2024河北物理中考備考重難專題：探究凸透鏡成像規(guī)律典例精講例小明同學用如圖甲所示裝置“探究凸透鏡成像規(guī)律”．多次進行實驗，記錄并繪制了物距u與像距v之間的關系圖像如圖乙所示．(1)小明將蠟燭、凸透鏡與光屏依次擺放到光具座上，為進行實驗探究，小明接下來應該進行的操作是____________________________________________________________，該透鏡的焦距是________cm.(2)調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡與光屏的位置如圖甲所示，在光屏上得到倒立、________的實像，生活中________(選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”)是應用這一成像規(guī)律制成的．變式保持凸透鏡位置不動，把蠟燭移到45cm處，無論怎樣移動光屏，光屏上始終接收不到像.小明觀察到像的方法是_______________________________________.(3)如圖甲所示，小明將蠟燭向遠離透鏡的方向移動，為了使光屏上的像變清晰，應將光屏向_____移動適當距離，此過程中所成的像逐漸變______.(4)保持凸透鏡的位置不動，小明又把蠟燭放在距凸透鏡11cm處，在光具座上無論怎樣移動光屏都找不到清晰的像，原因可能是__________________．聰明的小明拿起一副眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，向左移動光屏就得到了清晰的像，則小明拿起的眼鏡是________(選填“近視鏡”或“遠視鏡”).(5)實驗過程中，如果用不透明的硬紙板擋住凸透鏡的上半部分，則光屏上的像________．A.只出現(xiàn)燭焰像的上半部分B.只出現(xiàn)燭焰像的下半部分C.出現(xiàn)燭焰完整的像，但像更小了D.像仍然是完整的，且大小不變，只是變暗了(6)小明用一焦距大小未知的透鏡替換圖甲中的透鏡進行實驗，保持蠟燭與透鏡位置不變，移動光屏使光屏上恰好成清晰的像，如圖丙所示，根據(jù)圖中信息，可以推斷本實驗所使用凸透鏡的焦距范圍為______________，此時得到的像比圖甲中的像______(選填“大”或“小”).丙(7)實驗中需要光屏呈現(xiàn)清晰的像，但是光屏上的像時而清晰、時而模糊，不能持續(xù)保持最清晰，這種現(xiàn)象是因為：________________________________________________________________________.(8)同學小亮認為：凸透鏡成實像時，不但像與物上下是顛倒的，而且左右也是相反的．請你設計一種簡單的方法驗證小亮的觀點：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.實戰(zhàn)演練1.(2022河北真題改編)小明利用如圖所示的裝置探究凸透鏡成像的規(guī)律．將蠟燭放在凸透鏡左側(cè)適當位置，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使燭焰在光屏上成清晰的像，分別測出物距u和像距v，實驗數(shù)據(jù)如下表．第1題圖實驗次數(shù)12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060下列說法正確的是()A.該凸透鏡的焦距為20cmB.從第1次實驗到第5次實驗，成在光屏上的像越來越大C.當光屏上成清晰像時，拿開光屏，眼睛在一定范圍內(nèi)仍能看到像D.蠟燭燃燒一段時間后，光屏上的像會向下移E.當u＝40cm時，將蠟燭和光屏都向右移動，光屏上可成清晰的像，該成像規(guī)律應用在照相機上F.當u＝30cm時，換成焦距為15cm的凸透鏡后，保持凸透鏡和蠟燭的位置不變，為了使承接的像變清晰，光屏應向右移動G.第5次實驗后，在貼近凸透鏡左側(cè)放一眼鏡片，向右移動光屏，能在光屏上成清晰的像，則眼鏡片對光起會聚作用H.用LED燈代替平常使用的蠟燭進行實驗的優(yōu)點有：便于觀察實驗現(xiàn)象、減少污染等2.小聰同學為探究凸透鏡成像規(guī)律，進行了如下實驗：第2題圖(1)將平行光正對凸透鏡，移動光屏，直到光屏上形成一個最小最亮的光斑，如圖甲所示，該凸透鏡的焦距為________cm.(2)在光具座上將點燃的蠟燭、光屏放在凸透鏡的兩側(cè)，調(diào)節(jié)它們的高度，使燭焰、凸透鏡和光屏的中心在同一水平高度上，這樣做的目的是____________________________．(3)在如圖乙所示實驗情形下，此時恰好在光屏上得到燭焰清晰的像．此像是________(選填“正立”或“倒立”)、________(選填“放大”或“縮小”)的實像．(4)在如圖乙所示實驗情形下，如果保持蠟燭和光屏的位置不變，把凸透鏡移到光具座上35cm刻度處，可以在光屏上再次得到燭焰清晰的像．生活中的________(選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”)就是利用這一原理工作的．(5)在如圖乙所示實驗情形下，如果保持凸透鏡和光屏的位置不變，將蠟燭適當靠近凸透鏡，發(fā)現(xiàn)光屏上燭焰的像變得模糊不清．此現(xiàn)象可以體現(xiàn)________(選填“近視眼”或“遠視眼”)的成像情況．為使呈現(xiàn)一個清晰的像，則應在蠟燭與凸透鏡中間加一個_____透鏡.(6)將光源放置在45cm刻度的位置，拿掉光屏，從凸透鏡右側(cè)看向光源時，發(fā)現(xiàn)凸透鏡上有很小一個污點，這時人眼看到的成像情況是________(填寫序號).①不能成像 ②部分放大的像③完整放大的像 ④完整縮小的點(7)某同學用自制的水透鏡做凸透鏡成像實驗，在光屏上得到了清晰的像，如圖丙所示．將蠟燭向左移動，如果要保證光屏上還是成清晰的像，我們應該向水透鏡中______(選填“注水”或“排水”)，此時水透鏡的焦距變________(選填“大”或“小”).丙參考答案典例精講例(1)調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者中心在同一高度10(2)縮小照相機變式撤去光屏，在凸透鏡右側(cè)(光屏一側(cè))透過凸透鏡觀察(3)左小(4)像距超出光具座范圍遠視鏡(5)D(6)15cm＜f＜22.5cm大(7)燭焰晃動，使燭焰與凸透鏡之間的距離發(fā)生變化，從而影響像的清晰度(8)朝正對光具座刻度尺的方向吹動燭焰，觀察光屏上像的晃動方向是否與燭焰的晃動方向相反(合理即可)【解析】(1)為了更好地觀察凸透鏡成像情況，需使燭焰的像成在光屏中央！即調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者中心在同一高度，由圖乙可知，u＝v＝2f＝20cm，解得凸透鏡的焦距為f＝10cm；(2)由圖甲可知，此時物距u＝30cm＞2f，光屏上成倒立、縮小的實像，生活中的照相機就是應用這一成像規(guī)律制成的；變式保持凸透鏡位置不動，把蠟燭移到45cm處，此時u<f成虛像，所以無論怎樣移動光屏，光屏上收不到像．為了看到虛像，小明應撤去光屏，從光屏一側(cè)向凸透鏡一側(cè)方向觀察，才能看到虛像．(3)此時物距u＞2f，f<v<2f成倒立、縮小的實像，將蠟燭向遠離透鏡的方向移動，物距增大，為了使光屏上的像變清晰，則需減小像距，所以光屏應向左移動，所成的像逐漸變?。?4)u＝11cm時，物距只比凸透鏡的焦距大一點點，我們都知道物近像遠像變大，此時像距很大，早已超出光具座的調(diào)節(jié)范圍，所以在光具座上再怎么移動光屏都沒用；遠視鏡(即凸透鏡)對光有會聚作用，當放在蠟燭和凸透鏡之間后，使光線提前會聚，這時在不夠長的光具座上移動光屏就可以接收到像了；(5)用不透明的硬紙板擋住凸透鏡的上半部分，就好比用手遮住你的一只眼睛，燭焰發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡的下半部分折射會聚在光屏上，像的大小不發(fā)生變化，只是折射光線變少，所以形成的像變暗，故選D；(6)由圖丙可知，物距u＝30cm，像距v＝45cm，此時光屏上成清晰的像，且物距小于像距，說明成倒立、放大的實像，f＜30cm＜2f，45cm＞2f，凸透鏡的焦距范圍為15cm＜f＜22.5cm，圖甲中的像是縮小的，故此時得到的像比圖甲中的像大；(7)光屏上的像時而清晰、時而模糊，不能持續(xù)保持最清晰，說明光源不穩(wěn)定，則可能是燭焰晃動，使燭焰與凸透鏡之間的距離發(fā)生變化，從而影響像的清晰度；(8)要驗證“左右”相反，理性的思路是讓燭焰左右不再對稱，所以可行的做法是朝正對光具座刻度尺的方向吹動燭焰，觀察光屏上像的晃動方向是否與燭焰的晃動方向相反，即可驗證小亮的觀點．實戰(zhàn)演練1.BCFH【解析】A.當物距等于2倍焦距時，像距等于物距，因此通過第3次實驗數(shù)據(jù)可知此時u＝v＝2f，則此凸透鏡的焦距為10cm，A錯誤；B.從第1次實驗到第5次實驗，物距越來越小，說明蠟燭在靠近凸透鏡，但始終大于1倍焦距，所以始終成實像，成實像時，凸透鏡成像規(guī)律為物近像遠像變大，所以光屏上成的像將越來越大，B正確；C.當光屏上成清晰實像時，拿開光屏，眼睛在光屏的位置附近仍能看到像，C正確；D.蠟燭燃燒了一段時間，燭焰下移，光屏上的像將向上移動，D錯誤；E.將蠟燭向右移動，當f<u<2f，同時向右移動光屏使v>2f時，光屏上可成倒立、放大的實像，該成像規(guī)律應用在投影儀上，E錯誤；F.當u＝30cm時，u>2f，f<v<2f，換成焦距為15cm的凸透鏡后，凸透鏡的焦距變大，保持凸透鏡和蠟燭的位置不變，則此時u＝2f，為了使承接的像變清晰，像距需增大，光屏應向右移動，F(xiàn)正確；G.在貼近凸透鏡左側(cè)放一眼鏡片，向右移動光屏才能在光屏上成清晰的像，說明光被“發(fā)散”了，所以眼鏡片對光起發(fā)散作用，G錯誤；H.用LED燈代替平常使用的蠟燭進行實驗的優(yōu)點是實驗現(xiàn)象更明顯、便于觀察、減少污染等，H正確；故選BCFH.2.(1)10.0(2)使像呈現(xiàn)在光屏中央(3)倒立縮小(4)投影儀(5)遠視眼凸(6)③(7)排水大【解析】(1)平行光經(jīng)凸透鏡折射向得到最小、最亮的光斑到凸透鏡光心的距離，由圖甲可知凸透鏡的焦距為10.0cm；(2)實驗調(diào)節(jié)燭焰中心、透鏡光心和光屏中心在同一高度上，目的是使像呈現(xiàn)在光屏中央；(3)由圖乙可知，此時蠟燭距離凸透鏡30cm，大于凸透鏡的二倍焦距，成倒立、縮小的實像；(4)移動凸透鏡后，蠟燭距離凸透鏡15cm，位于凸透鏡的一倍焦距到二倍焦距之間，此時成倒立、放大的實像，是投影儀的工作原理；(5)保持凸透鏡