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例1 小红拿着爷爷的放大镜观看周围的物体时发现，近处的物体是正立、放大的，而稍远处的物体是倒立、放大的，更远处的物体则是倒立、缩小的。针对这一现象，同学们经过讨论提出了下面四个问题，其中最具有探究价值且易于探究的科学问题是 （）
A.放大镜成像情况与哪些因素有关？
B.放大镜所成物体的像有哪些种类？
C.凸透镜成像情况与物体和凸透镜之间的距离有何关系？
D.凸透镜成像的条件是什么？
A.放大镜成像情况与哪些因素有关？
B.放大镜所成物体的像有哪些种类？
C.凸透镜成像情况与物体和凸透镜之间的距离有何关系？
D.凸透镜成像的条件是什么？
答案
C
解析
【分析】
要选出最具探究价值且易于探究的科学问题，需结合题目现象分析各选项：题目中同一放大镜（凸透镜），观察不同距离的物体时成像情况不同，说明成像变化与物体到透镜的距离（物距）有关。逐一分析选项：A选项范围过宽，无明确探究方向；B选项仅描述现象，未触及本质；C选项聚焦成像与物距的关系，对应题目现象，探究方向清晰；D选项问题过于笼统，未明确核心变量。因此选C。
【解析】
首先，题目核心现象是：同一凸透镜（放大镜），物体到透镜的距离（物距）不同，成像的正倒、大小等情况不同。对各选项分析如下：
A选项：“放大镜成像情况与哪些因素有关”，问题范围宽泛，无明确探究变量，不便于实验探究，价值低；
B选项：“放大镜所成物体的像有哪些种类”，仅描述成像现象，未探究本质，探究价值不足；
C选项：“凸透镜成像情况与物体和凸透镜之间的距离有何关系”，直接对应题目中不同距离成像不同的现象，明确了探究核心变量（物距），方向清晰，易于实验验证；
D选项：“凸透镜成像的条件是什么”，问题笼统，未聚焦物距这一关键变量，不够具体。
综上，最具探究价值且易于探究的是C选项。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律，科学探究的问题设计
【点评】本题结合凸透镜成像实际现象，考查科学探究中提出有价值问题的能力，需从现象提炼核心变量，选择具体可探究的问题，是基础题型。
【难度系数】0.6
要选出最具探究价值且易于探究的科学问题，需结合题目现象分析各选项：题目中同一放大镜（凸透镜），观察不同距离的物体时成像情况不同，说明成像变化与物体到透镜的距离（物距）有关。逐一分析选项：A选项范围过宽，无明确探究方向；B选项仅描述现象，未触及本质；C选项聚焦成像与物距的关系，对应题目现象，探究方向清晰；D选项问题过于笼统，未明确核心变量。因此选C。
【解析】
首先，题目核心现象是：同一凸透镜（放大镜），物体到透镜的距离（物距）不同，成像的正倒、大小等情况不同。对各选项分析如下：
A选项：“放大镜成像情况与哪些因素有关”，问题范围宽泛，无明确探究变量，不便于实验探究，价值低；
B选项：“放大镜所成物体的像有哪些种类”，仅描述成像现象，未探究本质，探究价值不足；
C选项：“凸透镜成像情况与物体和凸透镜之间的距离有何关系”，直接对应题目中不同距离成像不同的现象，明确了探究核心变量（物距），方向清晰，易于实验验证；
D选项：“凸透镜成像的条件是什么”，问题笼统，未聚焦物距这一关键变量，不够具体。
综上，最具探究价值且易于探究的是C选项。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律，科学探究的问题设计
【点评】本题结合凸透镜成像实际现象，考查科学探究中提出有价值问题的能力，需从现象提炼核心变量，选择具体可探究的问题，是基础题型。
【难度系数】0.6
例2 在探究凸透镜成像规律的实验中：
(1)实验前,在光具座上由左至右依次放置蜡烛、凸透镜和光屏,并调整三者的高度,使它们的中心大致在同一高度上,目的是。
(2)实验时要先固定的位置,然后调整的位置,最后移动,直到光屏上出现烛焰清晰的像。
(3)由图甲可知,实验所用凸透镜的焦距为cm。
(4)若点燃蜡烛后,无论怎样移动光屏,都不能在光屏上得到像,请你写出一个可能的原因:。
(5)调整后,把蜡烛放在距凸透镜18 cm处时,如图乙所示,在凸透镜另一侧的光屏上会得到一个倒立、的实像。
(6)如果让蜡烛在图乙的基础上远离透镜,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向(选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动。
(7)实验进行一段时间后,蜡烛因燃烧变短,所成像如图丙所示,要使像能够成在光屏的中央,可将凸透镜向(选填“上”或“下”)调整。
(1)实验前,在光具座上由左至右依次放置蜡烛、凸透镜和光屏,并调整三者的高度,使它们的中心大致在同一高度上,目的是。
(2)实验时要先固定的位置,然后调整的位置,最后移动,直到光屏上出现烛焰清晰的像。
(3)由图甲可知,实验所用凸透镜的焦距为cm。
(4)若点燃蜡烛后,无论怎样移动光屏,都不能在光屏上得到像,请你写出一个可能的原因:。
(5)调整后,把蜡烛放在距凸透镜18 cm处时,如图乙所示,在凸透镜另一侧的光屏上会得到一个倒立、的实像。
(6)如果让蜡烛在图乙的基础上远离透镜,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应向(选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动。
(7)实验进行一段时间后,蜡烛因燃烧变短,所成像如图丙所示,要使像能够成在光屏的中央,可将凸透镜向(选填“上”或“下”)调整。
答案
解：
(1) 使烛焰的像成在光屏的中央
(2) 凸透镜；蜡烛；光屏
(3) 11.0
(4) 蜡烛位于凸透镜的一倍焦距以内，成虚像，虚像无法在光屏上呈现（合理即可）
(5) 放大
(6) 靠近
(7) 下
(1) 使烛焰的像成在光屏的中央
(2) 凸透镜；蜡烛；光屏
(3) 11.0
(4) 蜡烛位于凸透镜的一倍焦距以内，成虚像，虚像无法在光屏上呈现（合理即可）
(5) 放大
(6) 靠近
(7) 下
解析
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律实验展开，需结合实验操作要求、焦距测量方法、成像规律等知识点逐一分析各问题：
1. 实验前调整三者中心高度，目的是保证像成在光屏中央；
2. 实验时按“固定凸透镜→调整蜡烛→移动光屏”的步骤操作；
3. 利用平行光聚焦法测量焦距，需准确读取刻度尺上透镜和光斑的刻度差；
4. 光屏无法成像的原因可从物距、三者高度等角度分析；
5. 根据焦距判断物距范围，结合成像规律确定像的性质；
6. 依据“物远像近像变小”的规律判断光屏移动方向；
7. 蜡烛变短导致像上移，需调整凸透镜使像回到中央。
【解析】
(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，是为了让烛焰的像能够成在光屏的中央，便于观察完整清晰的像；
(2) 实验时，先固定凸透镜的位置，再调整蜡烛的位置确定物距，最后移动光屏，直到光屏上出现烛焰清晰的像；
(3) 图甲中，平行光经凸透镜会聚成最小最亮光斑，凸透镜在30.0cm刻度处，光屏在41.0cm刻度处，因此焦距f=41.0cm-30.0cm=11.0cm；
(4) 不能在光屏上成像的可能原因：蜡烛位于凸透镜的一倍焦距以内，成正立放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上（或烛焰、凸透镜、光屏中心不在同一高度，像无法成在光屏上，合理即可）；
(5) 已知焦距f=11.0cm，蜡烛距凸透镜18cm，即物距u=18cm，满足f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像；
(6) 蜡烛远离透镜，物距增大，根据“物远像近像变小”，像距减小，因此光屏应向靠近透镜的方向移动，才能得到清晰的像；
(7) 蜡烛变短，烛焰向下移动，像会向上移动，要使像回到光屏中央，可将凸透镜向下调整（或向上移动光屏，题目要求调整凸透镜，故向下）。
【答案】
(1) 使烛焰的像成在光屏的中央
(2) 凸透镜；蜡烛；光屏
(3) 11.0
(4) 蜡烛位于凸透镜的一倍焦距以内，成虚像，虚像无法在光屏上呈现（合理即可）
(5) 放大
(6) 靠近
(7) 下
【知识点】
凸透镜成像规律；实验操作；焦距测量
【点评】
本题是凸透镜成像规律的经典实验题，涵盖实验步骤、焦距测量、成像规律应用等核心考点，需学生熟练掌握实验细节和成像规律，同时注意刻度尺读数的准确性，属于中等难度的实验类题目，能较好考查学生对实验的理解程度。
【难度系数】
0.5
本题围绕凸透镜成像规律实验展开，需结合实验操作要求、焦距测量方法、成像规律等知识点逐一分析各问题：
1. 实验前调整三者中心高度，目的是保证像成在光屏中央；
2. 实验时按“固定凸透镜→调整蜡烛→移动光屏”的步骤操作；
3. 利用平行光聚焦法测量焦距，需准确读取刻度尺上透镜和光斑的刻度差；
4. 光屏无法成像的原因可从物距、三者高度等角度分析；
5. 根据焦距判断物距范围，结合成像规律确定像的性质；
6. 依据“物远像近像变小”的规律判断光屏移动方向；
7. 蜡烛变短导致像上移，需调整凸透镜使像回到中央。
【解析】
(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，是为了让烛焰的像能够成在光屏的中央，便于观察完整清晰的像；
(2) 实验时，先固定凸透镜的位置，再调整蜡烛的位置确定物距，最后移动光屏，直到光屏上出现烛焰清晰的像；
(3) 图甲中，平行光经凸透镜会聚成最小最亮光斑，凸透镜在30.0cm刻度处，光屏在41.0cm刻度处，因此焦距f=41.0cm-30.0cm=11.0cm；
(4) 不能在光屏上成像的可能原因：蜡烛位于凸透镜的一倍焦距以内，成正立放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上（或烛焰、凸透镜、光屏中心不在同一高度，像无法成在光屏上，合理即可）；
(5) 已知焦距f=11.0cm，蜡烛距凸透镜18cm，即物距u=18cm，满足f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像；
(6) 蜡烛远离透镜，物距增大，根据“物远像近像变小”，像距减小，因此光屏应向靠近透镜的方向移动，才能得到清晰的像；
(7) 蜡烛变短，烛焰向下移动，像会向上移动，要使像回到光屏中央，可将凸透镜向下调整（或向上移动光屏，题目要求调整凸透镜，故向下）。
【答案】
(1) 使烛焰的像成在光屏的中央
(2) 凸透镜；蜡烛；光屏
(3) 11.0
(4) 蜡烛位于凸透镜的一倍焦距以内，成虚像，虚像无法在光屏上呈现（合理即可）
(5) 放大
(6) 靠近
(7) 下
【知识点】
凸透镜成像规律；实验操作；焦距测量
【点评】
本题是凸透镜成像规律的经典实验题，涵盖实验步骤、焦距测量、成像规律应用等核心考点，需学生熟练掌握实验细节和成像规律，同时注意刻度尺读数的准确性，属于中等难度的实验类题目，能较好考查学生对实验的理解程度。
【难度系数】
0.5
