光学实验探究答案

光学实验探究练习卷答案
一．实验探究题（共5小题）
1．（2016•德州）如图所示，在探究“凸透镜成像规律”的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，
（1）第5次实验时所成像的性质：正立、放大的虚像．
（2）第1次实验时，小薇若将一近视镜紧贴在凸透镜的前面，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向远离（选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动．
（3）通过观察数据，老师发现表格中第4次实验数据是编造的，判断的理由是物距等于一倍焦距时不成像．
【分析】（1）先根据物距等于像距得出凸透镜的焦距；然后根据凸透镜成像的三种情况确定凸透镜成像的特点；
（2）近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，由此分析像距变化情况；
（3）物距等于焦距时，凸透镜不成像．
【解答】解：（1）根据表中数据可知，当物距等于20cm时，像距也等于20cm，因此焦距f=10cm
根据第5次实验数据可知，无极为5cm＜f=10cm，因此成正立、放大的虚像；
（2）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，如果此时把近视眼镜放在该凸透镜前，使原来会聚成像的光线推迟会聚，所以要想接到清晰的像，光屏要远离透镜；
（3）由第4次实验数据可知，凸透镜的焦距为10cm，当物距等于一倍焦距时不成像，故第4次实验数据错误．
故答案为：（1）正立、放大的虚像；（2远离；（3）4；物距等于一倍焦距时不成像．
【点评】要解决有关凸透镜成像的问题，首先要掌握凸透镜成像特点与物距、像距的关系，并自己进行总结一些规律性的知识，例如通过像距和物距的大小关系来判断像和物体的大小关系，根据物近像远像变大的特点来判断像的变化及像距的变化等．
2．（2016•姜堰区一模）小明用爷爷的老花眼镜做了如下实验：
（1）将老花眼镜正对太阳，在眼镜下方的白纸上呈现一光斑时，测得白纸到眼镜的距离为25cm，将白纸逐渐远离眼镜，远离一段距离后发现白纸上又出现了相同大小的光斑，则老花眼镜的焦距f大于25cm（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（2）将一个点燃的蜡烛放在该老花眼镜前25cm处，在老花眼镜另一侧移动光屏，在光屏上不能（选填“能”或“不能”）得到像；
（3）小明在室内，将老花眼镜对着稍远处的窗户，在眼镜后面移动光屏，在光屏上看到了窗户倒立（选填“正立”或“倒立”）、缩小的像，生活中照相机就是利用这一原理工作的．
【分析】（1）平行光线经过凸透镜折射后可会聚在焦点，此时成一个最小最亮的光斑，成等大的光斑，光屏可能在焦点前后位置．
（2）老花镜是凸透镜，凸透镜成像时，当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，光屏不能承接虚像．
（3）凸透镜成像规律之一：物体在二倍焦距以外成倒立缩小实像，应用于照相机．
【解答】解：（1）将白纸再远离透镜一段距离，发现白纸上又出现了相同大小的光斑，说明开始光屏在焦点前，后一次在焦点后，即25cm小于f；
（2）因为焦距大于25cm，因此将点燃的蜡烛放在25cm的位置，成倒立、放大的虚像，因此光屏得不得蜡烛的像；
（3）凸透镜成像规律之一：物体在二倍焦距以外成倒立缩小实像，可知，老花镜可以使稍远处的窗户在光屏上成倒立缩小的像，照相机就是用这个原理制成的．
故答案为：（1）大于；（2）不能；（3）倒立；照相机．
【点评】通过老花镜，理解凸透镜的作用，进而考查凸透镜成像规律及其应用．
3．（2016•临清市一模）小华在做探究凸透镜成像规律的实验时，将焦距为10cm的薄凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上20cm刻度线处，移动光屏至65cm刻度线处，使烛焰在光屏上成清晰的像．如图所示．请结合此实验完成下列问题：（1）如图所示的实验现象能够说明A的成像特点．
A．照相机B．幻灯机C．放大镜
（2）保持透镜在50cm刻度线处不动，如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应该进行的操作是D．
A．将蜡烛左移，光屏左移B．将蜡烛左移，光屏右移
C．将蜡烛右移．光屏左移D．将蜡烛右移．光屏右移
（3）保持透镜在50cm刻度线处不动，若将点燃的蜡烛放在光具座上80cm刻度线处，将光屏放在光具座上透镜的左侧，通过移动光屏，在光屏上可呈现烛焰清晰B的像．A．倒立放大B．倒立缩小C．正立放大．
【分析】（1）物距大于2f时，凸透镜成倒立缩小的实像，照相机根据这个原理制成；（2）根据物近像远像变大的特点分析，要使像变大，则应减小物距，并增大像距；
（3）求出物距，根据物距的大小，得出成像特点．
【解答】解：（1）如图所示，物距大于像距，此时成倒立缩小的实像，能够说明照相机的成像原理，故A符合题意；
（2）保持透镜在50cm刻度线处不动，如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应使物距缩小，则像距变大，所以应将蜡烛右移，同时光屏也向右移．故D符合题意；
（3）保持透镜在50cm刻度线处不动，若将点燃的蜡烛放在光具座上80cm刻度线处，则此时物距大于2f，将光屏放在光具座上透镜的左侧，通过移动光屏，在光屏上可呈现烛焰清晰的倒立缩小的实像．故B符合题意．
故答案为：（1）A；（2）D；（3）B．
【点评】熟练掌握凸透镜成像的规律，能根据实验中物距与像距的变化，判断成像的特点与规律是解答的关键．
4．（2016•金昌一模）小亮利用如图甲所示的装置，做“探究凸透镜成像规律”的实
验．
（1）由于凸透镜的焦距未知，于是他将凸透镜放在光具座50cm刻度线处，将蜡烛换成平行光源，用平行于主光轴的光照射凸透镜，当光屏移动到光具座60cm刻度线处时，看到光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是10cm．
（2）他保持凸透镜的位置不变，换掉平行光源，将点燃的蜡烛放在光具座20cm刻度线处，这时小亮将处于光具座60cm刻度线处的光屏向右侧移动（选填“左”或“右”），于是在光屏上得到一个倒立、缩小的实像．
（3）图乙中A（选填“A”或“B”）需要配戴用凸透镜制作的眼镜矫正．
【分析】（1）凸透镜能使平行于主光轴的光会聚的点到其光心的距离为焦距；
（2）凸透镜成像时，u＞2f，成倒立、缩小的实像；
（3）正常的眼睛可以将光线会聚在视网膜上．近视眼会将物体的像呈在视网膜之前，应该佩戴凹透镜进行矫正．远视眼会将物体的像呈在视网膜之后，应该佩戴凸透镜进行矫正．【解答】解：
（1）因焦距指焦点到凸透镜光心的距离，此时成最小最亮的光斑处到凸透镜的距离即为焦距f=60cm﹣50cm=10cm；
（2）蜡烛的20cm刻度处，物距u=50cm﹣20cm=30cm，凸透镜的焦距是10cm，u＞2f，成倒立、缩小的实像，此时2f＞v＞f，所以光屏应向右移动才能得到清晰的像；
（3）A图将光线会聚在视网膜后方，因此A图表示远视眼，远视眼应该佩戴凸透镜进行矫正．
故答案为：（1）10；（2）右；缩小；（3）A．
【点评】此题考查的是凸透镜焦距的确定及成像规律和实际应用，属于基本技能的考查和基本规律的应用，难度不大，熟练掌握凸透镜成像规律是解决此类问题的前提．
5．（2016•诸城市一模）小华做“探究凸透镜成像规律”的实验，实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、两个焦距不同的凸透镜A和凸透镜B、平行光光源、光具座等器材．
（1）小华先测量凸透镜A的焦距：将凸透镜A固定在光具座50cm刻线处，调整平行光源，使它发出平行于透镜主光轴的光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜A的焦距为10.0cm；
（2）小华用蜡烛替换掉平行光源进行实验，实验前应先将烛焰中心、透镜光心和光屏中心调到同一高度；
（3）保持凸透镜A的位置不变，将点燃的蜡烛放在光具座上35cm刻线处，移动光屏，在光屏上得到烛焰倒立、放大的像，如图乙所示．此实验现象可说明幻灯机（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）的成像特点；
（4）保持蜡烛位置不变，小华用凸透镜B替换凸透镜A，将凸透镜B固定在光具座上50cm 刻线处，移动光屏，在光屏上得到烛焰倒立、缩小的像．由此可以判断：凸透镜A的焦距大于凸透镜B的焦距（选填“大于”或“小于”）．
【分析】（1）根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．光点到凸透镜的距离即为焦距．（2）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置．
（3）掌握凸透镜成像的规律及应用．知道幻灯机、投影仪都是根据当物距处于1倍和2倍焦距之间时，成放大倒立实像的原理制成的．
（4）首先根据成缩小的实像确定物距与焦距的关系，根据物距的大小关系判断焦距之间的大小关系．
【解答】解：（1）由图知，最小、最亮的光斑到凸透镜的距离为10.0cm，所以凸透镜的焦距为10.0cm．
（2）应将透镜、蜡烛火焰、光屏的中心调到同一高度，像才能呈在光屏的中央位置．（3）在光屏上可以得到烛焰倒立、放大的像，此时物距处于1倍和2倍焦距之间，幻灯机、投影仪都是根据这个原理制成的．
（4）蜡烛和凸透镜的位置不变，凸透镜A成放大的实像，说明此时物距处于1倍和2倍焦距之间；凸透镜B成缩小的实像，说明物距大于2倍焦距．因此凸透镜B的焦距小于凸透镜A的焦距．
故答案为：（1）10.0；（2）同一高度；（3）幻灯机；（4）大于．
【点评】此题探究凸透镜成像的规律，掌握凸透镜成像的特点与物距、像距之间的关系是解决此题的关键．（3）是此题的难点，解决的关键是判断出物距与焦距之间的关系．。