专题07 光学实验探究（解析版）

专题07光学实验探究【解题技巧】光的实验探究一般分为光的反射、平面镜成像、折射与凸透镜成像。（1）光的反射规律①光的反射定律：三线共面，两线分居等②实验操作时光屏竖直放置且共面，通过实验数据总结光的反射定律③光路可逆，特殊光路角度时（垂直镜面）的分析（2）平面镜成像注意操作步骤，以及选用器材注意点：①选择两根完全一样的蜡烛是为了比较像与物体的大小关系。②移动玻璃板后面的蜡烛B都无法与蜡烛A的像完全重合，可能是由于玻璃板与桌面不垂直。③如何测量物与像之间的位置，用直线画出镜面所在的位置，拿掉镜子连接两个蜡烛所在的点，测量并比较.（3）光的折射①折射光线与入射光线、法线在同一平面内

②折射光线和入射光线分居法线两侧

③折射角随着入射角的增大而増大,减小而减小

④当光从空气斜射入其他透明介质中时,折射角小于入射角;当光从其他透明介质斜射入空气中时,折射角大于入射角

⑤当光垂直射向介质表面时,传播方向不改变

⑥在折射规律中光路是可逆的

（4）凸透镜成像规律(1)从②移动到③,u>2f,成的是倒立缩小到实像,此时到像距f<v<2f,可以看出物体的移动范围可以从2f到无穷远,而像距只能在f,2f之间来回移动,在相同时间内,物体的移动距离大于像

即u>2f,f<v<2f,此时v物>V像

并且在移动过程中像越来越小,越来越靠近焦点,所以当物体是匀速远离2f时候,像的速度会越来越慢

(2)从②移动到①,f<u<2f,v>2f,成的是倒立放大的实像,物体只能在f,2f之间来回移动,而像能从2f移动到无穷远,所以在相同时间内,像的移动距离要大于物体

即f<u<2,v>2f,此时v物<V像

并且在移动过程中像越来越大,越来越远离2f,所以当物体是匀速靠近焦点的时候,像的速度越来越快

【例题精析】一．光的反射现象1．图1是利用激光测转的原理示意图，图中圆盘可绕固定轴转动，盘边缘侧面上有一小段涂有很薄的反光材料。当盘转到某一位置时，接收器可以接收到反光涂层所反射的激光束，并将所收到的光信号转变成电信号，在示波器显示屏上显示出来（如图2所示）。（1）若图2中示波器显示屏横向的每大格（5小格）对应的时间为5.00×10﹣2s，则圆盘的转速为转/s（保留3位有效数字）。（2）若测得圆盘直径为10.20cm，则可求得圆盘侧面反光涂层的长度为cm（保留3位有效数字）。【解答】解：（1）从图2显示圆盘转动一周在横轴上显示23格，由题意知道，每格表示1.00×10﹣2s，所以圆盘转动的周期为0.23秒，则转速为4.35r/s；（2）反光中引起的电流图象在图2中横坐标上每次一小格，说明反光涂层的长度占圆盘周长的23分之一，故圆盘上反光涂层的长度为πd22故答案为：4.35；1.39。二．平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案2．利用如图所示的装置探究平面镜成像的特点，其中A和B是两支完全相同的蜡烛。实验序号1234物距u/cm4567像距v/cm4567（1）将点燃的蜡烛A竖直放置在玻璃板的前面，能看到玻璃板后A的像，然后将蜡烛B放在玻璃板后面移动，发现B恰能与A的像重合，说明像与物的大小（选填“相等”或“不相等”）。（2）如图所示，分别测出蜡烛A、B到玻璃板的距离u和v，改变蜡烛A到玻璃板的距离，多次实验并记录数据。根据上表中的数据得出：像距物距（选填“大于”、“等于”或“小于”）。（3）将蜡烛B取走，在B的原位置竖放一块光屏，光屏上不能呈现A的像，说明平面镜所成的像是像（选填“虚”或“实”）。（4）本实验采用玻璃板代替平面镜，是因为玻璃板前面既能看到A的像，又能看到玻璃板后面的蜡烛B，便于确定像的（选填“位置”或“虚实”）。（5）为了使像显得更加明亮，实验环境的光线应相对较（选填“亮”或“暗”）。【解答】解：（1）实验时用完全一样的蜡烛是为了比较物体与像的大小关系。蜡烛B与蜡烛A的像能够完全重合，说明像与物体的大小相等；（2）由表中物距的数值分和像距的数值可以得到的实验结论是：像距等于物距；（3）因为光屏只能接收实像，不能接收虚像，所以移去后面的蜡烛B，并在其所在位置上放一光屏，光屏上不能接收到蜡烛烛焰的像，由此说明说明平面镜成的像是虚像；（4）因为玻璃板是透明的，能在观察到A蜡烛像的同时。还可以透过玻璃清楚的看到放在后面B蜡烛，便于确定像的位置；（5）点燃的蜡烛是成像物体，比较亮，环境越黑暗，蜡烛和环境的对比度越大，蜡烛成像越清晰。故答案为：（1）相等；（2）等于；（3）虚；（4）位置；（5）暗。3．小华利用如图1装置探究平面镜成像特点（1）他实验时用玻璃板代替平面镜竖立在水平桌面上。在玻璃板前放置棋子A，将完全相同的棋子B放在玻璃板后并移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，但他发现观察到A的像“重影”很明显，而影响到确定A的像的位置，你解决这一问题的办法是：

（答出一种方法即可）。（2）排除了上述情况的干扰后，他继续进行实验，观察到B与A的像完全重合，由此可得结论：像与物的大小。（3）为了探究平面镜成像的虚实情况，小华将一张白卡片竖直放在B所在的位置，在玻璃板后侧观察到白卡片上没有A的像，说明平面镜成的像是像。（4）改变A的位置，重复（2）中步骤并分别测出A和B到玻璃板的距离，记录在如表中。序号123A到玻璃板的距离/cm4.006.008.00B到玻璃板的距离/cm4.006.008.00分析表中数据，可以得到结论：。（5）如图2将棋子放在竖立的玻璃板前40cm处，以5cm/s的水平速度向平面镜匀速靠近，则经过2s后棋子与像的距离为cm．若将玻璃板放置成与水平面成45°角，将会观察到棋子运动的方向与像运动的方向互相。【解答】解：（1）由于像是由光的反射形成的，而普通玻璃的两面都能反射光，即同时成像，所以A的像“重影”是由于玻璃板太厚造成的，解决这一问题的办法是换用厚度较小的玻璃板。（2）在玻璃板前放置棋子A，将完全相同的棋子B放在玻璃板后并移动，人眼一直在玻璃板的前侧观察，直至B与A的像完全重合，这样做的目的既确定了像的位置又验证了物像大小相等；（3）将一张白卡片竖直放在B所在的位置，在玻璃板后侧观察到白卡片上没有A的像，说明平面镜成的像是虚像。（4）由表中物距和像距的数值可知，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等。（5）根据v=s由平面镜成像特点知像物连线与镜面垂直，且它们到镜面的距离相等，当棋子沿桌面由A位置运动到B位置时，分别作出棋子在两个位置所成的像，将会观察到棋子运动的方向与像运动的方向互相垂直，如图所示：故答案为：（1）换用厚度较小的玻璃板；（2）相等；（3）虚；（4）像与物到镜面距离相等；（5）60；垂直。三．光的折射规律的应用4．如图甲所示，小明在探究光折射现象时，将一束入射角为50°的光线斜射入杯中，在杯底形成光斑，然后逐渐往杯中加水，观察杯底光斑的位置变化．他对实验中光偏折程度的差异产生了兴趣．为了定量反映这种差异，他将“折射角与入射角的比值”定义为“偏折比”．根据所学知识和生活经验，小明对影响“偏折比”大小的因素提出如下猜想：猜想1：与液体深度有关猜想2：与液体种类有关猜想3：与入射光的颜色有关（1）图甲实验中，测得折射角为35°，则此时的“偏折比”为．加水过程中，杯底光斑将向（填“左”或“右”）移动．（2）你认为猜想1（选填“正确”或“不正确”），理由是：．（3）为了探究猜想2，小明只将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度（如图乙所示），杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合．对比可知：在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”（选填“大”或“小”）．（4）为了探究猜想3，小明用图甲装置先后入射红、蓝色激光，杯底光斑位置如图丙所示，则光的“偏折比”大．（5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时的“偏折比”为0.8，则光在下表面折射时的“偏折比”为．【解答】解：（1）图甲实验中，测得折射角为35°，已知入射角为50°，则偏折比=35°当容器内逐渐加水时，光的折射程度不变，但入射点逐渐抬高且向右移动，由光的折射规律作出的折射光线照射在容器底的光斑会逐渐向右移动；（2）由图可知，水面上升或下降时，入射角和折射角都不变，则折射角与入射角的比值即偏折比也不变，由此说明偏折比与液体深度无关，故猜想1不正确；（3）将图甲中的水换成油，当油的深度小于水的深度，杯底光斑位置恰与图甲实验时光斑位置重合，如图1，由图1可知：水中的折射角大于油中的折射角，由于入射角相同，则在相同条件下，油对光的“偏折比”比水对光的“偏折比”小；（4）光线的入射角和入射点不变，红、蓝色激光的折光线，如图2，由图2可知：红色激光的折射角大于蓝色激光的折射角，由于入射角相同，则根据“偏折比”的定义可知：红光的“偏折比”大；（5）将一束激光穿过如图丁所示的玻璃砖，若光在玻璃砖上表面折射时入射角为r，折射角为i，如图3，此时“偏折比”为0.8，即：∠i∠r当光在下表面折射时如图3中，则此时入射角为r′，折射角为i′，根据几何知识可知：∠r′＝∠i，∠i′＝∠r，所以，光在下表面折射时的“偏折比”为：∠i'∠r'故答案为：（1）0.7；右；（2）不正确；水面上升或下降时，入射角和折射角都不变；（3）小；（4）红；（5）1.25。5．小文在探究光的折射规律时，将光从空气分别射入玻璃和水中，其实验过程如下：实验一：将光从空气射入玻璃中（1）将半圆形玻璃砖放在标有角度的圆盘上，如图1所示；（2）将一束激光从空气射向玻璃砖的圆心O处，激光在O处发生折射，记录入射角和折射角；（3）逐渐增大入射角，重复步骤（2）。实验所测数据如表格一所示：表格一实验次数1234入射角i0°30°45°60°玻璃中折射角r0°17°24°30°实验二：将光从空气射入水中（1）将标有角度的圆盘按图2所示安放；（2）将一束激光从空气射向水面O处，激光在O处发生折射，记录入射角和折射角；（3）逐渐增大入射角，重复步骤（2）。实验所测数据如表格二所示：表格二实验次数1234入射角i0°30°45°60°水中折射角r0°22°35°40°（1）当光从空气垂直入射到其他透明介质中时，传播方向；（2）当光从空气斜射入玻璃或水中时，折射角（选填“大于”“等于”或“小于”）入射角；（3）当光以相同的入射角斜射入不同的透明介质中时，折射角（选填“相等”或“不相等”）。（4）如图3所示，有一束光线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变，逐渐放掉容器中的水，容器底部的光斑将A、向右移动 B、向左移动 C、保持不动 D、无法判断。【解答】解：（1）由表格一中的第一列可知，当入射角为0°时，折射角也为0°；由此可得，当光从空气垂直入射到其它透明介质时，传播方向不发生改变。（2）由表格一、二数据可知可知，当入射角增大时，折射角也随着增大，但折射角总小于入射角；（3）由表格一、二可知，当光以相同的入射角斜射入不同的介质中时（例如：入射角都是30°），在水中的折射角（17°）与玻璃中的折射角（22°）不同，所以光从空气斜射入不同介质中的折射角不相等；（4）当水位在a时，一束光线斜射入盛水的容器中，由光的折射定律可知，在容器底部形成一个光斑在P点，当打开阀门，容器里的水逐渐流出的过程中，但入射点逐渐降低到b时，由光的折射定律可知，在容器底部形成的光斑在P′点，所以在水逐渐流出的过程中，光斑将向左移动，如图所示：故选B。故答案为：（1）不变；（2）小于；（3）不相等；（4）B。6．下表是光在几种介质中传播时的速度，而图（a）是光在几种介质中发生折射时的光路图。（1）分析表中的数据可以得出结论：光在不同介质中的传播速度一般。（填“相同”或“不同”）（2）分析表中的数据和光路图，可以得出的结论是：光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角入射角；（填“＜”、“＞”或“＝”）（3）由分析的结论可知，光从水中斜射入玻璃中，折射角入射角。（填“＜”、“＞”或“＝”）（4）现代医学中常用超声波来击碎人体内的结石，超声波从空气中斜射入人体后也发生类似光一样的折射现象。如图（b）所示，超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的（填“左侧”或“右侧”）【解答】解：（1）由表中数据得出：光在不同介质中的传播速度一般不同；（2）v真空＞v空气、v空气＞v水、v空气＞v玻璃，由图a得出，折射角小于入射角，由此可得：光从传播速度大的介质斜射入传播速度小的介质中时，折射角小于入射角；（3）由表中数据知道，v水＞v玻璃，折射角小于入射角；（4）由于超声波在人体内的传播速度大于在空气中的传播速度，所以超声波进入人体后，折射角大于入射角，要使超声波进入人体击碎结石时，入射点应在O点的左侧。故答案为：（1）不同；（2）＜；（3）小于；（4）左侧。四．光学实验设计与探究7．在探究光的折射规律时，从水面上方看水中的物体变浅了，为了确定水中物体所成像的位置，某学习小组进行了如下探究：（1）A．把一个防水小灯泡a放在水中某处，观察灯泡所成像的位置。B．将另一个相同的小灯泡b放在水面上方，调整其位置，使它的像与重合。C．用刻度尺测量灯泡b到水面的距离即为a的像到水面的距离。（2）测量时，把刻度尺的零刻度线对准灯泡b，水面处对应的刻度如右图所示，则灯泡b到水面的距离为cm。（3）灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等，依据是。（4）测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡a的像重合，则刻度尺在水面处的示数表示（选填“a到水面的距离”或“a的像到水面的距离”）。（5）某小组实验时，每次都从灯泡a的正上方观察，测得灯泡a到水面的距离u和灯泡a的像到水面的距离v的对应关系如下表所示：30.060.090.0120.0150.0180.023.045.067.090.0113.0134.0根据表中数据，请在图乙坐标中描点作出v﹣u的关系图线。由图线可知，v和u的定量关系是v＝0.75u。（6）根据上面的实验结果，看起来1.2m深的水坑，其实际深度可达m，因此看起来不太深的水也不能贸然下去，以免危险！【解答】解：（1）为确定防水小灯泡a放在水中某处成像的位置，根据等效替代法，通过观察灯泡b所成像的位置，与a的像重合；（2）根据图甲可知，灯泡b到水面的距离为8.12cm；（3）因为平面镜成正立、等大的虚像，并且像到平面镜的距离和物到平面镜的距离相等，所以灯泡a的像到水面的距离与灯泡b到水面的距离一定相等；（4）测量时，如果直接将刻度尺竖直插入水中，使看到的零刻度线与灯泡a的像重合，考虑到光的折射，则刻度尺的零刻度线在灯泡a的位置，故刻度尺在水面处的示数表示灯泡a的深度，即a到水面的距离；（5）根据表中数据在图乙中描点，并用直线连接起来，如下图所示：（6）根据v＝0.75u．当v＝1.2m时，u＝1.6m，因此看起来不太深的水也不能贸然下去，以免危险！故答案为：（1）a的像；（2）8.12；（3）像与物到镜面距离相等；（4）a到水面的距离；（5）如上所示；（6）1.6。8．大约两千四百年前，我国的学者墨翟和他的学生做了世界上第一个小孔成像的实验，解释了小孔成像的原理。在“制作小孔成像观察仪”活动中，小光同学将圆筒插人易拉罐中做成如图甲的仪器（圆筒能在易拉罐中前后移动）。（1）为了更清楚地观察像，通常选择（选填：“较暗”或“较亮”）的物体作为观察对象，同时需要将光屏放在（选填：“较暗”或“较亮”）的环境中。因此，制作观察仪时，用半透明塑料薄膜制成的光屏应放在圆筒的（填“A”或“B”）端。（2）实验中，物体通过小孔所成的像是（选填：“正立”或“倒立”）的（选填：“实像”或“虚像”），像的形状与（选填：“小孔”或“物体”）相同。小孔成像的现象可以用的知识来解释，请在图乙中画出物体AB通过小孔在光屏上成像的光路图。（3）用制成的小孔成像观察仪观察物体时，保持物体和小孔间的距离不变，移动圆筒，使光屏远离小孔，则光屏上像的大小将（选填“变大”、“变小”或“不变”）。【解答】解：（1）为了更清楚地观察像，通常选择较亮的物体作为观察对象，同时需要将光屏放在较暗的环境中，使像更清晰；为了成的像更清晰，便于观察，半透明的薄纸应该放在圆筒的前端即A端；（2）小孔成像是实际光线的会聚，所以是倒立的实像，像的形状与孔的形状无关，与物体的形状有关；小孔成像是光在同一均匀介质中沿直线传播的具体应用；发光物体的每一个点都可看作为点光源，每个点光源发出的光都会通过小孔照到屏幕的某个区域。A点发出的光线经小孔下边缘，到达光屏下部，B点发出的光线经小孔上边缘，到达光屏的上部，成的像是倒立的实像。如图：（3）当增大光屏与小孔之间的距离时，光屏上的像将变大。故答案为：（1）较亮；较暗；A；（2）倒立；实像；物体；光沿直线传播；（3）变大。9．小华为小明表演了一个“水火相融”的小魔术。她先将一块透明的茶色薄玻璃板竖直放置在水平桌面上，桌面就被分割成如图所示的甲、乙两个区域，然后再用一块不透明的挡板将乙区域分割成前后两部分。接着小华在甲区域内放置了一个盛满水的烧杯，且里面竖直浸没着一支蜡烛A，最后在乙区域挡板后面的特定位置放置了蜡烛B．准备就绪后，小华将乙区域已准备号的蜡烛B点燃，并悄悄地将挡板拉开一个缝隙MN，让小明在乙区域的P点观察蜡烛A．奇迹出现了：蜡烛A竟然在水中燃烧！（1）为保证实验成功，小华所选取的A、B两根蜡烛应满足的条件是；（2）某同学发现看到蜡烛A的像不清晰，于是他将蜡烛B也点燃，用来增加像的亮度。他这样做（填“能”或“不能”）使看到的像更清晰。（3）在蜡烛A的位置确定后，为了不借助刻度尺而较准确地确定蜡烛B的位置，小华应该在点燃蜡烛B以后，在（选填“甲区”或“乙区”）观察，同时不断调节蜡烛B的位置，使与蜡烛A完全重合为止；（4）根据所学光学知识分析，“小华悄悄地将挡板拉开”这一步操作的目的是什么？。【解答】解：（1）两只蜡烛长短或粗细不同时，会出现不能完全重合的现象，所以必须保证两只蜡烛完全相同，这样后面的蜡烛才能和前面蜡烛的像完全重合。（2）若将另一侧的蜡烛点燃，结果使得玻璃后面太亮，更不容易发生反射，所以像会更不清晰。（3）根据玻璃板的透光性，取两个等大的蜡烛A和B把A蜡烛摆在玻璃板前面，点燃蜡烛B，在乙区观察蜡烛B形成的像，并调节B的位置，使蜡烛B的像与蜡烛A完全重合，即可确定确定蜡烛B的位置。（4）小华悄悄地将挡板拉开，让蜡烛B发出的光线通过缝隙MN射到玻璃板上，使其反射光线进入小明的眼睛（或蜡烛B发出的光线射到玻璃板的反射光线通过缝隙MN射入小明的眼中）使小明看到了与蜡烛A重合的B的像。故答案为：（1）大小完全相同；（2）不能；（3）乙区；蜡烛B的像；（4）让蜡烛B发出的光线通过缝隙MN射到玻璃板上，使其反射光线射入小明的眼中（或让蜡烛B发出的光线射到玻璃板上后形成的反射光线通过缝隙MN射入小明的眼中）。10．探究透明物体、不透明物体的颜色，小明做了如下实验：（1）如图甲所示，让太阳透过硬纸板的圆孔，将红色透明塑料薄膜蒙在硬纸板的圆孔上，在下方白纸上看到的颜色是。（2）如图乙所示，让太阳光穿过纸板的狭缝射到三棱镜上，经三棱镜分解后的彩色光带通过蓝色玻璃板，在白纸上观察到的光带颜色是。（3）仍用图乙实验装置，用绿色的纸屏直接吸收经棱镜色散后的彩色光带，观察到纸屏上出现的颜色是。（4）实验结论：透明物体的颜色是它能的颜色；不透明体的颜色跟被它反射的色光的颜色，吸收跟物体颜色（选填“相同”或“不相同”）的色光。【解答】解：（1）透明物体可以让和它本身颜色相同的色光通过，吸收其他色光，所以太阳光通过红透明塑料后，剩下的光与塑料颜色相同，即是红色；（2）太阳光经过三棱镜后可以分解成七色光带，即红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫各种颜色；透明物体可以让和它本身颜色相同的色光通过，吸收其他色光，所以七色光带分别通过蓝透明玻璃后，剩下的光与玻璃颜色相同，即蓝色。（3）不透明物体可以反射和它本身颜色相同的色光，吸收其他色光，用绿纸屏接收七色光带，能反射的绿色光；（4）通过上述实验归纳总结：透明物体的颜色是它能通过的颜色；不透明物体的颜色跟被它反射的色光相同，吸收跟物体不同颜色的色光。故答案为：（1）红色；（2）蓝；（3）绿；（4）通过；相同；不相同。五．凸透镜成像规律及其探究实验11．小明同学利用图示装置来研究凸透镜成像。（1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在，目的是。（2）实验时，在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，你解决的方法是将光屏

移动（填“向上”或“向下”）（3）如图1所示，当凸透镜位于光具座A处时，恰好在光屏上成清晰的像，所成像的性质是；利用这一规律可制成（选填“照相机”或“幻灯机”）；蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的方；（4）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像；（5）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0＝45cm，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L＝15cm，如图2所示，则该透镜焦距f15cm（选填“＞”“＜”或“＝”），透镜先后两次所在位置A、B之间的距离S＝cm（6）最后小明用不透光的纸板遮挡住凸透镜的上半边，然后前后移动光屏，他（填“能”或“不能”）在光屏上看到完整的像。【解答】解：（1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，目的是将像呈现在光屏中央；（2）在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，说明蜡烛、凸透镜、光屏三者中心没在同一个高度。蜡烛偏低，或凸透镜偏高，光屏偏高。要使像成在光屏的中心：①蜡烛上调；②凸透镜、光屏同时下调；③上调光屏；（3）如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，由图可知此时物距小于像距，即物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，是幻灯机的制作原理；蜡烛燃烧一段时间后，由于通过光心的光线方向不改变，则烛焰的像将向上移动；（4）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），相当于增大物距，减小像距，当光屏上再次成清晰的像时，此时应该物距大于二倍焦距，则所成像应该为倒立、缩小的实像；（5）当凸透镜位于光具座A处时，物距u1＝L＝15cm，则像距v1＝45cm＝15cm＝30cm，成倒立放大的实像，满足条件：2f＞u＞f，即f＜15cm；根据光路可逆可知，保持蜡烛和光屏位置不变，当凸透镜位于光具座B处时，u2＝30cm，v2＝15cm，蜡烛由A到B，需向右移动15cm；（6）遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。故答案为：（1）同一高度；使像成在光屏的中央；（2）向上；（3）倒立、放大的实像；幻灯机；上；（4）缩小；（5）＜；15；（6）能。12．生活中使用的相机大多安装有可调节焦距的变焦镜头。小华在使用照相机拍摄景物时，发现当镜头的焦距改变时像的大小也会随之改变。于是，他猜想：“凸透镜成实像时，像的高度h与凸透镜的焦距f有关”。实验桌上有如下器材：高度不同的发光体A、B，焦距分别为5cm、10cm的凸透镜两个，刻度尺、光具座和光屏。请你利用上述器材设计实验，验证小华的猜想。要求：（1）写出实验步骤；（2）画出实验数据记录表。【解答】解：①将焦距为5cm的凸透镜固定在光具座中央，将发光体A、光屏分别放在凸透镜两侧。调节发光体A、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在同一水平线上。②将发光体A放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中。④用焦距10cm凸透镜替换焦距5cm的凸透镜，调节发光体A、凸透镜和光屏，使它们的中心在同一高度，将发光体A放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中。（2）记录的表格设计如下：焦距f/cm像的高度h/cm13．在做“探究凸透镜成像规律”的实验中：（1）小莉将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜12cm处，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜的焦距约是cm。（2）小莉同学做实验时，发现烛焰在光屏上的像如图1所示，若要使烛焰在光屏中心成像，只调节光屏，应将光屏向（选填“上”、“下”、“左”、“右”）移动。（3）若将烛焰移至距凸透镜15cm处，移动光屏，使烛焰在屏上清晰的像，（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜）就是应用这一原理制成的。（4）小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜（靠近凸透镜）之间，移动透镜和光屏，直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像。将近视眼镜镜片取下，发现光屏上的像变模糊了。①为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，应将光屏向

（左/右）移动。②图2下列四个选项中，能正确表示小莉同学近视眼成像和矫正情况的是B。A．乙甲B．丙甲C．乙丁D．丙丁实验次序物距u/cm物高H/cmv﹣f/cm像高h/cm13085422081083158201641383024（5）小刚用另一凸透镜探究“凸透镜成像规律实验”时，所用实验装置如图3所示，物体的高度H，像高h，凸透镜的焦距为f，物距为u，像距为v，像到焦点的距离为v﹣f，经过实验，测得数据如表，又对像到焦点距离（即v﹣f）与有关的量进行了分析，根据上表格可知，小刚所用凸透镜的焦距f＝cm．请你在图4中描绘出h与（v﹣f）的图象，并写出像的高度h/cm与像到焦点距离（v﹣f）/cm的关系式：。【解答】解：（1）凸透镜正对太阳光时，光线平行于主光轴，光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，出现一个最小最亮的光斑，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，即光屏到凸透镜的距离为焦距大小，此凸透镜的焦距约是12cm；（2）光屏上承接烛焰的像偏高，要想让像成在光屏的中央，若只调节光屏，应将光屏向上调节；（若只调节凸透镜，应将凸透镜向下移动）；（3）若将烛焰移至距凸透镜15cm处，u＝15cm，因透镜的焦距f＝12cm，此时，f＜u＜2f大，成倒立、放大实像，投影仪就是根据这一原理制成的；（4）①近视镜为凹透镜，对经凸透镜会聚来的光线有发散作用，使光线延迟会聚，取下近视镜，光会提前会聚，为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，应将光屏向左移动；②近视眼是晶状体变厚或眼球过长，会聚能力变强，物体的像会聚在视网膜的前方，如图丙所示，所以应延迟光线的会聚，要佩戴凹透镜进行矫正，如图甲，所以选择B；（5）由表中数据知，在第2次实验中，当物距为20厘米时，所成的像与物体等高，即为等大的实像，根据凸透镜成像规律，所以u＝2f＝20cm，所以，凸透镜的焦距为10cm；根据表中h与（v﹣f）数据，在坐标系中找到对应的点，然后连线，如下图所示：由表中数据知，当（v﹣f）为原来的几倍，像高h就变为原来的几倍，所以，像高h与像到焦点距离（v﹣f）成正比，设这个函数关系式为为h＝k（v﹣f），由表中数据，当v﹣f＝5cm时，h＝4cm，代入关系式，得k=45，所以，像的高度h/cm与像到焦点距离（v﹣f）/cm的关系式为h故答案为：（1）12；（2）上；（3）投影仪；（4）①左；②B；（5）10；如上图所示；h=414．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验，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（未画出）。（1）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、的实像。生活中的（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理制成的。（2）若在图乙中将凸透镜移到55cm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。如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是。（选填“不完整的像”、“完整的像”、“完整的像但较暗”）（3）若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向（选填“左”或“右”）移动“烛焰尖部”又会变清晰。【解答】解：（1）当蜡烛、凸透镜位于图乙中刻度对应的位置时，物距为50.0cm﹣35.0cm＝15.0cm，物距大于1倍焦距而小于2倍焦距，所以此时凸透镜能成倒立、放大的实像；生活中的投影仪就是利用这一成像原理制成的。（2）在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，物距为u＝55cm﹣35cm＝20cm，u＝2f