1 小明和小华利用太阳光测量凸透镜的焦距。
（1）小明的操作方案如图所示，他的方案（填“合理”或“不合理”），原因是。

（2）小明采用正确的操作方案，适当调整位置后，在白纸上出现一个最小、最亮的光斑，经过测量得出光斑到凸透镜中心的距离为20 cm，则该凸透镜的焦距为cm。
（3）若在测量的过程中，白纸上呈现一个并非最小、最亮的光斑，这时光斑到凸透镜中心的距离为L，透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则该凸透镜的焦距（填“大于”或“小于”）L。
（4）测量焦距后，他们想进一步探究凸透镜的焦距可能与什么因素有关。经过讨论后，他们提出了以下几种猜想：
猜想1：与凸透镜玻璃的颜色有关。
猜想2：与照射太阳光的亮度有关。
猜想3：与凸透镜球形表面弯曲程度有关。
猜想4：与凸透镜的直径大小有关。
① 根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是（填“正确”或“错误”）的。你认为他们判断的依据是。
② 为了验证猜想2是否正确，他们调节照射到同一凸透镜上太阳光的亮度进行多次实验，发现所测焦距基本相等，这说明猜想2是（填“正确”或“错误”）的。
③ 小华在验证猜想2后，又选用直径和球形表面弯曲程度都不相同的无色玻璃凸透镜进行多次实验来验证猜想3是否正确。你认为小华的实验（填“能”或“不能”）验证猜想3是否正确，理由是。

1.（1）不合理 太阳光没有平行于凸透镜的主光轴入射
（2）20
（3）小于
（4）① 正确 透明物体只能通过与其本身颜色一致的光，根据光的色散现象可知，不同颜色的光透过凸透镜后偏折程度不一样，所以焦距不同 ② 错误 ③ 不能 没有控制凸透镜的直径相同

【分析】
本题围绕凸透镜焦距的测量及影响焦距的因素展开，解题思路如下：
1. 第（1）问：利用平行光聚焦法测焦距时，需让平行于凸透镜主光轴的光线入射，才能会聚到焦点，小明的入射光线未平行主光轴，因此方案不合理。
2. 第（2）问：平行光经凸透镜会聚的最小最亮光斑是焦点，焦点到透镜中心的距离为焦距，直接测量该距离即可得焦距。
3. 第（3）问：若光斑不是最小最亮，透镜远离纸时光斑一直变大，说明白纸在焦点之后，因此焦距小于光斑到透镜的距离L。
4. 第（4）问：①猜想1：不同颜色的透明玻璃透过的光不同，不同色光折射程度不同，焦距不同，故猜想正确；②猜想2：调节太阳光亮度，焦距基本不变，说明与亮度无关，猜想错误；③验证猜想3需控制直径相同，小华的实验未控制直径，变量不唯一，无法验证。
【解析】
（1）测量凸透镜焦距的平行光聚焦法要求入射光线平行于主光轴，小明的操作中太阳光未平行于凸透镜主光轴入射，因此方案不合理，原因是太阳光没有平行于凸透镜的主光轴入射。
（2）平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚到最小、最亮的光斑处，该光斑即为焦点，焦点到凸透镜中心的距离为焦距，故焦距为20 cm。
（3）当透镜远离白纸时，若光斑一直变大，说明此时白纸位于焦点之后，因此凸透镜的焦距小于光斑到凸透镜中心的距离L。
（4）①透明物体只能透过与自身颜色一致的光，不同颜色的光经凸透镜折射后偏折程度不同，因此不同颜色的凸透镜焦距不同，故猜想1正确；②调节太阳光亮度，同一凸透镜的焦距基本相等，说明焦距与太阳光亮度无关，猜想2错误；③验证猜想3（与球形表面弯曲程度有关）时，需控制凸透镜的直径相同，小华选用的凸透镜直径和球形表面弯曲程度都不同，未控制直径相同，存在两个变量，因此不能验证猜想3。
【答案】
（1）不合理；太阳光没有平行于凸透镜的主光轴入射
（2）20
（3）小于
（4）①正确；透明物体只能通过与其本身颜色一致的光，根据光的色散现象可知，不同颜色的光透过凸透镜后偏折程度不一样，所以焦距不同；②错误；③不能；没有控制凸透镜的直径相同
【知识点】
凸透镜焦距测量、凸透镜的光学性质、控制变量法
【点评】
本题考查凸透镜焦距的测量原理、影响凸透镜焦距的因素，需掌握平行光聚焦法的操作要求，以及实验探究中的控制变量法，是光学部分的基础综合题，注重对实验原理和方法的理解。
【难度系数】
0.5

2 [2025枣庄]雨过初晴，小丽发现透过附在叶片上的水珠，能看到正立放大的“叶片脉络”和远处倒立缩小的“花朵”。针对这一现象，她和同学们一起探究凸透镜成像的正倒、大小与物距的关系。
（1）小丽将F形光源（如图甲）、凸透镜和带有刻度的光屏按图乙所示安装在水平光具座上，接下来她应将F形光源和光屏的中心调整到。

第2题图甲

第2题图乙
（2）调整好后，小丽多次改变光源和光屏的位置进行实验，收集的数据和观察的现象如表1所示。小丽分析表中数据归纳后，得到初步结论：随着物距不断减小，物体所成实像逐渐（填“变大”或“变小”），且像都是（填“正立”或“倒立”）的。
表1

（3）实验过程中，小丽发现在光屏上始终没有观察到正立放大的像。回想透过水珠观察叶脉的情景，她采用图（填“丙”“丁”或“戊”）的方式可以观察到正立放大的“像”。

（4）组间交流时，小丽发现小红的实验记录（如表2所示）中有与物体等大的像，而自己却没有观察到这一现象。为了尽快在自己实验中找到等大的像，她应调整物距在cm和cm之间反复多次实验。
表2

（5）小丽进一步对比后发现，凸透镜成像特点不只与物距有关。她得出这个结论的依据是。咨询老师后得知，两次所用凸透镜的焦距不同。小丽认为，凸透镜成像特点与物距和焦距均有关系。结合实验数据和老师给的焦距数值，她总结出凸透镜成像规律。

2.（1）凸透镜的主光轴上
（2）变大 倒立
（3）丁
（4）23.0 15.0
（5）从表1、2的数据可知，物高相同，物距是15 cm时，表1中的像更大一些

【分析】
本题考查凸透镜成像规律的实验探究，需结合实验操作要求、成像规律逐一分析各问题：
1. 实验前调整器材中心的目的是使像成在光屏中央，对应第一问；
2. 凸透镜成实像时的物距与像的变化关系，对应第二问；
3. 正立放大的像为虚像，需透过透镜观察，对应第三问；
4. 成等大实像的物距规律，结合实验数据确定物距范围，对应第四问；
5. 对比不同透镜的实验数据，分析成像与焦距的关系，对应第五问。
【解析】
（1）实验时，为使像能成在光屏的中央，应将F形光源、凸透镜和光屏的中心调整到凸透镜的主光轴上；
（2）根据凸透镜成实像的规律：物距减小，像距增大，像变大，且实像均为倒立，因此随着物距减小，实像逐渐变大，像为倒立；
（3）正立放大的像是虚像，虚像无法呈现在光屏上，需眼睛在光屏一侧透过凸透镜观察，故采用图丁的方式；
（4）凸透镜成等大实像时，物距u=2f，结合表2中与物体等大的像对应的物距，需调整物距在23.0cm和15.0cm之间反复实验；
（5）对比表1和表2的数据，物高相同、物距相同时，两次成像大小不同，说明凸透镜成像特点不只与物距有关，还与焦距有关。
【答案】
（1）凸透镜的主光轴上
（2）变大；倒立
（3）丁
（4）23.0；15.0
（5）从表1、2的数据可知，物高相同，物距是15 cm时，表1中的像更大一些
【知识点】
凸透镜成像规律、凸透镜成像实验
【点评】
本题围绕凸透镜成像实验展开，综合考查实验操作、成像规律的应用及实验结论的分析，是光学实验的典型题型，需学生熟练掌握凸透镜成像的基本规律和实验要求。
【难度系数】
0.5