题目内容

15．【实验名称】探究凸透镜成像规律
【设计实验与进行实验】
（1）实验器材：刻度尺、蜡烛、凸透镜、光屏；
（2）如图所示，从左到右分别放置蜡烛、凸透镜和光屏；
（3）调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，为了能使像清晰地成在光屏中央位置；
（4）正确调整后，不断改变蜡烛与凸透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获数据如表：
实验序号物体到凸透镜的距离/cm光屏上的像到凸透镜的距离/cm
14013.3
23015
32020
41530
510光屏上没有像
68光屏上没有像
【分析与论证】
（1）当凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，即实际操作时，凸透镜位置不变，蜡烛与光屏向相同（相同/不同）方向移动．
（2）如图所示，光屏上看到的是倒立、放大的实像，人们利用这个原理制成了投影仪（或幻灯机）；一段时间后蜡烛变短，光屏上的像将上移，此时需将光屏向上（向上/向下）移动．
（3）观察火焰经凸透镜所成正立、放大的虚像，人眼应透过凸透镜向左观察（填“左”或“右”）．
（4）在整理器材时，某同学偶然在凸透镜上看到了身后景物正立、缩小的像，它的成像原因是光的反射（填“直线传播”、“反射”或“折射”）．

分析 ①为使像能完整成在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上；
②凸透镜成实像时，物距增大，像距减小；
③凸透镜成实像时，物体位于二倍焦距处，像成在二倍焦距位置，成倒立等大的实像；若物距大于像距，则物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像；若物距小于像距，则物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立放大的实像；
根据光线过光心不改变方向判断光屏的移动情况．
④物体位于凸透镜一倍焦距内，成正立、放大的虚像，像物位于凸透镜的同侧；
⑤凸面镜成倒立、缩小的虚像，是根据光的反射原理成像的．

解答 解：【设计实验与进行实验】
（3）实验中，为了能使像清晰地成在光屏的中央位置，必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上；
【分析与论证】
（1）当凸透镜成实像时，有凸透镜成像规律可知，物距增大，像距减小；实际操作时，若凸透镜位置不变，蜡烛与光屏向相同的方向移动；
（2）观察图可知，物距小于像距，则满足条件物距大于一倍焦距小于二倍焦距，像距大于二倍焦距，光屏上看到的是倒立、放大的实像，利用此原理制成了投影机（或幻灯机）；
实验一段时间后蜡烛变短了，根据光线过光心不改变方向，蜡烛的像会向上移动，所以要使烛焰像仍然成在光屏的中心，应将光屏向上移动．
（3）观察火焰经凸透镜所成正立、放大的虚像，则蜡烛与物体位于凸透镜的同侧，因此人眼应透过凸透镜向左观察．
（4）从凸透镜上看到了身后景物正立、缩小的像，此时她所持的凸透镜镜面当成了反射面，即当做了凸面镜，此时成的是正立缩小的虚像，是根据光的反射来成像的．
故答案为：
【设计实验与进行实验】
（3）同一高度；光屏中央；
【分析与论证】（1）减小；相同；
（2）放大；投影仪（或幻灯机）；向上；
（3）左；
（4）反射．

点评 此题是“探究凸透镜成像规律”实验，考查了成像特点及其应用；①凸透镜成像的三种情况和应用，在凸透镜成像习题中经常用到，要熟练掌握；②利用光线过光心不改变方向判断像的移动情况是常用的一种方法．

练习册系列答案
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14．张明同学想探究影响导体电阻大小的有关因素，他想到道路越细长就越难走，所以猜想电阻的大小与导体的长度和横截面积有关．于是，他找来了同种材料制成的各种长度和横截面积的金属线，并设计了如图甲所示的电路．
（1）在连接电路的过程中，开关应处于断开状态，闭合开关之前，首先要将滑动变阻器的滑片滑到阻值最大的位置时．
（2）张明同学利用上述装置做“探究决定电阻大小的因素“实验，经过测量，记录数据见下表：
实验次数
物理量		123456789
长度l（cm）102040102040102040
横截面积S（mm2）1.01.01.02.52.52.54.04.04.0
电流I（A）0.21.00.050.50.250.1250.80.40.2
①分析第1.2.3（或4，5，6；或7.8，9）次实验数据可以得出结论：同种材料，在横截面积相同的情况下，导体越长，导体的电阻越大．
②分析第1，4，7（或2，5，8；或3，6，9）次实验数据可以得出结论：导体的材料、长度相同时，横截面积越大，电阻越小．
15．在如图所示的探究杠杆平衡条件的实验中：
（1）实验前没有挂钩码时，发现杠杆右端下倾，应将横梁上的螺母向左 边旋一些，使杠杆在水平位置平衡，这样做的好处是避免杠杆自重对实验的影响．
（2）实验时，在A处挂3个重为0.5N的钩码，若在B处用一弹簧测力计竖直往上拉，使杠杆在水平位置平衡，拉力的大小为3 N．若弹簧测力计由竖直拉变为斜拉，则弹簧测力计读数将变大．（选填“变大”“变小”“不变”）
（3）若实验时共有9个钩码，杠杆左边情况不变，在杠杆右端2处挂6个 钩码使杠杆在水平位置重新平衡．
（4）某同学进行正确的实验操作后，得到的数据为F1=6N、l1=20cm、F2=4N和l2=30cm．该同学根据这些数据能否得出探究结论？不能．理由是：只有一次实验数据，总结的实验结论具有偶然性．
（5）使杠杆在倾斜一定角度的位置做实验，也能得出杠杆平衡条件．这种实验方案与杠杆在水平位置做实验的方案相比较，你认为哪种实验方案好并说明理由：水平位置好；便于直接在杠杆上读出力臂．
3．沈认真同学利用如图所示的装置做探究“凸透镜成像规律”的实验，请你帮他完成下列内容．
表1：
实验次数物距u/cm像距v/cm
13015
22020
31530
45/
（1）图表1是他实验时记录的几组数据：
①由实验数据可知该凸透镜的焦距为10cm；
②第3次试验时所成像的特点可应用在投影仪上（选填“投影仪”、“照相机”或“放大镜”）；
③第4次试验时移动光屏，发现光屏上只有光斑（图中未画出）．下列关于光斑的说法正确的是：C（填写选项字母）．
A、光斑是烛焰所成的实像
B、光斑是烛焰所成的虚像
C、光斑是烛焰发出的光折射到光屏上形成的
（2）实验中，他猜想像距的大小可能与物距有关，也可能与透镜的焦距有关．于是他为了研究像距与焦距的关系，选用了三个焦距不同的凸透镜进行实验，实验数据记录如表2所示．
表2：
实验次数物距u/cm焦距f/cm像距v/cm
115817
2151030
3151260
①分析表2中的数据可得出的结论是：凸透镜成实像时，物距相同，焦距越大，像距也越大．
②根据你所学的凸透镜成像规律的知识分析，第三次实验所成的像比第一次实验所成的像要大（选填“大”或“小”）．
③若他将物距调整为20cm，并想在光屏上得到一个缩小的像，他应在表2给出的三个透镜中选用焦距为8cm的凸透镜．
10．如图所示，在“探究凸透镜成像的规律”实验中，若将点燃的蜡烛依次放在a、b、c、d四处，其中蜡烛放在a处得到的实像最大，放在d处得到的实像最小．
20．在“探究凸透镜成像规律的实验”中：

（1）测量凸透镜焦距的实验过程，如图甲所示，根据图示刻度尺读出焦距f=11cm．
（2）当蜡烛离凸透镜15cm时，如图乙所示，移动光屏可以得到一个倒立的、放大（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像，生活中的投影仪（选填“放大镜”、“照相机”或“投影仪”）就是利用这个原理制成的．
（3）实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像会向上（选填“上”或“下”）移动，在不更换实验器材的情况下，为了使烛焰的像仍然呈现在光屏中央的位置，请写出一种可行的操作方法：可适当降低凸透镜的高度．
7．小明做“研究凸透镜成像规律”的实验，第1次实验时，他使用透镜1（焦距为f1），在如图1所示的位置得到蜡烛的像；第2次实验时，他换用透镜2（焦距为f2），但保持蜡烛和透镜在光具座上的位置不变，光屏需要移动到图2所示的位置才可以得到蜡烛的像，由此可知：

（1）两次实验，u=25cm，第1次实验成的是倒立的缩小的实像；
（2）第2次实验得到的像比较大，且f1＜f2（选填“＞”或“＜”）；
（3）如果在第1次实验后，不改变蜡烛和光屏的位置，只是把透镜1换成透镜2，那么为了在光屏上依旧得到蜡烛清晰的像，可以在蜡烛和透镜2之间添加一个凸透镜．
4．在学完凸透镜成像规律后，小亮选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点做了进一步探究（如图所示）

（1）为测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，需调节光屏位置直到在屏上得到一个最小、最亮的光斑．图甲是调节完成的状态，该透镜的焦距f=10.0cm；
（2）小亮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蜡烛和光屏间距离较小；
（3）当蜡烛在光具座上A处时，光屏在B处的光屏上成一清晰的像，如图所示，现将蜡烛从A处向左移动距离s到C，为再次成清晰的像，则他应将光屏向左（填“左”或“右”）移动，移动距离s′＞s（选填“＞”、“＜”或“=”），这次成倒立放大的实像．（填像的特点）．
5．体温计是利用液体的热胀冷缩的性质来测量温度的，如图所示的体温计示数为37℃．

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