初中物理凸透镜成像的应用实验题

在“探究凸透镜成像规律”的实验中：

（1）如图甲所示，该透镜焦距 $f=$　　 $\mathit{cm}$；

（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上后，点燃蜡烛，光屏上得到蜡烛的像如图乙所示。

若要让像成在光屏的中心位置，则可以将凸透镜向　　移动（选填“上”或“下” $)$；

（3）如图丙所示，把蜡烛放在光具座上　　点时（选填“ $A$”、“ $B$”、“ $C$”或“ $D$” $)$；在光

屏上能得到一个清晰放大的像，　　就是利用这种成像规律工作的（选填“投影仪”、“照相机“或“放大镜” $)$。

某同学利用焦距为 $f_1$的凸透镜做了三次实验，透镜、蜡烛、光屏所在位置以及光屏上得到清晰像的情况如图所示。

（1）由图所示的实验现象可知：随着物距的不断变小，像距和像的大小变化情况是　　。

（2）在图乙所示的实验中，只将凸透镜换为焦距为 $f$的凸透镜 $(f<f_1)$，为在光屏上得到清晰的像，光屏应向　　侧移动。

（1）利用微信“扫一扫”功能，通过智能手机的摄像头扫描二维码（如图甲）可快速获取网络信息，手机摄像头相当于一个凸透镜，凸透镜对光有　　作用（选填“会聚”或“发散” $)$。

（2）如图乙所示，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，此实验现象与　　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜” $)$的成像原理相同。保持透镜位置不变，将蜡烛向右移，光屏必须向　　（选填“左”或“右” $)$移动，才能再次呈现清晰的实像。

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：　　。

如图所示，在探究凸透镜成像特点的实验中，凸透镜的光心、烛焰、光屏中心在同一水平直线上，蜡烛、凸透镜位置如图所示，当光屏移至刻度尺 $80\mathit{cm}$处时，在光屏上观测到等大倒立的实像。则

（1）该凸透镜的焦距是　       　 $\mathit{cm}$。

（2）在题干中成像的情况下，把蜡烛向左移动 $5\mathit{cm}$，光屏应向　     　（选填“左”或“右”）移动可成清晰的像；

（3）在题干中成像的情况下，把蜡烛向右移动 $5\mathit{cm}$，然后移动光屏可成清晰的像，这种成像特点与实际生活中　       　（选填“放大镜”或“投影仪”或“照相机”）成像原理相同。

小雯用自制的水凸透镜（当向水凸透镜里注水时焦距变小，抽水时焦距变大）来探究“凸透镜成像规律”。

（1）如图甲所示，让一束平行于主光轴的光射向水凸透镜，在光屏上出现一个最小最亮的光斑，则此水凸透镜的焦距为　        　 $\mathit{cm}$

（2）小雯将蜡烛、水凸透镜和光屏调整至图乙所示的位置时，光屏上出现清晰的烛焰像，此像的性质是倒立、　      　的实像，小雯接着在蜡烛和光屏位置都不变的情况下，将水凸透镜移至光具座　　       $\mathit{cm}$刻度处，再次得到清晰的烛焰像。然后，小雯利用注射器从水凸透镜中向外抽少许水，光屏上原来清晰的像变得模糊不清，小雯要想重新得到清晰的烛焰像，在蜡烛和水凸透镜的位置都不变的情况下，应将光屏向　       　（选填“远离”或“靠近”）水凸透镜的方向移动。

小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中：

（1）为了粗测凸透镜的焦距，小明上午上课前，将凸透镜与水平地面平行放置，让太阳光照射到凸透镜上，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，小明认为此点到光心的距离，就是凸透镜的焦距，小强却说，这个距离不是凸透镜的焦距，其理由是　　。

（2）实验过程中，在图示位置，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，这与　　（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机” $)$的成像原理相同。若将蜡烛向右移动 $10\mathit{cm}$，调整光屏位置再次成清晰的像，此时像的大小比原来的像要　　。

在“研究凸透镜成像规律”的实验中。

（1）某次实验过程中，小敏移动光屏直到出现清晰的像，蜡烛、透镜和光屏在光具座上位置如图甲所示，此时所成的是倒立　　的实像。

（2）若通过移动透镜，使光屏上再次成清晰的像，透镜应该移到　　厘米刻度处。

（3）实验一段时间后，原来成在光屏中央的像“跑”到图甲所示的位置。下列操作可以让像重新回到光屏中央的有　　。

①光屏上移一段距离

②蜡烛下移一段距离

③透镜下移一段距离

（4）研究好成像规律后，小敏模拟了近视和远视的矫正。图乙中，小敏给透镜 $A$戴上“眼镜”（凸透镜 $B)$，光屏上刚好出现清晰的像，摘下“眼镜”后，光屏上的像变模糊，如图丙所示。若要通过移动蜡烛使像再次清晰，应将蜡烛向　　（选填“靠近”或“远离” $)$透镜方向移动一段距离。

如图是一种可以自由飞行、悬停的无人相机。如表为该相机的部分参数，请回答下列问题：

质量	0.24千克	机翼外壳材料	碳纤维
额定功律	40瓦	额定电压	5伏

（1）已知该相机镜头的焦距为 $f$，在正常拍射时，镜头与被拍摄物体间的距离 $u$应满足　　（选填“ $u>2f$”、“ $f<u<2f$” $)$

（2）该相机在一定时间内升离了50米，计算该相机在此过程中克服自身重力做的功。

（3）计算该相机正常工作时的电流。

实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律，当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像，回答下列问题：

（1）光屏上像的性质为　　。

（2）关于本实验中得到的像在生活中的应用，举一个例子　　。

（3）从图中读出物距为　　 $\mathit{cm}$，并推算出焦距为　　（选填字母）。

$A$． $f<15\mathit{cmB}.15\mathit{cm}<f<20\mathit{cm}$    $C$． $f>30\mathit{cm}$

（4）如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，是否仍然成像？　　。

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 $10\mathit{cm}$，点燃的蜡烛与凸透镜固定不动。移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是　　、　　的实像；遵从这一成像原理的是　　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜” $)$。

在焦距为 $5\mathit{cm}$、 $9\mathit{cm}$和 $15\mathit{cm}$的凸透镜中选择一个放置在如图所示的位置，将蜡烛、光屏分别置于光具座上透镜两侧，调整透镜和光屏的中心大致与烛焰的中心在　　；若将蜡烛放置在 $A$点通过三个凸透镜都能在光屏上成像，则焦距为　　 $\mathit{cm}$的透镜所称的像最大，若在 $\mathit{BC}$间移动光屏时可在光屏上得到清晰的像，则实验中所用透镜的焦距可能是　　 $\mathit{cm}$。

在某次光学实验活动中，小明做了如下两个实验：

（1）“探究凸透镜成像规律”实验如图甲所示。

①蜡烛放在A点，移动光屏直到光屏上出现最清晰的像，利用此成像原理可以制成　       　。

②保持蜡烛位置不变，小明将自己的近视镜片放在蜡烛与凸透镜之间，并靠近凸透镜，若想在光屏上再次得到清晰的像，小明应该向　      　（填“靠近”或“远离”）凸透镜方向移动光屏。

③小明又把蜡烛放在B点，继续观察蜡烛所成的像，此时眼睛应在　        　（填“蜡烛一侧”或“光屏一侧”）观察。

（2）“探究平面镜成像特点”实验如图乙所示。

①在水平桌面上平铺一张大白纸，玻璃板应　     　放置。

②把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面，再拿一支外形相同的未点燃的蜡烛在玻璃板后面移动，直到看上去它与前面那支蜡烛的像完全重合。两支蜡烛外形相同是为了验证像与物　          　

③多次实验后，小明将数据记录如表二分析表中数据可以得出平面镜成像时，像与物　                                  　。

次数	蜡烛到玻璃板的距离/cm	像到玻璃板的距离/cm
1	10	10
2	15	15
3	20	20

如图甲、乙所示，小佳手拿一个凸透镜，先看了自己的指纹，再伸直手臂看窗外远处的物体，看到的像是不同的。这是为什么呢？他做了如图丙所示的探究实验，凸透镜的焦距为10cm，他先后将蜡烛放在A、B、C三个区域内。调整光屏的位置，观察成像情况。

（1）将蜡烛放在　     　区域时，反映的是图甲的成像原理，此时眼睛要在　   　（选填“蜡烛”或“光屏”）一侧观察，才能看到一个　    　（选填“正立”或“倒立”）、放大的虚像。

（2）将蜡烛　     　区域时，反映的是图乙的成像原理，这个成像性质在实际生活中的应用是　      　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。

（3）实验完毕，小佳将蜡烛换成一个高亮度的LED小灯，调整好高度，把它放到光具座的某一位置，左右移动光屏，发现光屏上出现了一个大小始终不变的圆形光斑（不是像），出现这种情况的原因是　                  　。

小明利用光具座、两个凸透镜（焦距分别为10cm、20cm）、光屏、蜡烛、火柴等器材探究凸透镜成像规律。

（1）实验中将其中一个凸透镜放在光具座上，当蜡烛、透镜及光屏的位置如图所示时，恰能在光屏上得到清晰的像，则他选择的焦距为　　cm的凸透镜；

（2）保持蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜移向蜡烛，光屏上会再次出现清晰的倒立、　　的实像；

（3）实验过程中，燃烧的蜡烛变短，导致光屏上烛焰的像向　　（选填“上”或“下”）移动，可将凸透镜的高度调　　（选填“高”或“低”），使像呈现在光屏的中央。