8. (★★★)某物理学习小组选择图5.1-12甲所示的四个透镜进行探究实验(其中A、B和C、D是两组形状分别相同的凸透镜,它们分别用玻璃、塑料和玻璃、水晶制作而成)。

(1)为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”,小组同学应选择图甲中的哪两个凸透镜做实验?答:
(2)如果选择A、B两个透镜,他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与
(1)为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”,小组同学应选择图甲中的哪两个凸透镜做实验?答:
A、C
(填字母)。器材确定后,接着小组同学让一束与主光轴平行的光,分别经过两凸透镜后会聚于焦点处,如图乙中(a)(b)所示。比较两次实验的现象,可以得到结论:凸透镜表面弯曲程度越大,凸透镜的焦距越小
。(2)如果选择A、B两个透镜,他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与
透镜材料
的关系”。答案
(1)A、C;小
(2)透镜材料
(2)透镜材料
解析
【分析】
要探究凸透镜焦距与某一因素的关系,需运用控制变量法,即只改变要探究的因素,控制其他因素保持相同。
(1) 探究焦距与透镜球形表面弯曲程度的关系时,需保证透镜材料相同,仅弯曲程度不同。观察图甲,A和C均为玻璃材质,形状不同(C的球形表面弯曲程度更大),因此应选择A、C两个透镜。对比图乙(a)(b),平行光经A透镜会聚的焦点更远,经C透镜会聚的焦点更近,说明透镜表面弯曲程度越大,焦距越小。
(2) A、B两个透镜形状相同,材料不同(A为玻璃,B为塑料),因此可探究凸透镜焦距大小与透镜材料的关系。
【解析】
(1) 根据控制变量法,探究凸透镜焦距与球形表面弯曲程度的关系,需控制材料相同、改变弯曲程度,故选A、C。平行光经凸透镜后会聚到焦点,焦点到透镜光心的距离为焦距;由图乙可知,弯曲程度大的透镜(C)焦距更小,因此结论为凸透镜表面弯曲程度越大,焦距越小。
(2) A、B透镜形状相同,材料不同,变量为透镜材料,因此可探究凸透镜焦距大小与透镜材料的关系。
【答案】
(1) A、C;小 (2) 透镜材料
【知识点】
凸透镜焦距的影响因素;控制变量法
【点评】
本题通过实验探究考查凸透镜焦距的影响因素,核心是控制变量法的应用,属于光学基础实验题,需明确控制变量法在探究物理量关系时的操作逻辑。
【难度系数】
0.5
要探究凸透镜焦距与某一因素的关系,需运用控制变量法,即只改变要探究的因素,控制其他因素保持相同。
(1) 探究焦距与透镜球形表面弯曲程度的关系时,需保证透镜材料相同,仅弯曲程度不同。观察图甲,A和C均为玻璃材质,形状不同(C的球形表面弯曲程度更大),因此应选择A、C两个透镜。对比图乙(a)(b),平行光经A透镜会聚的焦点更远,经C透镜会聚的焦点更近,说明透镜表面弯曲程度越大,焦距越小。
(2) A、B两个透镜形状相同,材料不同(A为玻璃,B为塑料),因此可探究凸透镜焦距大小与透镜材料的关系。
【解析】
(1) 根据控制变量法,探究凸透镜焦距与球形表面弯曲程度的关系,需控制材料相同、改变弯曲程度,故选A、C。平行光经凸透镜后会聚到焦点,焦点到透镜光心的距离为焦距;由图乙可知,弯曲程度大的透镜(C)焦距更小,因此结论为凸透镜表面弯曲程度越大,焦距越小。
(2) A、B透镜形状相同,材料不同,变量为透镜材料,因此可探究凸透镜焦距大小与透镜材料的关系。
【答案】
(1) A、C;小 (2) 透镜材料
【知识点】
凸透镜焦距的影响因素;控制变量法
【点评】
本题通过实验探究考查凸透镜焦距的影响因素,核心是控制变量法的应用,属于光学基础实验题,需明确控制变量法在探究物理量关系时的操作逻辑。
【难度系数】
0.5
拓展创新
矿泉水瓶“惹”的祸
据新闻报道,一辆家用轿车在太阳下“自燃”。调查发现,火灾是由放在仪表盘上方防滑垫上的瓶装水引发的。根据技术人员判断,中午密闭的车内空间温度可达70 ℃,防滑垫上的瓶装水将光会聚到防滑垫上,经过折射聚焦后,焦点处的温度可升到120 ℃,燃点低的防滑垫便起火燃烧。装水后的矿泉水瓶相当于一个柱状的
矿泉水瓶“惹”的祸
据新闻报道,一辆家用轿车在太阳下“自燃”。调查发现,火灾是由放在仪表盘上方防滑垫上的瓶装水引发的。根据技术人员判断,中午密闭的车内空间温度可达70 ℃,防滑垫上的瓶装水将光会聚到防滑垫上,经过折射聚焦后,焦点处的温度可升到120 ℃,燃点低的防滑垫便起火燃烧。装水后的矿泉水瓶相当于一个柱状的
凸
(填“凸”或“凹”)透镜,对光有会聚
作用,使焦点
处温度急剧升高,将车内的防滑垫点燃。生活中,为了防止森林火灾,严禁随地丢弃饮料瓶,因此我们在森林中游玩时,没有喝完的瓶装水应将水倒出后放到垃圾回收箱。答案
凸;会聚;焦点
解析
【分析】
要解决这道题,需结合透镜的分类、凸透镜的光学性质分析:首先判断装水矿泉水瓶的结构特征,再回忆对应透镜的作用,最后结合题目中“聚焦”的描述确定位置。
【解析】
装水后的矿泉水瓶中间厚、边缘薄,符合凸透镜的结构特点,因此相当于一个柱状的凸透镜;凸透镜对光有会聚作用,题目中提到“折射聚焦”,说明光线会被会聚到焦点处,使焦点处温度急剧升高,达到防滑垫的燃点后引发燃烧。
【答案】
凸;会聚;焦点
【知识点】
凸透镜;透镜的作用;焦点
【点评】
本题结合生活中“车内矿泉水瓶引发火灾”的实际案例,考查凸透镜的相关知识,将物理知识与生活安全场景结合,体现了物理知识的实用性,帮助学生理解透镜在生活中的应用及安全注意事项。
【难度系数】
0.8
要解决这道题,需结合透镜的分类、凸透镜的光学性质分析:首先判断装水矿泉水瓶的结构特征,再回忆对应透镜的作用,最后结合题目中“聚焦”的描述确定位置。
【解析】
装水后的矿泉水瓶中间厚、边缘薄,符合凸透镜的结构特点,因此相当于一个柱状的凸透镜;凸透镜对光有会聚作用,题目中提到“折射聚焦”,说明光线会被会聚到焦点处,使焦点处温度急剧升高,达到防滑垫的燃点后引发燃烧。
【答案】
凸;会聚;焦点
【知识点】
凸透镜;透镜的作用;焦点
【点评】
本题结合生活中“车内矿泉水瓶引发火灾”的实际案例,考查凸透镜的相关知识,将物理知识与生活安全场景结合,体现了物理知识的实用性,帮助学生理解透镜在生活中的应用及安全注意事项。
【难度系数】
0.8
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