19（2023·镇江中考）小华利用“F”光源来研究凸透镜成像.

(1)实验前，小华应调整“F”光源和光屏的中心在凸透镜的上.
(2)小华将“F”光源、凸透镜和光屏按照如图甲所示位置放置时，光屏上能成清晰的像，所成的像是立的. 凸透镜的焦距为cm.
(3)小华继续进行研究，当出现如图乙所示的场景时，光屏上的像是清晰的.
①依此成像原理可制成（填“投影仪”“照相机”或“放大镜”）.
②现保持光源和光屏位置不变，小华将凸透镜移至另一位置，发现光屏上也成清晰的像，此时凸透镜所在位置的刻度是cm. 若要再模拟近视眼成因，小华仅需将光屏向移动少许.

19. (1)主光轴 (2)倒 5.0 (3)①投影仪 ②17.5 右
[解析](1)为了使像成在光屏中央，应调整烛焰和光屏的中心在凸透镜的主光轴上。(2)当蜡烛、凸透镜和光屏处于如题图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，物距等于像距，在光屏上成倒立、等大的实像，此时物距等于2倍焦距，物距是10.0 cm，则焦距为5.0 cm。(3)①图乙中物距小于像距，则成倒立、放大的实像，投影仪就是根据此原理工作的；②保持光源和光屏位置不变，小华将凸透镜移至另一位置，发现光屏上也成清晰的像，根据光路可逆，此时物距与像距交换，原来物距是7.0 cm，移动后像距为7.0 cm，则凸透镜的位置为24.5 cm-7 cm=17.5 cm处。要模拟近视眼，即像成在光屏的前方，因而将光屏向右移动一段距离即可。

【分析】
本题围绕凸透镜成像实验展开，需结合实验操作要求、凸透镜成像规律、光路可逆原理及近视眼成因逐步分析：
1. 第(1)问：实验前调整光源和光屏中心在凸透镜主光轴上，是为了让像成在光屏中央，属于实验基本操作要求。
2. 第(2)问：甲图中先计算物距和像距，当物距等于像距时，根据凸透镜成像规律，此时物距为2倍焦距，由此算出焦距，且该情况下成倒立的实像。
3. 第(3)问：①乙图中物距小于像距，对应成倒立放大的实像，是投影仪的工作原理；②保持光源和光屏位置不变时，利用光路可逆，物距与像距交换后仍能成清晰的像，据此算出新的凸透镜位置；模拟近视眼时，需让像成在光屏前方，故将光屏向右移动。
【解析】
(1) 实验时，为使像成在光屏的中央，应调整“F”光源和光屏的中心在凸透镜的主光轴上。
(2) 图甲中，物距 $ u = 20.0\ \mathrm{cm} - 10.0\ \mathrm{cm} = 10.0\ \mathrm{cm} $，像距 $ v = 30.0\ \mathrm{cm} - 20.0\ \mathrm{cm} = 10.0\ \mathrm{cm} $，此时 $ u = v = 2f $，成倒立、等大的实像，因此焦距 $ f = \frac{u}{2} = \frac{10.0\ \mathrm{cm}}{2} = 5.0\ \mathrm{cm} $，所成的像是倒立的。
(3) ①图乙中，物距 $ u' = 7.5\ \mathrm{cm} $，像距 $ v' = 25.0\ \mathrm{cm} - 7.5\ \mathrm{cm} = 17.5\ \mathrm{cm} $，物距小于像距，成倒立、放大的实像，依此原理可制成投影仪。
②保持光源和光屏位置不变，根据光路可逆，当物距与像距交换时，光屏上仍能成清晰的像。原来的物距为7.5cm，像距为17.5cm，因此新的物距为17.5cm，凸透镜所在位置的刻度为 $ 0\ \mathrm{cm} + 17.5\ \mathrm{cm} = 17.5\ \mathrm{cm} $。近视眼的成因是像成在视网膜（光屏）的前方，要模拟近视眼，需将光屏向右移动少许，使像成在光屏前方。
【答案】
(1) 主光轴 (2) 倒；5.0 (3) ①投影仪 ②17.5；右
【知识点】
凸透镜成像规律；光路可逆；近视眼成因
【点评】
本题考查凸透镜成像实验的操作要点、成像规律的应用及近视眼的模拟，需学生熟练掌握成像规律的特点，结合光路可逆分析凸透镜移动后的位置，是一道中等难度的实验综合题。
【难度系数】
0.6

20 小雷对“凸透镜焦距与制成凸透镜的材料种类、凸透镜凸起程度的关系”进行了探究
实验.


次数 | 1 | 2 | 3
材料 | 玻璃 | 玻璃 | 水晶
凸起程度 | 较小 | 较大 | 较大
焦距/cm | | 8.0 | 4.0
(1)他第一次测量焦距的实验如图甲所示,则测得的焦距为cm.
(2)由1、2次的实验可得出的结论是.
(3)小雷回想起白光经三棱镜后,光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带(如图乙所示),受此启发,于是他分别用红光和蓝光来进行图甲的实验,结论是对同一凸透镜,光入射时焦距小些.
(4)探究完成后,小雷和其他同学用焦距为8.0 cm的凸透镜和蜡烛进行成像实验.从各组汇报数据中发现,当物距均为16.0 cm时,有两个小组所测像距分别为19.0 cm、13.0 cm,与理论像距16.0 cm相比偏差较大.若不是因为长度测量方法错误和测量误差导致的,请分析出现这种情况的原因:.

20. (1)10.0 (2)材料相同的凸透镜，凸起程度越大，焦距越小 (3)蓝 (4)没有在成像最清晰的时候测量像距
[解析](1)焦点到透镜中心的距离为焦距，此时透镜焦距为f=40.0 cm-30.0 cm=10.0 cm。(2)由题图甲可知，第一次测得凸透镜的焦距为10.0 cm，根据表中1、2次的实验数据可知，材料相同的凸透镜，凸起程度越大，其焦距越小。(3)用红光和蓝光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，凸透镜对红光、蓝光的焦距不相同。红光较蓝光偏折能力弱，所以红光入射时焦距大，蓝光入射时焦距小些。(4)同一凸透镜，物距一定，像距一定，小组实验的像距不同，是因为光屏上还没有出现清晰的像就测像距。

【分析】
本题围绕凸透镜焦距的探究实验展开，需结合焦距定义、控制变量法、光的色散特点及凸透镜成像实验的操作要点解题：
1. 第(1)问需明确焦距是焦点到凸透镜光心的距离，通过图中刻度差计算焦距；
2. 第(2)问用控制变量法，对比1、2次实验的变量（凸起程度）和不变量（材料），分析得出结论；
3. 第(3)问利用白光色散时不同色光折射程度不同的特点，判断红光、蓝光对凸透镜焦距的影响；
4. 第(4)问结合凸透镜成像规律，分析像距偏差的原因，注意排除测量错误和误差的情况。
【解析】
(1) 平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上的焦点，焦点到凸透镜光心的距离为焦距。由图甲可知，透镜对应刻度为30.0 cm，焦点对应刻度为40.0 cm，因此焦距f=40.0 cm - 30.0 cm=10.0 cm。
(2) 1、2次实验中，凸透镜的材料均为玻璃（相同），凸起程度不同，凸起程度大的焦距更小，故结论为：材料相同的凸透镜，凸起程度越大，焦距越小。
(3) 白光经三棱镜色散时，蓝光的折射能力强于红光，因此用红光和蓝光入射同一凸透镜时，蓝光的偏折程度更大，焦距更小。
(4) 当物距为16.0 cm（等于焦距8.0 cm的2倍）时，理论像距应为16.0 cm。若像距偏差大且非测量错误或误差，原因是未在光屏上出现最清晰的像时测量像距。
【答案】
(1)10.0 (2)材料相同的凸透镜，凸起程度越大，焦距越小 (3)蓝 (4)没有在成像最清晰的时候测量像距
【知识点】
凸透镜的焦距、凸透镜成像规律、光的色散
【点评】
本题考查凸透镜焦距探究及成像实验的相关知识，涵盖焦距测量、控制变量法应用、色散特点分析等，需学生掌握实验原理和操作细节，属于基础实验类题目。
【难度系数】
0.6