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··纵向深入、要点串联,一题掌握一实验
实验小组用焦距为10 cm的凸透镜做探究“凸透镜成像的规律”实验.

【实验操作设问】
(1) 实验时,小勇首先调节烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在____,使像成在光屏____.
(2) 接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图甲所示,发现光屏上得到一个倒立、____(选填“放大”“缩小”或“等大”)的清晰实像.若撤去光屏,小勇也可以在图中凸透镜的____(选填“左”或“右”)侧适当位置去观察该像.
(3) 始终保持图甲中凸透镜的位置不变,适当向左移动蜡烛时,应该向____(选填“左”或“右”)移动光屏,才能再次得到清晰的像;小勇又向右移动蜡烛至43 cm刻度线处,移动光屏,发现光屏上____(选填“能”或“不能”)得到清晰的像.
【能力提升设问】
(4) 小雨实验时,将蜡烛放到较远处,调整光屏的位置,直到烛焰在光屏上成清晰的实像,观察像的性质,同时测出此时的物距和像距;将蜡烛向凸透镜移近一些,重复以上操作.下表是小雨设计的实验表格,请补全横线处缺少的项目.

(5) 通过分析表中数据,可以得到规律:凸透镜成实像时,物距变小,像距____.
(6) 蜡烛燃烧一段时间后,光屏上的像将向____(选填“下”或“上”)移动,可以向____(选填“下”或“上”)调节凸透镜,使像再次成在光屏中央.
(7) 小雨换用如图乙所示焦距不同的 $ a $、$ b $ 两个凸透镜中的一个再进行实验,当物距为15 cm时,移动光屏,使光屏上呈现清晰的像,测出像距为7.5 cm.结合上表的实验数据,可以判断出小雨这次实验用的是____(选填“$ a $”或“$ b $”)透镜.
【拓展创新设问】
(8) 装置改进 小红用几个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源,又用同样的白色方格板做成光屏,光具座上的刻度尺也换成如图丙所示,下面是对小冰的实验装置进行的评价,其中错误的是____.
A. 所成的像比较稳定
B. 便于比较像与物的大小
C. 可直接测出物距和像距
D. 利用此装置不能测量凸透镜的焦距

(9) 结论应用 小红用图甲中透镜和平面镜、长方体不透明纸盒等制作了一个投影仪,其剖面图如图丁所示,平面镜与底面夹角为 $ 45^{\circ} $,平面镜的中心位于透镜的主光轴上,盒上方开一方形孔,将“F”光源平放在方形孔上,中心与平面镜中心在一条竖直线上.若盒子高度 $ h $ 为10 cm,为保证在正对透镜前方的屏幕上能看到一个放大的投影,则盒子长度 $ l $ 的范围为____cm.
(10) 延伸探究 小红通过实验探究得到凸透镜成实像的规律后,进一步处理数据,她计算了部分成实像情况中的“发光物体与光屏之间的距离 $ L $”,并将其(即“物屏距离 $ L $”)添加在下表中(凸透镜的焦距 $ f = 10 \text{ cm} $).

① 分析比较实验序号1~6的数据中物屏距离 $ L $ 随物距 $ u $ 的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:同一凸透镜成实像时,____.
② 小红进一步分析比较表中的“物屏距离 $ L $”和“成像情况”并进行了相关思考.分析比较实验序号____的数据中物屏距离 $ L $ 相等时的成像情况,可得出初步结论:在成实像的情况下,物屏距离 $ L $ 确定后,移动凸透镜,可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像.小红认为:“物屏距离 $ L $”在一定条件时,移动凸透镜,光屏上只能成一次像.你是否认同小红的观点? 若认同,写出该条件;若不认同,写出理由:____.
实验小组用焦距为10 cm的凸透镜做探究“凸透镜成像的规律”实验.
【实验操作设问】
(1) 实验时,小勇首先调节烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在____,使像成在光屏____.
(2) 接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图甲所示,发现光屏上得到一个倒立、____(选填“放大”“缩小”或“等大”)的清晰实像.若撤去光屏,小勇也可以在图中凸透镜的____(选填“左”或“右”)侧适当位置去观察该像.
(3) 始终保持图甲中凸透镜的位置不变,适当向左移动蜡烛时,应该向____(选填“左”或“右”)移动光屏,才能再次得到清晰的像;小勇又向右移动蜡烛至43 cm刻度线处,移动光屏,发现光屏上____(选填“能”或“不能”)得到清晰的像.
【能力提升设问】
(4) 小雨实验时,将蜡烛放到较远处,调整光屏的位置,直到烛焰在光屏上成清晰的实像,观察像的性质,同时测出此时的物距和像距;将蜡烛向凸透镜移近一些,重复以上操作.下表是小雨设计的实验表格,请补全横线处缺少的项目.
(5) 通过分析表中数据,可以得到规律:凸透镜成实像时,物距变小,像距____.
(6) 蜡烛燃烧一段时间后,光屏上的像将向____(选填“下”或“上”)移动,可以向____(选填“下”或“上”)调节凸透镜,使像再次成在光屏中央.
(7) 小雨换用如图乙所示焦距不同的 $ a $、$ b $ 两个凸透镜中的一个再进行实验,当物距为15 cm时,移动光屏,使光屏上呈现清晰的像,测出像距为7.5 cm.结合上表的实验数据,可以判断出小雨这次实验用的是____(选填“$ a $”或“$ b $”)透镜.
【拓展创新设问】
(8) 装置改进 小红用几个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源,又用同样的白色方格板做成光屏,光具座上的刻度尺也换成如图丙所示,下面是对小冰的实验装置进行的评价,其中错误的是____.
A. 所成的像比较稳定
B. 便于比较像与物的大小
C. 可直接测出物距和像距
D. 利用此装置不能测量凸透镜的焦距
(9) 结论应用 小红用图甲中透镜和平面镜、长方体不透明纸盒等制作了一个投影仪,其剖面图如图丁所示,平面镜与底面夹角为 $ 45^{\circ} $,平面镜的中心位于透镜的主光轴上,盒上方开一方形孔,将“F”光源平放在方形孔上,中心与平面镜中心在一条竖直线上.若盒子高度 $ h $ 为10 cm,为保证在正对透镜前方的屏幕上能看到一个放大的投影,则盒子长度 $ l $ 的范围为____cm.
(10) 延伸探究 小红通过实验探究得到凸透镜成实像的规律后,进一步处理数据,她计算了部分成实像情况中的“发光物体与光屏之间的距离 $ L $”,并将其(即“物屏距离 $ L $”)添加在下表中(凸透镜的焦距 $ f = 10 \text{ cm} $).
① 分析比较实验序号1~6的数据中物屏距离 $ L $ 随物距 $ u $ 的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:同一凸透镜成实像时,____.
② 小红进一步分析比较表中的“物屏距离 $ L $”和“成像情况”并进行了相关思考.分析比较实验序号____的数据中物屏距离 $ L $ 相等时的成像情况,可得出初步结论:在成实像的情况下,物屏距离 $ L $ 确定后,移动凸透镜,可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像.小红认为:“物屏距离 $ L $”在一定条件时,移动凸透镜,光屏上只能成一次像.你是否认同小红的观点? 若认同,写出该条件;若不认同,写出理由:____.
答案:
对点实验3 探究凸透镜成像的规律
(1)同一高度 中央
(2)缩小 右边
(3)左 不能
(4)正倒
(5)变大
(6)上 下
(7)a
(8)D
(9)10 < l < 20
(10)①物距u减小,物屏距离L先减小后增大 ②1、5或2、4 认同,当物屏距离L等于四倍焦距时,光屏上只能成一次像
解析:
(7)当物距为15cm时,移动光屏在光屏上得到清晰的像,测出像距为7.5cm,则物距大于像距,成的是倒立、缩小的实像,可知此时物距大于二倍焦距,即15cm>2f,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,即f<7.5cm<2f,所以小雨这次实验用的凸透镜的焦距满足3.75cm<f<7.5cm,则小雨用的是a透镜。
(8)发光二极管作为光源与烛焰相比,像更稳定,故A正确;用同样的白色方格板做光屏,便于比较像与物的大小,故B正确;零刻度线在光具座标尺的中央,这样可以直接从光具座上读出物距和像距,故C正确;若凸透镜的焦距未知,可调节物距及像距,当成等大的实像时,物距便等于二倍焦距,这样可以测出凸透镜的焦距,故D错误。
(9)由于平面镜所成的像与物关于镜面对称,此时平面镜所成像的位置如下图P点所示,为保证在正对透镜前方的屏幕上能看到一个放大的投影,根据f <img class="box_img" from="ans" alt="45一l一" page="28" src="https://thumb.zyjl.cn/pic23/657471/8ef25bc4e668ea8736dd100de7c255ec.jpg?x-oss-process=image/crop,x_889,y_1253,w_251,h_265/contrast,3" />
(10)①由实验序号1~6的数据可得:同一凸透镜成实像时,物距u减小,物屏距离L先减小后增大。②由1、5或2、4的实验数据可得,物屏距离相等时,当物距变为原来的像距,像距变为原来的物距,像由缩小变为放大。可得初步结论:在成实像的情况下,物屏距离L确定后,移动凸透镜,可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像。由凸透镜的成像规律可知,当物距等于像距等于二倍焦距时,“物屏距离L”等于四倍焦距,此时只能成一次等大的像,故认同小红的说法。
(1)同一高度 中央
(2)缩小 右边
(3)左 不能
(4)正倒
(5)变大
(6)上 下
(7)a
(8)D
(9)10 < l < 20
(10)①物距u减小,物屏距离L先减小后增大 ②1、5或2、4 认同,当物屏距离L等于四倍焦距时,光屏上只能成一次像
解析:
(7)当物距为15cm时,移动光屏在光屏上得到清晰的像,测出像距为7.5cm,则物距大于像距,成的是倒立、缩小的实像,可知此时物距大于二倍焦距,即15cm>2f,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,即f<7.5cm<2f,所以小雨这次实验用的凸透镜的焦距满足3.75cm<f<7.5cm,则小雨用的是a透镜。
(8)发光二极管作为光源与烛焰相比,像更稳定,故A正确;用同样的白色方格板做光屏,便于比较像与物的大小,故B正确;零刻度线在光具座标尺的中央,这样可以直接从光具座上读出物距和像距,故C正确;若凸透镜的焦距未知,可调节物距及像距,当成等大的实像时,物距便等于二倍焦距,这样可以测出凸透镜的焦距,故D错误。
(9)由于平面镜所成的像与物关于镜面对称,此时平面镜所成像的位置如下图P点所示,为保证在正对透镜前方的屏幕上能看到一个放大的投影,根据f <img class="box_img" from="ans" alt="45一l一" page="28" src="https://thumb.zyjl.cn/pic23/657471/8ef25bc4e668ea8736dd100de7c255ec.jpg?x-oss-process=image/crop,x_889,y_1253,w_251,h_265/contrast,3" />
(10)①由实验序号1~6的数据可得:同一凸透镜成实像时,物距u减小,物屏距离L先减小后增大。②由1、5或2、4的实验数据可得,物屏距离相等时,当物距变为原来的像距,像距变为原来的物距,像由缩小变为放大。可得初步结论:在成实像的情况下,物屏距离L确定后,移动凸透镜,可以在光屏上得到一次放大的像和一次缩小的像。由凸透镜的成像规律可知,当物距等于像距等于二倍焦距时,“物屏距离L”等于四倍焦距,此时只能成一次等大的像,故认同小红的说法。
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