像情况的应用是 。
13.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,如图所示,小明将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处不动。
(1)请在乙图中完成经凸透镜折射后的光路图。
(2)调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度,将蜡烛移至光具座上20cm处,移动光屏,在光屏上得到一个倒立、 的实像。
(3)要在光屏上成放大的像,蜡烛应向 移动,光屏应向 移动(均选填“左”或“右”)。
14.请按要求完成下列实验:
(1)小南在探究“凸透镜成像规律”的实验中将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏移至如图甲所示位置时,烛焰在光屏上成清晰等大的像,现将蜡烛向左移至光具座上20.0cm刻度处,移动光屏后得到一个清晰的实像,依据该成像情况可以制成 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(2)图乙是小开探究“固体熔化时温度变化规律”的实验装置。实验时,除了如图的实验器材外,还需要的测量工具是 。探究结束后,继续对烧杯中的水加热至沸腾,图中能反映水沸腾时的现象是 (选填“丁”或“戊”)图。
15.用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)图中光屏上恰好成一清晰的像,该像的性质是倒立、 的实像;
(2)图中只移动蜡烛和光屏,通过“物距等于两倍焦距时,像和物的大小相等”来估测水透镜焦距的操作是 (填字母);
A.都左移
B.都右移
C.蜡烛左移,光屏右移
D.蜡烛右移,光屏左移
(3)图中,随着蜡烛燃烧变短,蜡烛的像将会向 移动(选填“上”或“下”);
(4)图中,推动活塞使水凸透镜变厚,发现光屏上的像变模糊,将蜡烛适当靠近透镜,像又变清晰;若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,可在蜡烛与水透镜之间适当位置安装一个合适的 (选填“近视”或“远视”)眼镜镜片。
参考答案
1.物理兴趣小组的同学们在做“探究凸透镜成像规律”实验,凸透镜固定在光具座50cm刻度处不变。
(1)为了使像成在光屏中央,点燃蜡烛,调节烛焰、凸诱镜、光屏,使它们的中心大致在 同一高度 。
(2)将蜡烛和光屏移至如图所示的位置,光屏上出现了烛焰清晰的像,该像成像原理在实际中的应用是 照相机 (选填“照相机”或“投影仪”)。同学们可以从不同角度看到光屏上的像,是因为发生了 漫 反射。
(3)实验中,光屏上已经得到烛焰清晰的像,同学不小心用手指的指尖触摸到了凸透镜,则光屏上会出现 完整烛焰的像 (选填“指尖的像”“指尖的影子”或“完整烛焰的像”)。
(4)把凸透镜换成玻璃板,在蜡烛一侧透过玻璃板也能看到一个 等大 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的烛焰的像,把光屏移动到这个像所在的位置,光屏上 不能 呈现该像。
解:(1)由凸透镜对光的折射特点可知,通过其光心的光传播方向不变,则我们将凸透镜、烛焰、光屏的中心调整到同一高度时,像才可以呈现在光屏中央处。
(2)由图可知,此时像距小于物距,则可以判断出此时所成的像是倒立、缩小的实像,照相机就是利用这个成像规律制成的。光屏是粗糙的,所以光照射在光屏上后会发生漫反射,使得不同位置的同学都可以观察到像。
(3)不小心用手指的指尖触摸到了凸透镜,指尖会遮挡一部分光,但没被遮挡的光仍可以通过凸透镜会聚在光屏上,所以光屏上的像是完整的,但是亮度会变暗。
(4)玻璃板相当于一块平面镜,光源经平面镜所成的像是正立、等大的虚像,所以光屏无法承接到光源的像。
故答案为:(1)同一高度。(2)照相机;漫。(3)烛焰完整的像。(4)等大;不能。
2.小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图甲可知,凸透镜的焦距为 11.0 cm;
(2)小明把烛焰放在距凸透镜17cm处时如图乙所示,在凸透镜另一侧移动光屏,会在光屏上得到一个倒立、 放大 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像;
(3)如图丙,把蜡烛放在二倍焦距以外的a点,移动光屏找到像;接着光屏和凸透镜不动,把蜡烛从a点移到b点,要使烛焰的像还能清晰地呈在光屏上,则需在凸透镜和蜡烛间再加一个合适的 凹透镜 (选填“凸透镜”或“凹透镜”);
(4)在探究凸透镜成像规律实验中,当烛焰位于距离凸透镜一倍焦距以内时,人眼观察烛焰成像的情形是图中的 C 。
解:(1)一束平行于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后,在光屏上会聚成了一个最小、最亮的光斑,最小、最亮的光斑就是焦点,由图可知,焦距为41.0cm﹣30.0cm=11.0cm;
(2)烛焰放在距凸透镜17cm处时,物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像;
(3)蜡烛放在二倍焦距以外的a点,移动光屏找到像,蜡烛从a点移到b点,物距变大,像距变小,像会成在光屏的左侧,要使光屏和凸透镜位置不动,在光屏上仍能得到清晰的像,使会聚成像的光线延后会聚到光屏上,即光线要发散一些,凹透镜对光线有发散作用,所以在凸透镜和蜡烛之间再加一个凹透镜;
(4)当物距小于一倍焦距时,物体在凸透镜成的是正立的放大的虚像,且像距大于物距,只有选择项C中所示的情况符合这个规律。
故答案为:(1)11.0;(2)放大;(3)凹透镜;(4)C。
3.小毅用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材,探究凸透镜成像的规律。
(1)如图甲所示,让一束平行光经过凸透镜,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑,由此可知此透镜的焦距为 10.0 cm。
(2)当蜡烛、透镜、光屏的位置如图乙所示时,在光屏上恰好观察到一个清晰的像,该像是倒立、 缩小 (选填“放大”或“缩小”)的实像,依据此原理人们制成的光学仪器是 照相机 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)。
(3)小毅把自己的近视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间,发现光屏上的像变得模糊不清。她应当向 右 (选填“远离”或“靠近”)透镜的方向移动光屏,可再次得到清晰的像。
解:(1)由图可知,最小、最亮的光斑距离凸透镜10cm,即测出光屏到凸透镜光心的距离,故凸透镜的焦距为:40.0cm﹣30.0cm=10.0cm;
(2)由图可知,物距为50.0cm﹣20.0cm=30.0cm,物距大于2倍焦距,成倒立缩小的实像,此现象应用于照相机;
(3)近视眼镜是凹透镜,把近视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间,对光线具有发散作用,像将远离凸透镜,应当向远离透镜的方向移动光屏。
故答案为:(1)10.0;(2)缩小;照相机;(3)右。
4.在“探究凸透镜成像规律”实验中:
(1)如图甲所示,在光屏上成清晰的像,保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动透镜,光屏上可再次成清晰倒立、 缩小 的实像;
(2)实验一段时间后,原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方,如图乙所示位置,能让像重新回到光屏中心的操作是 ② ;(填序号)
①光屏下调
②蜡烛上调
③透镜上调
(3)实验中,光屏上成模糊的像,如果蜡烛和透镜位置不变,将光屏往凸透镜方向靠近,光屏上能成清晰的像;如果蜡烛、凸透镜和光屏位置不变,在蜡烛与凸透镜之间放上一个合适的 凹 透镜,光屏上也能成清晰的像。上述现象与 近视 眼的矫正与上述成像过程类似。
解:
(1)图甲中,物距小于像距,物距大于1倍焦距小于2倍焦距,像距大于2倍焦距,凸透镜成倒立放大的实像,若保持蜡烛和光屏位置不变,根据折射现象的可逆性,物距大于2倍焦距,像距大于1倍焦距小于2倍焦距,光屏上能再次呈现倒立缩小实像。
(2)如图乙所示,实验一段时间后,蜡烛变短,像移动到光屏的上方,根据过光心的光线传播方向不变,要让像重新回到光屏中央,可将蜡烛向上移动、将光屏向上移动、将凸透镜向下移动,能让像重新回到光屏中心的操作是②。
(3)实验中,光屏上成模糊的像,如果蜡烛和透镜位置不变,将光屏往凸透镜方向靠近,光屏上能成清晰的像;如果蜡烛、凸透镜和光屏位置不变,光屏和凸透镜距离变大,要想光屏上成清晰的像,因为凹透镜对光具有发散作用,所以在蜡烛与凸透镜之间放上一个合适的凹透镜,近视眼是利用凹透镜进行校正的。
故答案为:(1)缩小;(2)②;(3)凹;近视。
5.小红和小强同学选取不同焦距的凸透镜,探究“凸透镜成像的规律”。
(1)实验前将烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调节到同一高度,目的是 使像能成在光屏的中央 。
(2)小红同学选取焦距f1=10cm的凸透镜,当蜡烛放在图甲位置,调节光屏,可在光屏上得到一个倒立、清晰的像,生活中 照相机 (填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用此成像原理工作的,这时若将蜡烛和光屏位置互换,光屏上 能 (填“能”或“不能”)再次得到烛焰清晰的像。
(3)在图甲实验的基础上,更换焦距f2=5cm的凸透镜,为在光屏上得到清晰的像,光屏应向 左 (填“左”或“右”)侧移动。
(4)小强同学发现,在(3)的基础上,不移动光屏,将自己的眼镜放到凸透镜前,如图乙,光屏上也能呈现清晰的像,说明小强是 近视眼 (填“远视眼”或“近视眼”)。
(5)小强取走自己的眼镜,将蜡烛移到光具座40cm刻度线处,凸透镜不动,移动光屏,当光屏上再次出现清晰的像时,发现蜡烛和光屏之间的距离 小于 (填“大于”、“等于”或“小于”)(3)中光屏上出现清晰的像时蜡烛和光屏之间的距离。
解:(1)根据实验的要求,让像成在光屏的中央,必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上;
(2)凸透镜的焦距为f1=10cm,由图可知,此时的物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,其应用是照相机;这时若将蜡烛和光屏位置互换,根据光路可逆可知,光屏上能再次得到烛焰清晰的像
(3)在图甲实验的基础上,更换焦距为f2=5cm的凸透镜,焦距变小了,像距会变小,为在光屏上得到清晰的像,光屏应向左侧移动;
(4)不移动光屏,将自己的眼镜放到凸透镜前,光屏上也能呈现清晰的像,这说明像推迟会聚了,即该眼镜对光线具有发散作用,可以矫正近视眼;
(5)将蜡烛移到光具座30cm刻度线处,此时的物距为20.0cm=2f,凸透镜不动,移动光屏,当光屏上再次出现清晰的像时,像距为v=2f=20.0cm;此时像与物体之间的距离为4f;在凸透镜成实像时,物像之间的最小距离为4f,所以此时蜡烛和光屏之间的距离小于(3)操作中光屏上出现清晰的像时蜡烛和光屏之间的距离。
故答案为:(1)使像能成在光屏的中央;(2)照相机;能;(3)左;(4)近视眼;(5)小于。
6.物理学习小组用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材探究凸透镜成像的规律。
(1)实验前,应使烛焰、凸透镜和光屏的中心在 同一高度 。
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏在如图所示的位置时,光屏上出现了等大清晰的像,此凸透镜的焦距为 10.0 cm。
(3)当蜡烛与凸透镜的距离为25cm时,可在光屏上得到一个倒立、 缩小 的实像,利用这一原理可制成生活中的照相机。
(4)凸透镜对光有会聚作用,可以用来制成 远视 眼镜。
解:(1)实验前,应使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度,目的是使像成在光屏中央。
(2)如图所示,物距u=50.0cm﹣30.0cm=20.0cm,像距v=70.0cm﹣50.0cm=20.0cm;因为光屏上出现了等大清晰的像,所以u=v=2f=20.0cm,此凸透镜的焦距为f=10.0 cm;
(3)当蜡烛与凸透镜的距离为25cm时,可在光屏上得到一个倒立、的实像,利用这一原理可制成生活中的照相机;
(4)远视眼对光的折射能力较弱,在看近处物体时所成的像在视网膜的后方,为使从近处物体发出的光能会聚到视网膜上,我们应增加这些光的会聚程度,凸透镜对光线有会聚作用,凸透镜可以达到这样的目的。
故答案为:(1)同一高度;(2)10.0;(3)缩小;(4)远视。
7.如图是“探究凸透镜成像规律”的实验装置,试回答下列问题:
(1)实验前应将烛焰、光屏中心置于凸透镜的 主光轴 上;
(2)如图,蜡烛在光屏上恰好成一清晰的像,则所成像是 倒立 (选填“正立”或“倒立”)、 放大 (选填“放大”或“缩小”)的,生活中利用此成像规律的是 投影仪 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(3)此凸透镜焦距在下列选项中可能的是 CD ;
A.4cm
B.7cm
C.10cm
D.14cm
(4)若仅将光屏向右移动稍许,光屏上将不能成蜡烛清晰的像,人的 近视眼 (选填“近视眼”或“远视眼”)成因与此相同,若要光屏上仍然成清晰的像,则应该在凸透镜前安装一个适当的 凹透镜 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
解:(1)为了使像成在光屏的中央处,实验前应调节烛焰、光屏中心置于凸透镜的主光轴上;
(2)由图知,物距大于像距,光屏上恰好成一清晰的像,则蜡烛位于一倍焦距与二倍焦距之间,所以光屏上成的是倒立、放大的实像,生活中利用此成像规律的是投影仪;
(3)由图知,物距u=15.0cm,像距v=30.0cm,
根据第2问知,光屏上成的是倒立、放大的实像,则f<15.0cm<2f,2f<30.0cm,
联立两不等式得,7.5cm<f<15cm,故CD正确;
(4)若仅将光屏向右移动稍许,此时像成在光屏的前方,光屏上将不能成蜡烛清晰的像,近视眼成像也在视网膜前,所以人的近视眼成因与之相同。近视眼需配戴凹透镜进行矫正,所以若要光屏上仍然成清晰的像,则应该在凸透镜前安装一个适当的凹透镜。
故答案为:(1)主光轴;(2)倒立;放大;投影仪;(3)CD;(4)近视眼;凹透镜。
8.在学完凸透镜成像规律后,小明选择了一块焦距未知的凸透镜,对凸透镜成像特点做了进一步探究。
(1)如图甲所示,当他将一个发光的小灯泡放在图示位置时,无论怎么移动右侧的光屏,在光屏上始终得到一个与透镜等大的光斑,则该透镜的焦距f= 10.0 cm。
(2)他又将小灯泡换成点燃的蜡烛,当调整至图乙位置时,恰好在光屏上接收到清晰的倒立、 缩小 的实像;若保持此时蜡烛和光屏的位置不变,当将凸透镜向左平移 15 cm时,光屏上可再次出现清晰的像。
(3)如图乙所示,当光屏上呈现清晰的像时,不改变图乙中蜡烛和透镜位置:
①若仅将凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜再次实验,光屏上所成像与原来相比 变暗 (选填“变小”“变暗”或“变不完整”)了。
②若将凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜,再次实验,则需将屏 向左 (选填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像,光屏上所成的像与原来的像相比 变小 (选填“变大”或“变小”)了。
解:(1)当发光的小灯泡放在10cm刻度线的位置时,物距为10.0cm,移动光屏发现光屏上始终能看到个面积大小不变的光斑,根据从焦点发出的光线经过凸透镜后变为平行光线可知,该透镜的焦距为10.0cm;
(2)他又将小灯泡换成点燃的蜡烛,当调整至图乙位置时,此时的物距大于二倍焦距,在光屏上接收到清晰的倒立、缩小的实像;若保持此时蜡烛和光屏的位置不变,根据光路可逆可知,当将凸透镜向左平移15cm到15cm刻度处时,此时的物距为原来的像距,则光屏上可再次出现清晰的像;
(3)①用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,成像大小不会变化,但经凸透镜的光线变少,所成的像与原来的像相比,比原来暗;
②如果将凸透镜A换成镜面直径相同、但焦距稍小的凸透镜,比起原来就相当于将物距变大了,那么像距就要减小,像变小;光屏要靠近凸透镜,即向左移动。
故答案为:(1)10.0;(2)缩小;15;(3)①变暗;②向左;变小。
9.小华同学尝试用自制的水凸透镜来探究“凸透镜成像规律”。
(1)如图甲,让一束平行光射向水凸透镜,此时光屏上出现一个最小最亮的光斑,该方法是为了测量水凸透镜的 焦距 ;
(2)在选择以下哪个物体为观察对象时,小华认为不选择B,理由是 积木不是光源 ,难以在光屏上观察到像;不选择C,理由是无法探究成像的性质中的 正倒 的特点;
(3)小华将装置调整至图乙的位置时,光屏上出现清晰的烛焰像,仅将蜡烛和光屏位置对调,根据 光路可逆 的原理,可以在光屏上再次得到清晰的烛焰像,这个像的成像原理与 投影仪 (选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的成像原理相同;
(4)在图乙的位置时,小华利用注射器从水凸透镜中向外抽少许水,光屏上原来清晰的像变得模糊不清,要想重新得到清晰的烛焰像,若在光屏和水凸透镜的位置不变的情况下,应将蜡烛 远离 (选填“远离”或“靠近”)水凸透镜;或者保持光屏位置不变,给水凸透镜带上合适的 远视 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
解:
(1)光屏上出现最小最亮的光斑,说明平行光于主光轴的光会聚在此处,该点为焦点,焦点到光心的距离即为焦距。
(2)积木本身不是光源,经过透镜的光很少,很难在光屏上观察到像;C中的灯是上下对称的,无法观察所成像的正倒情况。
(3)仅将蜡烛和光屏位置对换,根据光路可逆可知,光屏上仍可观察到清晰的像。
由甲图可知透镜的焦距为60.0cm﹣50.0cm=10.0cm,乙图中物距为30cm,像距为15cm,当光屏和蜡烛的位置互换后,物距变为了15cm,此时蜡烛在凸透镜的一倍焦距和两倍焦距之间,此时成倒立放大的实像,与投影仪的成像原理相同。
(4)将水从凸透镜中向外抽取后,凸透镜的焦距变小,对光线的会聚能力变弱,像将成在光屏的后方,根据“物远像近像变小”的规律可知,此时应将蜡烛向远离水凸透镜的方向移动,才能在光屏上重新得到清晰的烛焰像。
成像在光屏的后方,要让像成在光屏上,应该让光线会聚一些,所以给水凸透镜戴上合适的远视眼镜。
故答案为:(1)焦距;(2)积木不是光源;正倒;(3)光路可逆;投影仪;(4)远离;远视。
10.在做“探究凸透镜成像规律”实验时:
(1)如图甲所示,一束平行光正对凸透镜照射,光屏上出现个最小、最亮的光斑,则凸透镜的焦距f= 10.0 cm。
(2)实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心,使三者的中心在 同一高度 上,这样做的目的是 使像成在光屏的中央处 。
(3)移动蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示,此时在光屏上可得到一个倒立、 放大 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的清晰的像,日常生活中的 投影仪 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)是由该成像规律制成的。
(4)实验过程中蜡烛燃烧变短,烛焰的像在光屏上的位置会向 上 (选填“上”或“下”)方移动。
(5)如图丙所示,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 远视 (选填“近视”或“远视”)眼镜。
解:(1)图甲中,凸透镜的焦距为:f=10.0cm;
(2)实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上,目的是为了使像成在光屏的中央处;
(3)图乙中,物距为:u=15.0cm,凸透镜的焦距10.0cm比较,物距大于一倍焦距,且小于二倍焦距,所以成的是倒立、放大的实像,与投影仪的工作原理一样;
(4)实验中,成的是倒立的像,蜡烛变短,蜡烛的像将向上移动;
(5)当放入眼镜后,光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,说明像距变短了,眼镜的镜片对光有会聚作用,则眼镜的镜片属于凸透镜,所以该眼镜是远视镜。
故答案为:(1)10.0;
(2)同一高度;使像成在光屏的中央处;
(3)放大;投影仪;
(4)上;
(5)远视。
11.小红和同学们一起探究凸透镜成像的规律,所用的凸透镜的焦距f=10cm。
(1)安装并调节烛焰、透镜、光屏,使它们三者中心大致在 同一高度 。
(2)如图所示,O点为凸透镜光心,请在图中作光路图,确定烛焰A点的像A'的位置。
(3)当烛焰在如图所示位置时,调节光屏,可在光屏上得到一个倒立、 放大 的实像,生活中的 投影仪 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这个原理工作的。
(4)保持凸透镜不动,将蜡烛沿光具座向左移动20cm,向 左 (选填“左”或“右”)调节光屏,可在光屏上得到一个倒立清晰的实像。
(5)若想得到烛焰放大的虚像,接下来的操作是 将蜡烛移到40﹣50cm之间,透过凸透镜观察 。
解:(1)根据实验的要求,让像成在光屏的中心,必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上;
(2)根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点以及过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变进行作图,如图所示:
(3)如图可知,此时物距为15.0cm,位于一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像,应用为投影仪;
(4)保持凸透镜不动,将蜡烛沿光具座向左移动20cm,此时物距变大,像距变小,所以光屏应该左移;
(5)由于当物距小于一倍焦距时成正立放大的虚像,所以应该将蜡烛移到40﹣50cm之间,透过凸透镜观察。
故答案为:(1)同一高度;(2)如上图所示;(3)放大;投影仪;(4)左;(5)将蜡烛移到40﹣50cm之间,透过凸透镜观察。
12.小华同学用如图所示的实验器材做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)在光具座上从左至右依次放置蜡烛、凸透镜和光屏,并调节三者高度,使三者的中心在 同一高度 。
(2)蜡烛在如图所示的位置时,成的像是等大、倒立的实像。分析实验成像情况可知,实验中所用透镜的焦距为 10.0 cm。
(3)当把点燃的蜡烛由图所示的位置向右移至光具座的35cm刻度时,应向 右 移动光屏到适当的位置,得到一个倒立、 放大 的实像,这种成像情况的应用是 投影仪 。
解:(1)在做实验的过程中,调整凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度,是为使烛焰的像成在光屏的中心。
(2)当凸透镜成的像是等大的倒立的实像时,物距和像距均为焦距的2倍,由图甲可知物距或像距为20.0cm,则凸透镜的焦距为10.0cm;
(3)当把点燃的蜡烛由图甲所示位置向右移至光具座的35cm刻度时,此时物距为15cm,物距在一倍焦距和二倍焦距之间,像距大于2倍焦距,应向右移动光屏会得到一个倒立、放大的实像,应用为投影仪。
故答案为:(1)同一高度;(2)10.0;(3)右;放大;投影仪。
13.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,如图所示,小明将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处不动。
(1)请在乙图中完成经凸透镜折射后的光路图。
(2)调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度,将蜡烛移至光具座上20cm处,移动光屏,在光屏上得到一个倒立、 缩小 的实像。
(3)要在光屏上成放大的像,蜡烛应向 右 移动,光屏应向 右 移动(均选填“左”或“右”)。
解:(1)通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,如图所示:
(2)将蜡烛移至光具座上20cm处,此时物距为30cm,此时u>2f时,成倒立、缩小的实像;
(3)因为当f<u<2f,成倒立、放大的实像,所以要在光屏上成放大的像,蜡烛应向右移动,此时v>2f,所以光屏应向右移动。
故答案为:(1)如图所示;(2)缩小;(3)右;右。
14.请按要求完成下列实验:
(1)小南在探究“凸透镜成像规律”的实验中将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏移至如图甲所示位置时,烛焰在光屏上成清晰等大的像,现将蜡烛向左移至光具座上20.0cm刻度处,移动光屏后得到一个清晰的实像,依据该成像情况可以制成 照相机 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(2)图乙是小开探究“固体熔化时温度变化规律”的实验装置。实验时,除了如图的实验器材外,还需要的测量工具是 秒表 。探究结束后,继续对烧杯中的水加热至沸腾,图中能反映水沸腾时的现象是 丁 (选填“丁”或“戊”)图。
解:(1)由甲图可知此时物距和像距相等,则蜡烛此时处于凸透镜两倍焦距处,距离凸透镜的距离为20.0cm,所以焦距为10.0cm,
当蜡烛移到光具座20.0cm处时,蜡烛距离凸透镜的距离为30.0cm,此时物距大于两倍焦距,成倒立缩小的实像,可以制成照相机;
(2)由图丙可知,实验除了要测量温度外,还需要测量时间的仪器,所以还需要秒表;
沸腾时,容器内水温相同,随着气泡上升,所处深度减小,受到水的压力变小,所以气泡逐渐变大,故丁图能够反映水沸腾时的现象。
故答案为:(1)10.0;照相机;(2)秒表;丁。
15.用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)图中光屏上恰好成一清晰的像,该像的性质是倒立、 缩小 的实像;
(2)图中只移动蜡烛和光屏,通过“物距等于两倍焦距时,像和物的大小相等”来估测水透镜焦距的操作是 B (填字母);
A.都左移
B.都右移
C.蜡烛左移,光屏右移
D.蜡烛右移,光屏左移
(3)图中,随着蜡烛燃烧变短,蜡烛的像将会向 上 移动(选填“上”或“下”);
(4)图中,推动活塞使水凸透镜变厚,发现光屏上的像变模糊,将蜡烛适当靠近透镜,像又变清晰;若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,可在蜡烛与水透镜之间适当位置安装一个合适的 近视 (选填“近视”或“远视”)眼镜镜片。
解:(1)由图可知,此时u>v,成倒立、缩小的实像;
(2)“物距等于两倍焦距时,像和物的大小相等”来估测水透镜焦距的操作是蜡烛和光屏都右移,故选B;
(3)凸透镜成倒立的实像,随着蜡烛燃烧变短,光屏上的像将向上移动;
(4)向水凸透镜内注入适量的水,水凸透镜的焦距变短,会聚能力变强,故若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,可在蜡烛与水透镜之间适当位置安装一个对光线有发散作用的凹透镜,近视眼镜是凹透镜。
故答案为:(1)缩小;(2)B;(3)上;(4)近视。