第5章 透镜及其应用 实验专题

Ⅰ A1、某物理学习小组，选择如图甲所示的四个透镜进行探究实验（其中A 、B 和C 、D 是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成）：

（1）为了探究“凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学应选择图甲中的哪两个凸透镜做实验?答： （选填字母序号）；

器材确定后，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图乙的E 、F 所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越 ；折光能力 。

（2）如果选择A 、B 两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距大小与 的关系”。 A2、（1）在中考体检时，医生让李华同学观察前方平面镜中的视力表来确定视力，视力表在李华的后方，他在镜中看到的是视力表的一个 立、等大的虚像．

（2）测试时，李华看不清医生所指位置的图象，他就将头悄悄向前伸，此时他在镜中看到自己的像的大小 （选填“增大”、“减小”或“不变”）．测试后，医生发现李华眼睛近视，他需配戴 透镜矫正视力． （3）李华的爷爷眼睛不好，经常要用放大镜辅助看报纸，如爷爷想透过放大镜看到的字更大些，应该将放大镜 报纸．（选填“靠近”或“远离”）

A3、在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小华将凸透镜正对着太阳，发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃，他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：

猜想1：凹透镜也能点燃火柴；

猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关； 猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关．

（1）根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的，你认为他们判断的依据是 ． （2）为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明猜想2是 的．

（3）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案：

简要做法： ； 如何判断： ．

玻璃 塑料 玻璃

水晶

甲 乙 A B C E F

D

ⅡB1、在做“探究凸透镜成像规律”的实验中：

有两种测焦距的方法：

（1）小明在上午第二节课后（9：30左右），将凸透镜与水平地面平行放置，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，小明认为此点就是凸透镜焦点的位置，旁边的同学却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是___________________。

如图，将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，直至屏上呈现出一个清晰的最小、最亮的光斑，则此光斑就是，该点到透镜的距离就是。试在下图中完成这一过程的光路图。

（2）如图，也可以利用平行光测焦距，则此凸透镜焦距为。

B2、如图，桌面上画一条直线，然后在A处放置点燃的蜡烛，B、C处分别放置、。还需要的实验器材有：。

如果实验是在光具座上进行，则可以直接读取各项距离。这时只须调整、、三者中心在同一高度即可，这样做的目的是为了而便于观察。

B3、实验时，发现烛焰在光屏上的像如图所示，若要使烛焰在光屏中心成

像，

（1）若只调节凸透镜，应向移动（选填“上”或“下”）。

（2）若只调节蜡烛，应向移动（选填“上”或“下”）。

（3）若只调节光屏，应向移动（选填“上”或“下”）。

B4、由于蜡烛的燃烧，烛焰的高度逐渐降低，要使像继续成在光屏中央，可将凸透镜适当向（填“上”或“下”）调节。

B5、当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，

（1）如果透镜上落上一只小虫，则光屏上所成的像（选填“完整”或“不完整”），像的明暗将（选填“变亮”或“变暗”或“不变”）

（2）如果用不透明物体把透镜挡住一半，则光屏上所成的像（选填“完整”或“不完整”），像的明暗将（选填“变亮”或“变暗”或“不变”）

（3）如果把烛焰挡住一半，则光屏上所成的像（选填“完整”或“不完整”）。

B6、在上述基础上将透镜换成焦距为8cm的凸透镜，发现光屏上的像变得模糊，

应将光屏（填“远离”或“靠近”）凸透镜，光屏上又可得到清晰的像。

B7、（1）当点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图所示A、O、B位置时，

在光屏上C处会得到一个清晰的（选填“正立”或“倒立”）、（选

填“缩小”、“等大”或“放大”）的烛焰的（选填“实”或“虚”）像。

（2）当用另一支较短的蜡烛替换原蜡烛，则在光屏上（选填“C”、“D”或“E”）处仍能得到一个清晰的像。

（3）如果透镜不动，将蜡烛移至B位置，则光屏放置在A位置（选填“能”或“不能”）观察到清晰的烛焰的像。

B9、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．

B C

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．

（3）小雷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），受此启发，于是他分别用红光和蓝光来进行图甲的实验，结论

是：对同一凸透镜，光入射时焦距小些．

（4）探究完成后，小雷和其他同学用焦距为8.0cm 的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16.0cm时，有两个小组所测像距分别为19.0cm、

13.0cm，与理论像距16.0cm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：．

B8、小强用发光二极管代替蜡烛进行实验：

（1）这种实验的优点是，此时的像是、、像。（2）小强在探究时，还做了这样一个观察实验，将发光物体放到c处，光屏放到a处，此时光屏上（填“能”或“不能”）看到发光物体的像，

（3）请在e图中作出发光二极管的像。

B9、小明做完实验后，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2（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？答：．（选填“A”、“B”、“C”或“D”）

B10、（1）吴洋同学通过物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜。在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（如图甲），看到手指的像；再用放大镜观察远处的房屋（如图乙），看到房屋的像。（选填“放大”、“等大”或“缩小”）

（2）他又用凸透镜先后两次观察书本上的字，看到如图所示两种情景．以下说法中正确的是（）A．甲图中成的是实像；乙图中成的是虚像

B．甲图中书本在凸透镜2倍焦距以外；乙图中书本在凸透镜l倍焦距以内

A

a b c d e

C ．甲图中凸透镜靠近书本，所成的像变小；乙图中凸透镜远离书本，所成的像也变小

D ．甲图中成像规律可应用于投影仪；乙图中成像规律可应用于照相机。

B11、当物体分别在A 、B 区，则像在 、 （选填“

I

”

、“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内。 当物体分别在“Ⅱ”或“Ⅲ”区，则像在 、 （选填“A ”、“B ”）区域内。

（1）蜡烛放在左侧 区时，右侧屏上出现的像最大； （2）蜡烛放在左侧 区时，右侧屏上出现的像最小；

（3）蜡烛放在左侧 区时，当右屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远；

（4）蜡烛放在 点时，无论怎样移动光屏，在屏上都得不到烛焰的像，但透过透镜却可以观察到

（选填“缩小”、“等大”或“放大”）的像。

B12、小华发现：光具座上标尺的刻度范围是“0~90cm ”，而实验桌上却有两个凸透镜，规格如下表所示，为了研究凸透镜的成像规律，选用哪个透镜较好?你认为，应该选用的透镜是________（选填“甲”或“乙”），如果选用另一透镜，在实验过程中将会遇到的问题是：_______________________________________________。

在光具座上无论怎样移动光屏都无法得到烛焰的像的原因还可能有：

1、_______________________________________________；

2、_______________________________________________；

3、_______________________________________________。

B13、小明在“探究凸透镜成像规律”时，将焦距为20cm 的凸透镜A 固定在光具座上35cm 刻度线处，将点燃的蜡烛放在光具座上5cm 刻度线处，移动光屏，使蜡烛在光屏上成清晰的像，如图甲所示。接着他保持蜡烛的位置不变，将凸透镜A 换为B ，并保持位置不变，移动光屏，使蜡烛在光屏上成清晰的像，如图乙所示。

（1）请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断：凸透镜A 的焦距 凸透镜B 的焦距。 （2）如图甲所示的实验现象可以说明 （填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”）的成像特点。 （3）为了研究像距与焦距的关系，他用了三个焦距不同的凸透镜进行实验，实验数据记录如表。分析表中的数据可知，物距不变时，焦距越大，则像距越 ；根据你所学的凸透镜成像规律分析，此时所成像的大小越 。

序号 直径d/cm 焦距f/cm

甲 5 30

乙 4 10

O

F

2f

2f

F

C

Ⅰ

A

B

Ⅱ

Ⅲ

实验序号

物距

u/cm

焦距f/cm

像距v/cm

1 15

8 17 2 10 30 3

12

60

（4）若小明将物距调整为20cm 。并想在光屏上得到一个缩小的像，他应在上表给出的三个透镜中用焦距为 cm 的凸透镜。

（5）如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是 的实像．若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至 刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像． B14、小红进行了两次实验，如下图所示，

在实验1中，她能在凸透镜的另一侧的光屏上观察到倒立、放大的“烛焰”； 在实验2中，她通过凸透镜能观察到正立、放大的“烛焰”。

则该同学在实验1中使用的凸透镜的焦距________（选填“大于”“小于”或“等于”）实验2中使用的凸透镜的焦距。

实验次数 物距u/cm 像距v/cm 物高l/cm 像高h/cm

1 35 14 5

2 2 30 15 5 2.5

3 20 20 5 5

4 1

5 30 5 10 5

12

60

5

25

（1）根据实验记录，绘制物体离凸透镜的距离u 跟实像到透镜的距离v 之间关系图像。 ①该凸透镜的焦距为 cm ．

②从表中的数据可以看出，当像距小于物距时，像高与物高的比值 1（选填“大于”或“小于”）；当像距大于物距时，像高与物高的比值 1（选填“大于”或“小于”）．

③小华通过进一步分析实验数据又得出了像高与物高的比值和像距与物距之间的具体关系．他的结沦是 像高与物高的比值和像距与物距的比值 ． （2）如下图所示，这是表格中第 次实验。

①若物体向右移动10cm ，则要想使光屏上成清晰的像，光屏应向 移动 cm 。 ②若物体向右移动8cm ，则要想使光屏上成清晰的像，光屏应向 移动 cm 。 ③若透镜向右移动5cm ，则要想使光屏上成清晰的像，光屏应向 移动 cm 。

④若透镜移至 cm 处，则无须移动光屏，就可以在光屏上得到一个清晰的像，这个像是 、 、 像。

（3）把物体从距凸透镜30cm 处移到15cm 处的过程中，像距逐渐变 ；（选填“大”或“小”）

20

40 60 40

60

u/ cm

v/ cm

20

O cm 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

（4）当把物体放到距凸透镜8cm处时，光屏上（选填“能”或“不能”）得到一个清晰的像。（5）如果保持光屏的位置不变，把蜡烛向左移动一小段距离时，要想在光屏上得到清晰的像，应该在凸透镜和蜡烛之间放置一个焦距适当的_______ （选填“凸透镜”或“凹透镜”）才能实现。_______ （选填“近视”或“远视”）眼就是利用这种透镜矫正的．

（6）在上一步实验获得清晰的像后，小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前，如

图，要使光屏上还能成清晰的像，可将蜡烛向________（选填“左”或“右”）

移或将光屏向________（选填“左”或“右”）移．

（7）如图，在烛焰和凸透镜之间放一副老花眼镜，当移动屏得到清晰的像后，

去掉眼镜，应将光屏向透镜（选填“靠近”或“远离”）适当距离后

光屏上再次呈现清晰的像．

B16、按正确的操作和实验步骤，测得的数据和观察到的结果如下表。

物距u与焦距f的关系物距u/cm

像的大小

像距v/cm 虚实大小正倒

u>2f 60 实小倒12

u>2f 35 实小倒14

2f>u>f 14 实大倒35

2f>u>f 12 实大倒60

u

u

（1）根据表中数据，可以推断

A．13cm>f>8cm B．13cm>f>9cm C．12cm>f>8cm D．12cm>f>9cm

（2）分析表中数据，可以得到结论：物距大于像距，则成_____的像。物距等于像距，则成_____的像。物距小于像距，则成的像（以上均选填“放大”或“缩小”）。

（3）将物体由距凸透镜30cm处匀速移动到20cm处，所用的时间为2s．物体移动的平均速度是 m/s；像移动的距离是 m；平均速度是 m/s。

（4）同一凸透镜，成实像时，像距v随物距u的减小而。

（5）你认为小王同学的实验过程是否全面?请提出你的看法（只需写出一种）。

答：。

（6）若光屏上接收不到像，晓雯应该在透镜的_____侧观察，看到的像在透镜的____侧．（选填“左”或“右”）III C 1、某同学利用图1装置来研究凸透镜成像规律：

（1）实验前，首先在光具座上正确放置蜡烛、凸透镜和光屏，还应对其进行调整，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在．

（2）如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，则成的是（选填“正立”或“倒立”）的像．

（3）在保持蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像．

（4）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图2所示，则该透镜焦距f （选填“＞”、“＜”或“＝”）L，透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s＝（用L0、L表示）．

（5

）保持凸透镜位置不变，将蜡烛与光屏位置对调，光屏上也能得到烛焰清晰的像， （选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”）就是根据这种成像原理设计的． C2、小燕在实验中：

图甲 图乙 图丙

（1）小燕根据实验记录，绘制了物体离凸透镜的距离u 跟实像到透镜的距离v 之间的关系（如图甲），则此凸透镜的焦距为 。 A ．60 cm B ．40 cm C ．20 cm D ．10 cm.

（2）实验完成后，她把学校里的一座石碑拍下来，发现还没有全部照到（如图乙），如想得到丙图，她应将照相机 （“靠近”或“远离”）石碑，同时镜头 （“前伸”或“后缩”）。

（3）如图所示是小芳同学制作的模型照相机．通过调整内外纸筒的相对距离，可以在半透明膜上看到远处景物倒立的像．使用此模型照相机，下列说法正确的是（ ） A ．看到远处景物的像是虚像

B ．如果看远处是很清晰，那么看近景时，应把内纸筒向外拉一些

C ．应把内纸筒朝明亮的室外，凸透镜朝较暗的室内

D ．凸透镜与半透明膜之间的距离相当于凸透镜的焦距

C3、某物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜，并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”，如图所示。

（1）在探究“凸透镜对光线的作用”时，首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将______（填“偏离”或“偏向”）主光轴.如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度_________（填“会改变”或“不改变”），在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是_____________________________________. （2）为了探究“影响液体透镜折光能力强弱的因素”，物理兴趣小组人员做了如下实验：在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与___________是否有关，在此探究过程中保持液体透镜的凸起程度，即形状不变的具体原因是______________________.

（3）如乙图所示，现在光屏上出现清晰的像，如果向“水透镜”中加注水，使透镜凸起程度更大，此时像变模糊，这是模仿____视眼的成因，如果想让像变清晰，可以怎么做？

（两种方法）① ；② 。

0 20 40 60 4060 u/ cm

v/ cm 20

A1、（1）AC，小；（2）透镜的材料.

A2、（1）正；（2）不变；凹；（3）远离．

A3、（1）凹透镜对光线有发散作用；（2）错误；（3）用焦距相同而直径不同的凸透镜，点燃火柴，测出点燃火柴所需要的时间；如果点燃火柴所需要的时间相等，则猜想3错误；如果点燃火柴的时间不相等，则猜想3是正确的．

B1、（1）在同一直线同一高度；(2)照相机右大(3)左(4)凸透镜没有正对太阳光(5)小

（6）不变变暗