专训2凸透镜成像规律的探究.docx
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专训2凸透镜成像规律的探究
专训2.凸透镜成像规律的探究
1.探究凸透镜成像规律的实验：
（1）实验过程中，应在光具座上依次放上蜡烛、凸透镜和光屏，并调节三者中心处于同一高度上，这样做是为了使凸透镜成的像处于光屏中心。
（2）实验中用烛焰作为成像物体，是因为烛焰是光源，可在光屏上成明亮的像。
（3）实验应在较暗的环境中进行，这样便于观察烛焰的像。
2．当物体距凸透镜无限远时，可以认为从物体射来的光是平行光，经凸透镜后会聚在焦点处。
利用太阳光粗略测量凸透镜的焦距运用的就是这个原理。
基本探究型实验
1．【2016·来宾】在“探究凸透镜成像特点”的实验中：
（第1题图）
（1）将凸透镜正对太阳时，在凸透镜的另一侧前后移动光屏，屏上会在距凸透镜15处呈现出最小、最亮的光斑，则此凸透镜的焦距为；
（2）调节好实验装置后，当蜡烛距凸透镜20时，屏上能成倒立、（填“放大”或“缩小”）的（填“实”或“虚”）像；
（3）当把蜡烛移至某位置时，其成像情况如图所示，通过观察总结可得出此类成像条件是，应用这一成像规律制成的光学仪器有（填“放大镜”“照相机”或“投影仪”）。
2．【2016·广安】如图所示，这是小浩同学探究凸透镜成像规律的实验装置图。
（第2题图）
（1）实验前，小浩需要点燃蜡烛，并调整凸透镜与光屏的高度，使蜡烛火焰与凸透镜的中心、光屏的中心大致在；
（2）老师告诉他，凸透镜的焦距是10。
移动光屏，结果在凸透镜右侧大约63处获得了清晰的像。
人们运用这条成像规律制造出了（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）；
（3）小浩好动且思维颇有创意，他突发奇想，要是把蜡烛与光屏的位置互换，结果会怎样呢？
他立即一试，哇！
太神奇了，光屏上的像依旧十分清晰，只是原来缩小的像变成了放大的像！
你能解释一下所成像依旧清晰的原因吗？
（填“反射光路可逆”“折射光路可逆”或“光是沿直线传播的”）。
3．【2016·阜新】小丽同学用焦距为15的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验：
（1）如图甲所示，实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使它们在高度上。
（第3题图）
（2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是。
（3）实验过程中，小丽发现当蜡烛成实像时，物距减小，像距与像都（填“变大”“变小”或“不变”）。
（4）实验过程中，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向（填“上”或“下”）移动。
（5）通过实验观察可知，在图乙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是。
（填符号）
综合探究实像与物距的关系
4．【2016·丹东】如图“探究凸透镜成像实验”，将蜡烛、焦距为10的凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度上，把凸透镜固定在50处。
实验次数
物距
像距
1
40
13.5
2
30
15
3
25
16.7
4
20
20
5
15
（1）将蜡烛放在A点，光屏放在B点，为了找到清晰的像，应将光屏向移动（填“左”或“右”）。
（2）依次改变蜡烛的位置，移动光屏直到找到清晰的像，记录的数据如表所示。
在第1至3次实验中，所成的像为倒立的、的实像；第5次像距应是，此次像比第4次的像（填“大”或“小”）。
（3）将蜡烛放在C点，无论怎样移动光屏都得不到烛焰的像，此实验现象可说明（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）的成像特点。
（4）实验中，蜡烛燃烧不断缩短，导致光屏上的像向（填“上”或“下”）移动。
（第4题图）
5．【2015·东营】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，某同学的实验如图甲所示：
（第5题图）
（1）要使蜡烛的像成在光屏的中央，应将光屏向（填“上”或“下”）调整。
（2）若此凸透镜的焦距为10，蜡烛放在距离凸透镜15处，调节另一侧光屏的位置可得到烛焰清晰、倒立、（填“放大”“缩小”或“等大”）的（填“实”或“虚”）像。
（3）某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成灯、光屏换成带有方格的光屏，如图乙所示。
①蜡烛换成灯的优点是
。
②光屏换成带有方格光屏的优点是
。
6．【2016·无锡】利用光具座以及蜡烛、凸透镜、光屏等器材，可进行“探究凸透镜成像规律”的实验。
（1）实验时，首先在光具座上放置实验器材，若光具座A处放置蜡烛（如图所示），则C处应放置（填“凸透镜”或“光屏”）。
器材正确放置后，还应对其进行调整，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的上。
（2）实验后，可得出凸透镜成像规律。
根据成像规律判断下列说法，说法正确的是。
A．若凸透镜的焦距为10，则烛焰距离凸透镜30时，可在光屏上成放大的像
B．实验过程中，蜡烛因燃烧而变短，则烛焰在光屏上的像会下移
C．若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动，则光屏上仍能观察到清晰的烛焰像
D．若烛焰在光屏上成缩小的像，则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离
（3）某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律后，得到了如下数据：
实验序号
物距
焦距
像的性质
像距
1
12
10
倒立、放大、实像
60
2
14
10
倒立、放大、实像
35
3
15
10
倒立、放大、实像
30
4
30
10
倒立、缩小、实像
15
5
30
12
倒立、缩小、实像
20
6
30
15
倒立、等大、实像
30
下列对表中数据的分析，错误的是。
A．当凸透镜的焦距相同，物距不同时，所成的像有可能相同
B．当物距相同，凸透镜的焦距越大时，像距越大
C．当物距相同，凸透镜的焦距不同时，所成像的性质有可能相同
D．当凸透镜的焦距相同，且成放大实像时，像距与物距之和随物距的增大而减小
（4）将蜡烛置于凸透镜一倍焦距处，结果在光屏上仍能观察到烛焰放大的像，这是为什么？
（第6题图）
7．【2015·广东】用焦距为10的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，如图所示。
（凸透镜的位置固定不动）
（第7题图）
（1）为了便于观察实验现象，实验环境应该（填“较亮”或“较暗”）一些，此实验过程中蜡烛燃烧后逐渐变短，则光屏上烛焰的像也将逐渐向移动。
（2）记录实验数据如下表，请将所缺的实验数据和像的性质补充完整。
实验序号
物距
像距
像的性质
1
30
15
2
20
20
倒立、等大的实像
3
15
倒立、放大的实像
4
6
无
正立、放大的虚像
请根据实验序号4的成像规律，写出在生活中的一个应用。
（3）若已在光屏上成清晰的像，此时用遮光布遮住凸透镜的下小半部分，则所成的烛焰的像为（填“不完整的像”“亮度相同的完整像”或“亮度稍暗的完整的像”）。
（4）晓红在早上9：
00利用太阳光进行观察凸透镜焦点的活动，她将凸透镜与水平地面平行放置，调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，她认为此点就是凸透镜的焦点位置。
你认为她这种活动过程存在的问题是：
。
8．【2015·镇江】某同学利用图示装置来研究凸透镜成像：
（1）实验时，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在；
（2）如图甲所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，成的是（填“正立”或“倒立”）的像，蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的方；
（第8题图）
（3）在保持
（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，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，成的是（填“放大”“缩小”或“等大”）的像。
（4）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图乙所示，则该透镜焦距（填“>”“<”或“＝”）。
透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s＝（用L0、L表示）。
实验方案的改进
9．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）发光体“F”、凸透镜（焦距为f）和光屏在光具座上的位置如图所示，实验前应将光屏向调整，使发光体“F”和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。
（2）保持图中发光体“F”和凸透镜位置不变，左右移动光屏，直到在光屏上成清晰的像，这个像是倒立、的实像，生活中的就是利用这一原理工作的。
（3）将发光体“F”从图示位置向右移至A点，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向移动。
（4）当光屏上呈现清晰的像时，保持发光体“F”和凸透镜位置不变，取一个与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，所成的像与原来的像相比，你可观察到的现象有。
（第9题图）
10．【2016·泉州改编】在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）实验正确安装并调节后，小芳同学在如图甲所示的光屏上看到了烛焰清晰的像，则她看到的像是（填“倒立”或“正立”）、（填“放大”或“缩小”）的。
（2）实验中，若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则光屏上的像（填选项序号）。
A．只出现烛焰像的上半部分
B．只出现烛焰像的下半部分
C．出现烛焰完整的像，但像更小了
D．像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了
（3）某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的灯、光屏贴上方格纸，如图乙所示，请写出改进后其中一个优点：
。
（第10题图）
专训答案
专训2
1．
（1）15
（2）放大；实 （3）u＜f；放大镜 点拨：
（1）因焦距指焦点到凸透镜光心的距离，此时成最小、最亮的光斑处到凸透镜的距离即为焦距f＝15；
（2）由题意知，凸透镜的焦距f＝15，当u＝20时，则2f＞u＞f，由凸透镜成像规律可知，在光屏上能成倒立、放大的实像；（3）从图可知，此时物距小于焦距，即u＜f，并且此时所成的像为正立、放大的虚像，所以根据此规律可以制成放大镜。
2．
（1）同一高度
（2）照相机 （3）折射光路可逆
点拨：
（1）为了能使清晰的像成在光屏的中央位置，要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度；
（2）凸透镜的焦距是10，在凸透镜右侧大约63处获得了清晰的像，此时像距v＝63－50＝13，即f＜v＜2f，而物距大于2倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像，人们运用这条成像规律制造出了照相机；（3）当把蜡烛与光屏的位置互换时，因为光在折射时光路是可逆的，所以光屏上还能出现清晰的像。
3．
（1）同一
（2）缩小；照相机 （3）变大 （4）上 （5）B
4．
（1）左
（2）缩小；30；大 （3）放大镜 （4）上 点拨：
（1）将蜡烛放在A点，凸透镜的焦距为10，则物距大于二倍焦距成倒立、缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，光屏在B位置上，因此为了找到清晰的像，应将光屏向左移动；
（2）①在第1～3次实验中，物距分别为：
40、30、25，都大于二倍焦距，根据凸透镜成像的规律可知，此时的像是倒立、缩小的实像；②第5次实验时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，所成的像是倒立、放大的实像，所以第5次的像比第4次的像大。
根据光的折射时的可逆性可知，第5次实验时的像距正好是第2次实验时的物距，则第5次像距应是30；（3）将蜡烛放在C点，此时u＜f，成正立、放大的虚像。
所以无论怎样移动光屏都得不到烛焰的像，放大镜利用了此原理；（4）由于凸透镜成倒立的实像，所以蜡烛变短，像将向上移动。
5．
（1）下
（2）放大；实 （3）①实验现象更明显、便于观察、成像稳定、形状直观、亮度高、减少污染等 ②便于比较像的大小
6．解：
（1）光屏；主光轴
（2）D （3）A （4）因为蜡烛有一定的体积，把它放到焦点时，它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间，所以能看到放大的像。
点拨：
（1）探究凸透镜成像的实验时，在光具座上依次放蜡烛、凸透镜、光屏。
若图中A处放置蜡烛，则B位置上应放置凸透镜，C处应放置光屏；探究凸透镜成像规律时，调整蜡烛烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心。
（2）若凸透镜的焦距为10，则烛焰距离凸透镜30时，即f＝10，u＝30，物距大于二倍焦距，所以凸透镜成倒立、缩小的实像，A错；因为凸透镜成实像时，不仅上下颠倒，而且左右也颠倒，所以蜡烛燃烧变短时，所成的像移到了光屏中心的上方，B错；若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动，物距增大或减小，此时像距、像的大小也跟着变化，则光屏上不能观察到清晰的烛焰像，C错；若烛焰在光屏上成缩小的像，物距u＞2f，像距2f＞v＞f，则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离，D正确。
（3）当凸透镜的焦距相同，物距不同时，像大小都不可能相同，A错。
（4）因为蜡烛有一定的体积，把它放到焦点时，它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间，所以能看到放大的像。
7．
（1）较暗；上
（2）倒立、缩小的实像；30；放大镜 （3）亮度稍暗的完整的像 （4）凸透镜没有正对太阳光放置
点拨：
（4）太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点，改变凸透镜与地面间的距离，直到地面上出现一个最小、最亮的点，这个点便为焦点位置。
如果将凸透镜与水平地面平行放置，此时凸透镜没有正对太阳光（太阳光没有与凸透镜的主光轴平行），这个亮点不是凸透镜的焦点位置。
8．
（1）同一高度
（2）倒立；上 （3）缩小 （4）＜；L0－2L
点拨：
（1）为使像成在光屏的中间，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心应在同一高度；
（2）由图知像距大于物距，故成倒立、放大的实像；由于成的是倒立的像，物体变低，则像的位置变高，即成在光屏中心的上方；（3）由光的可逆性原理，再次成清晰的像时，物距和像距互换，像与物体的大小比例也互换，即成倒立、缩小的实像；（4）因为成倒立、放大的实像，则物距L大于焦距f，由可逆性原理，第一次蜡烛距凸透镜距离为L，第二次光屏距凸透镜距离为L，所以凸透镜移动的距离为L0－2L。
9．
（1）下
（2）缩小；照相机 （3）右 （4）像比原来暗
点拨：
（1）由图知，使发光体“F”、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，实验前应将光屏向下调整；
（2）如图，发光体“F”在二倍焦距之外，成的像是倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用这一原理工作的；（3）将发光体“F”从图示位置向右移至A点，靠近凸透镜，像要远离，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向右移动；（4）用另一个与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗。
10．
（1）倒立；缩小
（2）D （3）实验现象更明显（或便于观察；或减少了污染等）
点拨：
（1）由图可知，物距大于像距，并且能在光屏上成实像，所以物距一定是在二倍焦距之外，所以成的是倒立、缩小的实像；
（2）遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗，故选D；（3）蜡烛换成灯的优点：
实验现象更明显、便于观察、减少了污染等。
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