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[典例]小潘同学选用焦距为15 cm的凸透镜,做“探究凸透镜成像的规律”的实验。
(1)实验在(选填“较暗”或“较亮”)的环境中进行,现象更明显。
(2)小潘将发光物体、凸透镜和光屏依次放在光具座上,调节发光物体、凸透镜和光屏的高度,使发光物体、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度,这样做的目的是使像呈现在。
(3)小潘将发光物体放在10 cm刻度线处,移动光屏到如图所示位置,光屏上恰好呈现一个清晰的像,该像的性质是倒立、(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
(4)保持凸透镜位置不变,小潘将发光物体移动到25 cm刻度线处,若想在光屏上得到清晰的像,应把光屏向(选填“左”或“右”)移动,像将(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)保持凸透镜位置不变,小潘将发光物体移动到40 cm刻度线处,无论怎样移动光屏,在光屏上都找不到清晰的像,当小潘的眼睛在凸透镜的右侧时,透过凸透镜观察到发光物体(选填“正立”或“倒立”)、放大的像。生活中的(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理工作的。
解析:(1)做“探究凸透镜成像的规律”的实验时,物体和环境的对比度越大,物体越亮,物体成像越清晰,因此实验应该在较暗的环境中进行。
(2)为了使像呈现在光屏的中央,实验前,应该调整发光物体、凸透镜和光屏的高度,使发光物体、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度。
(3)将发光物体放在10 cm刻度线处时,物距$u=50.0\ \mathrm{cm}-10.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}＞2f$,根据凸透镜成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像。
(4)保持凸透镜位置不变,将发光物体移动到25 cm刻度线处,则物距变小。根据成实像时,物近像远像变大的规律,要使光屏上成清晰的像,应增大像距,即将光屏右移,此时像将变大。
(5)保持凸透镜位置不变,将发光物体移动到40 cm刻度线处,此时物距为$u'=50.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}＜f$,根据凸透镜成像规律可知,此时成正立、放大的虚像。放大镜是利用该原理工作的。
答案:(1)较暗 (2)光屏中央 (3)缩小 (4)右 变大 (5)正立 放大镜
(1)实验在(选填“较暗”或“较亮”)的环境中进行,现象更明显。
(2)小潘将发光物体、凸透镜和光屏依次放在光具座上,调节发光物体、凸透镜和光屏的高度,使发光物体、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度,这样做的目的是使像呈现在。
(3)小潘将发光物体放在10 cm刻度线处,移动光屏到如图所示位置,光屏上恰好呈现一个清晰的像,该像的性质是倒立、(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
(4)保持凸透镜位置不变,小潘将发光物体移动到25 cm刻度线处,若想在光屏上得到清晰的像,应把光屏向(选填“左”或“右”)移动,像将(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)保持凸透镜位置不变,小潘将发光物体移动到40 cm刻度线处,无论怎样移动光屏,在光屏上都找不到清晰的像,当小潘的眼睛在凸透镜的右侧时,透过凸透镜观察到发光物体(选填“正立”或“倒立”)、放大的像。生活中的(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理工作的。
解析:(1)做“探究凸透镜成像的规律”的实验时,物体和环境的对比度越大,物体越亮,物体成像越清晰,因此实验应该在较暗的环境中进行。
(2)为了使像呈现在光屏的中央,实验前,应该调整发光物体、凸透镜和光屏的高度,使发光物体、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度。
(3)将发光物体放在10 cm刻度线处时,物距$u=50.0\ \mathrm{cm}-10.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}＞2f$,根据凸透镜成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像。
(4)保持凸透镜位置不变,将发光物体移动到25 cm刻度线处,则物距变小。根据成实像时,物近像远像变大的规律,要使光屏上成清晰的像,应增大像距,即将光屏右移,此时像将变大。
(5)保持凸透镜位置不变,将发光物体移动到40 cm刻度线处,此时物距为$u'=50.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}＜f$,根据凸透镜成像规律可知,此时成正立、放大的虚像。放大镜是利用该原理工作的。
答案:(1)较暗 (2)光屏中央 (3)缩小 (4)右 变大 (5)正立 放大镜
答案
解：
(1) 较暗
(2) 光屏中央
(3) 已知凸透镜焦距$f=15\ \mathrm{cm}$，凸透镜位于$50\ \mathrm{cm}$刻度线处，发光物体在$10\ \mathrm{cm}$刻度线处，物距$u=50.0\ \mathrm{cm}-10.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}＞2f$，根据凸透镜成像规律，该像为倒立、缩小的实像。
答案：缩小
(4) 发光物体移动到$25\ \mathrm{cm}$刻度线处，物距减小，凸透镜成实像时满足“物近像远像变大”，因此需增大像距，应把光屏向右移动，像将变大。
答案：右；变大
(5) 发光物体移动到$40\ \mathrm{cm}$刻度线处，物距$u'=50.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}＜f$，根据凸透镜成像规律，此时透过凸透镜观察到发光物体成正立、放大的虚像，放大镜是利用该成像原理工作的。
答案：正立；放大镜
(1) 较暗
(2) 光屏中央
(3) 已知凸透镜焦距$f=15\ \mathrm{cm}$，凸透镜位于$50\ \mathrm{cm}$刻度线处，发光物体在$10\ \mathrm{cm}$刻度线处，物距$u=50.0\ \mathrm{cm}-10.0\ \mathrm{cm}=40.0\ \mathrm{cm}＞2f$，根据凸透镜成像规律，该像为倒立、缩小的实像。
答案：缩小
(4) 发光物体移动到$25\ \mathrm{cm}$刻度线处，物距减小，凸透镜成实像时满足“物近像远像变大”，因此需增大像距，应把光屏向右移动，像将变大。
答案：右；变大
(5) 发光物体移动到$40\ \mathrm{cm}$刻度线处，物距$u'=50.0\ \mathrm{cm}-40.0\ \mathrm{cm}=10.0\ \mathrm{cm}＜f$，根据凸透镜成像规律，此时透过凸透镜观察到发光物体成正立、放大的虚像，放大镜是利用该成像原理工作的。
答案：正立；放大镜
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. 实验环境选择：需明确较暗环境中物体与背景对比度大，成像更清晰；
2. 器材调节目的：调节发光物体、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，是为了让像准确呈现在光屏中央；
3. 像的性质判断：先计算物距，结合凸透镜焦距，依据成像规律（如u＞2f时成倒立缩小实像）判断像的特点；
4. 物距变化的像的变化：根据实像“物近像远像变大”的规律，分析物距减小时像距和像的变化；
5. 物距小于焦距的成像：当u＜f时，成正立放大虚像，对应放大镜的应用。
【解析】
(1) 做“探究凸透镜成像的规律”实验时，较暗环境中物体与背景的对比度更大，物体成像更清晰，因此实验应在较暗的环境中进行。
(2) 实验前调节三者中心在同一高度，目的是使像能呈现在光屏的中央，便于观察和测量。
(3) 已知凸透镜焦距f=15cm，凸透镜在50cm刻度线处，发光物体在10cm刻度线处，物距u=50.0cm - 10.0cm=40.0cm，因40.0cm＞2f（2×15cm=30cm），根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。
(4) 发光物体移到25cm刻度线处，物距变为50.0cm -25.0cm=25.0cm，物距减小。根据实像“物近像远像变大”的规律，需增大像距，因此应把光屏向右移动，像会变大。
(5) 发光物体移到40cm刻度线处，物距u'=50.0cm -40.0cm=10.0cm，因10.0cm＜f，此时成正立、放大的虚像，生活中放大镜利用该原理工作。
【答案】
(1)较暗 (2)光屏中央 (3)缩小 (4)右；变大 (5)正立；放大镜
【知识点】
凸透镜成像规律、实验操作注意事项
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础实验题，涵盖实验环境选择、器材调节、成像规律应用等核心考点，侧重考查学生对成像规律的理解和实际应用能力，是光学部分的典型基础题型。
【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. 实验环境选择：需明确较暗环境中物体与背景对比度大，成像更清晰；
2. 器材调节目的：调节发光物体、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，是为了让像准确呈现在光屏中央；
3. 像的性质判断：先计算物距，结合凸透镜焦距，依据成像规律（如u＞2f时成倒立缩小实像）判断像的特点；
4. 物距变化的像的变化：根据实像“物近像远像变大”的规律，分析物距减小时像距和像的变化；
5. 物距小于焦距的成像：当u＜f时，成正立放大虚像，对应放大镜的应用。
【解析】
(1) 做“探究凸透镜成像的规律”实验时，较暗环境中物体与背景的对比度更大，物体成像更清晰，因此实验应在较暗的环境中进行。
(2) 实验前调节三者中心在同一高度，目的是使像能呈现在光屏的中央，便于观察和测量。
(3) 已知凸透镜焦距f=15cm，凸透镜在50cm刻度线处，发光物体在10cm刻度线处，物距u=50.0cm - 10.0cm=40.0cm，因40.0cm＞2f（2×15cm=30cm），根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。
(4) 发光物体移到25cm刻度线处，物距变为50.0cm -25.0cm=25.0cm，物距减小。根据实像“物近像远像变大”的规律，需增大像距，因此应把光屏向右移动，像会变大。
(5) 发光物体移到40cm刻度线处，物距u'=50.0cm -40.0cm=10.0cm，因10.0cm＜f，此时成正立、放大的虚像，生活中放大镜利用该原理工作。
【答案】
(1)较暗 (2)光屏中央 (3)缩小 (4)右；变大 (5)正立；放大镜
【知识点】
凸透镜成像规律、实验操作注意事项
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础实验题，涵盖实验环境选择、器材调节、成像规律应用等核心考点，侧重考查学生对成像规律的理解和实际应用能力，是光学部分的典型基础题型。
【难度系数】
0.6
