專題07 光學實驗探究（解析版）

專題07光學實驗探究【解題技巧】光的實驗探究一般分為光的反射、平面鏡成像、折射與凸透鏡成像。（1）光的反射規(guī)律①光的反射定律：三線共面，兩線分居等②實驗操作時光屏豎直放置且共面，通過實驗數(shù)據(jù)總結光的反射定律③光路可逆，特殊光路角度時（垂直鏡面）的分析（2）平面鏡成像注意操作步驟，以及選用器材注意點：①選擇兩根完全一樣的蠟燭是為了比較像與物體的大小關系。②移動玻璃板后面的蠟燭B都無法與蠟燭A的像完全重合，可能是由于玻璃板與桌面不垂直。③如何測量物與像之間的位置，用直線畫出鏡面所在的位置，拿掉鏡子連接兩個蠟燭所在的點，測量并比較.（3）光的折射①折射光線與入射光線、法線在同一平面內

②折射光線和入射光線分居法線兩側

③折射角隨著入射角的增大而増大,減小而減小

④當光從空氣斜射入其他透明介質中時,折射角小于入射角;當光從其他透明介質斜射入空氣中時,折射角大于入射角

⑤當光垂直射向介質表面時,傳播方向不改變

⑥在折射規(guī)律中光路是可逆的

（4）凸透鏡成像規(guī)律(1)從②移動到③,u>2f,成的是倒立縮小到實像,此時到像距f<v<2f,可以看出物體的移動范圍可以從2f到無窮遠,而像距只能在f,2f之間來回移動,在相同時間內,物體的移動距離大于像

即u>2f,f<v<2f,此時v物>V像

并且在移動過程中像越來越小,越來越靠近焦點,所以當物體是勻速遠離2f時候,像的速度會越來越慢

(2)從②移動到①,f<u<2f,v>2f,成的是倒立放大的實像,物體只能在f,2f之間來回移動,而像能從2f移動到無窮遠,所以在相同時間內,像的移動距離要大于物體

即f<u<2,v>2f,此時v物<V像

并且在移動過程中像越來越大,越來越遠離2f,所以當物體是勻速靠近焦點的時候,像的速度越來越快

【例題精析】一．光的反射現(xiàn)象1．圖1是利用激光測轉的原理示意圖，圖中圓盤可繞固定軸轉動，盤邊緣側面上有一小段涂有很薄的反光材料。當盤轉到某一位置時，接收器可以接收到反光涂層所反射的激光束，并將所收到的光信號轉變成電信號，在示波器顯示屏上顯示出來（如圖2所示）。（1）若圖2中示波器顯示屏橫向的每大格（5小格）對應的時間為5.00×10﹣2s，則圓盤的轉速為轉/s（保留3位有效數(shù)字）。（2）若測得圓盤直徑為10.20cm，則可求得圓盤側面反光涂層的長度為cm（保留3位有效數(shù)字）?！窘獯稹拷猓海?）從圖2顯示圓盤轉動一周在橫軸上顯示23格，由題意知道，每格表示1.00×10﹣2s，所以圓盤轉動的周期為0.23秒，則轉速為4.35r/s；（2）反光中引起的電流圖象在圖2中橫坐標上每次一小格，說明反光涂層的長度占圓盤周長的23分之一，故圓盤上反光涂層的長度為πd22故答案為：4.35；1.39。二．平面鏡成像的特點、原理、現(xiàn)象及其實驗方案2．利用如圖所示的裝置探究平面鏡成像的特點，其中A和B是兩支完全相同的蠟燭。實驗序號1234物距u/cm4567像距v/cm4567（1）將點燃的蠟燭A豎直放置在玻璃板的前面，能看到玻璃板后A的像，然后將蠟燭B放在玻璃板后面移動，發(fā)現(xiàn)B恰能與A的像重合，說明像與物的大?。ㄟx填“相等”或“不相等”）。（2）如圖所示，分別測出蠟燭A、B到玻璃板的距離u和v，改變蠟燭A到玻璃板的距離，多次實驗并記錄數(shù)據(jù)。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)得出：像距物距（選填“大于”、“等于”或“小于”）。（3）將蠟燭B取走，在B的原位置豎放一塊光屏，光屏上不能呈現(xiàn)A的像，說明平面鏡所成的像是像（選填“虛”或“實”）。（4）本實驗采用玻璃板代替平面鏡，是因為玻璃板前面既能看到A的像，又能看到玻璃板后面的蠟燭B，便于確定像的（選填“位置”或“虛實”）。（5）為了使像顯得更加明亮，實驗環(huán)境的光線應相對較（選填“亮”或“暗”）?！窘獯稹拷猓海?）實驗時用完全一樣的蠟燭是為了比較物體與像的大小關系。蠟燭B與蠟燭A的像能夠完全重合，說明像與物體的大小相等；（2）由表中物距的數(shù)值分和像距的數(shù)值可以得到的實驗結論是：像距等于物距；（3）因為光屏只能接收實像，不能接收虛像，所以移去后面的蠟燭B，并在其所在位置上放一光屏，光屏上不能接收到蠟燭燭焰的像，由此說明說明平面鏡成的像是虛像；（4）因為玻璃板是透明的，能在觀察到A蠟燭像的同時。還可以透過玻璃清楚的看到放在后面B蠟燭，便于確定像的位置；（5）點燃的蠟燭是成像物體，比較亮，環(huán)境越黑暗，蠟燭和環(huán)境的對比度越大，蠟燭成像越清晰。故答案為：（1）相等；（2）等于；（3）虛；（4）位置；（5）暗。3．小華利用如圖1裝置探究平面鏡成像特點（1）他實驗時用玻璃板代替平面鏡豎立在水平桌面上。在玻璃板前放置棋子A，將完全相同的棋子B放在玻璃板后并移動，人眼一直在玻璃板的前側觀察，但他發(fā)現(xiàn)觀察到A的像“重影”很明顯，而影響到確定A的像的位置，你解決這一問題的辦法是：

（答出一種方法即可）。（2）排除了上述情況的干擾后，他繼續(xù)進行實驗，觀察到B與A的像完全重合，由此可得結論：像與物的大小。（3）為了探究平面鏡成像的虛實情況，小華將一張白卡片豎直放在B所在的位置，在玻璃板后側觀察到白卡片上沒有A的像，說明平面鏡成的像是像。（4）改變A的位置，重復（2）中步驟并分別測出A和B到玻璃板的距離，記錄在如表中。序號123A到玻璃板的距離/cm4.006.008.00B到玻璃板的距離/cm4.006.008.00分析表中數(shù)據(jù)，可以得到結論：。（5）如圖2將棋子放在豎立的玻璃板前40cm處，以5cm/s的水平速度向平面鏡勻速靠近，則經過2s后棋子與像的距離為cm．若將玻璃板放置成與水平面成45°角，將會觀察到棋子運動的方向與像運動的方向互相?！窘獯稹拷猓海?）由于像是由光的反射形成的，而普通玻璃的兩面都能反射光，即同時成像，所以A的像“重影”是由于玻璃板太厚造成的，解決這一問題的辦法是換用厚度較小的玻璃板。（2）在玻璃板前放置棋子A，將完全相同的棋子B放在玻璃板后并移動，人眼一直在玻璃板的前側觀察，直至B與A的像完全重合，這樣做的目的既確定了像的位置又驗證了物像大小相等；（3）將一張白卡片豎直放在B所在的位置，在玻璃板后側觀察到白卡片上沒有A的像，說明平面鏡成的像是虛像。（4）由表中物距和像距的數(shù)值可知，像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離相等。（5）根據(jù)v=s由平面鏡成像特點知像物連線與鏡面垂直，且它們到鏡面的距離相等，當棋子沿桌面由A位置運動到B位置時，分別作出棋子在兩個位置所成的像，將會觀察到棋子運動的方向與像運動的方向互相垂直，如圖所示：故答案為：（1）換用厚度較小的玻璃板；（2）相等；（3）虛；（4）像與物到鏡面距離相等；（5）60；垂直。三．光的折射規(guī)律的應用4．如圖甲所示，小明在探究光折射現(xiàn)象時，將一束入射角為50°的光線斜射入杯中，在杯底形成光斑，然后逐漸往杯中加水，觀察杯底光斑的位置變化．他對實驗中光偏折程度的差異產生了興趣．為了定量反映這種差異，他將“折射角與入射角的比值”定義為“偏折比”．根據(jù)所學知識和生活經驗，小明對影響“偏折比”大小的因素提出如下猜想：猜想1：與液體深度有關猜想2：與液體種類有關猜想3：與入射光的顏色有關（1）圖甲實驗中，測得折射角為35°，則此時的“偏折比”為．加水過程中，杯底光斑將向（填“左”或“右”）移動．（2）你認為猜想1（選填“正確”或“不正確”），理由是：．（3）為了探究猜想2，小明只將圖甲中的水換成油，當油的深度小于水的深度（如圖乙所示），杯底光斑位置恰與圖甲實驗時光斑位置重合．對比可知：在相同條件下，油對光的“偏折比”比水對光的“偏折比”（選填“大”或“小”）．（4）為了探究猜想3，小明用圖甲裝置先后入射紅、藍色激光，杯底光斑位置如圖丙所示，則光的“偏折比”大．（5）將一束激光穿過如圖丁所示的玻璃磚，若光在玻璃磚上表面折射時的“偏折比”為0.8，則光在下表面折射時的“偏折比”為．【解答】解：（1）圖甲實驗中，測得折射角為35°，已知入射角為50°，則偏折比=35°當容器內逐漸加水時，光的折射程度不變，但入射點逐漸抬高且向右移動，由光的折射規(guī)律作出的折射光線照射在容器底的光斑會逐漸向右移動；（2）由圖可知，水面上升或下降時，入射角和折射角都不變，則折射角與入射角的比值即偏折比也不變，由此說明偏折比與液體深度無關，故猜想1不正確；（3）將圖甲中的水換成油，當油的深度小于水的深度，杯底光斑位置恰與圖甲實驗時光斑位置重合，如圖1，由圖1可知：水中的折射角大于油中的折射角，由于入射角相同，則在相同條件下，油對光的“偏折比”比水對光的“偏折比”小；（4）光線的入射角和入射點不變，紅、藍色激光的折光線，如圖2，由圖2可知：紅色激光的折射角大于藍色激光的折射角，由于入射角相同，則根據(jù)“偏折比”的定義可知：紅光的“偏折比”大；（5）將一束激光穿過如圖丁所示的玻璃磚，若光在玻璃磚上表面折射時入射角為r，折射角為i，如圖3，此時“偏折比”為0.8，即：∠i∠r當光在下表面折射時如圖3中，則此時入射角為r′，折射角為i′，根據(jù)幾何知識可知：∠r′＝∠i，∠i′＝∠r，所以，光在下表面折射時的“偏折比”為：∠i'∠r'故答案為：（1）0.7；右；（2）不正確；水面上升或下降時，入射角和折射角都不變；（3）??；（4）紅；（5）1.25。5．小文在探究光的折射規(guī)律時，將光從空氣分別射入玻璃和水中，其實驗過程如下：實驗一：將光從空氣射入玻璃中（1）將半圓形玻璃磚放在標有角度的圓盤上，如圖1所示；（2）將一束激光從空氣射向玻璃磚的圓心O處，激光在O處發(fā)生折射，記錄入射角和折射角；（3）逐漸增大入射角，重復步驟（2）。實驗所測數(shù)據(jù)如表格一所示：表格一實驗次數(shù)1234入射角i0°30°45°60°玻璃中折射角r0°17°24°30°實驗二：將光從空氣射入水中（1）將標有角度的圓盤按圖2所示安放；（2）將一束激光從空氣射向水面O處，激光在O處發(fā)生折射，記錄入射角和折射角；（3）逐漸增大入射角，重復步驟（2）。實驗所測數(shù)據(jù)如表格二所示：表格二實驗次數(shù)1234入射角i0°30°45°60°水中折射角r0°22°35°40°（1）當光從空氣垂直入射到其他透明介質中時，傳播方向；（2）當光從空氣斜射入玻璃或水中時，折射角（選填“大于”“等于”或“小于”）入射角；（3）當光以相同的入射角斜射入不同的透明介質中時，折射角（選填“相等”或“不相等”）。（4）如圖3所示，有一束光線斜射入盛水的容器中，在容器底部形成光斑，保持入射光的方向不變，逐漸放掉容器中的水，容器底部的光斑將A、向右移動 B、向左移動 C、保持不動 D、無法判斷?！窘獯稹拷猓海?）由表格一中的第一列可知，當入射角為0°時，折射角也為0°；由此可得，當光從空氣垂直入射到其它透明介質時，傳播方向不發(fā)生改變。（2）由表格一、二數(shù)據(jù)可知可知，當入射角增大時，折射角也隨著增大，但折射角總小于入射角；（3）由表格一、二可知，當光以相同的入射角斜射入不同的介質中時（例如：入射角都是30°），在水中的折射角（17°）與玻璃中的折射角（22°）不同，所以光從空氣斜射入不同介質中的折射角不相等；（4）當水位在a時，一束光線斜射入盛水的容器中，由光的折射定律可知，在容器底部形成一個光斑在P點，當打開閥門，容器里的水逐漸流出的過程中，但入射點逐漸降低到b時，由光的折射定律可知，在容器底部形成的光斑在P′點，所以在水逐漸流出的過程中，光斑將向左移動，如圖所示：故選B。故答案為：（1）不變；（2）小于；（3）不相等；（4）B。6．下表是光在幾種介質中傳播時的速度，而圖（a）是光在幾種介質中發(fā)生折射時的光路圖。（1）分析表中的數(shù)據(jù)可以得出結論：光在不同介質中的傳播速度一般。（填“相同”或“不同”）（2）分析表中的數(shù)據(jù)和光路圖，可以得出的結論是：光從傳播速度大的介質斜射入傳播速度小的介質中時，折射角入射角；（填“＜”、“＞”或“＝”）（3）由分析的結論可知，光從水中斜射入玻璃中，折射角入射角。（填“＜”、“＞”或“＝”）（4）現(xiàn)代醫(yī)學中常用超聲波來擊碎人體內的結石，超聲波從空氣中斜射入人體后也發(fā)生類似光一樣的折射現(xiàn)象。如圖（b）所示，超聲波進入人體擊碎結石時，入射點應在O點的（填“左側”或“右側”）【解答】解：（1）由表中數(shù)據(jù)得出：光在不同介質中的傳播速度一般不同；（2）v真空＞v空氣、v空氣＞v水、v空氣＞v玻璃，由圖a得出，折射角小于入射角，由此可得：光從傳播速度大的介質斜射入傳播速度小的介質中時，折射角小于入射角；（3）由表中數(shù)據(jù)知道，v水＞v玻璃，折射角小于入射角；（4）由于超聲波在人體內的傳播速度大于在空氣中的傳播速度，所以超聲波進入人體后，折射角大于入射角，要使超聲波進入人體擊碎結石時，入射點應在O點的左側。故答案為：（1）不同；（2）＜；（3）小于；（4）左側。四．光學實驗設計與探究7．在探究光的折射規(guī)律時，從水面上方看水中的物體變淺了，為了確定水中物體所成像的位置，某學習小組進行了如下探究：（1）A．把一個防水小燈泡a放在水中某處，觀察燈泡所成像的位置。B．將另一個相同的小燈泡b放在水面上方，調整其位置，使它的像與重合。C．用刻度尺測量燈泡b到水面的距離即為a的像到水面的距離。（2）測量時，把刻度尺的零刻度線對準燈泡b，水面處對應的刻度如右圖所示，則燈泡b到水面的距離為cm。（3）燈泡a的像到水面的距離與燈泡b到水面的距離一定相等，依據(jù)是。（4）測量時，如果直接將刻度尺豎直插入水中，使看到的零刻度線與燈泡a的像重合，則刻度尺在水面處的示數(shù)表示（選填“a到水面的距離”或“a的像到水面的距離”）。（5）某小組實驗時，每次都從燈泡a的正上方觀察，測得燈泡a到水面的距離u和燈泡a的像到水面的距離v的對應關系如下表所示：30.060.090.0120.0150.0180.023.045.067.090.0113.0134.0根據(jù)表中數(shù)據(jù)，請在圖乙坐標中描點作出v﹣u的關系圖線。由圖線可知，v和u的定量關系是v＝0.75u。（6）根據(jù)上面的實驗結果，看起來1.2m深的水坑，其實際深度可達m，因此看起來不太深的水也不能貿然下去，以免危險！【解答】解：（1）為確定防水小燈泡a放在水中某處成像的位置，根據(jù)等效替代法，通過觀察燈泡b所成像的位置，與a的像重合；（2）根據(jù)圖甲可知，燈泡b到水面的距離為8.12cm；（3）因為平面鏡成正立、等大的虛像，并且像到平面鏡的距離和物到平面鏡的距離相等，所以燈泡a的像到水面的距離與燈泡b到水面的距離一定相等；（4）測量時，如果直接將刻度尺豎直插入水中，使看到的零刻度線與燈泡a的像重合，考慮到光的折射，則刻度尺的零刻度線在燈泡a的位置，故刻度尺在水面處的示數(shù)表示燈泡a的深度，即a到水面的距離；（5）根據(jù)表中數(shù)據(jù)在圖乙中描點，并用直線連接起來，如下圖所示：（6）根據(jù)v＝0.75u．當v＝1.2m時，u＝1.6m，因此看起來不太深的水也不能貿然下去，以免危險！故答案為：（1）a的像；（2）8.12；（3）像與物到鏡面距離相等；（4）a到水面的距離；（5）如上所示；（6）1.6。8．大約兩千四百年前，我國的學者墨翟和他的學生做了世界上第一個小孔成像的實驗，解釋了小孔成像的原理。在“制作小孔成像觀察儀”活動中，小光同學將圓筒插人易拉罐中做成如圖甲的儀器（圓筒能在易拉罐中前后移動）。（1）為了更清楚地觀察像，通常選擇（選填：“較暗”或“較亮”）的物體作為觀察對象，同時需要將光屏放在（選填：“較暗”或“較亮”）的環(huán)境中。因此，制作觀察儀時，用半透明塑料薄膜制成的光屏應放在圓筒的（填“A”或“B”）端。（2）實驗中，物體通過小孔所成的像是（選填：“正立”或“倒立”）的（選填：“實像”或“虛像”），像的形狀與（選填：“小孔”或“物體”）相同。小孔成像的現(xiàn)象可以用的知識來解釋，請在圖乙中畫出物體AB通過小孔在光屏上成像的光路圖。（3）用制成的小孔成像觀察儀觀察物體時，保持物體和小孔間的距離不變，移動圓筒，使光屏遠離小孔，則光屏上像的大小將（選填“變大”、“變小”或“不變”）?！窘獯稹拷猓海?）為了更清楚地觀察像，通常選擇較亮的物體作為觀察對象，同時需要將光屏放在較暗的環(huán)境中，使像更清晰；為了成的像更清晰，便于觀察，半透明的薄紙應該放在圓筒的前端即A端；（2）小孔成像是實際光線的會聚，所以是倒立的實像，像的形狀與孔的形狀無關，與物體的形狀有關；小孔成像是光在同一均勻介質中沿直線傳播的具體應用；發(fā)光物體的每一個點都可看作為點光源，每個點光源發(fā)出的光都會通過小孔照到屏幕的某個區(qū)域。A點發(fā)出的光線經小孔下邊緣，到達光屏下部，B點發(fā)出的光線經小孔上邊緣，到達光屏的上部，成的像是倒立的實像。如圖：（3）當增大光屏與小孔之間的距離時，光屏上的像將變大。故答案為：（1）較亮；較暗；A；（2）倒立；實像；物體；光沿直線傳播；（3）變大。9．小華為小明表演了一個“水火相融”的小魔術。她先將一塊透明的茶色薄玻璃板豎直放置在水平桌面上，桌面就被分割成如圖所示的甲、乙兩個區(qū)域，然后再用一塊不透明的擋板將乙區(qū)域分割成前后兩部分。接著小華在甲區(qū)域內放置了一個盛滿水的燒杯，且里面豎直浸沒著一支蠟燭A，最后在乙區(qū)域擋板后面的特定位置放置了蠟燭B．準備就緒后，小華將乙區(qū)域已準備號的蠟燭B點燃，并悄悄地將擋板拉開一個縫隙MN，讓小明在乙區(qū)域的P點觀察蠟燭A．奇跡出現(xiàn)了：蠟燭A竟然在水中燃燒！（1）為保證實驗成功，小華所選取的A、B兩根蠟燭應滿足的條件是；（2）某同學發(fā)現(xiàn)看到蠟燭A的像不清晰，于是他將蠟燭B也點燃，用來增加像的亮度。他這樣做（填“能”或“不能”）使看到的像更清晰。（3）在蠟燭A的位置確定后，為了不借助刻度尺而較準確地確定蠟燭B的位置，小華應該在點燃蠟燭B以后，在（選填“甲區(qū)”或“乙區(qū)”）觀察，同時不斷調節(jié)蠟燭B的位置，使與蠟燭A完全重合為止；（4）根據(jù)所學光學知識分析，“小華悄悄地將擋板拉開”這一步操作的目的是什么？?！窘獯稹拷猓海?）兩只蠟燭長短或粗細不同時，會出現(xiàn)不能完全重合的現(xiàn)象，所以必須保證兩只蠟燭完全相同，這樣后面的蠟燭才能和前面蠟燭的像完全重合。（2）若將另一側的蠟燭點燃，結果使得玻璃后面太亮，更不容易發(fā)生反射，所以像會更不清晰。（3）根據(jù)玻璃板的透光性，取兩個等大的蠟燭A和B把A蠟燭擺在玻璃板前面，點燃蠟燭B，在乙區(qū)觀察蠟燭B形成的像，并調節(jié)B的位置，使蠟燭B的像與蠟燭A完全重合，即可確定確定蠟燭B的位置。（4）小華悄悄地將擋板拉開，讓蠟燭B發(fā)出的光線通過縫隙MN射到玻璃板上，使其反射光線進入小明的眼睛（或蠟燭B發(fā)出的光線射到玻璃板的反射光線通過縫隙MN射入小明的眼中）使小明看到了與蠟燭A重合的B的像。故答案為：（1）大小完全相同；（2）不能；（3）乙區(qū)；蠟燭B的像；（4）讓蠟燭B發(fā)出的光線通過縫隙MN射到玻璃板上，使其反射光線射入小明的眼中（或讓蠟燭B發(fā)出的光線射到玻璃板上后形成的反射光線通過縫隙MN射入小明的眼中）。10．探究透明物體、不透明物體的顏色，小明做了如下實驗：（1）如圖甲所示，讓太陽透過硬紙板的圓孔，將紅色透明塑料薄膜蒙在硬紙板的圓孔上，在下方白紙上看到的顏色是。（2）如圖乙所示，讓太陽光穿過紙板的狹縫射到三棱鏡上，經三棱鏡分解后的彩色光帶通過藍色玻璃板，在白紙上觀察到的光帶顏色是。（3）仍用圖乙實驗裝置，用綠色的紙屏直接吸收經棱鏡色散后的彩色光帶，觀察到紙屏上出現(xiàn)的顏色是。（4）實驗結論：透明物體的顏色是它能的顏色；不透明體的顏色跟被它反射的色光的顏色，吸收跟物體顏色（選填“相同”或“不相同”）的色光?！窘獯稹拷猓海?）透明物體可以讓和它本身顏色相同的色光通過，吸收其他色光，所以太陽光通過紅透明塑料后，剩下的光與塑料顏色相同，即是紅色；（2）太陽光經過三棱鏡后可以分解成七色光帶，即紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫各種顏色；透明物體可以讓和它本身顏色相同的色光通過，吸收其他色光，所以七色光帶分別通過藍透明玻璃后，剩下的光與玻璃顏色相同，即藍色。（3）不透明物體可以反射和它本身顏色相同的色光，吸收其他色光，用綠紙屏接收七色光帶，能反射的綠色光；（4）通過上述實驗歸納總結：透明物體的顏色是它能通過的顏色；不透明物體的顏色跟被它反射的色光相同，吸收跟物體不同顏色的色光。故答案為：（1）紅色；（2）藍；（3）綠；（4）通過；相同；不相同。五．凸透鏡成像規(guī)律及其探究實驗11．小明同學利用圖示裝置來研究凸透鏡成像。（1）實驗前，應調整燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在，目的是。（2）實驗時，在光屏上得到了一個清晰的像，但像的位置偏高，你解決的方法是將光屏

移動（填“向上”或“向下”）（3）如圖1所示，當凸透鏡位于光具座A處時，恰好在光屏上成清晰的像，所成像的性質是；利用這一規(guī)律可制成（選填“照相機”或“幻燈機”）；蠟燭燃燒一段時間后，燭焰的像將位于光屏中心的方；（4）在保持（2）中蠟燭和光屏位置不變的情況下，將凸透鏡向右移到B處（圖中未標出），光屏上再次成清晰的像，成的是（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的像；（5）在上述探究活動中，若已知蠟燭與光屏間的距離為L0＝45cm，與凸透鏡第一次所在位置A間的距離為L＝15cm，如圖2所示，則該透鏡焦距f15cm（選填“＞”“＜”或“＝”），透鏡先后兩次所在位置A、B之間的距離S＝cm（6）最后小明用不透光的紙板遮擋住凸透鏡的上半邊，然后前后移動光屏，他（填“能”或“不能”）在光屏上看到完整的像?！窘獯稹拷猓海?）實驗前，應調整燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度，目的是將像呈現(xiàn)在光屏中央；（2）在光屏上得到了一個清晰的像，但像的位置偏高，說明蠟燭、凸透鏡、光屏三者中心沒在同一個高度。蠟燭偏低，或凸透鏡偏高，光屏偏高。要使像成在光屏的中心：①蠟燭上調；②凸透鏡、光屏同時下調；③上調光屏；（3）如圖1所示，當凸透鏡位于光具座上A處時，恰好在光屏上成清晰的像，由圖可知此時物距小于像距，即物距在一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立、放大的實像，是幻燈機的制作原理；蠟燭燃燒一段時間后，由于通過光心的光線方向不改變，則燭焰的像將向上移動；（4）在保持（2）中蠟燭和光屏位置不變的情況下，將凸透鏡向右移到B處（圖中未標出），相當于增大物距，減小像距，當光屏上再次成清晰的像時，此時應該物距大于二倍焦距，則所成像應該為倒立、縮小的實像；（5）當凸透鏡位于光具座A處時，物距u1＝L＝15cm，則像距v1＝45cm＝15cm＝30cm，成倒立放大的實像，滿足條件：2f＞u＞f，即f＜15cm；根據(jù)光路可逆可知，保持蠟燭和光屏位置不變，當凸透鏡位于光具座B處時，u2＝30cm，v2＝15cm，蠟燭由A到B，需向右移動15cm；（6）遮住凸透鏡的上半部，物體上任一點射向凸透鏡的下半部，經凸透鏡折射后，照樣能會聚成像，像的大小不發(fā)生變化，折射光線減少，會聚成的像變暗。故答案為：（1）同一高度；使像成在光屏的中央；（2）向上；（3）倒立、放大的實像；幻燈機；上；（4）縮?。唬?）＜；15；（6）能。12．生活中使用的相機大多安裝有可調節(jié)焦距的變焦鏡頭。小華在使用照相機拍攝景物時，發(fā)現(xiàn)當鏡頭的焦距改變時像的大小也會隨之改變。于是，他猜想：“凸透鏡成實像時，像的高度h與凸透鏡的焦距f有關”。實驗桌上有如下器材：高度不同的發(fā)光體A、B，焦距分別為5cm、10cm的凸透鏡兩個，刻度尺、光具座和光屏。請你利用上述器材設計實驗，驗證小華的猜想。要求：（1）寫出實驗步驟；（2）畫出實驗數(shù)據(jù)記錄表。【解答】解：①將焦距為5cm的凸透鏡固定在光具座中央，將發(fā)光體A、光屏分別放在凸透鏡兩側。調節(jié)發(fā)光體A、凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心在同一水平線上。②將發(fā)光體A放在光具座上距凸透鏡30cm處，移動光屏，在光屏上得到發(fā)光體A清晰的像，用刻度尺測量像的高度，并記錄在表格中。④用焦距10cm凸透鏡替換焦距5cm的凸透鏡，調節(jié)發(fā)光體A、凸透鏡和光屏，使它們的中心在同一高度，將發(fā)光體A放在光具座上距凸透鏡30cm處，移動光屏，在光屏上得到發(fā)光體A清晰的像，用刻度尺測量像的高度，并記錄在表格中。（2）記錄的表格設計如下：焦距f/cm像的高度h/cm13．在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中：（1）小莉將凸透鏡正對太陽光，在透鏡的另一側移動光屏，在距透鏡12cm處，屏上呈現(xiàn)出最小最亮的光斑，則此凸透鏡的焦距約是cm。（2）小莉同學做實驗時，發(fā)現(xiàn)燭焰在光屏上的像如圖1所示，若要使燭焰在光屏中心成像，只調節(jié)光屏，應將光屏向（選填“上”、“下”、“左”、“右”）移動。（3）若將燭焰移至距凸透鏡15cm處，移動光屏，使燭焰在屏上清晰的像，（選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡）就是應用這一原理制成的。（4）小莉同學將自己的近視眼鏡鏡片放在了蠟燭與凸透鏡（靠近凸透鏡）之間，移動透鏡和光屏，直到在光屏上得到了一個倒立縮小的清晰的像。將近視眼鏡鏡片取下，發(fā)現(xiàn)光屏上的像變模糊了。①為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動蠟燭和凸透鏡位置的前提下，應將光屏向

（左/右）移動。②圖2下列四個選項中，能正確表示小莉同學近視眼成像和矯正情況的是B。A．乙甲B．丙甲C．乙丁D．丙丁實驗次序物距u/cm物高H/cmv﹣f/cm像高h/cm13085422081083158201641383024（5）小剛用另一凸透鏡探究“凸透鏡成像規(guī)律實驗”時，所用實驗裝置如圖3所示，物體的高度H，像高h，凸透鏡的焦距為f，物距為u，像距為v，像到焦點的距離為v﹣f，經過實驗，測得數(shù)據(jù)如表，又對像到焦點距離（即v﹣f）與有關的量進行了分析，根據(jù)上表格可知，小剛所用凸透鏡的焦距f＝cm．請你在圖4中描繪出h與（v﹣f）的圖象，并寫出像的高度h/cm與像到焦點距離（v﹣f）/cm的關系式：?！窘獯稹拷猓海?）凸透鏡正對太陽光時，光線平行于主光軸，光線經凸透鏡折射后會聚在主光軸上一點，出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，這點是凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距，即光屏到凸透鏡的距離為焦距大小，此凸透鏡的焦距約是12cm；（2）光屏上承接燭焰的像偏高，要想讓像成在光屏的中央，若只調節(jié)光屏，應將光屏向上調節(jié)；（若只調節(jié)凸透鏡，應將凸透鏡向下移動）；（3）若將燭焰移至距凸透鏡15cm處，u＝15cm，因透鏡的焦距f＝12cm，此時，f＜u＜2f大，成倒立、放大實像，投影儀就是根據(jù)這一原理制成的；（4）①近視鏡為凹透鏡，對經凸透鏡會聚來的光線有發(fā)散作用，使光線延遲會聚，取下近視鏡，光會提前會聚，為了使屏上的像重新變得清晰，在不移動蠟燭和凸透鏡位置的前提下，應將光屏向左移動；②近視眼是晶狀體變厚或眼球過長，會聚能力變強，物體的像會聚在視網膜的前方，如圖丙所示，所以應延遲光線的會聚，要佩戴凹透鏡進行矯正，如圖甲，所以選擇B；（5）由表中數(shù)據(jù)知，在第2次實驗中，當物距為20厘米時，所成的像與物體等高，即為等大的實像，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，所以u＝2f＝20cm，所以，凸透鏡的焦距為10cm；根據(jù)表中h與（v﹣f）數(shù)據(jù)，在坐標系中找到對應的點，然后連線，如下圖所示：由表中數(shù)據(jù)知，當（v﹣f）為原來的幾倍，像高h就變?yōu)樵瓉淼膸妆?，所以，像高h與像到焦點距離（v﹣f）成正比，設這個函數(shù)關系式為為h＝k（v﹣f），由表中數(shù)據(jù)，當v﹣f＝5cm時，h＝4cm，代入關系式，得k=45，所以，像的高度h/cm與像到焦點距離（v﹣f）/cm的關系式為h故答案為：（1）12；（2）上；（3）投影儀；（4）①左；②B；（5）10；如上圖所示；h=414．用如圖所示的裝置做“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗，圖甲中一束平行光射向凸透鏡，光屏上得到一個最小、最亮的光斑（未畫出）。（1）圖乙中燭焰在光屏上恰好成一清晰的像（未畫出），則該像是倒立、的實像。生活中的（選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）就是利用這一成像原理制成的。（2）若在圖乙中將凸透鏡移到55cm刻度線處，則將光屏移動到cm刻度線處，可以再次看到清晰的像。如果用遮光罩將凸透鏡的上半部分罩住，則光屏上所成的像是。（選填“不完整的像”、“完整的像”、“完整的像但較暗”）（3）若在圖乙中用塑料吸管對準A點沿垂直于紙面方向持續(xù)用力吹氣，發(fā)現(xiàn)光屏上“燭焰尖部”變模糊，則將光屏向（選填“左”或“右”）移動“燭焰尖部”又會變清晰。【解答】解：（1）當蠟燭、凸透鏡位于圖乙中刻度對應的位置時，物距為50.0cm﹣35.0cm＝15.0cm，物距大于1倍焦距而小于2倍焦距，所以此時凸透鏡能成倒立、放大的實像；生活中的投影儀就是利用這一成像原理制成的。（2）在圖乙中將凸透鏡移到55cm刻度線處，物距為u＝55cm﹣35cm＝20cm，u＝2f