初中物理透镜及其应用实验题

如图是小明"探究凸透镜成像规律"的实验装置，他发现蜡烛离透镜越远，光屏上得到的像越 　　选（填"大"或"小"。）当把蜡烛向凸透镜的靠近时，要想光屏上得到清晰的像，光屏应 　　（选填"远离"或"靠近"）凸透镜，此时在光屏上看到的像是 　　（选填"正立"或"倒立"）的像，当蜡烛继续靠近凸透镜的过程中，发现蜡烛的位置在 　　时，无论怎样移动光屏，光屏上都得不到蜡烛的像。

请完成与下列实验有关的填空。

（1）如图 $-1$ ，将两个表面磨平的铅块相互紧压，它们会"粘"在一起，甚至无法被重物拉开，是因为铅块的分子间存在 　　。

（2）如图 $-2$ ，在"探究水沸腾时温度变化特点"的实验中，沸腾后继续给水加热，水的温度 　　。

（3）如图 $-3$ ，此时烛焰通过凸透镜在光屏上成清晰、等大的实像。将蜡烛移至 $15\mathit{cm}$ 刻线处，移动光屏使烛焰再次在屏上成清晰的像，则烛焰在屏上成的是倒立、 　　的实像，生活中的 　　（选填"照相机""投影仪"或"放大镜" $)$ 就是利用凸透镜这一成像规律制成的。

学习小组用图1中甲所示的圆柱形纸质套筒做"探究小孔成像规律"的实验，发现像的大小不同，亮度也不一样。

（1）关于像的亮度与哪些因素有关，他们提出以下猜想：

猜想1：与小孔到光屏的距离有关；

猜想2：与小孔的形状有关；

猜想3：与小孔的大小有关；

①类比利用太阳光测凸透镜焦距时，光屏从焦点处远离透镜过程中，光斑越大越暗的现象，可判断猜想1是

　　的。

②验证猜想2时，固定烛焰、纸筒和光屏的位置，更换使用如图1中乙所示的三个小孔进行实验，分别观察比较所成像的亮度。他们实验中存在的问题是 　　。

③为验证猜想3，固定烛焰、小孔和光屏位置，只改变圆孔直径，观察到的现象如下表：

圆孔的直径/mm	小于1.0	1.0	1.5	2.0	2.5	4.0
像的清晰度	清晰	清晰	清晰	清晰	较模糊	模糊
像的明亮程度	﹣﹣﹣﹣﹣逐渐变亮→

实验现象表明：在小孔成像清晰时， 　　。

（2）学习小组对像的清晰度与亮度问题作进一步探究，如图2所示：

①在纸筒底部中心开一小孔a，又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c，光屏上观察到三个像。在b、c两孔处放置两相同的三棱镜，移动光屏到图丙位置时，光屏上只出现一个清晰的更亮的像。则b、c两小孔处三棱镜放置的方式可能是 　　。

②他们设想在b、c两孔之间再开若干个小孔，并在小孔处放置棱镜，所成的像都与b、c两孔处三棱镜所成的像重合，则光线通过这些棱镜的偏折程度比通过b、c两孔处三棱镜的要 　　（选填"大"或"小"）

③若开一个大孔，并在大孔处放一合适的凸透镜替代上述所有棱镜后，恰能在图丙位置光屏上呈现清晰的像，则此像是 　　倒立的实像；若只用a孔替代凸透镜，在图丙位置光屏上所成的像与该透镜所成的像相比，像的亮度 　　，像的大小 　　。

用如图所示的实验器材做“探究凸透镜成像规律”实验，记录的部分数据及现象见表：

实验序号	物距 $u/\mathit{cm}$	像距 $v/\mathit{cm}$	像的性质
1	60	12	倒立缩小实像
2	30	15
3	15		倒立放大实像
4	20	20	倒立等大实像

（1）该实验所用凸透镜的焦距 $f=$　       　 $\mathit{cm}$

（2）上表中空白处，像的性质是　        　，像距 $v=$　     　 $\mathit{cm}$

（3）当 $u$与 $f$的大小关系满足 $u$　     　 $f$时，光屏上接收不到像。

小明同学在实验室利用光具座"探究凸透镜成像规律的实验中：

（1）元件摆放位置如图所示，在光屏中心呈现出清晰的烛焰的像，由此可知透镜焦距为 　　 $\mathit{cm}$ 。

（2）保持透镜和光屏的位置不动，把蜡烛放在刻度尺的 $15\mathit{cm}$ 处，可在蜡烛和凸透镜间合适位置添加一个焦距恰当的 　　透镜，仍能在光屏上承接到烛焰清晰的像；若不添加透镜，适当移动光屏可承接到一个倒立的、 　　的实像；

（3）在实验中，小明更换了一个凸透镜，使三者还处于如图所示的位置，并使三者中心在同一高度，在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法承接到烛焰的像（光具座足够长），出现这种现象的原因可能是 　　。（写出一种原因即可）

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”）

如图所示，是"探究凸透镜成像规律"的实验装置，凸透镜的焦距为10cm。

（1）实验时，通过调节使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在 　 　；

（2）当光屏上呈现清晰的像时，蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示，此成像规律在生活中的应用是 　 　；

（3）保持蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜移至30cm刻线处，光屏上的像变模糊了，在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜的位置放一个合适的 　 　眼镜，光屏上的像再次清晰。

在探究“凸透镜成像的规律”实验中：

（1）如图甲所示是小明通过实验得到的凸透镜的像距 $v$和物距 $u$关系的图象。由图象可知凸透镜的焦距是　       　 $\mathit{cm}$。

（2）把蜡烛放在距凸透镜 $16\mathit{cm}$处时，如图乙所示，在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、　      　的实像。

（3）实验完成之后，小明把自己的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，如图丙所示，因为近视眼镜对光有　     　作用，所以光屏上原来清晰的像变得模糊了，若想在光屏上重新得到清晰的烛焰像，在不改变蜡烛和凸透镜位置的情况下，应将光屏　      　凸透镜。

在"探究凸透镜成像规律"的实验中，当光屏上有清晰的烛焰像时，蜡烛、透镜、光屏位置如图所示，则光屏上的像应为倒立、 　　（选填"放大""缩小"或"等大" 的实像，生活中的 　　（选填"照相机""放大镜"或"投影仪" 就是根据这一原理制成的；小琴同学用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分后，发现光屏上呈现的像是 　　（选填"完整"或"不完整" 的。

探究凸透镜成像特点时。

（1）小聪将凸透镜正对着太阳光，在透镜下方平行地放上白纸，如图1所示，测出透镜与白纸间距离 $s$ 与对应的白纸被烤焦的时间 $t$ ，绘出如图2所示图像，由图可知，白纸被烤焦的最短时间为 $2\mathit{min}$ ，对应的 $s$ 为 　　 $\mathit{cm}$ ，此距离即为该透镜的焦距 $f$ ；

（2）当透镜与蜡烛的距离为 $15\mathit{cm}$ 时，可在光屏上得到一个倒立、 　　（选填"放大""缩小"或"等大" $)$ 的清晰实像，利用这一成像原理可制成生活中的 　　（选填"照相机"、"投影仪"或"放大镜" $)$ ；

（3）仅将题（2）中蜡烛和光屏位置对调，根据光路可逆，在光屏上 　　（选填"能"或"不能" $)$ 得到一个清晰的像；

（4）将蜡烛移至如图3所示位置，可以透过凸透镜看到烛焰所成的 　　（选填"虚"或"实" $)$ 像；

（5）凸透镜对光有会聚作用，可以用来制成 　　（选填"近视"或"远视" $)$ 眼镜。

（一）测量平均速度

某同学跑八百米，使用电子表计时，刚开始起跑时示数如图甲，跑到400m处示数如图乙，跑完800m时示数如图丙。

（1）该实验的原理是 　                　；

（2）他前400m的平均速度是 　                　；

（3）他前400m的平均速度 　                　后400m的平均速度（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

（二）在探究“凸透镜成像规律”的实验中

（1）当透镜移至如图甲所示位置时，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是 　                　cm；

（2）若蜡烛、光屏和透镜如图乙所示，想得到一个倒立等大的实像，那么需要将光源向 　                　移动（选填“左”或“右”），除了要将光源移动以外，还需要将光屏 　                　凸透镜（选填“靠近”或“远离”）。

康巴什是全国首个以城市景观命名的国家 $4A$级景区，来自南京的小华拍了一张康巴什大桥的照片，如图甲，感觉有点小，更换镜头站在原地又拍了一张，如图乙。两次像的大小不同是何原因呢？他猜想可能是两个镜头的焦距不同造成的，为此，返校后小华在实验室找来相关器材进行了以下探究：

（1）如图丙，他先将 $f=10\mathit{cm}$的凸透镜固定在光具座上 $50\mathit{cm}$刻度处，再将蜡烛放在 $10\mathit{cm}$刻度处，移动光屏直到成清晰的像，此时光屏应在　           　刻度范围内。

（2）基于实验目的，接下来他换用 $f=5\mathit{cm}$的凸透镜仍固定在 $50\mathit{cm}$刻度处，保持蜡烛位置不变，移动光屏找到最清晰的像，此像大小比（1）中所成的像　                　。

（3）依据（2）问的结论，他又联想到望远镜的物镜（凸透镜）和目镜（凸透镜）的焦距大小也不同，为了尽可能成更大更清晰的像，则 $f_{物}$　    　 $f_{目}$，若将物镜和目镜互换位置，站在原地看同一物体，此时所成像的大小　     　不换位置时所成像的大小（均选填“ $>$”“ $<$”“ $=$”）。

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。

小文和同学们到实验室探究光学实验：

（1）在“探究平面镜成像特点”的实验中，如图甲所示，小文选取了两个外形相同的蜡烛 $A$和 $B$，将蜡烛 $A$放在薄玻璃板前点燃，小文应在蜡烛　　（选填“ $A$”或“ $B$” $)$的一侧观察，同时移动蜡烛 $B$，使它和蜡烛 $A$的像完全重合，这样在确定像的位置的同时也证明平面镜成像时像和物的大小　　；

（2）将蜡烛向右移动，重复上述实验过程，会发现：物体靠近平面镜时，所成像的大小　　（选填“变大”“变小”或“不变” $)$；

（3）在老师启发下，小文将玻璃板换成凸透镜，将蜡烛 $B$换为光屏、“探究凸透镜像规律”的实验，如图乙所示，观察到光屏上呈现清晰，等大的像，则该凸透镜的焦距为　　 $\mathit{cm}$；

（4）小文把蜡烛移动到光具座 $33\mathit{cm}$刻度线处，发现光屏上的像变得模糊，要使像变晰，光屏应向　　（选填“左”或“右” $)$适当移动、此时光屏上的像是倒立　　的实像；

（5）在上述（4）操作的基础上，老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像又变得模糊，小文发现当光屏向左移动适当距离后像又清晰，由此可知，老师的视力情况属于　　（选填“近视”“远视”或“正常）。

某小组用一焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验：

①如图所示，将光具座上点燃蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者中心调节到同一高度的目的是　                                   　。

②保持凸透镜位置不变，把蜡烛移动到A处，移动光屏可得到倒立、　   　（填“放大”或“缩小”）的像，根据此原理制成了　    　。此时小明将自己的近视眼镜放到B处，为了再次得到清晰的像，应将光屏向　    　（填“左”或“右”）移动。