一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题（难）
1．如图是“探究凸透镜成像规律”的装置示意图，其中凸透镜焦距为10cm。
(1)蜡烛和凸透镜置于图示位置，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______；若用课本挡住了凸透镜的上半部分，光屏上蜡焰的像会________；
(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)将蜡烛、凸透镜分别放在图中45cm、50cm的位置，蜡焰所成的像是______（选填“放大”或“缩小”）的像，这时眼睛应该在___________侧观察蜡焰的像。
【答案】放大投影仪变暗右放大凸透镜右侧
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]由图可知，此时的物距为15cm，物距与焦距的关系
2f>u>f
成倒立、放大的实像，其应用是投影仪。
[3]遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。
(2)[4]保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向右移动，当物距等于原来的像距时，根据光的可逆性，光屏上能成清晰缩小的像。
(3)[5][6]将蜡烛、凸透镜分别放在图中45cm、50cm的位置，此时物距为5cm，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，像与物体在凸透镜的同一侧，眼睛应该在右侧透过凸透镜观察烛焰的像。
2．探究凸透镜成像的规律：
(1)实验所用凸透镜的焦距为10cm。某次实验情形如图甲所示，此时光屏上恰好得到烛焰清晰的像，则物距u=______cm，烛焰的像应为图乙中的______，生活中的______就是利用这一原理工作的。
(2)在图甲所示实验情形下，紧靠凸透镜加放另一透镜，发现光屏上的像变模糊。保持蜡烛和凸透镜的位置不变，只将光屏向右移动又重新得到清晰的像，则所加的透镜为______。【答案】30 C 照相机凹透镜
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图甲可知，凸透镜在50cm刻度处，蜡烛在20cm刻度处，则物距
u=50cm-20cm=30cm
[2][3]由图可知，物距大于像距，且光屏上成清晰的像，此时成的是倒立、缩小的实像，所以烛焰的像应该是图乙中的C，生活中照相机是利用这一原理工作的。
(4)[4]保持蜡烛和凸透镜的位置不变，只将光屏向右移动又重新得到清晰的像，即相对于没加透镜之前像距变大了，说明成像光线被扩散了，所以加的透镜为凹透镜。
3．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的焦距是10cm，按照实验要求安装好实验器材，如图所示。
(1)点燃蜡烛，当蜡烛、凸透镜在图所示位置时，移动光屏，在光屏上______ （选填“能”或“不能”）得到清晰的像。
(2)保持凸透镜位置不变，将光屏移回至50cm刻度处，把蜡烛移至15cm刻度处后，再将光屏向________ （选填“左”或“右”）移动到适当位置，能在光屏上得到清晰的
__________（选填“正立”或“倒立”）、______ （选填“放大”或“缩小”）的像。【答案】不能右倒立放大
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]已知凸透镜的焦距是10cm，如图所示物距
u=30cm-20cm=10cm
物距等于一倍焦距，此时光屏上不能成像。
(2)[2][3][4]保持凸透镜位置不变，把蜡烛移至15cm刻度处后，此时物距
u'=-=
30cm15cm15cm
物距大于一倍焦距且小于两倍焦距，此时光屏上成倒立、放大的实像，像距大于两倍焦距；由题意可知应将光屏向右移动才能在光屏上得到清晰的像。
4．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，某小组同学利用焦距为10厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体，光屏和光具座进行实验，将测得的物距u、像距v以及所成像的高L
分
像
别记录在下表中．在验证得到凸透镜成像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在下表的后两列中．
实验序
号
物距u （厘米） 像高L 像（厘米） 像距与物距之比（厘米） 像距与物距之比（/v u ） 物距与像距之和（/u v ）（厘米） 1
60.0 12.0 0.60 0.20 72.0 2
50.0 12.5 0.75 0.25 62.5 3 30.0 15.0 1.50 0.50 45.0 4
18.0 22.5 3.75 1.25 40.5 5
16.0 26.7 5.00 1.67 42.7 6 14.0 35.0 7.50
2.50 49.0
①根据实验需要16-的数据，分析比较像距v 随物距u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，__________
②根据实验序号16-的数据，分析比较像高L 像与/v u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，__________
③该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论
（a ）根据实验序号13-的数据，分析比较物距变化量u ?与相距变化量v ?的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是：__________
（b ）根据实验序号16-的数据，分析比较物距u 变化时，L 像、u v +的变化情况，可得出得初步结论是：__________．
【答案】像距随着物距的减小而增大 同一发光体的像高L 像和/v u 成正比 同一发光体经同一凸透镜折射后，当u v ?>?时，成缩小的实像 当像高小于物高时，u v +随着u 的减小而减小；当像高大于物高时，u v +随着u 的减小而增大
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]同一凸透镜，焦距保持不变，观察比较实验序号1至6，可得物距逐渐减小而像距逐渐增大．
②[2]同一凸透镜，焦距保持不变，观察比较实验序号1至6，可得像高L 像和
v u
的比值恒定为3．
③（a ）[3]实验2序号与1序号相比，10.0u cm ?=，0.5v cm ?=，实验3序号与2序号相比，20.0u cm ?=， 2.5v cm ?=，像高均小于物高．
+也逐渐减小；（b）[4]观察实验序号1至3可得，像高L像小于物高，当物距减小时，u v
+反而逐渐增大．
观察实验序号4至6可得，像高L像大于物高，当物距减小时，u v
【点睛】
此题是探究凸透镜成像的规律，考查了凸透镜成像的规律的归纳与总结．凸透镜动态成像规律：凸透镜成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小．、逐一分析实验数据，在分析表格中数据时，要注意分析物距的变化、像距的变化及成像特点的变化，同时要注意像距与物距与焦距之间的关系．
5．小明和小红做“探究凸透镜成像规律”的实验：
(1)利用太阳光测量凸透镜的焦距时，小明将一把木质刻度尺的一端支于水平地面上，观察尺在地面上形成的影子，不断调节刻度尺，使其在地面上的影子______，这时尺的方向就与太阳光的方向平行。小明保持尺不动，小红将光屏A和凸透镜L按照图甲所示的方式均垂直于刻度尺摆放，光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦距为
______dm；
(2)实验中各器材的摆放位置如图甲所示，若要研究物距大于2倍焦距时，凸透镜的成像特点，则接下来的操作应该是______（填字母）；
a.蜡烛，凸透镜的位置保持不变，移动光屏直到找到清晰的像
b.光屏位置保持不变，将蜡烛移至15cm刻线处，移动凸透镜直到找到清晰的像
c.凸透镜位置保持不变，将蜡烛移至15cm刻线处，移动光屏直到找到清晰的像
(3)凸透镜能成等大的像吗？为了在实验中准确的比较像和物的大小关系，小明采用了以下的做法：
①为了画出相同的蜡烛，小明将白纸铺在水平桌面上，把点燃的蜡烛和玻璃板放置在如图乙所示的位置上，用笔在纸上画出蜡烛的“像”；
（______）
②将画有烛焰“像”的纸______ （填“正”或“倒”）贴在光屏上，这样便能在接下来的实验中准确的比较像和物的大小关系。
【答案】最短 1 c 倒
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]小明保持尺不动，小红将光屏A和凸透镜L按照图甲所示的方式均垂直于刻度尺摆放，光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦距为
f=10.0cm-0= 10.0cm=1dm
(2)[3]此时物距小于两倍焦距，所以需要调节蜡烛距离大于两倍焦距，根据凸透镜成像规律，物距大于两倍焦距，像距在一倍焦距到二倍焦距间。
[4]作出A点关于平面镜的对称点A'即A的像。如图所示：
[5]根据凸透镜的成像规律可知，当u=2f时，物体通过凸透镜成倒立等大的实像，所以比较像和物的大小关系，应将画有烛焰“像”的纸倒贴在光屏上。
6．如图a所示小王用点燃的蜡烛、凸透镜和光屏进行“探究凸透镜成像规律”的实验，凸透镑的焦距为20cm；
(1)保持凸透镜和光屏的位置不变，要使光屏承接一个倒立清晰的实像，可将蜡烛向
___________（选填“左”或“右”）移动一段距离；
(2)保持凸透镜位置不变，小王又将蜡烛移至光具座30cm刻度线处，发现无论怎样在光具座上移动光屏，都无法呈现清晰的像，原因是_________________________________；(3)为进一步探究凸透镜成像特点，小李又将蜡烛移至光具座40cm刻度线处，移动光屏仍接不到像，如图b所示，MN为透镜L的主光轴，试通过光路作图确定蜡烛AB通过透镜L 所成的像______________。
【答案】右物体处于一倍焦距处不成像
【解析】
【分析】
凸透镜成像的规律：
①u>2f时，2f>v>f，成倒立、缩小的实像；
②2f>u>f时，v>2f，成倒立、放大的实像；
③u=f时，不成像；
④u 【详解】 (1)[1]保持凸透镜和光屏的位置不变，即像距为50cm，大于二倍焦距，要使光屏承接一个倒立清晰的实像，物距应为一倍到二倍焦距之间，所以应将蜡烛向右移动一段距离。(2)[2]保持凸透镜位置不变，小王又将蜡烛移至光具座30cm刻度线处，此时物距等于焦距，即蜡烛位于焦点上，此时是不能成像的，所以发现无论怎样在光具座上移动光屏，都无法呈现清晰的像，即原因是：物体处于一倍焦距处不成像。 (3)[3]为进一步探究凸透镜成像特点，小李又将蜡烛移至光具座40cm刻度线处，物距小于焦距，此时凸透镜成正立放大的虚像，像与物在凸透镜的同侧；依据凸透镜的特殊光线，作出蜡烛的顶点的光路图，即与光轴平行的光线，折射后，过焦点；过光心的光线传播方向不变，然后反射延长两条折射光线，交于一点，此点为蜡烛顶点的像，过此点向光轴作出垂线，垂线段为蜡烛的像，如图所示： 【点睛】 凸透镜成像规律是常考试的内容，应牢记凸透镜的成像规律，有些同学总是记不住，要下 点功夫，可以结合成像光路图进行练习、记忆。 7．小明用如图所示的装置探究凸透镜成像规律，凸透镜的焦距是15cm，把凸透镜固定在50cm刻度线处，蜡烛固定在15cm刻度线处： (1)实验时，应调节烛焰、凸透镜与光屏三者的中心在____________； (2)当装置如上图所示时，光屏应该在_______区域内移动（选填“Ⅰ”或“Ⅱ”），烛焰才能在光屏上成清晰的像，像是倒立的、_______的实像，生活中的_________就是利用这个原理制成的，当烛焰向右移动10cm后，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向 _______（选填“左”或“右”）移，此时所成像将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）； (3)实验中蜡烛在原来的位置越烧越短，则像在光屏上的位置会___________（选填“往下移”、“不变”或“往上移”）； (4)上图中（蜡烛在15cm刻度线处）调整好像的位置后，小明取了一副近视镜放在凸透镜和蜡烛之间，要使光屏上还能呈清晰的像，可将蜡烛适当________（选填“左”或“右”）移； (5)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 【答案】同一高度Ⅰ缩小照相机右变大往上移左 C 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]实验时，应调节烛焰、凸透镜与光屏三者的中心在同一高度。 (2)[2]由图知，若蜡烛在15cm刻度处，则物距 u=50cm?15cm=35cm>2f 像距处于f和2f之间，光屏离凸透镜的距离应在15cm到30cm之间，光屏应该在区域Ⅰ。 [3]此时成倒立缩小的实像。 [4]照相机是根据这个原理制成的。 [5]若蜡烛靠近透镜，物距变小，则像距会变大，应将光屏远离透镜，即向右移动。 [6]根据物近像远像变大的特点可知，此时所成像将变大。 (3)[7]蜡烛在燃放中不断缩短，向下移动，根据像与物体的变化方向恰好相反可知，光屏上的像往上移。 (4)[8]近视眼是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，取一副近视镜放在凸透镜和蜡烛之间，使原来会聚的光线推迟会聚，蜡烛向左远离凸透镜，才能在光屏上得到清晰的像。 (5)[9]遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。 故选C。 8．物理兴趣小组在探究“凸透镜成像的规律”实验时： (1)用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距为_____cm。 (2)图乙是某次实验时观察到的现象，生活中的_____（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）是利用这一原理制成的。保持凸透镜不动，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向_____（选填“左”或“右”）移动一段距离，像_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 (3)实验时，光屏上得到了蜡烛清晰的像，一个同学不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，则光屏上_____（选填“有”或“没有”）完整的像。 【答案】10 照相机左变小有 【解析】 【详解】 (1)[1]平行光线经过凸透镜时，会会聚在焦点，从图甲可以看到，凸透镜的焦距是10cm； (2)[2]从图乙可以看到，物距大于像距，根据凸透镜的成像规律可知，成倒立缩小的实像，生活中的照相机是利用这一原理制成的； [3][4]根据凸透镜的动态成像规律可知，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向左移动一段距离，像是变小的； (3)[5]凸透镜上溅了一个小泥点，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但仍然有一部分的光通过凸透镜会聚成像，因此光屏上还是会有完整的像。 9．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。 【答案】使像成在光屏的中央放大靠近小照相机上 【解析】 【详解】 第一空．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在同一水平直线上。其目的是使像成在光屏的中央；第二空．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，f＜u＜2f，凸透镜成倒立放大的实像，所以移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、放大的实像； 第三空．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，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，他应将光屏向靠近透镜方向移动；第四空．像距变小了，所以此时的像与步骤（2）中的像相比，像将变小； 第五空．如图乙所示，小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处，此时物距大于2倍焦距时，成倒立缩小实像，利用该成像规律制成的光学仪器是照相机； 第六空．实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，或根据过光心的光线传播方向不变，可判断光屏上成的像会向上移动。 10．某小组同学用如图甲的装置“探究凸透镜成像特点”，他们进行实验的同时在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小，如图乙（用带箭头的线段表示物或像，A'、B'分别表示蜡烛在A、B处像的位置） （1）他们将平行光正对凸透镜照射，在距离凸透镜15cm的光屏上出现了一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=_____cm。 （2）从图乙中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、_____的实像。生活中利用这个成像特点制成了_____（写出一个即可）。 （3）和其他小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15 cm～30 cm之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30 cm以外处。但是，当它们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是像距_____。 （4）为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们采用了两种做法： 做法一：保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变_____了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，此透镜焦距_____15 cm（选填“大于”“小于”或“等于”）。 做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此实验联系实际，远视眼的晶状体焦距较_____（选填“大”或“小”），将近处物体的像成在视网膜_____方（选填“前”或“后”），故需配戴_____透镜矫正。 【答案】15放大投影仪/幻灯机太大/超出光具座长度范围小小于大后凸【解析】 【分析】 （1）根据凸透镜焦距的定义和用平行光测焦距的方法得出凸透镜的焦距； （2）当2f＞u＞f时，凸透镜成倒立放大的实像，应用是幻灯机或投影仪； （3）成实像时，物距越小，像距越大，据此分析； （4）要重新成像：做法一：更换焦距更小的凸透镜； 做法二：增加一个凸透镜，增强对光的会聚能力。 【详解】 （1）当凸透镜将平行光汇聚为最小、最亮的光斑时，此处为焦点，焦点到光心的距离为焦距，所以此凸透镜的焦距为15cm； （2）从图乙中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、放大的实像。 此时2f＞u＞f，凸透镜成倒立放大的实像，应用是幻灯机或投影仪； （3）当蜡烛在C点时，物距接近于焦距，像距太大，光具座的长度，像不能成在光屏上，即原因是此时像距太大，超出了光具座的长度范围； （4）保持蜡烛和透镜的位置不变，做法一：更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，说明像距变小了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，焦距变小，则此透镜焦距小于15cm； 做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像； 根据远视眼的成像特点知，远视眼的晶状体焦距较大，将近处物体的像成在视网膜后方，故需配戴凸透镜矫正，与此时的成像情况类似。
相关主题
文本预览