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B
点燃
A
靠近
足够远
偏大
倒立


30~35 cm
【分析】
要解决这道题,需先明确凸透镜成实像的规律:当凸透镜成实像时,遵循“物近像远像变大,物远像近像变小”的规律。题目中当前烛焰在光屏上成清晰缩小的像,说明此时物距$ u > 2f $,像距$ f < v < 2f $;若要成清晰放大的像,需满足$ f < u < 2f $,$ v > 2f $,即需要减小物距(蜡烛向透镜方向移动,即向右移动),同时增大像距(光屏向远离透镜方向移动,即向右移动),结合选项逐一分析即可。
【解析】
根据凸透镜成实像的规律,当前成缩小像时,$ u > 2f $,$ f < v < 2f $;要成放大像,需调整物距和像距:
选项A:透镜不动,蜡烛、光屏靠近透镜,物距进一步减小,像距也减小,像会更小,无法成放大像,错误;
选项B:透镜不动,蜡烛向右移动(靠近透镜,物距减小),光屏向右移动(远离透镜,像距增大),满足$ f < u < 2f $、$ v > 2f $,可成清晰放大的像,正确;
选项C:透镜、光屏不动,蜡烛向右移动,物距减小,但像距不变,光屏上无法承接清晰的像,错误;
选项D:蜡烛、光屏不动,透镜靠近光屏,相当于物距变大,像距变小,像会更小,错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律;实像变化规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,核心是理解实像形成时物距、像距与像大小的关系,需结合规律分析各选项的操作是否满足成像条件,属于基础应用类题目。
【难度系数】
0.6
【分析】
本题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开,需结合实验操作要求、凸透镜成像规律、光路可逆原理等分析各问题:
(1) 调整器材高度的目的是让烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度,需点燃蜡烛才能确定烛焰中心,故需点燃;
(2) 先确定原图的物距和像距,结合焦距判断成像性质,再利用光路可逆分析互换后的成像情况;
(3) 焦距变小意味着透镜会聚能力变强,像距会减小,据此判断光屏移动方向;
(4) 利用“物距远大于2f时像距近似等于焦距”估测焦距,实际操作中像的最清晰位置对应的像距略大于焦距,导致测量值偏大。
【解析】
(1) 调整器材高度时,需点燃蜡烛,才能准确确定烛焰的中心,使烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,确保像成在光屏中央,因此应填“点燃”。
(2) 由图可知,蜡烛在10cm刻度处,凸透镜在50cm刻度处,物距u=50cm-10cm=40cm,已知凸透镜焦距f=10cm,此时u>2f,成倒立、缩小的实像,像距v=65cm-50cm=15cm,满足f<v<2f。根据光路可逆原理,将蜡烛和光屏位置互换后,新的物距为15cm,处于f<u'<2f范围内,此时成倒立、放大的实像,故选A。
(3) 换用焦距更小的凸透镜,透镜对光线的会聚能力增强,像会成在更靠近透镜的位置,因此应将光屏靠近透镜,才能得到清晰的像。
(4) 根据凸透镜成像规律,当物距远大于2倍焦距时,像距近似等于焦距,因此要估测焦距,需让烛焰距离凸透镜足够远;实际操作中,需找到光屏上最清晰的像,此时像距略大于实际焦距,因此测出来的焦距与实际相比偏大。
【答案】
(1)点燃 (2)A (3)靠近 (4)足够远 偏大
【知识点】
凸透镜成像规律,焦距的测量,光路可逆
【点评】
本题考查凸透镜成像实验的核心知识点,涵盖实验操作规范、成像规律应用、光路可逆及焦距估测,是初中物理光学的基础重点题,需学生熟练掌握成像规律并灵活运用。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先明确凸透镜成像规律:实像均为倒立的;当物距u>2f时,成倒立缩小的实像,像距f<v<2f;当f<u<2f时,成倒立放大的实像,像距v>2f。本题焦距f=5cm,需结合两次成像的性质判断物距范围,再根据物距变化分析像距、光屏移动方向及透镜位置。
【解析】
1. 像的正倒:凸透镜成实像时都是倒立的,因此两次所成的像都是倒立的。
2. 透镜位置:设透镜位置为L,A处刻度为50cm,B处为40cm。
A处成缩小像,故物距u_A=50-L>2f=10cm → L<40cm;
B处成放大像,故物距u_B=40-L满足f<u_B<2f →5cm<40-L<10cm →30cm<L<35cm,即透镜在30~35cm之间。
3. P的位置:A处成缩小像,像距v_A在5cm~10cm之间,实像与物体在透镜两侧,物体A在透镜右侧,故像P在透镜左侧,即P位于A的左侧。
4. 光屏移动方向:蜡烛从A向左移到B,物距减小,根据“物近像远像变大”,像距需增大,因此光屏向远离透镜的左侧移动。
【答案】
倒立 左 左 30~35 cm
【知识点】
凸透镜成像规律 实像特点
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,需结合成像性质判断物距、像距范围,再分析光屏移动方向,是中等难度的基础题,需熟练掌握成像规律的应用。
【难度系数】
0.5