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控制变量法

不变
主光轴
照相机

B
近视
【分析】
本题围绕探究凸透镜焦距的影响因素展开,需结合透镜性质、实验方法、光的色散等知识逐一分析:
1. 第(1)问:对比材料相同的甲、丙透镜,从平行光会聚位置可知,表面越凸的透镜,焦点离透镜越近,因此焦距越小,会聚能力越强。
2. 第(2)问:探究焦距与材料的关系时,需控制形状等其他因素不变,仅改变材料,该方法为控制变量法,对应选甲、乙透镜。
3. 第(3)问:光的色散中红光偏折程度小于紫光,相同凸透镜对红光会聚能力弱,焦点更远,故红光测得的焦距更大。
4. 第(4)问:透镜边缘缺损仅减少光线数量,不改变透镜本身的会聚能力,因此焦距不变。
【解析】
(1) 由图(b)可知,材料相同的凸透镜,表面越凸,平行光会聚的焦点距透镜越近,因此焦距越小,对光线的会聚能力越强。
(2) 探究凸透镜焦距与材料的关系时,需保持透镜形状等其他因素相同,仅改变材料,这种研究方法是控制变量法,故选择甲、乙两透镜。
(3) 根据光的色散,红光偏折程度小于紫光,平行入射同一凸透镜时,红光的焦点距透镜更远,因此用红光测出的焦距更大。
(4) 透镜边缘缺损只会减少通过的光线数量,透镜的会聚能力(焦距)由自身形状、材料决定,与光线数量无关,因此测得的焦距不变。
【答案】
(1) 小;强 (2) 控制变量法 (3) 红 (4) 不变
【知识点】
凸透镜焦距、控制变量法、光的色散
【点评】
本题是凸透镜焦距影响因素的实验探究题,综合考查透镜焦距与凸度、材料的关系,控制变量法的应用,光的色散对焦距的影响,以及透镜缺损对焦距的影响,知识点基础,注重实验方法与概念理解,难度适中。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题围绕“探究凸透镜成像规律”实验展开,需结合实验操作要求、凸透镜成像规律的不同情况分析各小问:
1. 实验时需保证烛焰、光屏中心在凸透镜主光轴上,使像成在光屏中央;
2. 计算物距,结合焦距判断成像性质,对应生活中的应用;
3. 根据物距变化时像距的变化规律,分析移动距离的大小关系;
4. 判断物距与焦距的关系,确定虚像的观察位置;
5. 根据放置眼镜后像的变化,判断透镜类型,对应视力矫正知识。
【解析】
(1)探究凸透镜成像实验中,为使像成在光屏中央,需调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,即凸透镜的主光轴上。
(2)由图甲可知,物距$ u = 40\,\mathrm{cm} - 10\,\mathrm{cm} = 30\,\mathrm{cm} $,已知焦距$ f = 10\,\mathrm{cm} $,则$ u > 2f $,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像,照相机就是依据此原理制成的。
(3)保持透镜位置不变,蜡烛向左移动,物距增大,根据“物远像近像变小”,当$ u > 2f $时,物距的变化量大于像距的变化量,因此蜡烛移动距离$ s $大于光屏移动距离$ s' $,即$ s > s' $。
(4)图乙中,透镜位置在$ 17\,\mathrm{cm} $处,蜡烛在$ 10\,\mathrm{cm} $处,物距$ u = 7\,\mathrm{cm} < f = 10\,\mathrm{cm} $,成正立、放大的虚像,虚像与物体在透镜同侧,需在透镜另一侧(B侧)透过透镜观察,因此人眼在$ B $处能观察到烛焰的像。
(5)放置眼镜后,需将蜡烛向远离凸透镜方向移动才能再次得到清晰的像,说明该眼镜使光线发散,延迟了像的形成,凹透镜对光线有发散作用,近视眼镜是凹透镜,因此该眼镜是近视眼镜。
【答案】
18.(1)主光轴 (2)照相机 (3)> (4)B (5)近视
【知识点】
凸透镜成像规律、近视眼的矫正、实验操作要求
【点评】
本题综合考查凸透镜成像规律的应用,涵盖实验基础操作、成像原理、动态变化分析、虚像观察及视力矫正,需熟练掌握成像规律的核心要点,是初中物理光学部分的重点题型。
【难度系数】
0.5