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11. 小华用如图所示的器材探究凸透镜成像的规律,已知凸透镜的焦距为10.0 cm。
(1) 组装并调整器材,使烛焰、光屏的中心与凸透镜的光心在。
(2) 小华按照实验方案完成各操作步骤,将观测到的现象和数据记录在表格中,分析表中信息可得:
①当物距时,成倒立,缩小的实像;
②成实像时,随着物距的减小,像的大小逐渐。
(3) 在第6、7两次实验中小华无论怎样移动光屏,都不能在光屏上观察到烛焰的像,于是她认为:“物距小于一倍焦距时,物体通过凸透镜不能成像。”这个结论并不严谨,为得出正确的结论,她应该增加一步操作:移开光屏,。
(4) 不改变图中蜡烛和透镜位置:
①若将凸透镜换成焦距相同、镜面较大的凸透镜,再次实验,光屏上所成的像与原来相比(填“完整变大”“完整变亮”或“变不完整”)了;
②若将凸透镜换成镜面大小相同、焦距稍小的凸透镜,再次实验,则需将光屏(填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像,光屏上所成的像与原来的像相比(填“变大”或“变小”)了。
(5) 完成实验后小华将自己的实验过程与得出的结论讲述给另一组的小明,小明分析对比1、5与2、4两组数据,觉得数据特殊,用这样的数据作为证据不具有普遍性,建议增加实验次数。小华也觉得数据特殊,两人寻找原因,经过讨论,认为这两组特殊数据应该可以初步说明:。上述过程属于科学探究中的。
A. 问题
B. 证据
C. 解释
D. 交流
(1) 组装并调整器材,使烛焰、光屏的中心与凸透镜的光心在。
(2) 小华按照实验方案完成各操作步骤,将观测到的现象和数据记录在表格中,分析表中信息可得:
①当物距时,成倒立,缩小的实像;
②成实像时,随着物距的减小,像的大小逐渐。
(3) 在第6、7两次实验中小华无论怎样移动光屏,都不能在光屏上观察到烛焰的像,于是她认为:“物距小于一倍焦距时,物体通过凸透镜不能成像。”这个结论并不严谨,为得出正确的结论,她应该增加一步操作:移开光屏,。
(4) 不改变图中蜡烛和透镜位置:
①若将凸透镜换成焦距相同、镜面较大的凸透镜,再次实验,光屏上所成的像与原来相比(填“完整变大”“完整变亮”或“变不完整”)了;
②若将凸透镜换成镜面大小相同、焦距稍小的凸透镜,再次实验,则需将光屏(填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像,光屏上所成的像与原来的像相比(填“变大”或“变小”)了。
(5) 完成实验后小华将自己的实验过程与得出的结论讲述给另一组的小明,小明分析对比1、5与2、4两组数据,觉得数据特殊,用这样的数据作为证据不具有普遍性,建议增加实验次数。小华也觉得数据特殊,两人寻找原因,经过讨论,认为这两组特殊数据应该可以初步说明:。上述过程属于科学探究中的。
A. 问题
B. 证据
C. 解释
D. 交流
答案
同一高度
大于二倍焦距
变大
从
光屏一侧透过透镜看能否观察到烛焰的像
完整变亮
向左
变小
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，需结合实验操作要求、成像规律、实虚像特点、透镜更换的影响及科学探究环节逐一分析。首先明确实验前调整器材的目的，再根据凸透镜成像规律判断物距与像的关系，理解虚像的观察方法，分析透镜更换对像的影响，最后结合数据对比判断光路特点及科学探究环节。
【解析】
(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，是为了让烛焰的像成在光屏的中央，便于观察，因此此处填“同一高度”。
(2) ①已知凸透镜焦距f=10.0cm，根据成像规律，当物距u＞2f（即大于二倍焦距）时，成倒立、缩小的实像；②凸透镜成实像时，遵循“物近像远像变大”，故物距减小，像的大小逐渐变大。
(3) 物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上呈现，因此要验证是否成像，需移开光屏，从光屏一侧透过透镜观察烛焰的像，才能判断是否成像，原结论不严谨。
(4) ①换成焦距相同、镜面较大的凸透镜，透镜会聚能力不变，仅通过光线更多，像的完整性不变，亮度变亮；②换成镜面相同、焦距稍小的凸透镜，会聚能力增强，像距减小，需将光屏向左移动才能成清晰的像；物距不变时，焦距变小，像变小，故像比原来小。
(5) 对比1、5与2、4两组数据，物距和像距互换后仍能成像，说明光路是可逆的；两人讨论数据特殊的过程，属于科学探究中的交流环节，故选D。
【答案】
同一高度；大于二倍焦距；变大；从；光屏一侧透过透镜看能否观察到烛焰的像；完整变亮；向左；变小；光路是可逆的；D
【知识点】
凸透镜成像规律；实像与虚像；光路可逆
【点评】
本题全面考查凸透镜成像实验的操作、规律应用、虚像观察、透镜更换的影响及科学探究环节，需学生熟练掌握实验要点和成像规律，综合性较强，注重对实验细节和规律的理解应用。
【难度系数】
0.6
光路是可逆的
D
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，需结合实验操作要求、成像规律、实虚像特点、透镜更换的影响及科学探究环节逐一分析。首先明确实验前调整器材的目的，再根据凸透镜成像规律判断物距与像的关系，理解虚像的观察方法，分析透镜更换对像的影响，最后结合数据对比判断光路特点及科学探究环节。
【解析】
(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，是为了让烛焰的像成在光屏的中央，便于观察，因此此处填“同一高度”。
(2) ①已知凸透镜焦距f=10.0cm，根据成像规律，当物距u＞2f（即大于二倍焦距）时，成倒立、缩小的实像；②凸透镜成实像时，遵循“物近像远像变大”，故物距减小，像的大小逐渐变大。
(3) 物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上呈现，因此要验证是否成像，需移开光屏，从光屏一侧透过透镜观察烛焰的像，才能判断是否成像，原结论不严谨。
(4) ①换成焦距相同、镜面较大的凸透镜，透镜会聚能力不变，仅通过光线更多，像的完整性不变，亮度变亮；②换成镜面相同、焦距稍小的凸透镜，会聚能力增强，像距减小，需将光屏向左移动才能成清晰的像；物距不变时，焦距变小，像变小，故像比原来小。
(5) 对比1、5与2、4两组数据，物距和像距互换后仍能成像，说明光路是可逆的；两人讨论数据特殊的过程，属于科学探究中的交流环节，故选D。
【答案】
同一高度；大于二倍焦距；变大；从；光屏一侧透过透镜看能否观察到烛焰的像；完整变亮；向左；变小；光路是可逆的；D
【知识点】
凸透镜成像规律；实像与虚像；光路可逆
【点评】
本题全面考查凸透镜成像实验的操作、规律应用、虚像观察、透镜更换的影响及科学探究环节，需学生熟练掌握实验要点和成像规律，综合性较强，注重对实验细节和规律的理解应用。
【难度系数】
0.6
大于二倍焦距
变大
从
光屏一侧透过透镜看能否观察到烛焰的像
完整变亮
向左
变小
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，需结合实验操作要求、成像规律、实虚像特点、透镜更换的影响及科学探究环节逐一分析。首先明确实验前调整器材的目的，再根据凸透镜成像规律判断物距与像的关系，理解虚像的观察方法，分析透镜更换对像的影响，最后结合数据对比判断光路特点及科学探究环节。
【解析】
(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，是为了让烛焰的像成在光屏的中央，便于观察，因此此处填“同一高度”。
(2) ①已知凸透镜焦距f=10.0cm，根据成像规律，当物距u＞2f（即大于二倍焦距）时，成倒立、缩小的实像；②凸透镜成实像时，遵循“物近像远像变大”，故物距减小，像的大小逐渐变大。
(3) 物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上呈现，因此要验证是否成像，需移开光屏，从光屏一侧透过透镜观察烛焰的像，才能判断是否成像，原结论不严谨。
(4) ①换成焦距相同、镜面较大的凸透镜，透镜会聚能力不变，仅通过光线更多，像的完整性不变，亮度变亮；②换成镜面相同、焦距稍小的凸透镜，会聚能力增强，像距减小，需将光屏向左移动才能成清晰的像；物距不变时，焦距变小，像变小，故像比原来小。
(5) 对比1、5与2、4两组数据，物距和像距互换后仍能成像，说明光路是可逆的；两人讨论数据特殊的过程，属于科学探究中的交流环节，故选D。
【答案】
同一高度；大于二倍焦距；变大；从；光屏一侧透过透镜看能否观察到烛焰的像；完整变亮；向左；变小；光路是可逆的；D
【知识点】
凸透镜成像规律；实像与虚像；光路可逆
【点评】
本题全面考查凸透镜成像实验的操作、规律应用、虚像观察、透镜更换的影响及科学探究环节，需学生熟练掌握实验要点和成像规律，综合性较强，注重对实验细节和规律的理解应用。
【难度系数】
0.6
光路是可逆的
D
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，需结合实验操作要求、成像规律、实虚像特点、透镜更换的影响及科学探究环节逐一分析。首先明确实验前调整器材的目的，再根据凸透镜成像规律判断物距与像的关系，理解虚像的观察方法，分析透镜更换对像的影响，最后结合数据对比判断光路特点及科学探究环节。
【解析】
(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，是为了让烛焰的像成在光屏的中央，便于观察，因此此处填“同一高度”。
(2) ①已知凸透镜焦距f=10.0cm，根据成像规律，当物距u＞2f（即大于二倍焦距）时，成倒立、缩小的实像；②凸透镜成实像时，遵循“物近像远像变大”，故物距减小，像的大小逐渐变大。
(3) 物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上呈现，因此要验证是否成像，需移开光屏，从光屏一侧透过透镜观察烛焰的像，才能判断是否成像，原结论不严谨。
(4) ①换成焦距相同、镜面较大的凸透镜，透镜会聚能力不变，仅通过光线更多，像的完整性不变，亮度变亮；②换成镜面相同、焦距稍小的凸透镜，会聚能力增强，像距减小，需将光屏向左移动才能成清晰的像；物距不变时，焦距变小，像变小，故像比原来小。
(5) 对比1、5与2、4两组数据，物距和像距互换后仍能成像，说明光路是可逆的；两人讨论数据特殊的过程，属于科学探究中的交流环节，故选D。
【答案】
同一高度；大于二倍焦距；变大；从；光屏一侧透过透镜看能否观察到烛焰的像；完整变亮；向左；变小；光路是可逆的；D
【知识点】
凸透镜成像规律；实像与虚像；光路可逆
【点评】
本题全面考查凸透镜成像实验的操作、规律应用、虚像观察、透镜更换的影响及科学探究环节，需学生熟练掌握实验要点和成像规律，综合性较强，注重对实验细节和规律的理解应用。
【难度系数】
0.6
解析
【分析】本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，需结合实验操作要求、成像规律、实虚像特点、透镜更换的影响及科学探究环节逐一分析。首先明确实验前调整器材的目的，再根据凸透镜成像规律判断物距与像的关系，理解虚像的观察方法，分析透镜更换对像的影响，最后结合数据对比判断光路特点及科学探究环节。
【解析】(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，是为了让烛焰的像成在光屏的中央，便于观察，因此此处填“同一高度”。
(2) ①已知凸透镜焦距f=10.0cm，根据凸透镜成像规律，当物距u＞2f（即大于二倍焦距）时，成倒立、缩小的实像；②凸透镜成实像时，遵循“物近像远像变大”的规律，故随着物距的减小，像的大小逐渐变大。
(3) 物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上呈现，因此要验证是否成像，需移开光屏，从光屏一侧透过透镜观察烛焰的像，才能判断是否成像，原结论不严谨。
(4) ①换成焦距相同、镜面较大的凸透镜，透镜的会聚能力不变，仅通过的光线更多，像的完整性不变，亮度变亮；②换成镜面相同、焦距稍小的凸透镜，透镜的会聚能力增强，像距减小，需将光屏向左移动才能成清晰的像；物距不变时，焦距变小，像变小，故光屏上所成的像比原来小。
(5) 对比1、5与2、4两组数据，物距和像距互换后仍能成像，说明光路是可逆的；两人讨论数据特殊的过程，属于科学探究中的交流环节，故选D。
【答案】同一高度；大于二倍焦距；变大；从；光屏一侧透过透镜看能否观察到烛焰的像；完整变亮；向左；变小；光路是可逆的；D
【知识点】凸透镜成像规律；实像与虚像；光路可逆
【点评】本题全面考查凸透镜成像实验的操作、规律应用、虚像观察、透镜更换的影响及科学探究环节，需学生熟练掌握实验要点和成像规律，综合性较强，注重对实验细节和规律的理解应用。
【难度系数】0.6
【解析】(1) 实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，是为了让烛焰的像成在光屏的中央，便于观察，因此此处填“同一高度”。
(2) ①已知凸透镜焦距f=10.0cm，根据凸透镜成像规律，当物距u＞2f（即大于二倍焦距）时，成倒立、缩小的实像；②凸透镜成实像时，遵循“物近像远像变大”的规律，故随着物距的减小，像的大小逐渐变大。
(3) 物距小于一倍焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像无法在光屏上呈现，因此要验证是否成像，需移开光屏，从光屏一侧透过透镜观察烛焰的像，才能判断是否成像，原结论不严谨。
(4) ①换成焦距相同、镜面较大的凸透镜，透镜的会聚能力不变，仅通过的光线更多，像的完整性不变，亮度变亮；②换成镜面相同、焦距稍小的凸透镜，透镜的会聚能力增强，像距减小，需将光屏向左移动才能成清晰的像；物距不变时，焦距变小，像变小，故光屏上所成的像比原来小。
(5) 对比1、5与2、4两组数据，物距和像距互换后仍能成像，说明光路是可逆的；两人讨论数据特殊的过程，属于科学探究中的交流环节，故选D。
【答案】同一高度；大于二倍焦距；变大；从；光屏一侧透过透镜看能否观察到烛焰的像；完整变亮；向左；变小；光路是可逆的；D
【知识点】凸透镜成像规律；实像与虚像；光路可逆
【点评】本题全面考查凸透镜成像实验的操作、规律应用、虚像观察、透镜更换的影响及科学探究环节，需学生熟练掌握实验要点和成像规律，综合性较强，注重对实验细节和规律的理解应用。
【难度系数】0.6
12. (1) 物理兴趣小组想知道某只透镜的焦距$f$为多少,如图甲所示,使镜面垂直于阳光,在透镜下面放上白纸(纸、镜平行),测出透镜与白纸间距$s$与对应的白纸被烤焦的时间$t$,关系图像如图乙所示,则可判断该透镜的焦距$f=$。
(2) 将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上(图丙)做成像实验,记录每次成实像的物距$u$、像距$v$、物像间距$L(u+v)$,绘出图丁所示的图像(以$f$为长度单位)。由图可知,要想成实像,蜡烛与光屏的间距应满足$L ≥$(用$f$表示)。
(3) 经查阅资料发现,物理学中,有一个凸透镜成像的“新概念”:放大率$n=\dfrac{A'B'}{AB}=\dfrac{v}{u}$,结合丙、丁两图,可知当物距$u=1.5f$时,$n=$。
(2) 将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上(图丙)做成像实验,记录每次成实像的物距$u$、像距$v$、物像间距$L(u+v)$,绘出图丁所示的图像(以$f$为长度单位)。由图可知,要想成实像,蜡烛与光屏的间距应满足$L ≥$(用$f$表示)。
(3) 经查阅资料发现,物理学中,有一个凸透镜成像的“新概念”:放大率$n=\dfrac{A'B'}{AB}=\dfrac{v}{u}$,结合丙、丁两图,可知当物距$u=1.5f$时,$n=$。
答案
12 cm
4f
2
【分析】
第(1)题利用平行光聚焦法，平行于主光轴的光线经凸透镜会聚在焦点，此时白纸被烤焦时间最短，对应透镜与白纸间距为焦距，从图乙提取最小时间对应的s值即可；第(2)题根据凸透镜成实像时物像间距L=u+v，从图丁找到L的最小值，确定成实像的L范围；第(3)题结合图丁找到u=1.5f时的L值，通过L=u+v算出像距v，再用放大率公式n=v/u计算结果。
【解析】
(1) 平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在焦点，焦点到透镜的距离为焦距，此时光线会聚程度最大，白纸被烤焦时间最短。由图乙可知，当s=12cm时，t最小，因此焦距f=12cm。
(2) 凸透镜成实像时，物像间距L=u+v，从图丁可知L的最小值为4f，故成实像时蜡烛与光屏的间距需满足L≥4f。
(3) 当u=1.5f时，由图丁得L=4.5f，根据L=u+v，得v=L-u=4.5f-1.5f=3f。放大率n=v/u=3f/(1.5f)=2。
【答案】
12 cm；4f；2
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；放大率计算
【点评】
本题结合图像考查凸透镜的核心知识点，需要学生具备从图像中提取信息的能力，理解凸透镜成像时各物理量的关系，题目难度适中。
【难度系数】
0.5
4f
2
【分析】
第(1)题利用平行光聚焦法，平行于主光轴的光线经凸透镜会聚在焦点，此时白纸被烤焦时间最短，对应透镜与白纸间距为焦距，从图乙提取最小时间对应的s值即可；第(2)题根据凸透镜成实像时物像间距L=u+v，从图丁找到L的最小值，确定成实像的L范围；第(3)题结合图丁找到u=1.5f时的L值，通过L=u+v算出像距v，再用放大率公式n=v/u计算结果。
【解析】
(1) 平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在焦点，焦点到透镜的距离为焦距，此时光线会聚程度最大，白纸被烤焦时间最短。由图乙可知，当s=12cm时，t最小，因此焦距f=12cm。
(2) 凸透镜成实像时，物像间距L=u+v，从图丁可知L的最小值为4f，故成实像时蜡烛与光屏的间距需满足L≥4f。
(3) 当u=1.5f时，由图丁得L=4.5f，根据L=u+v，得v=L-u=4.5f-1.5f=3f。放大率n=v/u=3f/(1.5f)=2。
【答案】
12 cm；4f；2
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；放大率计算
【点评】
本题结合图像考查凸透镜的核心知识点，需要学生具备从图像中提取信息的能力，理解凸透镜成像时各物理量的关系，题目难度适中。
【难度系数】
0.5
解析
【分析】
第(1)题利用平行光聚焦法，平行于主光轴的光线经凸透镜会聚在焦点，此时白纸被烤焦时间最短，对应透镜与白纸的间距即为焦距，需从图乙中提取最小时间对应的s值；第(2)题根据凸透镜成实像时物像间距L=u+v，从图丁中找到L的最小值，即可确定成实像时蜡烛与光屏的最小间距；第(3)题结合图丁找到u=1.5f时对应的L值，通过L=u+v算出像距v，再利用放大率公式n=v/u计算结果。
【解析】
(1) 平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在焦点，焦点到透镜的距离为焦距，此时光线会聚程度最大，白纸被烤焦时间最短。由图乙可知，当s=12cm时，t最小，因此焦距f=12cm。
(2) 凸透镜成实像时，物像间距L=u+v，从图丁可知L的最小值为4f，故成实像时蜡烛与光屏的间距需满足L≥4f。
(3) 当u=1.5f时，由图丁得L=4.5f，根据L=u+v，得v=L-u=4.5f-1.5f=3f，放大率n=v/u=3f/(1.5f)=2。
【答案】
12 cm；4f；2
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；放大率计算
【点评】
本题结合图像考查凸透镜核心知识点，需要学生具备从图像中提取有效信息的能力，理解凸透镜成像时各物理量的关系，题目难度适中。
【难度系数】
0.5
第(1)题利用平行光聚焦法，平行于主光轴的光线经凸透镜会聚在焦点，此时白纸被烤焦时间最短，对应透镜与白纸的间距即为焦距，需从图乙中提取最小时间对应的s值；第(2)题根据凸透镜成实像时物像间距L=u+v，从图丁中找到L的最小值，即可确定成实像时蜡烛与光屏的最小间距；第(3)题结合图丁找到u=1.5f时对应的L值，通过L=u+v算出像距v，再利用放大率公式n=v/u计算结果。
【解析】
(1) 平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在焦点，焦点到透镜的距离为焦距，此时光线会聚程度最大，白纸被烤焦时间最短。由图乙可知，当s=12cm时，t最小，因此焦距f=12cm。
(2) 凸透镜成实像时，物像间距L=u+v，从图丁可知L的最小值为4f，故成实像时蜡烛与光屏的间距需满足L≥4f。
(3) 当u=1.5f时，由图丁得L=4.5f，根据L=u+v，得v=L-u=4.5f-1.5f=3f，放大率n=v/u=3f/(1.5f)=2。
【答案】
12 cm；4f；2
【知识点】
凸透镜焦距测量；凸透镜成像规律；放大率计算
【点评】
本题结合图像考查凸透镜核心知识点，需要学生具备从图像中提取有效信息的能力，理解凸透镜成像时各物理量的关系，题目难度适中。
【难度系数】
0.5
