初中物理透镜及其应用实验题

某同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验，装置如下图，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时，光屏上出现了烛焰清晰的像。

（1）该同学看到光屏上所成的像是一个烛焰　　（选填“放大”，“缩小、”或“等大” $)$的像，此像的成像原理与　　相同（选填”投影仪”、“照相机”或“放大镜” $)$。

（2）若将蜡烛向右移动少许，光屏也应向右移才能再次成清晰的像，此像的大小比刚才的像要　　（选填“大”或“小” $)$一些。

（3）若在图中凸透镜的左侧附近放置一凹透镜，这时需要将光屏向　　（选填“左”或“右” $)$移动才能在光屏上成清晰的像。

在探究凸透镜成像规律的实验中：

（1）如图甲所示，一束平行主光轴的光线经凸透镜后，在光具座光屏上形成一个最小、最亮的光斑，说明凸透镜对光具有　　作用。

（2）为了能使像始终成在光屏中心位置，要调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在　　。如图乙所示的位置示意图，在光屏上得到了一个清晰的像，这个像是倒立、　　（选填“放大”或“缩小” $)$的实像，应用此成像规律可制成　　（选填“照相机”或“投影仪” $)$。

小明在做“探究凸透镜成像规律”实验中，发现像高与焦距、物距之间有一定的关系，为进一步探究，他将 $5\mathit{cm}$高的发光体作为光源，取两个焦距不同的凸透镜进行实验。实验时记录的几组数据如下：

实验次数	焦距 $f/\mathit{cm}$	物距 $u/\mathit{cm}$	像距 $v/\mathit{cm}$	物高 $l/\mathit{cm}$	像高 $h/\mathit{cm}$
1	$f_1$	35	14	5	2
2		30	15	5	2.5
3		20	20	5	5
4		15	$A$	5	$B$
5	5	30	6	5	1
6		15	7.5	5	2.5
7		10	10	5	5
8		6	30	5	25

分析表中数据可知：

（1）焦距 $f_1$为　　 $\mathit{cm}$，表格中 $A$处数据应为　　 $\mathit{cm}$。

（2）物距 $u$、相距 $v$、物高 $l$、像高 $h$之间的具体关系为： $\frac{h}{l}=$　　（用字母表示），表格中 $B$处数据应为　　 $\mathit{cm}$。

在“探究凸透镜成像的规律”实验中，先将蜡烛焰、凸透镜、光屏的中心调到同一水平线上，然后将凸透镜固定在光具座上 $50\mathit{cm}$处，将点燃的蜡烛放置在光具座上 $30\mathit{cm}$处，移动光屏，在光屏上得到烛焰清晰的像，再将蜡烛向凸透镜移近几厘米，应向　　（选填“靠近”或“远离” $)$凸透镜方向移动光屏，才有可能再次在光屏上得到烛焰清晰的像；又将蜡烛移至光具座上 $43\mathit{cm}$ 处，无论怎么移动光屏，都不能在光屏上得到烛焰清晰的像。由此可以推断该凸透镜焦距的范围，该范围的最大值小于　　 $\mathit{cm}$。

小明同学在探究凸透镜成像规律时，调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在　　，

（1）实验时，调节蜡烛与凸透镜的距离，在光屏上得到了一个清晰的像如图所示，该像是倒立　　的实像；

（2）由于蜡烛的燃烧，光屏上的像会向　　（选填“上”或“下” $)$移动，

（3）保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，光屏上的像变模糊了，小明将另一个镜片放在蜡烛和凸透镜之间，并适当调整镜片的位置，光屏上的像又清晰了，则这个镜片是　　（选填“凸透镜”、“凹透镜”或“平面镜” $)$

小华用光具座研究凸透镜成像规律，按如图调整完毕，在光屏上得到蜡烛烛焰清晰的像。

（1）保持蜡烛、凸透镜、光屏位置不变，小华用不透光的纸板遮住凸透镜上半部分，则在光屏上观察到的像是　　（填选项前的字母）

$A$．烛焰的上半部分，亮度变暗

$B$．烛焰的下半部分，亮度变暗

$C$．完整的烛焰，亮度变暗

$D$．完整的烛焰，亮度不变

（2）保持凸透镜位置不变，将蜡烛与光屏位置对调，光屏上也能得到烛焰清晰的像，　　（选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜” $)$就是根据这种成像原理设计的。

我们可以利用矿泉水瓶做小实验来说明一些物理知识

（1）双手挤压空矿泉水瓶可以使瓶子变形，如果施加的力增大，瓶子变形程度就加大，这表明力的作用效果跟力的　　有关。

（2）不要在野外乱丢矿泉水瓶，瓶子装水形成　　（填“凹透镜”或者“凸透镜），对光线有　　（填“会聚”或者“发散” $)$作用，容易造成火灾。

（3）往空矿泉水瓶内注入少量的热水，盖紧瓶盖，待水冷却后发现瓶子向内凹陷，这说明了　　的存在。

小明同学在探究“凸透镜成像规律”实验中，所用凸透镜的焦距 $f=20\mathit{cm}$，如图所示：

（1）小明点燃蜡烛后，调整烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，其目的是　　。

（2）在图示中，只需移动光屏到适当位置，可在光屏上成倒立的、　　（选填“放大”、“缩小”或“等大” $)$的实像。这个成像规律在实际生活中的应用是　　（填一种光学器材）。

（3）完成上述实验后，小明在凸透镜和蜡烛之间，靠近凸透镜的位置放了一副眼镜，原来光屏上清晰的像变模糊，当光屏远离凸透镜到适当位置又可得一清晰的像。则这副眼镜是　　（选填“近视”或“远视” $)$眼镜。

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。

（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 $10\mathit{cm}$。移动光屏，结果在凸透镜右侧大约 $63\mathit{cm}$处获得了清晰的像。人们运用这条成像规律制造出了　　（选填“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，哇塞！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？　　（选填“反射光路可逆”、“折射光路可逆”或“光是沿直线传播的” $)$

小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，所用凸透镜的焦距为 $15\mathit{cm}$。

（1）如图甲所示，移动光屏找到清晰的蜡烛的像，这个像是图乙中的　    　，利用此原理可以制成　     　。（选填“照相机”、“幻灯片”、“放大镜”）

（2）小明把蜡烛依次放在 $A$、 $B$位置，在坐标纸上记录了光屏上像的大小。如图丙所示 $(A\text{'}$、 $B\text{'}$分别表示蜡烛在 $A$、 $B$处所成的像）。跟同学们交流后发现：

①成倒立放大像的条件是　      　

②成实像时，物距减小，像距　       　

（3）保持凸透镜位置不动，小明又把蜡烛放在距凸透镜 $18\mathit{cm}$处，在光具座上无论怎样移动光屏，都找不到清晰的像，原因可能是　       　。聪明的小明拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜处，在光具座上移动光屏，光屏上出现了清晰的像，则小明拿起的眼镜是　      　。（选填“近视镜”或“远视镜”）

如图是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，小明通过实验得到了如表所示的实验数据，请回答下列问题：

物距 $u\left(\mathit{cm}\right)$	60	50	35	30	20	19	18	17	16	15	14	12
像距 $v\left(\mathit{cm}\right)$	12	12.5	14	15	20	21.1	22.5	24.3	26.7	30	35	60

（1）根据表可知凸透镜的焦距 $f=$　        　 $\mathit{cm}$。

（2）当 $u=25\mathit{cm}$时，像距 $\nu$应该在　       　（选填“ $15-16$”、“ $16-17$”、“ $17-18$“、“ $18-19$”或“ $19-20$” $)\mathit{cm}$范围内；当 $u=60\mathit{cm}$时，光屏上成　         　（选填“放大”或“缩小”）的像，此种成像原理可以制成什么光学仪器？　         　（选填“照相机”或“投影仪“）；此时，用遮光板遮住 $\mathit{LED}$光源的一部分，光屏上的像相比原来的像会　        　（选填“变暗”“缩小”或“不完整”）。

（3） $\mathit{LED}$光源的高度 $h=10\mathit{cm}$，小明经过认真测量，得到像高 $h\text{'}$与物距 $u$的数据，如图2所示，请在图中画出 $h\text{'}$与 $u$的关系图象。

实验探究

（1）探究晶体熔化时温度的变化规律

如图甲是某晶体熔化时温度时间变化的图像，下表是几种晶体的熔点表。

晶体	熔点 ${/}^{°}\text{C}$	晶体	熔点 ${/}^{°}\text{C}$
铝	660	萘	80.5
铅	328	海波	48
锡	232	冰	0

①根据上述信息判断，该晶体可能是　         　。

②图甲中　      　段表示该晶体的熔化过程，此过程中它的内能　　        。

（2）探究凸透镜成像规律

①蜡烛和凸透镜置于光具座上图示位置，凸透镜焦距为 $10\mathit{cm}$，调节光屏位置，光屏上会出现清晰的　　    （选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，据此规律可制成　　     。

②保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向　     　移动，光屏上能成清晰缩小的像。

（3）探究平面镜成像特点

①如图丙，把一只点燃的蜡烛 $a$放在玻璃板的前面，可以看到它在玻璃板后面的像，再拿一只外形相同但不点燃的蜡烛 $b$　      　，以确定像的位置。

②将蜡烛向镜面靠近，所成像的大小　       　。

在“探究凸透镜成像特点”的实验中，将凸透镜固定在光具座上 $50\mathit{cm}$刻度线处不动，移动蜡烛和光屏至如图所示位置时，光屏上承接到清晰的像。

（1）该凸透镜的焦距为          　 $\mathit{cm}$。

（2）将远视眼镜的镜片放在蜡烛和透镜之间适当位置，此时应将光屏向　      　（选填“左”或“右”）移动，才能再次承接到清晰的像。

（3）取走镜片，将蜡烛向左移动一段距离后，应将光屏移至　     　（选填序号）范围内才能承接到清晰的像。

$A.50~65\mathit{cmB}.65~80\mathit{cmC}.80~95\mathit{cm}$

（4）将蜡烛移到 $37\mathit{cm}$刻度线上，观察到的像是　      　（选填“倒立”或“正立”）的。

小明同学用蜡烛、凸透镜和光屏等器材做“探究凸透镜成像规律”的实验，记录的实验数据和观察结果见下表。

试验次数	物距 $u/\mathit{cm}$	像的性质			像距 $v/\mathit{cm}$
			大小	正倒
1	30	实	缩小	倒立	15
2	25	实	缩小	倒立	17
3	22	实	缩小	倒立	18
4	18	实	放大	倒立	22
5	15	实	放大	倒立	30
6	13	实	放大	倒立	43
7	9	虚	放大	正立	无法测量
8	6	虚	放大	正立	无法测量

分析表中数据回答下列问题。

（1）实验中供了如下三种不同焦距的透镜，则小明所用透镜的焦距 $f$为　      　。

$A.20\mathit{cmB}.10\mathit{cmC}.15\mathit{cm}$

（2）比较物距 $u$与焦距 $f$的关系，可得出：

①凸透镜成缩小实像的条件是　                   　。

②凸透镜成虚像的条件是　                       　。

（3）凸透镜成放大的实像时， $u$　      　 $v$．（选填“ $>$”“ $=$”或“ $<$” $)$

如图所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置。

（1）实验前老师为同学们准备了焦距分别为 $10\mathit{cm}$和 $30\mathit{cm}$两个凸透镜，为了顺利完成实验，你应该选择焦距为　       　 $\mathit{cm}$的凸透镜；

（2）将点燃的蜡烛和光屏分别放在如图所示的位置，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，像的性质是倒立的　       　（选填“放大”或“缩小”）的实像，　      　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是根据这一原理工作的；如果此时将蜡烛和光屏对调，光屏上　　       （选填“能”或“不能”）呈现烛焰清晰的像；

（3）若小华在做实验时，不小心让凸透镜和自己的衣服发生了摩擦带了静电，将一小片碎纸片吸附到了凸透镜上面，将凸透镜的镜面遮挡住了一部分，此时光屏上　       　（选填“烛焰的像不完整”、“会有纸片的像”或“烛焰的像变暗了些”）。