登录
四、实验探究题
13. 小明用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，已知凸透镜的焦距为10 cm。
(1)小明将发光物体、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调整它们的高度，使发光物体、凸透镜和光屏三者的中心大致在。
(2)发光物体、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、（选填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理。
(3)保持发光物体与光屏在光具座上的位置不动，将凸透镜移到光具座35 cm刻度线处，光屏上会再次出现清晰、倒立、（选填“放大”或“缩小”）的实像。
(4)将凸透镜重新移回到如图所示的位置，在光具座70 cm刻度线处又放置一个相同的凸透镜，取走光屏。在这两个凸透镜右侧通过透镜也可以观察到发光物体所成的像，生活中的利用了这个成像原理。
13. 小明用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，已知凸透镜的焦距为10 cm。
(1)小明将发光物体、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调整它们的高度，使发光物体、凸透镜和光屏三者的中心大致在。
(2)发光物体、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、（选填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理。
(3)保持发光物体与光屏在光具座上的位置不动，将凸透镜移到光具座35 cm刻度线处，光屏上会再次出现清晰、倒立、（选填“放大”或“缩小”）的实像。
(4)将凸透镜重新移回到如图所示的位置，在光具座70 cm刻度线处又放置一个相同的凸透镜，取走光屏。在这两个凸透镜右侧通过透镜也可以观察到发光物体所成的像，生活中的利用了这个成像原理。
答案
解：
(1) 同一高度
(2) 缩小；照相机
(3) 放大
(4) 望远镜
(1) 同一高度
(2) 缩小；照相机
(3) 放大
(4) 望远镜
解析
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，解题思路如下：
1. 第(1)问：实验前需调整三者中心在同一高度，目的是让像成在光屏中央，这是实验的基本操作要求。
2. 第(2)问：先计算物距，结合焦距判断成像性质，再对应生活应用。物距大于2倍焦距时成倒立缩小实像，对应照相机。
3. 第(3)问：利用光路可逆性，移动凸透镜后重新计算物距，判断成像性质，物距在1倍和2倍焦距之间时成倒立放大实像。
4. 第(4)问：两个凸透镜分别作为望远镜的物镜和目镜，对应望远镜的成像原理。
【解析】
(1) 实验时，调整发光物体、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度，这样能使像成在光屏的中央，便于观察像的特点。
(2) 由图可知，凸透镜在50cm刻度线处，发光物体在20cm刻度线处，物距u=50cm-20cm=30cm，已知焦距f=10cm，因此u＞2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，生活中的照相机利用了这一成像原理。
(3) 发光物体与光屏的距离为65cm-20cm=45cm，当凸透镜移到35cm刻度线处时，新物距u'=35cm-20cm=15cm，新像距v'=65cm-35cm=30cm，此时f＜u'＜2f，根据光路可逆和凸透镜成像规律，光屏上会再次成清晰的倒立、放大的实像。
(4) 在光具座70cm刻度线处放置相同凸透镜，两个凸透镜分别相当于望远镜的物镜和目镜，通过右侧透镜观察物体所成的像，利用了望远镜的成像原理。
【答案】
(1) 同一高度
(2) 缩小；照相机
(3) 放大
(4) 望远镜
【知识点】
凸透镜成像规律；望远镜原理；实验操作要求
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实验相关知识，涵盖实验操作、成像规律应用、光路可逆及望远镜原理，属于基础实验题，注重对学生实验能力和规律应用能力的考查，难度适中。
【难度系数】
0.7
本题围绕凸透镜成像规律的实验展开，解题思路如下：
1. 第(1)问：实验前需调整三者中心在同一高度，目的是让像成在光屏中央，这是实验的基本操作要求。
2. 第(2)问：先计算物距，结合焦距判断成像性质，再对应生活应用。物距大于2倍焦距时成倒立缩小实像，对应照相机。
3. 第(3)问：利用光路可逆性，移动凸透镜后重新计算物距，判断成像性质，物距在1倍和2倍焦距之间时成倒立放大实像。
4. 第(4)问：两个凸透镜分别作为望远镜的物镜和目镜，对应望远镜的成像原理。
【解析】
(1) 实验时，调整发光物体、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度，这样能使像成在光屏的中央，便于观察像的特点。
(2) 由图可知，凸透镜在50cm刻度线处，发光物体在20cm刻度线处，物距u=50cm-20cm=30cm，已知焦距f=10cm，因此u＞2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，生活中的照相机利用了这一成像原理。
(3) 发光物体与光屏的距离为65cm-20cm=45cm，当凸透镜移到35cm刻度线处时，新物距u'=35cm-20cm=15cm，新像距v'=65cm-35cm=30cm，此时f＜u'＜2f，根据光路可逆和凸透镜成像规律，光屏上会再次成清晰的倒立、放大的实像。
(4) 在光具座70cm刻度线处放置相同凸透镜，两个凸透镜分别相当于望远镜的物镜和目镜，通过右侧透镜观察物体所成的像，利用了望远镜的成像原理。
【答案】
(1) 同一高度
(2) 缩小；照相机
(3) 放大
(4) 望远镜
【知识点】
凸透镜成像规律；望远镜原理；实验操作要求
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实验相关知识，涵盖实验操作、成像规律应用、光路可逆及望远镜原理，属于基础实验题，注重对学生实验能力和规律应用能力的考查，难度适中。
【难度系数】
0.7
14.小明在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，有以下操作。
(1)小明正确安装并调节好实验装置后，开始实验。如图所示，此时他在光屏上看到烛焰清晰的像，生活中的就是利用这一原理制成的。
(2)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，小明用不透明的纸挡住透镜上半部分，则光屏上所成的像（选填“完整”或“不完整”）。
(3)如果保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向右移动一小段距离。要想在光屏上再次得到清晰的像，应该在凸透镜和蜡烛之间放置适当的（选填“凸透镜”或“凹透镜”）才能实现。（选填“近视”或“远视”）眼就是利用这种透镜矫正的。
(4)实验过程中，若固定蜡烛和光屏，只移动凸透镜，则当凸透镜移动到图中标尺上cm处时，光屏上能再次看到蜡烛清晰的像。
(5)实验中，蜡烛在燃烧过程中不断缩短，导致光屏上的像向（选填“上”或“下”）移动。
(6)实验中当物距等于焦距时，小明却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立、放大的像。对此，下列解释合理的是。
A.因为烛焰有一定的宽度，实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距
B.因为烛焰有一定的宽度，实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距
C.这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像
(1)小明正确安装并调节好实验装置后，开始实验。如图所示，此时他在光屏上看到烛焰清晰的像，生活中的就是利用这一原理制成的。
(2)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，小明用不透明的纸挡住透镜上半部分，则光屏上所成的像（选填“完整”或“不完整”）。
(3)如果保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向右移动一小段距离。要想在光屏上再次得到清晰的像，应该在凸透镜和蜡烛之间放置适当的（选填“凸透镜”或“凹透镜”）才能实现。（选填“近视”或“远视”）眼就是利用这种透镜矫正的。
(4)实验过程中，若固定蜡烛和光屏，只移动凸透镜，则当凸透镜移动到图中标尺上cm处时，光屏上能再次看到蜡烛清晰的像。
(5)实验中，蜡烛在燃烧过程中不断缩短，导致光屏上的像向（选填“上”或“下”）移动。
(6)实验中当物距等于焦距时，小明却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立、放大的像。对此，下列解释合理的是。
A.因为烛焰有一定的宽度，实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距
B.因为烛焰有一定的宽度，实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距
C.这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像
答案
解：
(1) 由图可知，物距大于像距，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用这一原理制成的。
(2) 用不透明的纸挡住透镜上半部分，透镜下半部分仍可折射光线形成完整的像，因此光屏上所成的像完整。
(3) 光屏向右移动后像距变大，要使像重新清晰，需放置对光线有发散作用的凹透镜延迟光线会聚；近视眼就是利用凹透镜矫正的。
(4) 根据光路可逆原理，原物距为30cm、像距为15cm，当物距变为15cm、像距变为30cm时可再次成清晰实像，此时凸透镜位置为20cm+15cm=35cm。
(5) 蜡烛燃烧缩短，烛焰位置下移，经凸透镜光心的光线传播方向不变，因此光屏上的像向上移动。
(6) 凸透镜成正立、放大的像的条件是物距小于焦距，烛焰有一定宽度，部分区域到凸透镜的距离稍小于焦距，就会出现该现象，故选B。
(1) 由图可知，物距大于像距，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用这一原理制成的。
(2) 用不透明的纸挡住透镜上半部分，透镜下半部分仍可折射光线形成完整的像，因此光屏上所成的像完整。
(3) 光屏向右移动后像距变大，要使像重新清晰，需放置对光线有发散作用的凹透镜延迟光线会聚；近视眼就是利用凹透镜矫正的。
(4) 根据光路可逆原理，原物距为30cm、像距为15cm，当物距变为15cm、像距变为30cm时可再次成清晰实像，此时凸透镜位置为20cm+15cm=35cm。
(5) 蜡烛燃烧缩短，烛焰位置下移，经凸透镜光心的光线传播方向不变，因此光屏上的像向上移动。
(6) 凸透镜成正立、放大的像的条件是物距小于焦距，烛焰有一定宽度，部分区域到凸透镜的距离稍小于焦距，就会出现该现象，故选B。
解析
【分析】
本题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开，需结合凸透镜成像条件、透镜对光线的作用、光路可逆原理等知识逐一分析：先确定图中物距、像距判断成像性质对应应用；遮挡透镜部分需理解透镜各部分均能折射光线；光屏右移需用发散透镜调节；利用光路可逆计算凸透镜位置；蜡烛缩短时像的移动方向由过光心光线的特点判断；物距等于焦距时正立放大像的成因结合成像条件分析。
【解析】
(1) 由图可知，蜡烛在20cm刻度处，凸透镜在50cm刻度处，物距u=50cm-20cm=30cm；光屏在65cm刻度处，像距v=65cm-50cm=15cm，物距大于像距，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用这一原理制成的。
(2) 用不透明的纸挡住透镜上半部分，透镜下半部分仍能折射烛焰的光线，会聚成完整的像，仅像的亮度变暗，因此光屏上所成的像完整。
(3) 保持蜡烛和凸透镜位置不变，光屏向右移动后像距变大，要使像重新成在光屏上，需放置对光线有发散作用的凹透镜延迟光线会聚；近视眼是因为晶状体折光能力过强，像成在视网膜前方，需用凹透镜矫正，因此近视眼利用这种透镜矫正。
(4) 根据光路可逆原理，当物距和像距互换时仍能成清晰实像。原物距30cm、像距15cm，互换后物距应为15cm，此时凸透镜位置为蜡烛位置（20cm）+15cm=35cm处，光屏上能再次看到清晰的像。
(5) 蜡烛燃烧缩短，烛焰位置下移，根据凸透镜过光心的光线传播方向不变，烛焰的像会向上移动，因此光屏上的像向上移动。
(6) 凸透镜成正立、放大像的条件是物距小于焦距。当物距等于焦距时，烛焰有一定宽度，其部分区域到凸透镜的距离稍小于焦距，这些区域会成正立、放大的虚像，因此透过凸透镜能看到该现象，故选B。
【答案】
(1) 照相机
(2) 完整
(3) 凹透镜；近视
(4) 35
(5) 上
(6) B
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜的作用、光路可逆
【点评】
本题是凸透镜成像规律的综合应用题，覆盖了实验核心知识点，包括成像性质与应用、透镜遮挡效果、透镜调节作用、光路可逆应用、像的移动规律及焦距附近成像特点，需学生熟练掌握相关知识，是光学实验典型考题。
【难度系数】
0.6
本题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开，需结合凸透镜成像条件、透镜对光线的作用、光路可逆原理等知识逐一分析：先确定图中物距、像距判断成像性质对应应用；遮挡透镜部分需理解透镜各部分均能折射光线；光屏右移需用发散透镜调节；利用光路可逆计算凸透镜位置；蜡烛缩短时像的移动方向由过光心光线的特点判断；物距等于焦距时正立放大像的成因结合成像条件分析。
【解析】
(1) 由图可知，蜡烛在20cm刻度处，凸透镜在50cm刻度处，物距u=50cm-20cm=30cm；光屏在65cm刻度处，像距v=65cm-50cm=15cm，物距大于像距，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用这一原理制成的。
(2) 用不透明的纸挡住透镜上半部分，透镜下半部分仍能折射烛焰的光线，会聚成完整的像，仅像的亮度变暗，因此光屏上所成的像完整。
(3) 保持蜡烛和凸透镜位置不变，光屏向右移动后像距变大，要使像重新成在光屏上，需放置对光线有发散作用的凹透镜延迟光线会聚；近视眼是因为晶状体折光能力过强，像成在视网膜前方，需用凹透镜矫正，因此近视眼利用这种透镜矫正。
(4) 根据光路可逆原理，当物距和像距互换时仍能成清晰实像。原物距30cm、像距15cm，互换后物距应为15cm，此时凸透镜位置为蜡烛位置（20cm）+15cm=35cm处，光屏上能再次看到清晰的像。
(5) 蜡烛燃烧缩短，烛焰位置下移，根据凸透镜过光心的光线传播方向不变，烛焰的像会向上移动，因此光屏上的像向上移动。
(6) 凸透镜成正立、放大像的条件是物距小于焦距。当物距等于焦距时，烛焰有一定宽度，其部分区域到凸透镜的距离稍小于焦距，这些区域会成正立、放大的虚像，因此透过凸透镜能看到该现象，故选B。
【答案】
(1) 照相机
(2) 完整
(3) 凹透镜；近视
(4) 35
(5) 上
(6) B
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜的作用、光路可逆
【点评】
本题是凸透镜成像规律的综合应用题，覆盖了实验核心知识点，包括成像性质与应用、透镜遮挡效果、透镜调节作用、光路可逆应用、像的移动规律及焦距附近成像特点，需学生熟练掌握相关知识，是光学实验典型考题。
【难度系数】
0.6
