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小明同学探究凸透镜成像规律，实验操作如下：
基础设施问
(1)测量凸透镜焦距时，小明将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为
(2)将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，并调整烛焰、凸透镜及光屏三者的中心大致在
(3)为了在光屏中看到清晰的像，应该在光线比较
(4)再将点燃的蜡烛移到10 cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏可以得到一个
(5)小明在实验中测得光源高度为4 cm，多次实验测得物距、像距和清晰的像的高度如表。
①分析表中数据可知，物距大于20.0 cm时，光屏上成
②与投影仪的成像规律相同的是第
(6)若凸透镜位置不变，调换蜡烛和光屏的位置，
(7)若图乙中将烛焰向右移动一小段距离，则应将光屏向
(8)当蜡烛放在凸透镜左侧1倍焦距以内时，此时眼睛应该在凸透镜的
拓展设问
(9)观察光屏上像的特点时小明不小心用手指遮挡住了透镜的上半部分，此时光屏上的像
(10)小明将凸透镜放在距蜡烛5 cm处的位置观察，发现无论怎么移动光屏，都无法成像。你认为存在的原因是
A. 物体在凸透镜1倍焦距内，成虚像
B. 物体在凸透镜焦点上，不成像
C. 物体在凸透镜1倍焦距外，但距离焦点太近，成的像太远
(11)同学们通过评估交流想到该实验可以将蜡烛换成如图丙所示的带有“F”字样的LED，并在光屏上贴上方格纸，请写出改进后的优点：
(12)小华同学将凹透镜放在蜡烛和凸透镜之间，为使在光屏上呈现清晰的像，应将光屏
基础设施问
(1)测量凸透镜焦距时，小明将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为
10.0
cm。(2)将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，并调整烛焰、凸透镜及光屏三者的中心大致在
同一高度
。(3)为了在光屏中看到清晰的像，应该在光线比较
暗
的环境进行实验。(4)再将点燃的蜡烛移到10 cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏可以得到一个
倒立
（选填“正立”或“倒立”）、缩小
（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像；生活中照相机
（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理来工作的。(5)小明在实验中测得光源高度为4 cm，多次实验测得物距、像距和清晰的像的高度如表。
①分析表中数据可知，物距大于20.0 cm时，光屏上成
倒立、缩小
的实像。②与投影仪的成像规律相同的是第
4、5
组实验数据。(6)若凸透镜位置不变，调换蜡烛和光屏的位置，
仍能
（选填“仍能”或“不能”）在光屏上得到清晰的像，这说明光发生折射时，光路是可逆
的。(7)若图乙中将烛焰向右移动一小段距离，则应将光屏向
右
（选填“左”或“右”）移动适当距离可再次在光屏上成清晰的像。(8)当蜡烛放在凸透镜左侧1倍焦距以内时，此时眼睛应该在凸透镜的
右侧
（选填“左侧”或“右侧”）观察，才能观察到像。拓展设问
(9)观察光屏上像的特点时小明不小心用手指遮挡住了透镜的上半部分，此时光屏上的像
完整
（选填“完整”或“不完整”）。(10)小明将凸透镜放在距蜡烛5 cm处的位置观察，发现无论怎么移动光屏，都无法成像。你认为存在的原因是
A
。A. 物体在凸透镜1倍焦距内，成虚像
B. 物体在凸透镜焦点上，不成像
C. 物体在凸透镜1倍焦距外，但距离焦点太近，成的像太远
(11)同学们通过评估交流想到该实验可以将蜡烛换成如图丙所示的带有“F”字样的LED，并在光屏上贴上方格纸，请写出改进后的优点：
成像稳定
（一条优点，合理即可）。(12)小华同学将凹透镜放在蜡烛和凸透镜之间，为使在光屏上呈现清晰的像，应将光屏
远离
（选填“靠近”或“远离”）凸透镜。答案
(1)10.0
(2)同一高度
(3)暗
(4)倒立 缩小 照相机
(5)①倒立、缩小 ②4、5
(6)仍能 可逆
(7)右
(8)右侧
(9)完整
(10)A
(11)成像稳定
(12)远离
【解析】(9)在观察光屏上像的特点时,不小心用手指遮挡住了透镜的上半部分,下半部分仍能会聚光线成完整的像,但由于会聚的光线比原来减少,所以像比原来变暗。(10)小明将凸透镜放在距蜡烛5 cm处观察,物距小于f,成的像是虚像,无法在光屏上呈现,A符合题意,B、C不符合题意。故选A。(11)烛焰不稳定、不太明亮、且高度随蜡烛的燃烧会降低,使用“F”光源代替蜡烛,具有成像比较稳定、清楚明亮且高度不变的优点,同时在光屏上贴上方格纸,便于比较像与物的大小关系。(12)凹透镜对光有发散作用,会将光推迟会聚成像,为使在光屏上呈现清晰的像,应将光屏远离凸透镜。
(2)同一高度
(3)暗
(4)倒立 缩小 照相机
(5)①倒立、缩小 ②4、5
(6)仍能 可逆
(7)右
(8)右侧
(9)完整
(10)A
(11)成像稳定
(12)远离
【解析】(9)在观察光屏上像的特点时,不小心用手指遮挡住了透镜的上半部分,下半部分仍能会聚光线成完整的像,但由于会聚的光线比原来减少,所以像比原来变暗。(10)小明将凸透镜放在距蜡烛5 cm处观察,物距小于f,成的像是虚像,无法在光屏上呈现,A符合题意,B、C不符合题意。故选A。(11)烛焰不稳定、不太明亮、且高度随蜡烛的燃烧会降低,使用“F”光源代替蜡烛,具有成像比较稳定、清楚明亮且高度不变的优点,同时在光屏上贴上方格纸,便于比较像与物的大小关系。(12)凹透镜对光有发散作用,会将光推迟会聚成像,为使在光屏上呈现清晰的像,应将光屏远离凸透镜。
解析
【分析】
本题是凸透镜成像规律的综合实验题，需结合实验操作要点、凸透镜成像规律、光路可逆性、透镜对光线的作用等知识逐一分析各小问：1. 焦距测量用平行光聚焦法，焦距为焦点到凸透镜光心的距离；2. 实验前调整三者中心同一高度，确保像成在光屏中央；3. 暗环境实验可增大烛焰与环境的对比度，使像更清晰；4. 根据物距与焦距的关系判断成像性质及应用；5. 结合数据和规律分析物距对应的像的特点；6. 利用光路可逆性判断调换蜡烛和光屏后的成像情况；7. 根据“物近像远像变大”判断光屏移动方向；8. 明确虚像的观察位置；9. 分析遮挡透镜对成像的影响；10. 判断物距小于焦距时的成像特点；11. 总结LED光源代替蜡烛的优点；12. 利用凹透镜的发散作用判断光屏移动方向。
【解析】
(1) 平行光经凸透镜会聚在焦点，焦点到凸透镜光心的距离为焦距，由图可知，凸透镜在50.0cm刻度处，焦点在60.0cm刻度处，故焦距$f=60.0\mathrm{cm}-50.0\mathrm{cm}=10.0\mathrm{cm}$；
(2) 实验前需调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，确保像能成在光屏的中央；
(3) 在光线较暗的环境中实验，烛焰和环境的对比度更大，光屏上的像会更清晰；
(4) 蜡烛移到10cm刻度线处，凸透镜在50cm处，物距$u=50\mathrm{cm}-10\mathrm{cm}=40\mathrm{cm}＞2f$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，生活中照相机利用这一原理；
(5) ①物距大于20.0cm时，即$u＞2f$，光屏上成倒立、缩小的实像；②投影仪的成像原理是$f＜u＜2f$，分析表格数据，第4、5组实验的物距在10cm~20cm之间，符合$f＜u＜2f$，与投影仪成像规律相同；
(6) 光的折射中光路是可逆的，调换蜡烛和光屏的位置，仍能在光屏上得到清晰的像；
(7) 烛焰向右移动，物距减小，根据“物近像远像变大”，像距增大，应将光屏向右移动才能再次成清晰的像；
(8) 当蜡烛在1倍焦距以内时，成正立、放大的虚像，虚像与物体在凸透镜的同侧，因此眼睛应在凸透镜的右侧观察才能看到像；
(9) 遮挡透镜上半部分，透镜下半部分仍能会聚光线，像的形状完整，仅亮度变暗；
(10) 凸透镜焦距为10cm，物距为5cm时，$u＜f$，成虚像，虚像无法用光屏承接，故选A；
(11) 用LED代替蜡烛的优点：成像稳定（或像的亮度高、便于比较像与物的大小等，合理即可）；
(12) 凹透镜对光线有发散作用，会使光线推迟会聚，像距变大，因此应将光屏远离凸透镜才能接到清晰的像。
【答案】
(1)10.0
(2)同一高度
(3)暗
(4)倒立；缩小；照相机
(5)①倒立、缩小；②4、5
(6)仍能；可逆
(7)右
(8)右侧
(9)完整
(10)A
(11)成像稳定（合理即可）
(12)远离
【知识点】
凸透镜成像规律；透镜的光路；实验基本操作
【点评】
本题围绕凸透镜成像规律实验展开，全面考查实验操作、成像规律应用及拓展延伸，是初中光学核心考点，需学生熟练掌握实验要点和成像规律。
【难度系数】
0.7
本题是凸透镜成像规律的综合实验题，需结合实验操作要点、凸透镜成像规律、光路可逆性、透镜对光线的作用等知识逐一分析各小问：1. 焦距测量用平行光聚焦法，焦距为焦点到凸透镜光心的距离；2. 实验前调整三者中心同一高度，确保像成在光屏中央；3. 暗环境实验可增大烛焰与环境的对比度，使像更清晰；4. 根据物距与焦距的关系判断成像性质及应用；5. 结合数据和规律分析物距对应的像的特点；6. 利用光路可逆性判断调换蜡烛和光屏后的成像情况；7. 根据“物近像远像变大”判断光屏移动方向；8. 明确虚像的观察位置；9. 分析遮挡透镜对成像的影响；10. 判断物距小于焦距时的成像特点；11. 总结LED光源代替蜡烛的优点；12. 利用凹透镜的发散作用判断光屏移动方向。
【解析】
(1) 平行光经凸透镜会聚在焦点，焦点到凸透镜光心的距离为焦距，由图可知，凸透镜在50.0cm刻度处，焦点在60.0cm刻度处，故焦距$f=60.0\mathrm{cm}-50.0\mathrm{cm}=10.0\mathrm{cm}$；
(2) 实验前需调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，确保像能成在光屏的中央；
(3) 在光线较暗的环境中实验，烛焰和环境的对比度更大，光屏上的像会更清晰；
(4) 蜡烛移到10cm刻度线处，凸透镜在50cm处，物距$u=50\mathrm{cm}-10\mathrm{cm}=40\mathrm{cm}＞2f$，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，生活中照相机利用这一原理；
(5) ①物距大于20.0cm时，即$u＞2f$，光屏上成倒立、缩小的实像；②投影仪的成像原理是$f＜u＜2f$，分析表格数据，第4、5组实验的物距在10cm~20cm之间，符合$f＜u＜2f$，与投影仪成像规律相同；
(6) 光的折射中光路是可逆的，调换蜡烛和光屏的位置，仍能在光屏上得到清晰的像；
(7) 烛焰向右移动，物距减小，根据“物近像远像变大”，像距增大，应将光屏向右移动才能再次成清晰的像；
(8) 当蜡烛在1倍焦距以内时，成正立、放大的虚像，虚像与物体在凸透镜的同侧，因此眼睛应在凸透镜的右侧观察才能看到像；
(9) 遮挡透镜上半部分，透镜下半部分仍能会聚光线，像的形状完整，仅亮度变暗；
(10) 凸透镜焦距为10cm，物距为5cm时，$u＜f$，成虚像，虚像无法用光屏承接，故选A；
(11) 用LED代替蜡烛的优点：成像稳定（或像的亮度高、便于比较像与物的大小等，合理即可）；
(12) 凹透镜对光线有发散作用，会使光线推迟会聚，像距变大，因此应将光屏远离凸透镜才能接到清晰的像。
【答案】
(1)10.0
(2)同一高度
(3)暗
(4)倒立；缩小；照相机
(5)①倒立、缩小；②4、5
(6)仍能；可逆
(7)右
(8)右侧
(9)完整
(10)A
(11)成像稳定（合理即可）
(12)远离
【知识点】
凸透镜成像规律；透镜的光路；实验基本操作
【点评】
本题围绕凸透镜成像规律实验展开，全面考查实验操作、成像规律应用及拓展延伸，是初中光学核心考点，需学生熟练掌握实验要点和成像规律。
【难度系数】
0.7
