登录
32.周末,小滨在室外练习无人机飞行,发现无人机的镜头就是凸透镜,为此他进行了一系列实验。
(1)小滨利用太阳光测量凸透镜的焦距。他将凸透镜正对太阳,此时纸上呈现一个较大的光斑,测得该光斑到凸透镜的距离为$L$,再将凸透镜与纸之间距离增大,若观察到光斑
(2)他用该镜头完成凸透镜成像实验,如图甲、乙所示,两次实验光屏上均成清晰的像,其中符合投影仪原理的是
(3)小滨利用无人机在高空拍摄地面场景,如图戊所示,所成的像最靠近图中凸透镜主光轴上的
(1)小滨利用太阳光测量凸透镜的焦距。他将凸透镜正对太阳,此时纸上呈现一个较大的光斑,测得该光斑到凸透镜的距离为$L$,再将凸透镜与纸之间距离增大,若观察到光斑
B
(写出具体变化),则说明凸透镜的焦距$f＞L$。(2)他用该镜头完成凸透镜成像实验,如图甲、乙所示,两次实验光屏上均成清晰的像,其中符合投影仪原理的是
C
。图甲中将一镜片放在烛焰和透镜之间,光屏上的像变模糊,将蜡烛向左移动,光屏上再次出现清晰的像,则所加镜片可以矫正图甲
(填“丙”或“丁”)的视力缺陷。(3)小滨利用无人机在高空拍摄地面场景,如图戊所示,所成的像最靠近图中凸透镜主光轴上的
不能
(填“a”“b”“c”或“d”)点。答案
31.(1)B C (2)甲 不能
解析
【分析】
本题围绕凸透镜的实验与应用展开，分三小问：
1. 测量凸透镜焦距：利用平行光会聚原理，凸透镜正对太阳光时，平行光线经透镜会聚到焦点，若光斑较大，说明纸不在焦点处。增大透镜与纸的距离时，若光斑变小，说明透镜向焦点靠近，即初始距离L小于焦距f，据此判断。
2. 投影仪原理及视力矫正：投影仪成倒立放大实像，条件是物距在一倍焦距和二倍焦距之间、像距大于二倍焦距；通过甲、乙图的物距和像距对比，判断符合投影仪的图。甲图加镜片后，需增大物距才能再次成像，说明镜片发散光线，为凹透镜，用于矫正近视眼，结合丙、丁图的视力缺陷判断。
3. 无人机拍摄的成像位置：高空拍摄时物距远大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，像距在一倍焦距和二倍焦距之间且接近一倍焦距，结合戊图的点位置判断。
【解析】
（1）将凸透镜正对太阳，平行光线经凸透镜会聚，若纸上呈现较大光斑，说明此时纸未在焦点处。当增大凸透镜与纸的距离时，若光斑变小，说明凸透镜向焦点移动，即初始时纸到透镜的距离L小于焦距f，故填“变小”。
（2）投影仪的成像原理是：当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f。计算甲图：物距u甲=50cm-20cm=30cm，像距v甲=65cm-50cm=15cm，u甲＞v甲，不符合投影仪；乙图：物距u乙=50cm-30cm=20cm，像距v乙=75cm-50cm=25cm，u乙＜v乙，符合投影仪，故填“乙”。甲图中加镜片后，需将蜡烛向左移动（物距变大）才能再次成像，说明该镜片对光线有发散作用，是凹透镜，用于矫正近视眼。近视眼的成因是像成在视网膜前方，对应图丁；远视眼是像成在视网膜后方，对应图丙，故填“丁”。
（3）无人机在高空拍摄时，物距远大于凸透镜的二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时像距满足f＜v＜2f，且非常接近焦距f。图戊中，b点位于焦点F处，c点在F与2f之间，d点在2f处，因此所成的像最靠近b点，故填“b”。
【答案】
（1）变小；（2）乙；丁；（3）b
【知识点】
凸透镜成像规律、近视眼矫正、焦距测量
【点评】
本题结合实验操作和生活应用，考查凸透镜成像规律的理解与应用，以及视力矫正的原理，需要学生准确分析物距、像距的关系，结合成像条件判断，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题围绕凸透镜的实验与应用展开，分三小问：
1. 测量凸透镜焦距：利用平行光会聚原理，凸透镜正对太阳光时，平行光线经透镜会聚到焦点，若光斑较大，说明纸不在焦点处。增大透镜与纸的距离时，若光斑变小，说明透镜向焦点靠近，即初始距离L小于焦距f，据此判断。
2. 投影仪原理及视力矫正：投影仪成倒立放大实像，条件是物距在一倍焦距和二倍焦距之间、像距大于二倍焦距；通过甲、乙图的物距和像距对比，判断符合投影仪的图。甲图加镜片后，需增大物距才能再次成像，说明镜片发散光线，为凹透镜，用于矫正近视眼，结合丙、丁图的视力缺陷判断。
3. 无人机拍摄的成像位置：高空拍摄时物距远大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，像距在一倍焦距和二倍焦距之间且接近一倍焦距，结合戊图的点位置判断。
【解析】
（1）将凸透镜正对太阳，平行光线经凸透镜会聚，若纸上呈现较大光斑，说明此时纸未在焦点处。当增大凸透镜与纸的距离时，若光斑变小，说明凸透镜向焦点移动，即初始时纸到透镜的距离L小于焦距f，故填“变小”。
（2）投影仪的成像原理是：当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f。计算甲图：物距u甲=50cm-20cm=30cm，像距v甲=65cm-50cm=15cm，u甲＞v甲，不符合投影仪；乙图：物距u乙=50cm-30cm=20cm，像距v乙=75cm-50cm=25cm，u乙＜v乙，符合投影仪，故填“乙”。甲图中加镜片后，需将蜡烛向左移动（物距变大）才能再次成像，说明该镜片对光线有发散作用，是凹透镜，用于矫正近视眼。近视眼的成因是像成在视网膜前方，对应图丁；远视眼是像成在视网膜后方，对应图丙，故填“丁”。
（3）无人机在高空拍摄时，物距远大于凸透镜的二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时像距满足f＜v＜2f，且非常接近焦距f。图戊中，b点位于焦点F处，c点在F与2f之间，d点在2f处，因此所成的像最靠近b点，故填“b”。
【答案】
（1）变小；（2）乙；丁；（3）b
【知识点】
凸透镜成像规律、近视眼矫正、焦距测量
【点评】
本题结合实验操作和生活应用，考查凸透镜成像规律的理解与应用，以及视力矫正的原理，需要学生准确分析物距、像距的关系，结合成像条件判断，难度适中。
【难度系数】
0.5
33.小科探究“凸透镜成像规律”的实验装置如图乙所示，光屏和蜡烛分别位于凸透镜两侧。
(1)如图甲，该透镜的焦距是。
(2)如图乙，实验前把凸透镜、光屏和蜡烛烛焰的中心调到。
(3)小科把凸透镜固定在光具座上50.0 cm刻度线处，将蜡烛移至光具座上20.0 cm刻度线处，移动光屏到65.0 cm处，此时烛焰刚好在光屏上成清晰的像，则该像是(填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。
(4)小科将蜡烛从20.0 cm刻度线处移动到35.0 cm刻度线处时，若要让烛焰在光屏上能再次成清晰的像，光屏应向(填“远离”或“靠近”)凸透镜方向移动，此时烛焰在光屏上可成清晰、(填“放大”“等大”或“缩小”)的像。
(1)如图甲，该透镜的焦距是。
(2)如图乙，实验前把凸透镜、光屏和蜡烛烛焰的中心调到。
(3)小科把凸透镜固定在光具座上50.0 cm刻度线处，将蜡烛移至光具座上20.0 cm刻度线处，移动光屏到65.0 cm处，此时烛焰刚好在光屏上成清晰的像，则该像是(填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。
(4)小科将蜡烛从20.0 cm刻度线处移动到35.0 cm刻度线处时，若要让烛焰在光屏上能再次成清晰的像，光屏应向(填“远离”或“靠近”)凸透镜方向移动，此时烛焰在光屏上可成清晰、(填“放大”“等大”或“缩小”)的像。
答案
32.(1)先变小后变大 (2)乙 丙 (3)b
解析
【分析】
解决本题需掌握凸透镜焦距的测量方法、实验前器材的调整要求，以及凸透镜成像规律。步骤如下：
1. 测量焦距：平行光经凸透镜会聚的最小最亮光斑为焦点，透镜到焦点的距离为焦距，据此计算焦距。
2. 实验前调整：为使像成在光屏中央，需调整三者中心在同一高度。
3. 判断成像性质：根据物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律判断像的特点；物距变化时，像距和像的大小变化遵循“物近像远像变大”的规律。
【解析】
(1) 图甲中，平行光线经凸透镜后会聚到一点（焦点），凸透镜在30.0cm刻度线处，光屏（焦点）在40.0cm刻度线处，因此焦距$f=40.0\mathrm{cm}-30.0\mathrm{cm}=10.0\mathrm{cm}$。
(2) 实验前，需将烛焰、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，确保像能成在光屏的中央。
(3) 凸透镜固定在50.0cm刻度线处，蜡烛在20.0cm刻度线处，物距$u=50.0\mathrm{cm}-20.0\mathrm{cm}=30.0\mathrm{cm}$，已知$f=10.0\mathrm{cm}$，则$u＞2f$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。
(4) 蜡烛移到35.0cm刻度线处，物距$u'=50.0\mathrm{cm}-35.0\mathrm{cm}=15.0\mathrm{cm}$，此时$f＜u'＜2f$；根据“物近像远像变大”，蜡烛靠近透镜时，光屏应向远离凸透镜的方向移动，此时成倒立、放大的实像。
【答案】
(1)10.0 cm (2)同一高度 (3)缩小 (4)远离；放大
【知识点】
凸透镜焦距测量、凸透镜成像规律、实验器材调整
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的基础应用，需牢记焦距测量方法和成像规律，难度适中，属于光学实验的常考题型。
【难度系数】
0.6
解决本题需掌握凸透镜焦距的测量方法、实验前器材的调整要求，以及凸透镜成像规律。步骤如下：
1. 测量焦距：平行光经凸透镜会聚的最小最亮光斑为焦点，透镜到焦点的距离为焦距，据此计算焦距。
2. 实验前调整：为使像成在光屏中央，需调整三者中心在同一高度。
3. 判断成像性质：根据物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律判断像的特点；物距变化时，像距和像的大小变化遵循“物近像远像变大”的规律。
【解析】
(1) 图甲中，平行光线经凸透镜后会聚到一点（焦点），凸透镜在30.0cm刻度线处，光屏（焦点）在40.0cm刻度线处，因此焦距$f=40.0\mathrm{cm}-30.0\mathrm{cm}=10.0\mathrm{cm}$。
(2) 实验前，需将烛焰、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，确保像能成在光屏的中央。
(3) 凸透镜固定在50.0cm刻度线处，蜡烛在20.0cm刻度线处，物距$u=50.0\mathrm{cm}-20.0\mathrm{cm}=30.0\mathrm{cm}$，已知$f=10.0\mathrm{cm}$，则$u＞2f$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。
(4) 蜡烛移到35.0cm刻度线处，物距$u'=50.0\mathrm{cm}-35.0\mathrm{cm}=15.0\mathrm{cm}$，此时$f＜u'＜2f$；根据“物近像远像变大”，蜡烛靠近透镜时，光屏应向远离凸透镜的方向移动，此时成倒立、放大的实像。
【答案】
(1)10.0 cm (2)同一高度 (3)缩小 (4)远离；放大
【知识点】
凸透镜焦距测量、凸透镜成像规律、实验器材调整
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的基础应用，需牢记焦距测量方法和成像规律，难度适中，属于光学实验的常考题型。
【难度系数】
0.6
