初中物理透镜及其应用实验题

某同学用蜡烛、凸透镜和光屏等器材探究凸透镜成像的规律。

（1）用焦距为10cm的凸透镜进行实验，蜡烛和凸透镜放置在如图甲所示的位置，将光屏移动到图示位置时，光屏上得到烛焰清晰的、 　    　、 　    　立的实像。

（2）保持凸透镜和光屏的位置不变，换用焦距为20cm的凸透镜继续实验，下列说法正确的是 　    　（填序号）。

A．	①向左移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰缩小的清晰的实像
B．	②向左移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像
C．	③向右移动蜡烛，可以在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像
D．	④无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像

（3）如图乙所示，F表示凸透镜的焦点，S表示烛焰，S′表示S经凸透镜所成的像，请在图乙中画出入射光线SA经过凸透镜之后的光线。

智能手机进入平常百姓家，很多人对它爱不释手。瑞瑞同学学习了物理知识后，对手机的一些功能进行了科学探究。

（一 $)$拍照功能

【提出问题】如图1所示，同一位置，拍同一地点，为什么会变大呢？

【猜想与假设】手机的镜头可能是一个焦距可以改变的凸透镜。

【设计实验】瑞瑞同学设计制作了一个水透镜，探究实验装置如图2所示。

【进行实验与收集证据】

（1）保证蜡烛和水透镜的位置不动，利用注射器注入或吸出水的多少，改变水透镜的厚薄，从而改变水透镜焦距；

（2）测出水透镜焦距的大小，并移动光屏，得到清晰的像后，将观察到的现象与数据记录在下表：

凸透镜	焦距 $f=14\mathit{cm}$			焦距 $f=16\mathit{cm}$
实验序号	1	2	3	4	5	6
物距 $u/\mathit{cm}$	30	40	60	30	40	60
像距 $v/\mathit{cm}$	26	22	18	34	27	22
像的正倒	倒立	倒立	倒立	倒立	倒立	倒立
像的大小	缩小	缩小	缩小		缩小	缩小
实像的大小	由大变小			由大变小

【分析与论证】

通过对实验序号2与5、3与6的数据分析，得出初步结论：在物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成实像的像距　　，像距与物距的比值越大，所成实像的大小　　（选填“越大”、“越小”或“不变” $)$

【评估】

（1）请你补充实验序号4中漏填的实验记录：　　；

（2）在成实像的情况下，焦距不同的凸透镜，成像的共同特点都是　　（选填“倒立”或“缩小”或“不变” $)$

（二 $)$无线充电

如图3所示，是一个手机无线充电装置。该装置是利用了　　的原理对手机进行充电的。

（三 $)$微信运动

利用微信运动软件，可以记录每天行走的步数。假如瑞瑞同学每天行走1万步，其平均步长为 $50\mathit{cm}$，由此可知瑞瑞同学每天大约行走　　 $\mathit{km}$。

（四 $)$振动模式

振动可以发声，某些手机的振动模式，是因为其内部有个微型电动机会带动转轴上的叶片振动，如图4所示，能实现振动功能的叶片可能是哪一种：　　。

学过透镜知识后，小明实验小组在光学实验室（暗室）想对学过的知识进行深入研究，可用的器材有：光源S（视为点光源）、圆形凸透镜（直径为D）、光具座、光屏（足够大）。经讨论他们决定先从測凸透镜的焦距开始。

（1）在光屏中央画一个与凸透镜直径相同的圆，找出圆心O′。

（2）将光源、凸透镜和光屏放在光具座上，调节它们的高度，使光源、凸透镜光心和 　′　在同一水平直线上。

（3）固定凸透镜的位置，将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动，直到光屏上的光斑 　　，就可以从光具座上读出凸透镜的焦距，此时各器材在光具座上的位置如图甲所示，该凸透镜的焦距为 　　cm。

（4）为了验证测出的焦距值是否准确，小明提出可以左右移动光屏，若光屏上的光斑大小不变，则测出的焦距准确。若向右移动光屏，光斑变大，说明本次测出的凸透镜的焦距比真实值 　　。

（5）在移动光屏的过程中，小明发现在光屏上光斑外侧还有一个暗环，他猜想可能是凸透镜的边框造成的，于是他拆除边框直接将凸透镜固定在光具座上，进行实验验证，发现暗环仍然存在。你认为暗环是如何形成的？ 　　。若光源S在左焦点上，光屏在右焦点处，如图乙所示，请你算出此时暗环的面积等于 　　。

小明在探究“凸透镜成实像时像距与物距的关系”的实验中，所用的实验器材有：光具座、凸透镜、光屏和蜡烛等．
（1）将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一________上．
（2）该实验应使凸透镜成实像，那么凸透镜成实像的条件是：物距_________焦距．
（3）记录的实验数据如下表．从表中数据可得透镜焦距为_________cm，请在图2方格纸上画出像距与物距的关系图象．


（4）小明得出探究结论后，又用上述器材做了一个实验．把蜡烛放在光具座上的0刻线处，凸透镜放在17cm刻线上，如图1所示．移动光屏在a位置找到像，则可由所作图象2得a位置大致在________cm刻度处．
（5）小明把发光二极管组成的T字母（设“其实际大小即如题中字符尺寸”所示）代替蜡烛，在不移动图1中各元件位置的情况下，光屏上所成像形状是  （在横线上画出所成像的大致形状）．
（6）小华提出疑问，当蜡烛成倒立的像时，左右是否也颠倒呢，小张说道，只要将T型灯管换成________型灯管即可。
（7）港北物理兴趣小组在此实验基础上又进一步探究了利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜，并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”，如图所示．

首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将 （选填“偏离”或“偏向”）主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度  （选填“会”/“不会”）改变.在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是               ．
（8）如图乙所示，液体透镜被安装在光具座上，不断改变液体透镜凸起程度，调节蜡烛、光屏位置，使得每次在光屏上得到等大的像，发现随着液体透镜越凸，蜡烛和光屏的距离就越近，说明透镜的凸起程度越大焦距            （越大/不变/越小）。
（9）有同学提出该种透镜对光的会聚能力是否与液体的种类有关呢？请你帮助设计实验，写出简易步骤，并判断。
步骤 ：                                                                 
                                                                        
判断 ：                                                                 

为探究凸透镜成像规律，小明和同学利用桌上两个玻璃凸透镜（A、B）实验，A、B两凸透镜的焦距分别为10cm和20cm：

（1）小明将其中一块凸透镜放在光具座上，当凸透镜及光屏的位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像．由图可知他选择的凸透镜为    （选填“A”或“B”） ；
（2）实验前，要调整凸透镜、光屏和烛焰的高度，使它们的中心在同一高度，目的是    ，你认为下面几种调整方法中最方便合理的是    ；
A．眼睛平视，视线与光具座平行，利用“三点一线”把“三心”调整到同一高度
B．用刻度尺一个一个的测量，可以很准确地控制“三心”在同一高度
C．把蜡烛、透镜和光屏在光具座上移到一起，调整“三心”在同一高度，然后再分开
（3）随着实验的进行，蜡烛越烧越短，将会发现光屏上的像向    （选填“上”或“下”）移动；
（4）为了探究近视眼和远视眼的成因，小明和同学课后利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜．当蜡烛、光屏和液体透镜如图放置，光屏上出现清晰的烛焰像，此烛焰像应是    （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像．用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，发现光屏上的烛焰像模糊了，若把蜡烛逐渐靠近凸透镜时，光屏上的像又清晰了，说明液体透镜注水后，成的像将    （选填“靠近”、“远离”）凸透镜，此实验说明了    （选填“近视”或“远视”）眼的成因；

（1）如图所示，光会聚于b点，在虚线区域内放甲透镜后，光会聚于主光轴MN上的a 点；在虚线区域内换放乙透镜后，光会聚于主光轴MN上的c点．现在小明想进一步探究凸透镜成像的特点，他应选择          （选填“甲”或“乙”）透镜。
小明选择好凸透镜后在光具座上进行实验：

（2）为测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，须调节光屏位置直到在屏上得到一个            的光斑．图甲是调节完成的状态，该透镜的焦距f=         cm；
（3）小明按图乙组装好实验装置。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，你猜想造成上述现象的原因是                         ；
（4）如图丙所示，蜡烛在光具座上A处时，可在B处的光屏上成一清晰的像，所成像为        、        的实像．若把蜡烛从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。
（5）小明和其他同学继续利用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20.0cm时，有两个小组所测像距分别为16.0cm、24.0cm，与理论像距20cm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：

在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）由图甲可知，该凸透镜的          是15.00cm。
（2）实验前，在摆放凸透镜、蜡烛和光屏时要求三者的中心在同一水平高度，同时注意将       （填“凸透镜”、“蜡烛”或“光屏”）摆放在另外两个元件的中间。
（3）如图乙所示，若想在光屏上（光屏未画出）得到烛焰清晰放大的实像，则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四个位置中的__________位置。

（4）通过实验小明明白了照相机的成像原理，一次他在给兄弟班级照毕业像时，发现两旁还有同学没有进入观景框内，他应将照相机        (填“靠近”或“远离”)被拍照的同学，这样才能在观景框内看到全班同学清晰的画面。
（5）小明进一步学习知道了眼球的成像原理。一束来自远处的光经眼球的角膜和晶状体折射后所成的像落在视网膜       （填“前”或“后”），这就是近视眼，矫正方法是戴一副由     （填“凸”或“凹”）透镜片做的眼镜。

在上图中，光屏上所成清晰的像应是倒立   的实像（选填“缩小”、“等大”或“放大”），该实验现象可以说明    的成像特点（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）。该凸透镜焦距可能为     厘米（选填“10”、“12”、“15”），保持透镜位置不变，当蜡烛向左移动时，应将光屏向     移动才能再次得到清晰的像（选填“左”或“右”）。

在用焦距为10cm的凸透镜来探究成像规律的实验中。
（1）如图所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度。其目的是使像成在              。

（2）当烛焰距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、_________(选填“放大”或“缩小”)的实像。
（3）把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜。给“眼睛”戴上远视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像。若取下远视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏___________(选填“远离”或“靠近”)凸透镜。
（4）若保持蜡烛的位置不动，把凸透镜从距离蜡烛一倍焦距处向蜡烛移动2cm，可以从           （填“光屏一侧”或“蜡烛一侧”）通过凸透镜观察到蜡烛正立、      的虚像，       就是利用了这一成像规律。

探究"凸透镜成像规律"的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在同一直线上的A、O、B位置，在光屏上得到的清晰的烛焰的像，如图所示．

（1）将凸透镜向_____移动，可以使烛焰的像清晰地成在光。
（2）此时所成的像是倒立、______的实像。(填"放大"、“等大”或"缩小")。

在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）如图1所示，实验前要先调节烛焰、凸透镜和光屏，使三者的中心            ．
（2）点燃的蜡烛分别放在a、b、c、d四个不同的位置，如图2所示，其中蜡烛放在  点时，光屏上得到的像最小；放在  处得到的正立的虚像；在    处的成像规律是投影仪的原理。

（3）物体从b点沿主光轴移到c点，物体的像将变       （填“大”或“小”）
（4）试验时，蜡烛随着燃烧而变短，光屏上的像向     （选填“上”或“下”）移动；
（5）当物体放在a点时，遮住凸透镜的上面一半，则物体像的大小将变       （选填“大”、“小”或“不变”）
（6）若某次实验在光屏上出现一个缩小的像时，测得光屏到凸透镜的距离为30cm，则当物体距离凸透镜20cm时，下列哪一项是正确的。
A 光屏上一定会出现一个放大的像    B 光屏上可能不会出现像
C 光屏上可能出现一个缩小的像      D 都有可能
（7）照相机的镜头相当于一个凸透镜，如图3是我国海监人员正在用一台可变焦距的相机拍摄钓鱼岛，如果要让像更大一些，镜头焦距应该调得       （选填“较大”或“较小”）．

如下图所示是小明同学探究“凸透镜成像的规律”实验装置。(已知凸透镜的焦距为15cm)

(1)实验装置中明显错误的是烛焰、凸透镜和光屏三者的中心              ，因而导致光屏上接收不到烛焰的像。
(2)小明调整好装置后，物距如上图所示，光屏上所成的像是倒立、      的实像，这种成像规律在实际中的应用有(请举出一例)              。若将蜡烛向左移动一些，调节光屏，当光屏上再次得到清晰的像，像的大小将        （选填“变大”、“变小”或“不变”）。
(3)如果保持透镜的位置不变，将蜡烛移到装置图中20cm处，在光屏上     (填“能”或“不能”)承接到像，这是因为                                      。

如图所示：在利用太阳光测量凸透镜的焦距时，小华将凸透镜正对着太阳，再把一张纸放在它的下方，如图所示．当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为L．小华推断，凸透镜的焦距一定大于L．

(1)你认为小华的推断对吗?答：                    。
(2)小华为了检验自己的推断是否正确，可将手上的凸透镜向下方的纸张移近了一些，若观察纸上呈现的光斑（选填“变大”“先变小后变大”“变小”）则自己的推断是正确．
小明在用焦距为10cm的凸透镜来探究其成像规律的实验中，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，
(3)当烛焰、凸透镜位于图甲中刻度对应的位置时，光屏上得到一个清晰的像，该像是一个倒立、_____(选填“放大”或“缩小”)的实像．此时所成的像与_______所成的像性质相同(填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)．
(4)对于焦距相同的凸透镜，一个物距应该对应唯一的一个像距，但从各组汇报数据中发现，物距均为12.00cm时，有三个小组所测像距分别为23.00cm，24.00cm，26.00cm．若他们的数据差别不是因为长度测量误差导致的，你认为出现这种情况的操作原因是_____．
(5)实验一段时间后，发现蜡烛渐渐变短了，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应该将光屏向_____移动．(填“上”或“下”)
(6)把图甲中的凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜．给“眼睛”戴上近视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像，如图乙所示．若取下近视眼镜，为使光屏上得到清晰的像，应将光屏_____(选填“远离”或“靠近”)透镜．
(7)蜡烛成完整像时，如果用白纸将凸透镜的上半部分挡住，则光屛上（选填“能”或“不能”）成烛焰完整的像。

在探究凸透镜成像的实验中，

甲                          乙                      丙
（1）小明同学将凸透镜对着太阳光，调整凸透镜和白纸间的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点，如图甲所示，这一操作是为了    。
（2）接下来，小明将器材组装成图乙，其中明显还需要调整的一个器材是    。调整后恰好能从光屏上观察到倒立、    （选填“缩小”或“放大”的实像，该成像特点可作为    的原理（选填“照相机”或“电影放映机”）．
（3）实验一段时间后观察到光屏上出现如图丙所示的情况，为得到完整的像，他可将凸透镜向    调节；
（4）小明拿来一只眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，且较靠近凸透镜．结果，光屏上原来清晰的像变模糊了，他只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像．由此可见，这只眼镜是    （填“凸”或“凹”）透镜，戴这种眼镜人的眼睛的缺陷是    （选填“近视”或“远视”）．

小明在“探究凸透镜成像规律”的实验时：
（1）他把凸透镜正对着太阳光，在白纸上得到一个亮点F，用直尺进行测量的情况如图甲所示，则凸透镜的焦距是_______    ；
（2）蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图乙所示，其中明显还需要调整高度的是_______  ，调整后恰好能从光屏上观察到倒立、_______  （选填“放大”或“缩小”）的实像，该成像特点可作为_______       的原理（选填“照相机”或“投影仪”）；

（3）小明将蜡烛稍靠近凸透镜，光屏上的像变模糊，他采用的方法是：适当移动光屏远离凸透镜，再次在光屏上得到清晰的像，则像将______________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；若不移动光屏，在蜡烛和凸透镜之间放一个焦距大小合适的_________（选填“凸透镜”或“凹透镜”）也能使光屏上的像变清晰。
（4）小明同学最近感觉视力下降，他去看医生时，医生用如图所示的示意图为他讲解视力下降的道理。由图可知，他的右眼已____________（选填“近视”或“远视”），应佩戴____________（选填“凸透镜”或“凹透镜”）矫正视力。