初中物理透镜及其应用实验题

【探究名称】探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关
【提出问题】小明通过前面物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜．在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（图甲），看到手指      的像；然后再用它观察远处的房屋（图乙），看到房屋      的像．（选填“放大”、“等大”或“缩小”）

他想：凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关？
【进行猜想】凸透镜成像的大小可能与      有关．
物体到凸透镜的距离/cm   光屏上像到凸透镜的距离/cm   光屏上像的大小
1    40    13.5   缩小
2    30    15   缩小
3    20    20   等大
4    15    30   放大
5    10   光屏上没有像
6    8   光屏上没有像
【设计并进行实验】
（1）小明在图丙所示的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如上表所示．
（2）实验中，当小明用白纸遮掉凸透镜的上半部分时，光屏上成像的情况是     

A．只出现烛焰的上半部分的像	B．只出现烛焰的下半部分的像
C．仍然是完整的像，只是变暗些	D．成像情况像不受任何影响

（3）若小明改用焦距为12cm的另一凸透镜重做第4次实验，保持烛焰和凸透镜的位置不变，要在光屏上成清晰的像，他应将光屏向      （选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动
【结论与应用】分析数据可知：
（1）物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越      ．
（2）保持蜡烛与光屏的位置不变，适当移动凸透镜，光屏上能成      次像．
（3）光屏上没有成像的原因是      ．

小勇看到自己离镜子越远，像越小。于是用如图甲所示的装置，探究物体远离平面镜时，像的大小如何变化。

（1）小勇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，小勇应在蜡烛　   　（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　            　。

（2）将蜡烛A向左移动，重复上述实验过程，得到了相同的实验结果。得出：物体远离平面镜时，所成像的大小　     　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（3）小勇又找来一些实验器材，想继续探究物体远离凸透镜时，光屏上像的大小如何变化。

①他将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏调节到图乙所示的位置时，光屏上出现清晰的像，所成的像是　     　（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的烛焰的像。

②保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，移动光屏直到光屏上再一次出现清晰的像，对比两次光屏上像的大小得出：物体远离凸透镜时，光屏上所成的像变　　（选填“大”或“小”）。

（4）小勇将蜡烛继续向左移动，保持凸透镜和光屏的位置不变，在蜡烛和凸透镜之间放置了一个度数合适的眼镜，光屏上也得到了清晰的像，他放置的应该是　     　（选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）。

小明利用凸透镜成像规律的装置做了以下一些探究活动．

（1）调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置，在光屏上得到了烛焰清晰的像，他用手指指尖触摸到了凸透镜的上半部分，这时观察到光  （填“会”或“不会”）出现指尖的像，光屏上烛焰的像会变（填“亮”或“暗”）些．
（2）将一只眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来烛焰清晰的像变模糊了，使光屏远离透镜，又能在光屏上看到烛焰清晰的像．由此可见，这只眼镜片是  （填“近视”或“远视”）眼镜片，这种眼镜片对光线有  （填“会聚”或“发散”）作用．

小明同学在做“探究凸透镜成像现律”的实验。

（1）前面学过，物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像；物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像；物体离放大镜比较近，成放大、正立的虚像。据此小明提出的问题是，像的虚实、大小，正倒跟　　有什么关系？

（2）如图甲，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距 $f=$　　 $\mathit{cm}$。

（3）小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镜放在光具座刻度 $50\mathit{cm}$位置处不变，把蜡烛放在刻度 $10\mathit{cm}$处，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是　　（选填“照相机”、“放大镜”或”投影仪” $)$

（4）如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成像时的像距 $v$和物距 $u$关系的图像，由图像可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐　　。当 $u>2f$时，物体移动速度　　（选“大于”、“小于“或“等于” $)$像移动的速度，当 $f<u<2f$时，物体移动速度　　（选填“大于”，“小于”或“等于” $)$像移动的速度。

探究“凸透镜成像规律”实验中：

（1）由于凸透镜焦距未知，他让一束平行光正对射向该透镜，调节光屏位置直到在屏上得一个________的光斑．图1是调节完成的状态，由光具座上的刻度尺可以读出该透镜焦距f =_____cm；
（2）如图2所示小明将蜡烛和光屏固定好后．在只移动透镜的情况下，他发现都不能在光屏上成清晰的像．由此，他猜想造成上述现象的原因是__________________________；
（3）通过实验，小明总结的三个实验结论如下表，其中正确的实验序号有_______。

实验	物距（u）	像的性质	像距（v）
序号	实虚	大小	正倒
l	u>2f	实像	缩小	倒立	f<v<2f
2	f<u<2f	实像	放大	倒立	v>2f
3	u<f	虚像	放大	倒立

（4）如图3，蜡烛在光具座上A处向左移动距离s到C，为在光屏上再次成清晰的像，则他应将光屏向_____(选填“左”或“右”)移动，光屏移动距离s′_____s．(选填“>” “=”或“<”)

小伟用如图甲所示的实验装置探究“凸透镜成像的规律”，所用凸透镜的焦距为10cm

（1）小伟在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一水平直线上，这样做的目的是：　                        　。

（2）实验过程中，凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。当蜡烛距离凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、　     　的实像（选填“放大”、“等大”或“缩小”）。

（3）接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离，为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像，他应将光屏向　    　透镜方向移动（选填“靠近”或“远离”）此时的像与步骤（2）中的像相比，大小将变　    　。

（4）如图乙所示，小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处，移动光屏，再次得到烛焰清晰的像，利用该成像规律制成的光学仪器是　     　（选填“放大镜”投影仪”或“照相机”）。小伟发现，随着蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像会向　   　移动。

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。

小明利用凸透镜成像规律的装置做了以下一些探究活动．

（1）调节蜡烛、凸透镜、光屏的位置，在光屏上得到了烛焰清晰的像，他用手指指尖触摸到了凸透镜的上半部分，这时观察到光  （填“会”或“不会”）出现指尖的像，光屏上烛焰的像会变（填“亮”或“暗”）些．
（2）将一只眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来烛焰清晰的像变模糊了，使光屏远离透镜，又能在光屏上看到烛焰清晰的像．由此可见，这只眼镜片是  （填“近视”或“远视”）眼镜片，这种眼镜片对光线有  （填“会聚”或“发散”）作用．

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。

晓霞为了探究凸透镜的成像规律，进行了如下操作并得到了相关结论。

（1）如图所示，让太阳光正对着凸透镜照射，把光屏置于另一侧。改变光屏与凸透镜的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，测得凸透镜的焦距是           cm。
（2）将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在同一高度上。
（3）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中。

实验序号	物距u /cm	像距v /cm	像的性质
1	30	15	a
2	20	20	倒立、等大的实像
3	15	b	倒立、放大的实像
4	6		正立、放大的实像

①在表中空格内填写的相应内容是：a                 ；b                 。
②当烛焰从远处靠近透镜时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应           透镜（填“靠近”或“远离”）。