初中物理透镜及其应用实验题

同学们利用如图装置探究凸透镜成像规律．

(1)为了使烛焰的像成在光屏中间，应调整烛焰，凸透镜和光屏的高度，使它们中心大致在_________．
(2)甲组同学当调整好高度，固定好蜡烛和凸透镜的位置后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你分析其中的原因(写出两个)：
①_________；②_________．
(3)乙组同学当调整好高度，固定好蜡烛和光屏的位置后，无论怎样移动凸透镜都不能在光屏上得到像，其原因是：_________．
(4)调节三者的位置，在光屏上得到倒立、缩小的像，保持凸透镜位置不变，当蜡烛逐渐远离凸透镜，则光屏应_________(填“远离”或“靠近”)凸透镜，才能在光屏上得到清晰的像．

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")。

如图a所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，实验时首先利用太阳光测出了凸透镜的焦距f.请你认真思考下面的四种实验设计方案，并回答问题.
甲：分别把点燃的蜡烛放在一倍焦距f 和二倍焦距2f 处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像及成像特点，得出凸透镜成像的规律.
乙：除甲中的做法外，把蜡烛放在大于2f 的某一位置和大于f、小于2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况，得出凸透镜成像的规律.
丙：除甲中的做法外，把点燃的蜡烛从较远处逐渐移近凸透镜，通过不断调整光屏与凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像及成像的特点，包括观察所成的像随蜡烛位置变化而变化的趋势，得出凸透镜成像的规律.
丁：与丙不同的是，将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其它步骤相同.

（1）以上四种方案中，合理的方案有_____________（选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）；
（2）某小组记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如图b所示.由图象可知，当u=15cm时，在光屏上能得到一个____________像；把物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中，像的大小变化情况是________，像距的变化情况是__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
（3）某小组用两支点燃的蜡烛进行实验，蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图c所示位置，两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，则光屏上C、D两处所成像的大小__________（选填“相等”或“不相等”）；用一块厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上_________（选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像。

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a所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，实验时首先利用太阳光测出了凸透镜的焦距f．请你认真思考下面的四种实验设计方案，并回答问题．
甲：分别把点燃的蜡烛放在一倍焦距f 和二倍焦距2f 处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像及成像特点，得出凸透镜成像的规律．
乙：除甲中的做法外，把蜡烛放在大于2f 的某一位置和大于f、小于2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况，得出凸透镜成像的规律．
丙：除甲中的做法外，把点燃的蜡烛从较远处逐渐移近凸透镜，通过不断调整光屏与凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像及成像的特点，包括观察所成的像随蜡烛位置变化而变化的趋势，得出凸透镜成像的规律．
丁：与丙不同的是，将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其它步骤相同．
（1）以上四种方案中，合理的方案有_____________（选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”）；
（2）某小组记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如图b所示．由图象可知，当u=15cm时，在光屏上能得到一个____________像；把物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中，像的大小变化情况是________，像距的变化情况是__________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．
（3）某小组用两支点燃的蜡烛进行实验，蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图c所示位置，两支蜡烛的连线AB与过凸透镜的中线垂直，则光屏上C、D两处所成像的大小__________（选填“相等”或“不相等”）；用一块厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上_________（选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像．

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                                      。

在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，小刚选用了焦距为10cm的凸透镜。
（1）他将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，并调节到如图所示的位置时，光屏上出现了         （填“正立”或“倒立”）、         （填“放大”、“缩小”或“等大”）的烛焰的像。

（2）若图中的点划线为凸透镜的主光轴，A点为烛焰上的一点，请通过作图确定凸透镜的一个焦点F和A点在光屏上的像A’的位置。
（3）小刚又把蜡烛移到光具座上35cm刻度线处，屏上的像变模糊了，此时他摘下自己的眼镜，放在蜡烛和凸透镜之间，只适当调整眼镜的位置，光屏上又出现了清晰的像，则小刚戴的是           （填“近视”或“远视”）眼镜。
（4）接着他取下这个眼镜，保持此时蜡烛和凸透镜的位置不变，若使光屏上的像仍然清晰，应将光屏移至光具座上         cm刻度线处。

（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：

小宇在做“探究凸透镜成像规律”实验，其实验装置的示意图如图12所示。a、b、c、d、e是主光轴上的五个点，F点和2F点分别是凸透镜的焦点和二倍焦距点。

（1）在a、b、c、d、e这五个点中，把烛焰放在
①       点上，可以成正立、放大的虚像。
②       点上，所成的像最小。
③       、       点上是属于照相机原理。
④       、       点上是属于投影仪原理。
（2）小宇做完实验后，又想用手表代替蜡烛，看在光屏上能成什么样的像。于是他在透明的玻璃板上用黑色笔画了个手表盘，如图（甲）所示。把这个玻璃板放在蜡烛的位置上，并用平行光源对着玻璃板上的表盘照射，如图（乙）所示。移动光屏直到成清晰像为止。此时表盘在光屏上所成的像是图（丙）中的哪一个？（  ）

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”）．

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。

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 　　。

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。

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。

在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）由图甲可知，该凸透镜的焦距是           cm。

（2）实验前，应调节凸透镜、蜡烛和光屏三者的中心大致在            ，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）小明经调节在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，如图乙所示为了使像能成在光屏的中央，应把蜡烛向    （选填“上”或“下”）调。

（4）调节好蜡烛的高度后，她把蜡烛移到A点处，此时光屏上的像很模糊，为了得到清晰的像，应把光屏向    移动（填“左”或“右”），这次成的是  立、   的实像。（选填“正”、“倒”，“放大”、“缩小”、“等大”）
（5）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。
（6）再把蜡烛移到D点处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到像，是因为此时成的是正立、放大的    像，要想看到这个像，小芳观察的方法应是：             。