高考數(shù)學(xué)查缺補(bǔ)漏透鏡及其應(yīng)用-凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)題
1．（1）在探究凸透鏡成像的規(guī)律時(shí)：
①調(diào)節(jié)凸透鏡、光屏、燭焰的中心處于（選填“相同”或“不同”）高度；
②如圖甲所示，測出了凸透鏡的焦距；若凸透鏡不動(dòng)，把蠟燭移到光具座15cm刻度處，調(diào)節(jié)光屏，在光屏上會(huì)成倒立、（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的清晰虛像，生活中的（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機(jī)”）是用這一原理制成的。
（2）在探究物質(zhì)溶化特征時(shí)，得到圖乙物質(zhì)氣溫隨時(shí)間變化的圖象，由圖象可知該物質(zhì)屬于（選填“晶體”或“非晶體”），圖中A點(diǎn)的氣溫如圖丙體溫計(jì)所示，讀數(shù)為℃，融化過程需（選填“吸熱”或“放熱”）。
2．朋友們選定不同焦距的凸透鏡，探究“凸透鏡成像的規(guī)律”：
（1）安裝并調(diào)節(jié)燭焰、透鏡、光屏，使她們兩者的中心大致在；
（2）小光朋友選定焦距為f1＝10cm的凸透鏡，當(dāng)蠟燭置于圖甲位置，調(diào)節(jié)光屏，可在光屏上得到一個(gè)倒立、清晰的像，生活中（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）就是借助此成像原理工作的；
（3）在圖甲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更換焦距為f2＝5cm的凸透鏡，為在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向（選填“左”或“右”）側(cè)聯(lián)通；
（4）小焦朋友發(fā)覺，在（3）的基礎(chǔ)上，不聯(lián)通光屏，將自己的墨鏡放在凸透鏡前，如圖乙，光屏上也能呈現(xiàn)清晰的像，說明該墨鏡對光有（選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用。
3．小明朋友借助如圖所示的裝置做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，凸透鏡固定在光具座50cm刻度處不變。
（1）實(shí)驗(yàn)前將燭焰、凸透鏡、光屏兩者的中心調(diào)節(jié)到同一高度，目的是。將蠟燭固定在40cm刻度處時(shí)，聯(lián)通光屏，在光屏上仍然得到一個(gè)大小不變的光斑，則該凸透鏡的焦距為cm；
（2）當(dāng)他將三個(gè)器件聯(lián)通到如圖所示的位置時(shí)，光屏上剛好出現(xiàn)了燭焰清晰的像，借助該成像規(guī)律制成的光學(xué)儀器是（選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機(jī)”）。此時(shí)保持蠟燭和光屏不動(dòng)，將凸透鏡聯(lián)通到cm刻度處時(shí)，仍能在光屏上成清晰的像；
（3）在成像清晰的情況下，用一張不透明紙把透鏡上半部份遮擋住，見到的像會(huì)怎樣變化？（選填“像部份消失”、“像完整色溫不變”或“像完整色溫變暗”）；
（4）將原凸透鏡更換為一個(gè)焦距較小的凸透鏡后，其他器件不動(dòng)，為了使光屏上再度得到清晰的像，可以在蠟燭和凸透鏡之間放置一個(gè)（選填“凸”或“凹”）透鏡，所放置的透鏡可以拿來矯治（選填“近視眼”或“遠(yuǎn)視眼”）。
4．（2021?郴州）某數(shù)學(xué)興趣小組在做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，進(jìn)行了如下操作：
（1）從左到右在光具座上依次安放蠟燭、凸透鏡、光屏，燃起蠟燭，調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏，使它們的中心大致在；
（2）當(dāng)蠟燭距凸透鏡20cm時(shí)，把光屏移至適當(dāng)位置，恰能在光屏上得到一個(gè)等大清晰的像，則凸透鏡的焦距是cm；
（3）當(dāng)蠟燭置于如圖所示位置時(shí)，調(diào)節(jié)光屏至適當(dāng)位置，可在光屏上得到一個(gè)倒立、的虛像。
5．（2021?昆山）小林用圖甲裝置來探究凸透鏡成像的規(guī)律。
（1）實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)調(diào)整燭焰和光屏的中心在凸透鏡的上。
（2）當(dāng)蠟燭、凸透鏡和光屏處于圖甲所示位置時(shí)，正好在光屏上成清晰的像，所成的像是（填“正立”或“倒立”）的（填“實(shí)”或“虛”）像。
（3）保持凸透鏡位置不變，將圖甲中蠟燭和光屏的位置互換，此歲月屏上所成像的特性與（填“照相機(jī)”、“放大鏡”或“投影儀”）相同。
（4）小林進(jìn)行了進(jìn)一步探究：如圖乙所示，凸透鏡的焦距為10cm，保持光屏位置不變，讓蠟燭和凸透鏡分別以2cm/s和1cm/s的速率，從圖示位置同時(shí)勻速向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過s，光屏上成清晰（填“放大”、“等大”或“縮小”）的像。
以下是小明在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中的部份操作：
（1）如圖甲所示，小明讓平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距f＝cm。（要求記錄到確切值的下一位）
（2）小明將LED燈、凸透鏡和光屏依次置于光具座上，通過調(diào)節(jié)使兩者中心大致在。接著，小明調(diào)節(jié)LED燈、凸透鏡至如圖乙所示的位置，聯(lián)通光屏，會(huì)在光屏上得到倒立、的虛像，借助此時(shí)凸透鏡成像的特性制成的光學(xué)儀器是。6.
7．（2021?南京）如圖所示，用焦距為10cm的凸透鏡做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。
（1）為了使像成在光屏中央，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰和光屏的中心坐落凸透鏡的上。
（2）如圖所示，當(dāng)蠟燭距離凸透鏡15cm時(shí)，聯(lián)通光屏，可在光屏上找到一個(gè)清晰的倒立、（填“放大”、“等大”或“縮小”）的虛像。在拍照機(jī)、投影儀、放大鏡中，成像情況與之類似的是。
（3）當(dāng)光屏上成清晰的像時(shí)，用白紙擋住凸透鏡的上半部份，則燭焰的像色溫將。
8．（2021?新鄉(xiāng)）在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中：
（1）將凸透鏡正對太陽，可在凸透鏡后方得到一個(gè)最小、最亮的光斑，則光斑到凸透鏡光心的距離為凸透鏡的
。
（2）如圖甲所示，此時(shí)燭焰在光屏上成清晰的像，則像的性質(zhì)是。
A.倒立、放大的虛像
B.倒立、縮小的虛像
C.倒立、等大的虛像
D.正立、放大的實(shí)像
（3）保持燭焰和光屏位置不變，拿走凸透鏡，則光屏上。
A.成正立、等大的虛像
B.成倒立、等大的虛像
C.成正立、等大的實(shí)像
D.不成像
（4）保持燭焰和光屏位置不變，在原凸透鏡位置換上另一個(gè)透鏡模擬斜視眼的動(dòng)因。接著小莉和小華分別用自己的斜視墨鏡來模擬視力矯治，小莉的墨鏡置于透鏡前時(shí)，像仍成在光屏前方；小華的墨鏡置于透鏡前時(shí)，光屏上恰能成清晰的像。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中用到的四塊透鏡如圖乙所示，則放小華的墨鏡時(shí)，實(shí)驗(yàn)所用的兩塊透鏡分別是（填編號(hào)）。
9．（2021?訥河）小華借助學(xué)過的知識(shí)制做拍照機(jī)模型：她先用太陽光測出所用凸透鏡的焦距；再用硬紙板制做兩個(gè)粗細(xì)相差極少的紙盒，使一個(gè)紙盒正好能套入另一個(gè)紙盒內(nèi)，并能前后滑動(dòng)，在一個(gè)紙盒的一端嵌上凸透鏡，另一個(gè)紙盒的一端蒙上一層半透明薄膜，如圖1所示。
（1）制做模型時(shí)，小華測得凸透鏡的焦距是10cm，則聯(lián)通內(nèi)筒使半透明薄膜距后端凸透鏡的距離在cm到cm范圍內(nèi)，能夠找到清晰的像。
（2）小華用此拍照機(jī)模型觀察到物體的像如圖2甲所示，想使半透明薄膜上的像變大些，如圖2乙，應(yīng)使鏡頭離被觀察的物體（填“遠(yuǎn)一些”或“近一些”），同時(shí)調(diào)節(jié)內(nèi)筒位置，使半透明薄膜上的像顯得清晰。
10．（2021?訥河）在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中：
（1）如圖是借助太陽光測凸透鏡焦距的方式，其中操作最合理的是。
（2）將焦距為10cm的凸透鏡，固定在光具座50cm的刻度處，將蠟燭從如圖所示位置，移到光具座20cm刻度處，需將光屏向聯(lián)通（選填“左”或“右”），直到在光屏上成清晰的、的虛像（選填“正立”或“倒立”），此成像的特性與原理相同（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）；這時(shí)若將蠟燭和光屏位置互換，光屏上再度得到燭焰清晰的像（選填“能”或“不能”）。
（3）下邊能說明近視眼成像和它矯治方式的原理圖是。
參考答案與試卷解析
1．【解答】解：（1）①蠟燭、凸透鏡、光屏，兩者在同一條直線上，兩者的中心大致在同一高度，像才會(huì)呈在光屏的中心；
②由圖甲可知，平行光線經(jīng)凸透鏡后會(huì)聚到一點(diǎn)，光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透鏡的焦點(diǎn)，所以焦距為：f＝40.0cm﹣30.0cm＝10.0cm；蠟燭移到光具座15cm刻度處，物距：u＝30.0cm﹣15.0cm＝15.0cm，f＜u＜2f，在凸透鏡另左側(cè)聯(lián)通光屏，會(huì)在光屏上得到一個(gè)倒立、放大的虛像，按照這個(gè)原理制成了投影儀；
（2）由圖乙可知，該物質(zhì)在融化過程中氣溫保持不變，故該物質(zhì)是晶體；
由圖丙可知，液柱向上讀數(shù)值變小，故液面指示氣溫在0℃以上，分度值為1℃，示數(shù)為39℃；
物質(zhì)的融化過程是放熱過程。
故答案為：（1）①相同；②放大；投影儀；（2）晶體；39；放熱。
2．【解答】解：（1）按照實(shí)驗(yàn)的要求，讓像成在光屏的中心，必須使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏兩者的中心置于同一高度上；
（2）凸透鏡的焦距為f1＝10cm，由圖可知，此時(shí)的物距在一倍焦距和二倍焦距之間時(shí)，成倒立、放大的虛像凸透鏡的成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)題，其應(yīng)用是投影儀；
（3）在圖甲實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，更換焦距為f2＝5cm的凸透鏡，焦距變小了，像距會(huì)變小，為在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向兩側(cè)聯(lián)通；
（4）不聯(lián)通光屏，將自己的墨鏡放在凸透鏡前，光屏上也能呈現(xiàn)清晰的像，這說明像延后會(huì)聚了，即該墨鏡對光線具有發(fā)散作用。
故答案為：（1）同一高度；（2）投影儀；（3）左；（4）發(fā)散。
3．【解答】解：（1）實(shí)驗(yàn)過程中，調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏兩者中心大致在同一高度，目的是使?fàn)T焰的像成在光屏的中央；
由題意可知，當(dāng)蠟燭距離透鏡為50.0cm﹣40.0cm＝10.0cm時(shí)，在兩側(cè)無論如何聯(lián)通光屏，發(fā)覺光屏上仍然是一個(gè)大小不變的方形光斑（即凸透鏡后側(cè)為平行光），說明蠟燭剛好在焦點(diǎn)上，則由焦距的定義可知該透鏡的焦距為10.0cm；
（2）由圖可知，此時(shí)的物距為30cm，小于二倍焦距，成倒立縮小的虛像，應(yīng)用為拍照機(jī)；
保持蠟燭和光屏的位置不動(dòng)，將凸透鏡聯(lián)通到光具座35.0cm刻度處，此時(shí)的物距等于原先的像距，依據(jù)光路可逆可知，光屏上再度出現(xiàn)燭焰倒立、放大的虛像；
（3）當(dāng)用紙堵住透鏡的某一部分時(shí)，因?yàn)橥ㄟ^凸透鏡會(huì)聚的光線數(shù)目降低，所以像會(huì)比原先變暗，但仍成完整的像；
（4）將原凸透鏡更換為一個(gè)焦距較小的凸透鏡后，因?yàn)榻咕嘧冃。酃饽芰ψ儚?qiáng)，像會(huì)成在光屏的前方，所以須要在蠟燭和凸透鏡之間放置一個(gè)可以使光線發(fā)散的凹透鏡，凹透鏡可以拿來矯治斜視眼。
故答案為：（1）使?fàn)T焰的像成在光屏的中央；10.0；（2）拍照機(jī)；35.0；（3）像完整色溫變暗；（4）凹；斜視眼。
4．【解答】解：（1）在做凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央，要調(diào)節(jié)蠟燭焰心、凸透鏡光心、光屏的中心大致在同一高度上；
（2）凸透鏡成像時(shí)，物體放到距離凸透鏡20cm處時(shí)，光屏上得到倒立、等大的虛像，所以20cm＝2f，所以f＝10cm；
（3）由圖可知，此時(shí)的物距為30cm，物體處于2倍焦距以外，聯(lián)通光屏，可在光屏上得到一個(gè)清晰、倒立、縮小的虛像.
故答案為：（1）同一高度上；（2）10；（3）縮小。
5．【解答】解：（1）為了使?fàn)T焰的像能成在光屏的中心，應(yīng)調(diào)整燭焰和光屏的中心在凸透鏡的主光軸上；
（2）當(dāng)蠟燭、凸透鏡和光屏處于圖甲所示位置時(shí)，正好在光屏上成清晰的像，說明該像可用光屏承接，為虛像，虛像都是倒立的；
（3）保持凸透鏡位置不變，將圖甲中蠟燭和光屏的位置互換，此時(shí)物距將小于像距凸透鏡的成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)題，成倒立縮小的虛像，應(yīng)用為拍照機(jī)；
（4）由乙圖可知，物距u＝15cm，像距v＝15cm，
保持光屏位置不變，讓蠟燭和凸透鏡分別以2cm/s和1cm/s的速率，同時(shí)勻速向左運(yùn)動(dòng)，
則t秒時(shí)，物距u′＝15cm+（2cm/s﹣1cm/s）t＝15cm+1cm/s×t，
像距v′＝15cm+1cm/s×t，
則可知在聯(lián)通過程中，要能在不動(dòng)的光屏上成像，物距必須等于像距，
由凸透鏡成像規(guī)律可知此時(shí)成倒立等大的虛像，
所以此時(shí)u′＝v′＝2f＝20cm，即15cm+t×1cm/s＝20cm，解得t＝5s。
故答案為：（1）主光軸；（2）倒立；虛像；（3）拍照機(jī)；（4）5；等大。
6.【解答】解：（1）平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小、最亮的光斑，這個(gè)光斑就是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離就是焦距，所以凸透鏡的焦距f＝20.0cm﹣10.0cm＝10.0cm；
（2）為使像成在光屏的中央，應(yīng)調(diào)節(jié)LED燈、凸透鏡、光屏兩者的中心大致在同一高度處；
蠟燭、光屏的位置為如圖乙，所以物距u＝25cm＞2f，物距小于二倍焦距成倒立縮小虛像，該成像規(guī)律與日常生活中的拍照機(jī)成像規(guī)律相同。
故答案為：（1）10.0；（2）同一高度處；縮小；拍照機(jī)。
7．【解答】解：（1）在做凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，為了使?fàn)T焰的像成在光屏的中央，要調(diào)節(jié)蠟燭、光屏的中心都坐落凸透鏡的主光軸上；
（2）若將燭焰移至距凸透鏡15cm處，即此時(shí)f＜u＜2f，聯(lián)通光屏，使?fàn)T焰在光屏上得到倒立放大清晰的虛像，投影儀就是應(yīng)用這一原理制成的；
（3）擋住凸透鏡的上半部，物體上任一掃射向凸透鏡的下半部，經(jīng)凸透鏡折射后，照樣能會(huì)聚成完整像，像的大小不發(fā)生變化，折射光線降低，會(huì)聚成的像變暗。
故答案為：（1）主光軸；（2）放大；投影儀；（3）變暗。
8．【解答】解：（1）太陽光可以看成平行光，將一個(gè)凸透鏡正對太陽，此時(shí)平行光跟主光軸平行，經(jīng)凸透鏡折射后，會(huì)聚成最小最亮的光斑，是凸透鏡的焦點(diǎn)，所以光斑到凸透鏡光心的距離為凸透鏡的焦距。
（2）由圖甲知，蠟燭到凸透鏡距離（物距）小于光屏到凸透鏡距離（像距），此歲月屏上成清晰的像，像的性質(zhì)是：倒立、縮小的虛像，故選B。
（3）蠟燭經(jīng)凸透鏡成像是蠟燭的光經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚而成。保持燭焰和光屏位置不變，拿走凸透鏡，蠟燭的光沿直線射向光屏，所以在光屏上不能再成像，故選D。
（4）保持燭焰和光屏位置不變，在原凸透鏡位置換上另一個(gè)透鏡來模擬斜視眼的動(dòng)因，由于散光眼鞏膜太厚，所以應(yīng)選擇一個(gè)厚一點(diǎn)的凸透鏡取代原凸透鏡，由圖乙知，用的是透鏡①；
斜視墨鏡是凹透鏡，且鏡框越厚，焦距越小，對光線的發(fā)散作用越強(qiáng)；
小莉的墨鏡置于透鏡前時(shí)，像仍成在光屏前方，說明小莉的斜視墨鏡對光線發(fā)散作用較弱，鏡框較薄；
小華的墨鏡置于透鏡前時(shí)，光屏上恰能成清晰的像，說明小華的斜視墨鏡對光線發(fā)散作用比小莉的強(qiáng)，鏡框較厚，用的是透鏡③。
故答案為：（1）焦距；（2）B；（3）D；（4）①③。
9．【解答】解：（1）拍照機(jī)的成像原理是：當(dāng)物距小于二倍焦距時(shí)，像距在一倍焦距和二倍焦距之間；因?yàn)橥雇哥R的焦距是10cm，則聯(lián)通內(nèi)筒使半透明薄膜距后端凸透鏡的距離在10cm到20cm范圍內(nèi)能夠找到清晰的像；
（2）按照圖2中的甲、乙可知，乙相對甲來說，像變大了，則像距應(yīng)當(dāng)變大，物距變小，所以應(yīng)使鏡頭離被觀察的物體近一些，同時(shí)調(diào)節(jié)內(nèi)筒位置，使半透明薄膜上的像顯得清晰。
故答案為：（1）10；20；（2）近一些。
10．【解答】解：（1）借助太陽光檢測凸透鏡焦距，應(yīng)讓凸透鏡正對太陽光，白紙應(yīng)與凸透鏡平行，來回聯(lián)通透鏡，找到最小最亮的光斑，光斑到透鏡中心的距離即為焦距，由圖知，操作最合理的是C。
（2）將焦距為10cm的凸透鏡，固定在光具座50cm的刻度處，將蠟燭從如圖所示位置，移到光具座20cm刻度處，物距等于50cm﹣20cm＝30cm，此時(shí)物距小于二倍焦距成倒立縮小的虛像，應(yīng)將光屏向左聯(lián)通，才能說明照像機(jī)的成像原理；交換蠟燭和光屏的位置，依照光路可逆可知，此時(shí)的物距等于原先的像距，即物距大于像距，則成倒立、放大的虛像；
（3）弱視眼是鞏膜曲度變小，會(huì)聚能力減小，即折光能力減小，像呈在黃斑的后方，應(yīng)配戴會(huì)聚透鏡（凸透鏡），使光線提早會(huì)聚。
因而圖乙才能說明近視眼的成像原理，圖丁給出了近視眼的矯治方式。
故答案為：（1）C；（2）左；倒立；拍照機(jī)；能；（3）乙、丁。
的高度，使它們的中心與燭焰中心大致在同一高度其目的是使像成在光屏的中央。
（2）由圖可知，u＝15cm，v＝20cm，2f＞u＞f，u＜v，成倒立、放大的虛像，可制成投影儀。按照題中信息可得焦距范圍為：
f＜15cm＜2f；20cm＞2f，
解得：7.5cm＜f＜10cm.
故將蠟燭移到光具座40cm刻度線處時(shí)，物距為10cm，小于一倍焦距，成倒立、放大的虛像。