初中物理凸透镜成像的应用实验题

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。

（1）在做“观察水的沸腾”实验时，甲、乙、丙三个实验小组的同学用相同规格的实验器材如图1装置进行实验。三组同学都根据自己的实验数据描绘了图象（如图2），其中　　（填a、b、c中的两个）两条图线描绘的是“初温相同质量不同的水”的加热情况。由图象还可以判断水面上方的气压　　（填“大于”“等于”或“小于”）一个标准大气压。

（2）在光具座上，蜡烛、凸透镜、光屏三者位于如图3所示位置时，光屏上出现蜡烛清晰的像。当不移动凸透镜，只将蜡烛和光平位置互换，则光屏上　　（填“能”或“不能”）收集到蜡烛的像。

在“探究凸透镜成像规律”的过程中，小明和小军用了A、B两个焦距不同的凸透镜分别进行了四次实验，并把实验数据及现象准确地记录在下表中：

	凸透镜焦距	物到凸透镜	像到透镜距离	像的情况
（cm）	距离（ cm）	（ cm）	正、倒	大、小	虚、实
凸透镜A	14	20	约47	倒立	放大	实像
30	约26	缩小
40	约22	缩小
60	约18	缩小
凸透镜B	16	20	约80	倒立	放大	实像
30	约34	放大
40	约27	缩小
60	约22	缩小

请你帮助他们通过比较表中凸透镜A、B的各类信息，写出相应的两个结论。
结论一：
结论二：

如图所示，在做探究凸透镜成像规律的实验时，将焦距为 $10\mathit{cm}$ 的凸透镜、点燃的蜡烛和光屏固定在光具座上。

（1）实验时，应先调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心大致在 　　。

（2）当蜡烛和凸透镜的距离如图中所示时，在光屏上成倒立、 　　（选填"放大"、"缩小"或"等大" $)$ 的实像， 　　（选填"投影仪"或"照相机" $)$ 就是利用这一规律制成的。

在研究”凸透镜成像规律”的实验中：

（1）蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，恰能在光屏上得到一个清晰的倒立，等大的实像，则凸透镜的焦距为　       　 $\mathit{cm}$。

（2）保持蜡烛与凸透镜位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，将光屏向右移动才能重新得到清晰的像，此时像　       　（选填“变大”“变小”或“不变”），换用的凸透镜焦距可能为　        　。

$A.10.0\mathit{cmB}.20.0\mathit{cmC}.30.0\mathit{cmD}.35.0\mathit{cm}$

（3）将图中的凸透镜换成玻璃板后光屏上的像消失了，原因是　                  　。

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：　　。

小明在家中发现了一副眼镜，于是利用眼镜的镜片进行了如下实验。

（1）如图甲所示，说明该镜片对光有　　作用。

（2）按图甲方式测量该镜片的焦距，应如何测量？

（3）如图乙所示，光屏上所成的是　　像，从图中还能知道烛焰、镜片、光屏的中心在　　。

（4）写出用镜片在光屏上成放大像的条件，并写出在图乙基础上，继续进行怎样的操作才能得到这样的像。

小丽同学用焦距为 $10\mathit{cm}$ 的凸透镜探究凸透镜成像的规律。

（1）将蜡烛、凸透镜和光屏依次摆放在光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在 　　。

（2）把蜡烛放在距凸透镜 $16\mathit{cm}$ 处，会在光屏上得到一个清晰倒立、 　　的实像。生活中的 　　就是利用这个原理工作的。

（3）实验完成后，小丽把自己的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，如图所示，光屏上原来清晰的像变得模糊了，若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改变蜡烛和凸透镜位置的情况下，应将光屏 　　（选填"靠近"或"远离" $)$ 凸透镜。

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）。

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 $10\mathit{cm})$

（1）蜡烛在 $25\mathit{cm}$ 刻度线处，移动光屏，烛焰能在光屏上成清晰的 　　（选填"放大""缩小"或"等大" $)$ 倒立的像，生活中 　　（填光学仪器）利用此成像特点制成；

（2）在上一步找到清晰的像后，保持蜡烛和透镜位置不变，将透镜换为焦距为 $15\mathit{cm}$ 的凸透镜光屏应向 　　（选填"左"或"右" $)$ 移动才能在光屏上得到清晰的 　　（与上次成像相比选填"变大""变小"或"不变" $)$ 的像。

某小组同学在"探究凸透镜成像的规律"实验中，得到凸透镜成实像的初步规律后，为了进一步研究凸透镜成实像时，像的大小与物距 $u$ 、像距 $v$ 之间的关系，他们计算了像与物体的距离 $l$ ，并将相关数据记录在如表中。

实验序号	物距 $u$ （厘米）	像距 $v$ （厘米）	像高 $h_{像}$ （厘米）	像与物体的大小比较	像与物体的距离 $l$ （厘米）
1	48.0	9.6	0.6	缩小	57.6
2	28.0	11.2	1.2		39.2
3	18.0	14.4	2.4		32.4
4	13.0	20.8	4.8	放大	33.8
5	12.0	24.0	6.0		36.0
6	10.0	40.0	12.0		50.0

（1）根据实验序号 $1-6$ 的数据，分析比较像距 $v$ 、像高 $h_{像}$ 随物距 $u$ 的变化情况，可得出的初步结论是：同一凸透镜成像时，物距 $u$ 变小， 　     　。

（2）根据实验序号 $1-6$ 的数据，分析比较像与物体的距离 $l$ 随物距 $u$ 的变化情况，可得出的初步结论是：

（a）同一凸透镜成缩小的实像时， 　　

（b）同一凸透镜成放大的实像时， 　　

（3）请根据表中信息判断：当像与物体的距离 $l$ 为35厘米时，像高 $h_{像}$ 的范围 　　

小明同学用一个焦距为 $10.0\mathit{cm}$的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，他需要将烛焰、透镜和光屏三者的中心调整在　　，使像成在光屏中央。当蜡烛与凸透镜位置如图时，成倒立、　　（选填“放大”、“等大”或“缩小” $)$的实像，生活中的　　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜” $)$就是利用了这样的成像原理。

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。

在"探究凸透镜成像规律"实验中，所用的凸透镜的焦距是 $10\mathit{cm}$ 。

（1）为使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到同一 　　。

（2）实验中，当烛焰、凸透镜和光屏三者位于如图所示的位置时，光屏上呈现出烛焰的像是 　　（填"放大""等大"或"缩小" $)$ 的，这种成像规律在实际中的应用是 　　（写一种）。

（3）若已在光屏上成清晰的像，此时用纸板挡住凸透镜的下半部分，则所成的烛焰的像为 　　（填"不完整的像""亮度相同的完整像"或"亮度稍暗的完整像" $)$ 。