初中物理凸透镜成像的应用实验题

小明在做“探究凸透镜成像规律”实验中，发现像高与焦距、物距之间有一定的关系，为进一步探究，他将 $5\mathit{cm}$高的发光体作为光源，取两个焦距不同的凸透镜进行实验。实验时记录的几组数据如下：

实验次数	焦距 $f/\mathit{cm}$	物距 $u/\mathit{cm}$	像距 $v/\mathit{cm}$	物高 $l/\mathit{cm}$	像高 $h/\mathit{cm}$
1	$f_1$	35	14	5	2
2		30	15	5	2.5
3		20	20	5	5
4		15	$A$	5	$B$
5	5	30	6	5	1
6		15	7.5	5	2.5
7		10	10	5	5
8		6	30	5	25

分析表中数据可知：

（1）焦距 $f_1$为　　 $\mathit{cm}$，表格中 $A$处数据应为　　 $\mathit{cm}$。

（2）物距 $u$、相距 $v$、物高 $l$、像高 $h$之间的具体关系为： $\frac{h}{l}=$　　（用字母表示），表格中 $B$处数据应为　　 $\mathit{cm}$。

在“探究凸透镜成像的规律”实验中，先将蜡烛焰、凸透镜、光屏的中心调到同一水平线上，然后将凸透镜固定在光具座上 $50\mathit{cm}$处，将点燃的蜡烛放置在光具座上 $30\mathit{cm}$处，移动光屏，在光屏上得到烛焰清晰的像，再将蜡烛向凸透镜移近几厘米，应向　　（选填“靠近”或“远离” $)$凸透镜方向移动光屏，才有可能再次在光屏上得到烛焰清晰的像；又将蜡烛移至光具座上 $43\mathit{cm}$ 处，无论怎么移动光屏，都不能在光屏上得到烛焰清晰的像。由此可以推断该凸透镜焦距的范围，该范围的最大值小于　　 $\mathit{cm}$。

小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，所用凸透镜的焦距为 $15\mathit{cm}$。

（1）如图甲所示，移动光屏找到清晰的蜡烛的像，这个像是图乙中的　    　，利用此原理可以制成　     　。（选填“照相机”、“幻灯片”、“放大镜”）

（2）小明把蜡烛依次放在 $A$、 $B$位置，在坐标纸上记录了光屏上像的大小。如图丙所示 $(A\text{'}$、 $B\text{'}$分别表示蜡烛在 $A$、 $B$处所成的像）。跟同学们交流后发现：

①成倒立放大像的条件是　      　

②成实像时，物距减小，像距　       　

（3）保持凸透镜位置不动，小明又把蜡烛放在距凸透镜 $18\mathit{cm}$处，在光具座上无论怎样移动光屏，都找不到清晰的像，原因可能是　       　。聪明的小明拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜处，在光具座上移动光屏，光屏上出现了清晰的像，则小明拿起的眼镜是　      　。（选填“近视镜”或“远视镜”）

如图是“探究凸透镜成像的规律”实验装置，小明通过实验得到了如表所示的实验数据，请回答下列问题：

物距 $u\left(\mathit{cm}\right)$	60	50	35	30	20	19	18	17	16	15	14	12
像距 $v\left(\mathit{cm}\right)$	12	12.5	14	15	20	21.1	22.5	24.3	26.7	30	35	60

（1）根据表可知凸透镜的焦距 $f=$　        　 $\mathit{cm}$。

（2）当 $u=25\mathit{cm}$时，像距 $\nu$应该在　       　（选填“ $15-16$”、“ $16-17$”、“ $17-18$“、“ $18-19$”或“ $19-20$” $)\mathit{cm}$范围内；当 $u=60\mathit{cm}$时，光屏上成　         　（选填“放大”或“缩小”）的像，此种成像原理可以制成什么光学仪器？　         　（选填“照相机”或“投影仪“）；此时，用遮光板遮住 $\mathit{LED}$光源的一部分，光屏上的像相比原来的像会　        　（选填“变暗”“缩小”或“不完整”）。

（3） $\mathit{LED}$光源的高度 $h=10\mathit{cm}$，小明经过认真测量，得到像高 $h\text{'}$与物距 $u$的数据，如图2所示，请在图中画出 $h\text{'}$与 $u$的关系图象。

在“探究凸透镜成像特点”的实验中，将凸透镜固定在光具座上 $50\mathit{cm}$刻度线处不动，移动蜡烛和光屏至如图所示位置时，光屏上承接到清晰的像。

（1）该凸透镜的焦距为          　 $\mathit{cm}$。

（2）将远视眼镜的镜片放在蜡烛和透镜之间适当位置，此时应将光屏向　      　（选填“左”或“右”）移动，才能再次承接到清晰的像。

（3）取走镜片，将蜡烛向左移动一段距离后，应将光屏移至　     　（选填序号）范围内才能承接到清晰的像。

$A.50~65\mathit{cmB}.65~80\mathit{cmC}.80~95\mathit{cm}$

（4）将蜡烛移到 $37\mathit{cm}$刻度线上，观察到的像是　      　（选填“倒立”或“正立”）的。

小明同学用蜡烛、凸透镜和光屏等器材做“探究凸透镜成像规律”的实验，记录的实验数据和观察结果见下表。

试验次数	物距 $u/\mathit{cm}$	像的性质			像距 $v/\mathit{cm}$
			大小	正倒
1	30	实	缩小	倒立	15
2	25	实	缩小	倒立	17
3	22	实	缩小	倒立	18
4	18	实	放大	倒立	22
5	15	实	放大	倒立	30
6	13	实	放大	倒立	43
7	9	虚	放大	正立	无法测量
8	6	虚	放大	正立	无法测量

分析表中数据回答下列问题。

（1）实验中供了如下三种不同焦距的透镜，则小明所用透镜的焦距 $f$为　      　。

$A.20\mathit{cmB}.10\mathit{cmC}.15\mathit{cm}$

（2）比较物距 $u$与焦距 $f$的关系，可得出：

①凸透镜成缩小实像的条件是　                   　。

②凸透镜成虚像的条件是　                       　。

（3）凸透镜成放大的实像时， $u$　      　 $v$．（选填“ $>$”“ $=$”或“ $<$” $)$

小峰在探究凸透镜成像规律之后，又对凸透镜的焦距与其凸起程度的关系进行了探究：

（1）小峰第一次选取一个凸起程度较小的凸透镜，测量焦距的实验如图甲所示，测得的焦距为　　。

（2）第二次他又选用一个凸起程度较大的凸透镜，测得的焦距为 $8\mathit{cm}$，由这两次实验可得出的初步结论：　　。

（3）小峰回想起白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带（如图乙所示），受此启发，于是他选取焦距为 $10\mathit{cm}$的凸透镜，用红光和蓝光来进行图甲的实验，实验结论：对同一凸透镜，　　的焦距大些。

（4）在用焦距为 $10\mathit{cm}$的凸透镜探究成“等大实像”的实验时，老师发现有两个小组所测像距分别为 $17.5\mathit{cm}$和 $22\mathit{cm}$，与理论像距 $20\mathit{cm}$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：　　。

小明用焦距为 $10\mathit{cm}$的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。

（1）调整器材高度时，应　　（填“点燃”或“不点燃” $)$蜡烛。

（2）器材处于图甲所示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，这与　　（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜” $)$的成像特点相同。

（3）将蜡烛移动至 $20\mathit{cm}$刻度处，应将光屏移动到　　（填序号）范围的某一位置才能再次在光屏得到清晰的像。

$A.50\mathit{cm}~60\mathit{cm}$

$B.60\mathit{cm}~70\mathit{cm}$

$C.70\mathit{cm}~80\mathit{cm}$

（4）将蜡烛移动至 $45\mathit{cm}$刻度处时，取下光屏，从凸透镜右侧通过凸透镜可以看到烛焰的放大的　　（填“虚”或“实）像。

（5）张老师用发光二极管制作了一个“ $F$”形光源（如图乙）代替蜡烛放在 $30\mathit{cm}$刻度处，则光屏上得到的清晰的像应该是图丙中的　　（填序号）。

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。

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）。

安安和康康在老师指导下完成“探究凸透镜成像的规律”的实验，实验所用凸透镜的焦距为 $f=10\mathit{cm}$。他们把凸透镜固定在光具座上 $50\mathit{cm}$处，调节蜡烛的烛焰与凸透镜和光屏的中心在同一高度。

（1）如图甲所示，若此时他们想在实验中能用光屏承接到烛焰的实像，光屏在　　（选填“ $50\mathit{cm}~60\mathit{cm}$”、“ $60\mathit{cm}~70\mathit{cm}$”或“ $70\mathit{cm}~100\mathit{cm}$” $)$范围内移动。

（2）他们保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在 $30\mathit{cm}$刻度线处，调整光屏到透镜的距离，则在光屏上看到烛焰　　（选填“放大”、“缩小”或“等大” $)$倒立的像。

（3）他们想模拟投影仪的成像原理，康康应在步骤（2）的基础上将蜡烛向　　（选填“靠近”或“远离” $)$凸透镜的方向移动时调节光屏的位置，使烛焰在光屏上成清晰的像。

（4）他们保持凸透镜的位置不变，同时取下光屏，直接用眼睛观察凸透镜成像的各种情况。康康移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，同时安安从透镜的右侧透过透镜观察烛焰的像，如图乙是安安整理并记录看到的像的情况，根据你所学的知识，判断最先看到的像的编号是　　（选填代表像编号的数字）。

（5）请在图丙中完成从烛焰发出的一束光通过透镜的光路。

下面是小光“探究凸透镜成像规律”的实验。

（1）点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在　　。

（2）蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，此时光屏上出现了烛焰清晰倒立、等大的实像，则此凸透镜的焦距为　　 $\mathit{cm}$。

（3）保持蜡烛和透镜位置不变，小光将自己的近视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间的合适位置，只将光屏向　　（填“左”或“右” $)$移动，可在光屏上再次得到烛焰清晰的像。

（4）小光移开近视镜，只将蜡烛向　　（选填“左”或“右” $)$移动，可以在光屏上得到烛焰清晰倒立、　　的实像，生活中的　　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜” $)$就是根据这个原理制成的。

在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，蜡烛在光屏上恰好成清晰的像。

（1）此时光屏上形成的是蜡烛　　（填“放大”、“缩小”或“等大小” $)$的像；

（2）根据图中信息，可以推断本实验所使用凸透镜的焦距在　　 $\mathit{cm}$的范围之间；

（3）如果在蜡烛和凸透镜之间放置个凸透镜，若想在光屏上得到清晰的像，应将光屏向　　（填“靠近”或“远离” $)$凸透镜的方向移动，该操作可以用来模拟　　（填“近视眼”或“远视眼” $)$的矫正；

（4）如果从蜡烛的一侧观察凸透镜的表面，也会看到一个蜡烛的像，这个像是由于光的　　（填“折射”或“反射” $)$形成的。

小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，先用焦距 $20\mathit{cm}$的凸透镜甲进行实验，在光屏上得到了清晰的缩小，实像如图所示。

（1）他改用 $10\mathit{cm}$的凸透镜乙继续进行实验，如果不改变发光体和凸透镜的位置，要在光屏上成清晰的像，光屏应向　    　移动（选填“左”、“右”）。

（2）改用 $10\mathit{cm}$的凸透镜乙继续进行实验时，光屏所成清晰的像偏下，要是光屏所成的像移动到光屏中央处位置，应使凸透镜向　     　移动（选填“上”、“下”）。

（3）光屏上得到发光体清晰的像时，小明不小心用手指尖触摸到凸透镜，此时光屏上　    　（选填“会有指尖的像、“会出现指尖的影子”、“发光体的像暗了一些”）。

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” $)$。