小华用如图1所示的装置做"探究凸透镜成像规律"实验。-|||-设计实验-|||-(1)本实验应选择在 __ (选填"较亮"或"较暗")的环境中进行,可以使实验现象更加-|||-明显。-|||-(2)如图1甲所示,将平行光正对凸透镜,移动光屏,直到光屏上形成一个最小最亮的光斑,-|||-说明凸透镜对光有 __ 作用,并可得出该凸透镜的焦距为 __ cm。-|||-光屏-|||-光具座-|||-10 20 30 40 50 60 70 80 9-|||-20 30 40 50-|||-甲 乙-|||-图1-|||-(3)实验前应调整蜡烛、凸透镜、光屏,使三者的中心大致在 __ ;目的是让烛焰通-|||-过凸透镜所成的像清晰地呈现在 __ ,便于观察和比较像与物的关系。在调整器-|||-材高度时,应 __ (选填"点燃"或"不点燃")蜡烛;你认为下面几种调整方法中最方便-|||-合理的是 __ (填字母)。-|||-A.眼睛平视,视线与光具座平行,利用"三点一线"把"三心"调整到同一高度-|||-B.用刻度尺一个个地测量,可以很准确地控制"三心"在同一高度-|||-C.把烛焰、透镜和光屏在光具座上移到一起,调整"三心"在同一高度,再分开-|||-4 进行实验与收集证据-|||-(4)如图1乙所示,调整好装置后,小华将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处,移动光屏,直-|||-到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像是 __ __ 的实像,生活中的 __ (选-|||-填"照相机""投影仪"或"放大镜")就是利用这一原理工作的。-|||-(5)接着小华保持凸透镜在光具座上的位置不动,仅将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上 __-|||-__ (选填"仍能"或"不能")观察到烛焰清晰的像。-|||-(6)小华又将蜡烛移至光具座上25cm刻度线处,为在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏-|||-向__ (选填"靠近"或"远离")透镜的方向移动,应用这一成像特点可制成的光学仪器-|||-是 __ (选填"照相机""投影仪"或"放大镜");此时他把爷爷的远视眼镜放在蜡烛-|||-和凸透镜之间,若要在光屏上再次成清晰的像,则需要将光屏向 __ (选填"靠近"或-|||-"远离")透镜的方向移动。-|||-(7)若蜡烛在光具座上25cm处时光屏上成清晰像,然后用焦距为15cm的凸透镜替换光具-|||-座上的透镜,为再次在光屏上成清晰的像,应将光屏向 __ (选填"靠近"或"远离")透-|||-镜的位置移动。-|||-(8)保持透镜位置不变,将蜡烛移至35cm刻度线处,则人眼在透镜的右侧透过透镜可看到小华用如图1所示的装置做"探究凸透镜成像规律"实验。-|||-设计实验-|||-(1)本实验应选择在 __ (选填"较亮"或"较暗")的环境中进行,可以使实验现象更加-|||-明显。-|||-(2)如图1甲所示,将平行光正对凸透镜,移动光屏,直到光屏上形成一个最小最亮的光斑,-|||-说明凸透镜对光有 __ 作用,并可得出该凸透镜的焦距为 __ cm。-|||-光屏-|||-光具座-|||-10 20 30 40 50 60 70 80 9-|||-20 30 40 50-|||-甲 乙-|||-图1-|||-(3)实验前应调整蜡烛、凸透镜、光屏,使三者的中心大致在 __ ;目的是让烛焰通-|||-过凸透镜所成的像清晰地呈现在 __ ,便于观察和比较像与物的关系。在调整器-|||-材高度时,应 __ (选填"点燃"或"不点燃")蜡烛;你认为下面几种调整方法中最方便-|||-合理的是 __ (填字母)。-|||-A.眼睛平视,视线与光具座平行,利用"三点一线"把"三心"调整到同一高度-|||-B.用刻度尺一个个地测量,可以很准确地控制"三心"在同一高度-|||-C.把烛焰、透镜和光屏在光具座上移到一起,调整"三心"在同一高度,再分开-|||-4 进行实验与收集证据-|||-(4)如图1乙所示,调整好装置后,小华将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处,移动光屏,直-|||-到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像是 __ __ 的实像,生活中的 __ (选-|||-填"照相机""投影仪"或"放大镜")就是利用这一原理工作的。-|||-(5)接着小华保持凸透镜在光具座上的位置不动,仅将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上 __-|||-__ (选填"仍能"或"不能")观察到烛焰清晰的像。-|||-(6)小华又将蜡烛移至光具座上25cm刻度线处,为在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏-|||-向__ (选填"靠近"或"远离")透镜的方向移动,应用这一成像特点可制成的光学仪器-|||-是 __ (选填"照相机""投影仪"或"放大镜");此时他把爷爷的远视眼镜放在蜡烛-|||-和凸透镜之间,若要在光屏上再次成清晰的像,则需要将光屏向 __ (选填"靠近"或-|||-"远离")透镜的方向移动。-|||-(7)若蜡烛在光具座上25cm处时光屏上成清晰像,然后用焦距为15cm的凸透镜替换光具-|||-座上的透镜,为再次在光屏上成清晰的像,应将光屏向 __ (选填"靠近"或"远离")透-|||-镜的位置移动。-|||-(8)保持透镜位置不变,将蜡烛移至35cm刻度线处,则人眼在透镜的右侧透过透镜可看到
题目解答
答案
解析
本题全面考查凸透镜成像规律实验的相关知识，涵盖实验环境、凸透镜焦距测量、器材调整、成像特点及应用、实验现象分析、创新改进等多个方面，需结合实验原理和操作细节逐步分析。
(1)实验环境选择
探究凸透镜成像时，为使烛焰通过凸透镜成的像更清晰，需减少环境光的干扰，因此应在较暗环境中进行。
(2)凸透镜焦距测量
平行光经凸透镜折射后会聚成最小最亮的光斑，说明凸透镜对光有会聚作用。光斑到凸透镜的距离即为焦距，由图甲光具座刻度（光斑在20cm处，凸透镜在10cm处），焦距$f=20-10=10.0$cm。
(3)器材调整
为使像成在光屏中央，需调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。调整高度时需点燃蜡烛（通过烛焰位置判断）；最方便的方法是将三者移到一起调整“三心”，再分开（选项C），避免逐一测量或视线误差。
(4)蜡烛在10cm处的成像
蜡烛在10cm处，物距$u=10-10=0$？不，光具座中凸透镜位置需明确：甲图中平行光焦点在20cm，凸透镜应在10cm处（光斑在20cm），则乙图蜡烛在10cm时，物距$u=10$cm？不，乙图蜡烛在10cm，凸透镜位置假设为50cm？题目未明确，但通常蜡烛、透镜、光屏在光具座上，乙图蜡烛在10cm，光屏在右侧，成清晰像时，若物距$u>2f$（$f=10$cm），则像为倒立缩小实像，对应照相机。
(5)蜡烛和光屏互换
根据光路可逆，互换后物距变为原像距，像距变为原物距，仍能成清晰像，故仍能。
(6)蜡烛在25cm处的成像
蜡烛在25cm，物距$u=25-10=15$cm（假设透镜在10cm），$f
(7)替换焦距15cm的透镜
原蜡烛在25cm，物距$u=15$cm（原$f=10$cm），替换后$f'=15$cm，物距$u=15$cm（等于新焦距）？不，原物距$u=25-透镜位置$，假设原透镜在50cm，蜡烛在25cm，$u=25$cm，原$f=10$cm，$u=25>2f$，像距$v=f u/(u-f)=10×25/15≈16.67$cm；替换$f'=15$cm，$u=25>2f'$，像距$v'=15×25/(25-15)=37.5$cm，像距变大，光屏向远离移动。
(8)蜡烛在35cm处的成像
蜡烛在35cm，物距$u=35-透镜位置$，若$u
(10)蜡烛燃烧后的像移动
蜡烛燃烧变短，烛焰位置下降，像会向上移动，需将蜡烛向上调节使像回中央。
(11)挡住凸透镜下半部分
凸透镜成像是各部分折射光线的集合，挡住部分仍能成完整像，只是亮度变暗，故呈完整像。
知识知识：(12)光屏不成像的原因
可能原因：①蜡烛在焦点或一倍焦距内（成虚像）；②物距小导致像距过大（超出光具座）；③三者中心不在同一高度。
(13)LED灯代替蜡烛的优点
LED灯不会晃动或燃烧变短（避免像上移），“F”形状易比较像的左右上下，故选A、B。
(14)近视眼矫正实验
模拟近视眼需选焦距更小的透镜（3号，比2号更凸），水透镜应置于晶状体位置（B点），形成凹透镜矫正（发散光线），近视更严重需抽取水使水透镜更凹（焦距更小），矫正需焦距更小的凹透镜。