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6.如图所示,现有如下器材:光具座、焦距为12.5 cm的凸透镜、光屏(未画出)、发光物体。小明根据上述实验器材,进行了“探究凸透镜成像的规律”的实验。
(1)实验前应将发光物体、凸透镜、光屏依次放到光具座上,把发光物体、凸透镜、光屏的中心大致调到。为了验证凸透镜的焦距是否等于12.5 cm。小明把发光物体和凸透镜放在如图所示的刻度线处,把光屏移到光具座的cm刻度线处,如果观察到,则凸透镜的焦距准确。
(2)分别把发光物体放在如图所示的A、B、C、D四个点对应的刻度线处,在点能够在光屏上承接到清晰、最大的发光物体的像。
(3)实验过程中,小明不小心用手指尖触摸到了凸透镜,光屏上(选填“会”或“不会”)有他指尖的像;这时光屏上所成的像会(选填“变亮”“变暗”或“亮度不变”)。
(1)实验前应将发光物体、凸透镜、光屏依次放到光具座上,把发光物体、凸透镜、光屏的中心大致调到。为了验证凸透镜的焦距是否等于12.5 cm。小明把发光物体和凸透镜放在如图所示的刻度线处,把光屏移到光具座的cm刻度线处,如果观察到,则凸透镜的焦距准确。
(2)分别把发光物体放在如图所示的A、B、C、D四个点对应的刻度线处,在点能够在光屏上承接到清晰、最大的发光物体的像。
(3)实验过程中,小明不小心用手指尖触摸到了凸透镜,光屏上(选填“会”或“不会”)有他指尖的像;这时光屏上所成的像会(选填“变亮”“变暗”或“亮度不变”)。
答案
解：
(1) 同一高度
75
光屏上呈现倒立、等大的清晰实像
(2) C
(3) 不会
变暗
(1) 同一高度
75
光屏上呈现倒立、等大的清晰实像
(2) C
(3) 不会
变暗
解析
【分析】
本题考查“探究凸透镜成像的规律”实验的操作与应用，解题思路如下：
1. 实验基础调节：为使像成在光屏中央，需将发光物体、凸透镜、光屏的中心调至同一高度；验证焦距时，利用“物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，成倒立等大实像”的规律，计算像距确定光屏位置。
2. 实像大小判断：凸透镜成实像时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，物距越小，像越大，据此找到对应点。
3. 凸透镜遮挡的影响：手指在一倍焦距内成虚像，虚像无法用光屏承接；遮挡透镜会减少透过的光线，导致像变暗。
【解析】
(1) 实验前，为保证像成在光屏中央，需将发光物体、凸透镜、光屏的中心大致调到同一高度。
已知凸透镜焦距$f=12.5\ \mathrm{cm}$，则$2f=25\ \mathrm{cm}$。当物距$u=2f$时，像距$v=2f$，成倒立、等大的实像。由图可知凸透镜在$50\ \mathrm{cm}$刻度处，因此像距应为$25\ \mathrm{cm}$，光屏应在$50\ \mathrm{cm}+25\ \mathrm{cm}=75\ \mathrm{cm}$刻度处，若观察到光屏上呈现倒立、等大的清晰实像，说明凸透镜焦距准确。
(2) 凸透镜成实像时，$f＜u＜2f$范围内，物距越小，像越大。各点物距：A点$u=50\ \mathrm{cm}-10\ \mathrm{cm}=40\ \mathrm{cm}$，B点$u=50\ \mathrm{cm}-30\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$，C点$u=50\ \mathrm{cm}-35\ \mathrm{cm}=15\ \mathrm{cm}$，D点$u=50\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=10\ \mathrm{cm}$。焦距$f=12.5\ \mathrm{cm}$，C点物距$15\ \mathrm{cm}$在$f$和$2f$之间，且是四个点中物距最小的，故在C点能承接到清晰最大的实像。
(3) 手指尖在凸透镜一倍焦距以内，成正立放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上，因此光屏上不会有指尖的像；触摸凸透镜会挡住部分光线，使透过透镜的光线减少，光屏上的像会变暗。
【答案】
(1) 同一高度；75；光屏上呈现倒立、等大的清晰实像
(2) C
(3) 不会；变暗
【知识点】
凸透镜成像规律；实验器材调节；实像与虚像
【点评】
本题围绕凸透镜成像实验展开，综合考查实验操作要点、成像规律应用及透镜遮挡的影响，是光学实验的基础题型，需熟练掌握成像规律核心内容。
【难度系数】
0.6
本题考查“探究凸透镜成像的规律”实验的操作与应用，解题思路如下：
1. 实验基础调节：为使像成在光屏中央，需将发光物体、凸透镜、光屏的中心调至同一高度；验证焦距时，利用“物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，成倒立等大实像”的规律，计算像距确定光屏位置。
2. 实像大小判断：凸透镜成实像时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，物距越小，像越大，据此找到对应点。
3. 凸透镜遮挡的影响：手指在一倍焦距内成虚像，虚像无法用光屏承接；遮挡透镜会减少透过的光线，导致像变暗。
【解析】
(1) 实验前，为保证像成在光屏中央，需将发光物体、凸透镜、光屏的中心大致调到同一高度。
已知凸透镜焦距$f=12.5\ \mathrm{cm}$，则$2f=25\ \mathrm{cm}$。当物距$u=2f$时，像距$v=2f$，成倒立、等大的实像。由图可知凸透镜在$50\ \mathrm{cm}$刻度处，因此像距应为$25\ \mathrm{cm}$，光屏应在$50\ \mathrm{cm}+25\ \mathrm{cm}=75\ \mathrm{cm}$刻度处，若观察到光屏上呈现倒立、等大的清晰实像，说明凸透镜焦距准确。
(2) 凸透镜成实像时，$f＜u＜2f$范围内，物距越小，像越大。各点物距：A点$u=50\ \mathrm{cm}-10\ \mathrm{cm}=40\ \mathrm{cm}$，B点$u=50\ \mathrm{cm}-30\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$，C点$u=50\ \mathrm{cm}-35\ \mathrm{cm}=15\ \mathrm{cm}$，D点$u=50\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=10\ \mathrm{cm}$。焦距$f=12.5\ \mathrm{cm}$，C点物距$15\ \mathrm{cm}$在$f$和$2f$之间，且是四个点中物距最小的，故在C点能承接到清晰最大的实像。
(3) 手指尖在凸透镜一倍焦距以内，成正立放大的虚像，虚像无法呈现在光屏上，因此光屏上不会有指尖的像；触摸凸透镜会挡住部分光线，使透过透镜的光线减少，光屏上的像会变暗。
【答案】
(1) 同一高度；75；光屏上呈现倒立、等大的清晰实像
(2) C
(3) 不会；变暗
【知识点】
凸透镜成像规律；实验器材调节；实像与虚像
【点评】
本题围绕凸透镜成像实验展开，综合考查实验操作要点、成像规律应用及透镜遮挡的影响，是光学实验的基础题型，需熟练掌握成像规律核心内容。
【难度系数】
0.6
7. 小明在做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，步骤如下。
(1)将凸透镜拿到室外，使凸透镜正对太阳光，来回移动，使光屏上呈现最小、最亮的光斑，测得此时光屏到凸透镜的距离如图甲所示，则凸透镜的焦距是 cm。
(2)如图乙所示，将光具座上蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调节在，其目的是使像成在光屏中央。
(3)将蜡烛放在透镜左侧1倍焦距以内时，此时眼睛应该在透镜的（选填“左侧”或“右侧”）观察，才能看到正立、放大的像。当蜡烛远离透镜（仍在焦点以内）时，像会（选填“变大”或“变小”）。
(4)将蜡烛固定在光具座前，光屏置于凸透镜后，它们的位置如图乙所示，此时将光屏向（选填“左”或“右”）移动，可以承接清晰的像。如果火焰的形状如图丙所示，则光屏上所成的像是图丁中的（选填“A”“B”“C”或“D”）。
(1)将凸透镜拿到室外，使凸透镜正对太阳光，来回移动，使光屏上呈现最小、最亮的光斑，测得此时光屏到凸透镜的距离如图甲所示，则凸透镜的焦距是 cm。
(2)如图乙所示，将光具座上蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调节在，其目的是使像成在光屏中央。
(3)将蜡烛放在透镜左侧1倍焦距以内时，此时眼睛应该在透镜的（选填“左侧”或“右侧”）观察，才能看到正立、放大的像。当蜡烛远离透镜（仍在焦点以内）时，像会（选填“变大”或“变小”）。
(4)将蜡烛固定在光具座前，光屏置于凸透镜后，它们的位置如图乙所示，此时将光屏向（选填“左”或“右”）移动，可以承接清晰的像。如果火焰的形状如图丙所示，则光屏上所成的像是图丁中的（选填“A”“B”“C”或“D”）。
答案
解：
(1) 由图甲可知，凸透镜位于50.0cm刻度处，最小最亮光斑位于60.0cm刻度处，因此凸透镜的焦距$f=60.0\ \mathrm{cm}-50.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}$。
答案：$\boldsymbol{10.0}$
(2) 实验中需要将蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调节在同一高度，保证像成在光屏中央。
答案：$\boldsymbol{同一高度}$
(3) 当蜡烛在透镜1倍焦距以内时，成正立放大的虚像，虚像与物体在透镜的同一侧，因此眼睛需要在透镜的右侧，透过凸透镜才能观察到该虚像；根据凸透镜成虚像的规律，蜡烛远离透镜（仍在焦点以内）时，物距增大，像会变大。
答案：$\boldsymbol{右侧}$；$\boldsymbol{变大}$
(4) 由图乙可知，物距$u=50\ \mathrm{cm}-15\ \mathrm{cm}=35\ \mathrm{cm}$，满足$u＞2f$，此时像距应在10cm~20cm之间，即清晰像的位置在凸透镜右侧60cm~70cm刻度处，当前光屏位于70cm刻度处，因此将光屏向左移动可以承接清晰的像；此时成倒立、缩小的实像，像与物体相比上下、左右均颠倒，因此光屏上所成的像是图丁中的$\boldsymbol{C}$。
答案：$\boldsymbol{左}$；$\boldsymbol{C}$
(1) 由图甲可知，凸透镜位于50.0cm刻度处，最小最亮光斑位于60.0cm刻度处，因此凸透镜的焦距$f=60.0\ \mathrm{cm}-50.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}$。
答案：$\boldsymbol{10.0}$
(2) 实验中需要将蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调节在同一高度，保证像成在光屏中央。
答案：$\boldsymbol{同一高度}$
(3) 当蜡烛在透镜1倍焦距以内时，成正立放大的虚像，虚像与物体在透镜的同一侧，因此眼睛需要在透镜的右侧，透过凸透镜才能观察到该虚像；根据凸透镜成虚像的规律，蜡烛远离透镜（仍在焦点以内）时，物距增大，像会变大。
答案：$\boldsymbol{右侧}$；$\boldsymbol{变大}$
(4) 由图乙可知，物距$u=50\ \mathrm{cm}-15\ \mathrm{cm}=35\ \mathrm{cm}$，满足$u＞2f$，此时像距应在10cm~20cm之间，即清晰像的位置在凸透镜右侧60cm~70cm刻度处，当前光屏位于70cm刻度处，因此将光屏向左移动可以承接清晰的像；此时成倒立、缩小的实像，像与物体相比上下、左右均颠倒，因此光屏上所成的像是图丁中的$\boldsymbol{C}$。
答案：$\boldsymbol{左}$；$\boldsymbol{C}$
解析
【分析】
本题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开，解题思路如下：
1. 测焦距：利用平行光聚焦法，太阳光为平行光，最小最亮的光斑是凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离即为焦距，通过图甲刻度差计算焦距；
2. 实验操作：实验前需调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，目的是使像成在光屏中央，这是实验的基本要求；
3. 虚像观察与变化：当物距小于1倍焦距时，成正立放大的虚像，虚像与物体在透镜同侧，因此需在透镜另一侧（右侧）观察；且虚像随物距增大（仍在焦点内）像会变大；
4. 实像判断：先计算物距，判断物距与焦距的关系，再根据凸透镜成像规律确定像距范围，进而确定光屏移动方向；实像为倒立（上下、左右均颠倒）的像，据此判断像的形状。
【解析】
(1) 平行光聚焦法测焦距：图甲中凸透镜位于50.0cm刻度处，最小最亮光斑位于60.0cm刻度处，因此焦距$f=60.0\ \mathrm{cm}-50.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}$；
(2) 实验前调节：需将蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调节在同一高度，确保像成在光屏中央；
(3) 虚像的观察与变化：当物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像，虚像与物体在透镜左侧，因此眼睛需在透镜右侧透过凸透镜观察；根据凸透镜成虚像的规律，蜡烛远离透镜（仍在焦点以内）时，物距增大，像会变大；
(4) 实像的位置与特点：图乙中物距$u=50\ \mathrm{cm}-15\ \mathrm{cm}=35\ \mathrm{cm}$，满足$u＞2f$（$f=10.0\ \mathrm{cm}$），此时像距应在$f$与$2f$之间（即10.0cm~20.0cm），对应凸透镜右侧60.0cm~70.0cm刻度处，当前光屏在70.0cm刻度处，因此需将光屏向左移动；成倒立、缩小的实像，像与物体上下、左右均颠倒，对应图丁中的C。
【答案】
10.0；同一高度；右侧；变大；左；C
【知识点】
凸透镜成像规律；焦距的测量；实像与虚像的区别
【点评】
本题是初中物理光学部分的基础实验题，全面考查了凸透镜焦距测量、实验操作规范、成像规律的应用等核心知识点，题型常规，难度适中，要求学生熟练掌握凸透镜成像的基本规律及实验操作要点。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开，解题思路如下：
1. 测焦距：利用平行光聚焦法，太阳光为平行光，最小最亮的光斑是凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离即为焦距，通过图甲刻度差计算焦距；
2. 实验操作：实验前需调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，目的是使像成在光屏中央，这是实验的基本要求；
3. 虚像观察与变化：当物距小于1倍焦距时，成正立放大的虚像，虚像与物体在透镜同侧，因此需在透镜另一侧（右侧）观察；且虚像随物距增大（仍在焦点内）像会变大；
4. 实像判断：先计算物距，判断物距与焦距的关系，再根据凸透镜成像规律确定像距范围，进而确定光屏移动方向；实像为倒立（上下、左右均颠倒）的像，据此判断像的形状。
【解析】
(1) 平行光聚焦法测焦距：图甲中凸透镜位于50.0cm刻度处，最小最亮光斑位于60.0cm刻度处，因此焦距$f=60.0\ \mathrm{cm}-50.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}$；
(2) 实验前调节：需将蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调节在同一高度，确保像成在光屏中央；
(3) 虚像的观察与变化：当物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像，虚像与物体在透镜左侧，因此眼睛需在透镜右侧透过凸透镜观察；根据凸透镜成虚像的规律，蜡烛远离透镜（仍在焦点以内）时，物距增大，像会变大；
(4) 实像的位置与特点：图乙中物距$u=50\ \mathrm{cm}-15\ \mathrm{cm}=35\ \mathrm{cm}$，满足$u＞2f$（$f=10.0\ \mathrm{cm}$），此时像距应在$f$与$2f$之间（即10.0cm~20.0cm），对应凸透镜右侧60.0cm~70.0cm刻度处，当前光屏在70.0cm刻度处，因此需将光屏向左移动；成倒立、缩小的实像，像与物体上下、左右均颠倒，对应图丁中的C。
【答案】
10.0；同一高度；右侧；变大；左；C
【知识点】
凸透镜成像规律；焦距的测量；实像与虚像的区别
【点评】
本题是初中物理光学部分的基础实验题，全面考查了凸透镜焦距测量、实验操作规范、成像规律的应用等核心知识点，题型常规，难度适中，要求学生熟练掌握凸透镜成像的基本规律及实验操作要点。
【难度系数】
0.6
