一、初二物理 光的折射 透镜实验易错压轴题（难）
1．小明同学做“探究凸透镜成像规律”的实验，他根据收集的数据作出如图甲所示的图像：
(1)由图像可知，小明同学使用的凸透镜的焦距为___________cm。 (2)当蜡烛放置在光具座上的45cm刻度处时，小明应该如何观察烛焰的像？_________________________。
(3)实验过程中，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，调皮的明明把近视眼镜放在凸透镜和蜡烛之间，如图乙所示，小明发现光屏上烛焰的像变模糊了，此时他应该把光屏向_______(选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动，才能得到清晰的烛焰的像。
故答【答案】：(1)10;(2)在凸透镜的右侧通过凸透镜向左观察,能看到一个正立、放大的虚像;(3)远离
【解析】(1)由图象可知，u=v=2f=20cm，所以凸透镜的焦距是10cm；(2)当蜡烛放置在光具座上的45cm刻度处时，有图可知此时u=5cm 物体处于1倍焦距以内，故此时应该在凸透镜的右侧通过凸透镜向左观察，能看到一个正立、放大的虚像；
(3)近视眼镜是凹透镜，由于凹透镜对光线有发散作用，所以当小明把自己的近视眼镜靠近凸透镜时，像会聚在光屏的后方，这样像距会增大，因此在光屏上要得到清晰的像，应把光屏向远离透镜的方向移动。
2．康巴什是全国首个以城市景观命名的国家4A级景区，来自南京的小华拍了一张康巴什大桥的照片，如图甲，感觉有点小，更换镜头站在原地又拍了一张，如图乙。两次像的大小不同是何原因呢？他猜想可能是两个镜头的焦距不同造成的，为此，返校后小华在实验室找来相关器材进行了以下探究：
(1)如图丙，他先将f＝10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度处，再将蜡烛放在10cm刻度处，移动光屏直到成清晰的像，此时光屏应在_____刻度范围内。
(2)基于实验目的，接下来他换用f＝5cm的凸透镜仍固定在50cm刻度处，保持蜡烛位置不变，移动光屏找到最清晰的像，此像大小比(1)中所成的像_____。
(3)依据(2)问的结论，他又联想到望远镜的物镜（凸透镜）和目镜（凸透镜）的焦距大小也不同，为了尽可能成更大更清晰的像，则f物_____f目，若将物镜和目镜互换位置，站在原地看同一物体，此时所成像的大小_____不换位置时所成像的大小（均选填“＞”“＜”“＝”）。
【答案】60﹣70cm 变小 ＞ ＜ 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]当焦距为f＝10cm，由图可知物距u＝40cm，那么u＞2f，此时的像距在一倍焦距和二倍焦距之间，即在60﹣70cm之间。
(2)[2]换用f＝5cm的凸透镜仍固定在50cm刻度处，保持蜡烛位置不变，焦距变小，相当于增大了物距，物距变大时实像会变小。
(3)[3] [4]望远镜的物镜相当于是照相机，成的是倒立、缩小的实像，为了使像更大一些，应增大焦距，望远镜的目镜相当于是放大镜，在物距不变的情况下，焦距越小，成的像越大，由于望远镜的长度不变，故为了成更大的像，应使f物＞f目。若将物镜和目镜互换位置，站在原地看同一物体，由于在光的折射中，光路是可逆的，放大作用没有改变，此时所成像要小于不换位置时所成像的大小。
3．在学完凸透镜成像规律后，小滨选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点作了进一步探究．
（1）为了测量凸透镜焦距，他让一束平行光正对射向该透镜，调节光屏位置直到光屏上得到一个_____的光斑，测得凸透镜的焦距是10cm．
（2）为了使像能成在光屏的中央，应先调节好蜡烛和光屏的高度，使它们的中心跟凸透镜的中心大致在_____．
（3）当把点燃的蜡烛和光屏移至图甲所示位置，光屏上_____（选填“能”或“不能”）成像．若把点燃的蜡烛向右移至光具座的35cm刻度时，向_____（选填“左”或“右”）移动光屏会得到一个倒立、_____的实像；_____就是利用这一成像规律工作的．此时，风一吹，烛焰向左偏，则光屏上成的像向_____偏．
（4）细心的小滨发现实验时间一长，光屛上的像会向上移动，为了使像呈在光屏的中央，应将光屏向_____移动．
（5）小明用此光具座模拟人眼看远近不同物体的情况，当人眼看清眼前30cm处的物体
时，凸透镜的位置、形状如图乙所示．如果将物体移至眼前50cm处，保持透镜（晶状体）、光屏（视网膜）之间距离不变，则应该换上更_____（选填“薄”或“厚”）的凸透镜（凸透镜直径大小相同），才能在光屏上得到清晰的像．
【答案】最小、最亮 同一高度 能 右 放大 投影仪（幻灯机等） 右 上 薄 【解析】 【分析】
（1）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距；
（2）在实验中，为使像能成在光屏的中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度；
（3）凸透镜成像规律：物距小于焦距成正立放大虚像．应用是放大镜； 物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像，像距大于二倍焦距； 物距等于二倍焦距成倒立等大实像，像距等于二倍焦距；
物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距；
根据“物近像远像变大，物远像近像变小”判断光屏移动的方向并判断像大小的变化，凸透镜成像时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，投影仪等依据的是这一原理；凸透镜成像不仅左右相反、而且要上下相反；
（4）凸透镜成的实像是倒立的，但过光心的光线传播方向不变，像与物体的变化方向恰好相反；
（5）薄凸透镜的焦距大于厚凸透镜的焦距，然后根据凸透镜的成像规律进行分析解答． 【详解】
（1）让一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑，这点是凸透镜的焦点；
（2）为使像能成在光屏的中央，应调整凸透镜、光屏和烛焰，使三者的中心大致在同一高度处；
（3）当把点燃的蜡烛和光屏移至图甲所示位置，此时u=v=2f，光屏上得到倒立、等大的实像；
由“物近像远像变大”可知，当把点燃的蜡烛由图甲所示位置向右移至光具座的35cm刻度时，此时物距u=50cm﹣35cm=15cm，则f＜u＜2f，应向右移动光屏，会得到一个倒立、放大的实像，投影仪、幻灯机等就是利用这一成像规律工作的；
由“凸透镜成像左右相反”可知，烛焰向左偏，则光屏上成的像向右偏；
（4）蜡烛在燃放中不断缩短，向下移动，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，可向上移动光屏；
（5）由题意可知，物体远离凸透镜即物距变大时，像距不变，说明凸透镜的焦距变大，而薄凸透镜的焦距大于厚凸透镜的焦距，故更换的应是薄凸透镜．
4．做“探究凸透镜成像规律”的实验。如图所示，一束平行光射向凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，该凸透镜的焦距是____________cm。
(1)点燃的蜡烛、凸透镜、光屏三者在光具座上的位置如图之所示，则烛焰的像将成在光屏的_______（选填“上方”或“下方”）；
(2)调整好蜡烛的高度后，图乙中烛焰在光屏上成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、______的实像；
(3)图乙中，若把蜡烛移到42cm刻度线处，此时需要在A点处向______（选填“左”或“右”）观察，才能看到烛焰的像。 【答案】10 上方 放大 左 【解析】 【分析】 【详解】
[1]一束平行光射向凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，即凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离即为凸透镜的焦距，如图甲所示，该凸透镜的焦距
f=40cm-30cm=10cm
(1)[2]如图乙所示，蜡烛焰心、透镜、光屏三者的中心不在同一高度上，蜡烛焰心低于透镜、光屏的中心，光线经凸透镜折射后成像在光屏的上半部分。
(2)[3]如图乙所示物距小于像距，且在光屏上能够得到实像，故此时物距大于一倍焦距且小于两倍焦距，在光屏上成倒立、放大的实像。 (3)[4]若把蜡烛移到42cm刻度线处，此时物距
u=50-42cm=8cm
此时物距小于一倍焦距，在光屏上成正立、放大的虚像，光屏承接不到，只能在凸透镜的右侧看向凸透镜才能看到像，即此时需要在A点处向左观察，才能看到烛焰的像。
5．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦距为__________cm；
(2)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出)
①若在图乙中烛焰和凸透镜之间合适位置放一眼镜的镜片，将光屏向右移动适当距离才能
再次看到清晰的像。说明该眼镜对光线具有_________(选填“发散”或“会聚”)作用，是_______________(选填“近视”或“远视”)眼镜；
②若在图乙中将蜡烛移到35cm刻度线处，则将光屏移动到_______cm刻度线处，可以再次看到清晰的像，此时的像是_________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的。日常生活中，________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一原理制成的； ③若在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛位置不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏上______________(能或不能)看到清晰的像；
④若将图乙中的凸透镜换成焦距为25cm凸透镜，保持蜡烛和凸透镜在原来位置不变，在光具座上移动光屏，_______(能或不能)找到一个位置，使像清晰的呈现在光屏上。(光具座总长100cm)
【答案】10.0 发散 近视 80 放大 投影仪 不能 不能 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]图甲中一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑；根据焦点的定义光斑即焦点处，由图可知凸透镜位于30.0cm处，光屏位于40.0cm处，则该凸透镜的焦距为10.0cm。
(2)[2][3]图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像，此时物距为30cm，大于两倍焦距，像距15cm，在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立缩小的实像；若在图乙中烛焰和凸透镜之间合适位置放一眼镜的镜片，将光屏向右移动适当距离才能再次看到清晰的像，说明该眼镜对光线具有发散作用延迟聚焦，是凹透镜制成的近视眼镜。
[4][5][6]若在图乙中将蜡烛移到35cm刻度线处，此时物距为15cm，根据光的可逆性，像距调整至30cm，即将光屏移动到80cm刻度线处，可以再次看到清晰的像，此时的像是倒立放大的实像；日常生活中，投影仪、幻灯机、电影放映机就是利用这一原理制成的。 [7]若在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛位置不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏与透镜间的距离不变，但物距增大，故光屏上不能看到清晰的像。 [8]若将图乙中的凸透镜换成焦距为25cm凸透镜，保持蜡烛和凸透镜在原来位置不变，此时物距在1倍焦距和2倍焦距之间，使像清晰的呈现在光屏上，则像距应大于2倍焦距即50cm，应在光具座上移动光屏至刻度值上100cm以外，而图中刻度尺最大量程不足，故不能找到这个位置。
6．在探究“凸透镜成像规律”的实验中：
最新人教版物理八年级上册 光的折射 透镜专题练习(解析版)
