登录
6. (2024·南通启东市期末)小明同学在做“探究凸透镜成像规律”时,所用的器材有:带刻度尺的光具座、焦距为10 cm的凸透镜、光屏、蜡烛和火柴等.
(1)实验前,小明调节烛焰、光屏的中心在凸透镜的主光轴上,目的是____.
(2)小明在某次实验中,将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上如图甲所示的位置,光屏上呈现清晰的像,此像是倒立、放大的____(填“实像”或“虚像”),像距是____cm.
(3)在图甲中,保持凸透镜的位置不变,将烛焰向远离凸透镜的方向移动适当距离,则应将光屏向____(填“远离”或“靠近”)透镜方向移动,光屏上才能再次呈现清晰的像,与(2)相比,像的大小将变____(填“大”或“小”).
(4)在图甲中,小明借来物理老师的眼镜,将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原本清晰的像变模糊了,向左移动蜡烛,光屏上的像又变清晰了,说明该物理老师的眼镜是____(填“近视”或“远视”)眼镜.
(5)如图乙所示,当凸透镜位于光具座上A处时,恰好在光屏上成清晰的像,若将凸透镜向右移到B处(图中未标出),光屏上再次成清晰的像,透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s= ____(用$L_{0}$、L表示).
(1)实验前,小明调节烛焰、光屏的中心在凸透镜的主光轴上,目的是____.
(2)小明在某次实验中,将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上如图甲所示的位置,光屏上呈现清晰的像,此像是倒立、放大的____(填“实像”或“虚像”),像距是____cm.
(3)在图甲中,保持凸透镜的位置不变,将烛焰向远离凸透镜的方向移动适当距离,则应将光屏向____(填“远离”或“靠近”)透镜方向移动,光屏上才能再次呈现清晰的像,与(2)相比,像的大小将变____(填“大”或“小”).
(4)在图甲中,小明借来物理老师的眼镜,将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原本清晰的像变模糊了,向左移动蜡烛,光屏上的像又变清晰了,说明该物理老师的眼镜是____(填“近视”或“远视”)眼镜.
(5)如图乙所示,当凸透镜位于光具座上A处时,恰好在光屏上成清晰的像,若将凸透镜向右移到B处(图中未标出),光屏上再次成清晰的像,透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s= ____(用$L_{0}$、L表示).
答案
(1)使像成在光屏的中央 (2)实像 30.0 (3)靠近 小 (4)近视 (5)$L_{0}-2L$
解析:(1)实验前,小明调节烛焰、光屏的中心在凸透镜的主光轴上,目的是使像成在光屏的中央.
(2)物距$25.0cm - 10.0cm = 15.0cm$,在一倍焦距和二倍焦距之间,光屏上呈现清晰的像,此像是倒立、放大的实像.像距是$55.0cm - 25.0cm = 30.0cm$.
(3)根据凸透镜成像的规律,物距变大,像距会变小,像的大小将变小;保持凸透镜的位置不变,将烛焰向远离凸透镜的方向移动适当距离,物距会变大,要使光屏上成清晰的像,光屏应靠近凸透镜,且像变小.
(4)老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像由清晰变模糊,向左移动蜡烛,光屏上的像又变清晰了,说明老师的眼镜的镜片对光起了发散作用,则老师的眼镜是近视眼镜.
(5)凸透镜在 A 点时成像,当凸透镜移到 B 位置时又成像且物与光屏的位置没有动,根据光路的可逆性原理可知,这两次成像时物距和像距的大小是互换的.原来透镜在 A 处与蜡烛距离为 L,后来透镜在 B 处时与光屏的距离为 L,故透镜先后两次所在位置 A、B 之间的距离$s = L_{0}-2L$.
解析:(1)实验前,小明调节烛焰、光屏的中心在凸透镜的主光轴上,目的是使像成在光屏的中央.
(2)物距$25.0cm - 10.0cm = 15.0cm$,在一倍焦距和二倍焦距之间,光屏上呈现清晰的像,此像是倒立、放大的实像.像距是$55.0cm - 25.0cm = 30.0cm$.
(3)根据凸透镜成像的规律,物距变大,像距会变小,像的大小将变小;保持凸透镜的位置不变,将烛焰向远离凸透镜的方向移动适当距离,物距会变大,要使光屏上成清晰的像,光屏应靠近凸透镜,且像变小.
(4)老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像由清晰变模糊,向左移动蜡烛,光屏上的像又变清晰了,说明老师的眼镜的镜片对光起了发散作用,则老师的眼镜是近视眼镜.
(5)凸透镜在 A 点时成像,当凸透镜移到 B 位置时又成像且物与光屏的位置没有动,根据光路的可逆性原理可知,这两次成像时物距和像距的大小是互换的.原来透镜在 A 处与蜡烛距离为 L,后来透镜在 B 处时与光屏的距离为 L,故透镜先后两次所在位置 A、B 之间的距离$s = L_{0}-2L$.
7. (2025·泰州泰兴市期中)小明进行“探究凸透镜成像规律”实验,凸透镜的焦距为10 cm.
(1)为使烛焰的像成在光屏中央,小明的调节场景如图甲,他操作中的不当之处是____.
(2)纠正不当之处后,如图乙所示,将凸透镜固定在光具座上50 cm刻度线处,光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜的两侧,蜡烛由图示位置移至光具座的10 cm刻度处时,需将光屏向____(填“左”或“右”)移动才能在光屏上成清晰、倒立、____的实像.
(3)把蜡烛移到45 cm刻度线处,无论怎样移动光屏,光屏上始终接收不到像,要想观察到像可以从凸透镜的____(填“左”或“右”)侧透过凸透镜观察.
(4)焦距标志着透镜对光的折射本领,于是小明与其他组的同学进行交流,利用软件画出了“不同焦距下,像距v与物距u的关系图像”.
Ⅰ.小明选用的凸透镜的“像距v与物距u的关系图像”是____(填“①”“②”或“③”);
Ⅱ.当物距相同时,凸透镜的焦距越大,物体成实像时的像距越____;
Ⅲ.进一步交流还发现:随着物距的增大,图线逐渐接近直线,直线对应的像距大小近似等于凸透镜的____.
(1)为使烛焰的像成在光屏中央,小明的调节场景如图甲,他操作中的不当之处是____.
(2)纠正不当之处后,如图乙所示,将凸透镜固定在光具座上50 cm刻度线处,光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜的两侧,蜡烛由图示位置移至光具座的10 cm刻度处时,需将光屏向____(填“左”或“右”)移动才能在光屏上成清晰、倒立、____的实像.
(3)把蜡烛移到45 cm刻度线处,无论怎样移动光屏,光屏上始终接收不到像,要想观察到像可以从凸透镜的____(填“左”或“右”)侧透过凸透镜观察.
(4)焦距标志着透镜对光的折射本领,于是小明与其他组的同学进行交流,利用软件画出了“不同焦距下,像距v与物距u的关系图像”.
Ⅰ.小明选用的凸透镜的“像距v与物距u的关系图像”是____(填“①”“②”或“③”);
Ⅱ.当物距相同时,凸透镜的焦距越大,物体成实像时的像距越____;
Ⅲ.进一步交流还发现:随着物距的增大,图线逐渐接近直线,直线对应的像距大小近似等于凸透镜的____.
答案
(1)烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度 (2)左 缩小 (3)右 (4)Ⅰ.② Ⅱ.大 Ⅲ.焦距
解析:(1)实验前,应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上,目的是使像呈现在光屏的中央.他操作中的不当之处是烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度.
(2)将蜡烛移至光具座上 10 cm 刻度线处,此时物距$u = 50cm - 10cm = 40cm＞2f$,所以成倒立、缩小的实像,此时像距$f＜v＜2f$,图乙中的光屏与凸透镜距离为$100cm - 50cm = 50cm＞2f$,需将光屏向左移动才能在光屏上成清晰、倒立、缩小的实像.
(3)已知凸透镜焦距为 10 cm,当把蜡烛移到 45 cm 刻度线处时,此时物距$u' = 50cm - 45cm = 5cm＜f$,物距小于焦距,此时凸透镜成正立、放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上,要想观察到这个像,可以从凸透镜的右侧(光屏这一侧)透过凸透镜观察蜡烛火焰.
(4)Ⅰ.由于小明选用的凸透镜的焦距为 10 cm,根据凸透镜成像规律可知$u_{2} = v_{2} = 2f = 20cm$时,凸透镜成倒立、等大的实像,所以小明选用的凸透镜的“像距 v 与物距 u 的关系图像”是②.Ⅱ.同理可得，“不同焦距下,像距 v 与物距 u 的关系图像”中的曲线①表示该凸透镜成倒立、等大的实像时$u_{1} = v_{1} = 2f_{1}＜20cm$,所以曲线①选用的凸透镜焦距小于 10 cm;曲线③表示该凸透镜成倒立、等大的实像时$u_{3} = v_{3} = 2f_{3}＞20cm$,则曲线③选用的凸透镜焦距大于 10 cm,再结合“不同焦距下,像距 v 与物距 u 的关系图像”可知,当物距相同时,凸透镜的焦距越大,物体成实像时的像距越大.Ⅲ.由曲线②可知,随着物距的增大,像距 v 与物距 u 的关系图像逐渐接近直线,直线对应的像距不断接近 10 cm,即直线对应的像距大小近似等于凸透镜的焦距.
解析:(1)实验前,应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上,目的是使像呈现在光屏的中央.他操作中的不当之处是烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度.
(2)将蜡烛移至光具座上 10 cm 刻度线处,此时物距$u = 50cm - 10cm = 40cm＞2f$,所以成倒立、缩小的实像,此时像距$f＜v＜2f$,图乙中的光屏与凸透镜距离为$100cm - 50cm = 50cm＞2f$,需将光屏向左移动才能在光屏上成清晰、倒立、缩小的实像.
(3)已知凸透镜焦距为 10 cm,当把蜡烛移到 45 cm 刻度线处时,此时物距$u' = 50cm - 45cm = 5cm＜f$,物距小于焦距,此时凸透镜成正立、放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上,要想观察到这个像,可以从凸透镜的右侧(光屏这一侧)透过凸透镜观察蜡烛火焰.
(4)Ⅰ.由于小明选用的凸透镜的焦距为 10 cm,根据凸透镜成像规律可知$u_{2} = v_{2} = 2f = 20cm$时,凸透镜成倒立、等大的实像,所以小明选用的凸透镜的“像距 v 与物距 u 的关系图像”是②.Ⅱ.同理可得，“不同焦距下,像距 v 与物距 u 的关系图像”中的曲线①表示该凸透镜成倒立、等大的实像时$u_{1} = v_{1} = 2f_{1}＜20cm$,所以曲线①选用的凸透镜焦距小于 10 cm;曲线③表示该凸透镜成倒立、等大的实像时$u_{3} = v_{3} = 2f_{3}＞20cm$,则曲线③选用的凸透镜焦距大于 10 cm,再结合“不同焦距下,像距 v 与物距 u 的关系图像”可知,当物距相同时,凸透镜的焦距越大,物体成实像时的像距越大.Ⅲ.由曲线②可知,随着物距的增大,像距 v 与物距 u 的关系图像逐渐接近直线,直线对应的像距不断接近 10 cm,即直线对应的像距大小近似等于凸透镜的焦距.
