【实战中考】2024重难典题型综合突破子专题2实验重难典突破一、教材重点实验类型一

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（2）成虚像时，物距减小，像距减小，像变小
（3）无论成实像还是成虚像，物体离焦点越近，像越大
记忆口诀：成实像，左左小，右右大
换不同的透镜、水透镜中注、排水或者加镜片，其实质都是改变了透镜对光的会聚能力
换焦距更小（大）的凸透镜、水透镜注（排）水或在透镜前加远（近）视镜片，都使得光线提前（延迟）会聚，像距减小（增大），若保持蜡烛和透镜位置不变，需将光屏向靠近（远离）透镜的方向移动才能再次得到清晰的像
（1）太阳聚焦（平行光）法：用凸透镜正对太阳光（平行光），移动透镜直到纸上的光斑变得最小、最亮，测量光斑到透镜的距离d为焦距大小，即
（2）等大成像法：凸透镜成倒立等大的实像时物距等于像距等于二倍焦距，则
（3）焦点入射法：用发光灯泡沿主光轴移动，直到光屏上得到一个与透镜直径相等的圆斑为止，此时灯泡到凸透镜的距离D为焦距大小，即[方法（1）的逆光路]
（1）“三心”不在同一直线上
（2）物距等于或小于焦距
（3）物距稍大于焦距，此时像距远大于二倍焦距，像超出了光具座
1．小明用如图示的实验装置“探究凸透镜的成像规律”，凸透镜焦距为10cm，此时光屏上呈现清晰的像．回答下列问题：
（1）如图所示，保持透镜位置不变，将光屏向右移动适当距离，发现像变模糊了，为使光屏上仍成清晰的像，需将蜡烛向 （选填“左”或“右”）移动，此过程中烛焰所成的像 （选填“变大”或“变小”）。
（2）如图所示，向右移动蜡烛至43cm处时，无论怎样移动光屏都无法成像，此时若想观察到像的方法是 。继续向右移动蜡烛，烛焰成的像 （选填“变大”或“变小”）。
（3）如图所示，若要使光屏上成倒立、放大的实像，则蜡烛应向 （选填“左”或“右”）移动，此时光屏应向 （选填“左”或“右”）移动。
（4）如图所示，保持蜡烛和光屏的位置不变，在不改变实验器材的前提下，要使光屏上的像变大，可进行的操作是 。
2．同学们用如图所示的实验装置“探究凸透镜的成像规律”，凸透镜焦距为，回答下列问题：
（1）如图所示，此时光屏上成清晰的像．保持蜡烛和凸透镜的位置不变，更换另一凸透镜，将光屏向左移动直至再次呈现清晰的像，由此推断更换后的凸透镜对光的会聚能力较 （选填“强”或“弱”），即更换后的凸透镜的焦距较 （选填“大”或“小”）
（2）如图所示，若给凸透镜“戴”上近视眼镜，调整光屏的位置使光屏上成清晰的像，此时拿走镜片，若要使光屏上重新得到清晰的像，可以进行的操作是 。（答案合理即可）
3．某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图所示．将蜡烛向右移动，如果要保证光屏上还是成清晰的像，我们应该向水透镜中 （选填“注水”或“排水”），此时水透镜的焦距变 （选填“大”或“小”）。

4．在“探究凸透镜成像规律的实验”中，小明发现当物体通过凸透镜成实像时，物体距凸透镜位置越远，所成像越接近焦点，若物体距离凸透镜足够远（大于10倍焦距）时，所成的像与凸透镜间的距离就近似等于凸透镜的焦距。据此请你设计一种估测凸透镜焦距的简便方法，说明实验步骤： 。
5．如图所示，小明在实验室利用光具座（光具座足够长）探究凸透镜成像的规律，刚开始时，所用透镜的焦距为20cm时，可以正常完成实验。保持蜡烛和凸透镜位置不变，小明换了个凸透镜继续实验，并使透镜光心、蜡烛焰心和光屏中心三者高度相同，但在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法在光屏上成像，请你帮助小明分析产生此现象的原因 。
6．小明同学用如图甲所示装置“探究凸透镜成像规律”多次进行实验，记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图像如图乙所示
（1）小明将蜡烛、凸透镜与光屏依次摆放到光具座上，为进行实验探究，小明接下来应该进行的操作是 ，该透镜的焦距是 cm；
（2）调节蜡烛、凸透镜与光屏的位置如图甲所示，在光屏上得到倒立、 的实像，生活中 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）是应用这一成像规律制成的；
（3）保持凸透镜的位置不动，小明又把蜡烛放在距凸透镜11cm处，在光具座上无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，原因可能是 。聪明的小明拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，向左移动光屏就得到了清晰的像，则小明拿起的眼镜是 （选填“近视镜”或“远视镜”）；
（4）实验过程中，如果用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则光屏上的像 。
A．只出现烛焰像的上半部分
B．只出现烛焰像的下半部分
C．出现烛焰完整的像，但像更小了
D．像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了
（5）实验中随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像上移，为使像仍成在光屏中央，应该将蜡烛向______（选填“上”或“下”）适当调节．
（6）图甲中去掉光屏，眼睛在图丙中的______（选填“A”“B”或“C”）位置沿图示方向能看到这个实像．
（7）小明用一焦距大小未知的透镜替换图甲中的透镜进行实验，保持蜡烛与透镜位置不变，移动光屏使光屏上恰好成清晰的像，如图丁所示，根据图中信息，可以推断本实验所使用凸透镜的焦距范围为______，此时得到的像比图甲中的像______（选填“大”或“小”）
（8）（真实实验探究）实验中需要光屏呈现清晰的像，但是光屏上的像时而清晰、时而模糊，不能持续保持最清晰，这种现象是因为：______．
（9）（实验设计）同学小亮认为：凸透镜成实像时，不但像与物上下是颠倒的，而且左右也是相反的．请你设计一种简单的方法验证小亮的观点：______．
【一题多设问】（5）上 （6）C （7） 大 （8）烛焰晃动，使烛焰与凸透镜之间的距离发生变化，从而影响像的清晰度 （9）朝正对光具座刻度尺的方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反（合理即可）
【解析】
（5）“为了使像仍……”说明现在要做的是恢复原状，很明显实验进行时蜡烛在燃烧过程中越来越短，相当于烛焰向下移动，所以要将蜡烛向上移动；（6）凸透镜成实像时，像与物体在凸透镜的两侧，此时应在凸透镜右侧向凸透镜方向观察实像，故应在C处；（7）由图丁可知，物距，像距，此时光屏上成清晰的像，且物距小于像距，说明成倒立、放大的实像，，，凸透镜的焦距范围为，图甲中的像是缩小的，故此时得到的像比图甲中的像大；（8）光屏上的像时而清晰、时而模糊，不能持续保持最清晰，说明光源不稳定，则可能是烛焰晃动，使烛焰与凸透镜之间的距离发生变化，从而影响像的清晰度；（9）要验证“左右”相反，理性的思路是让烛焰左右不再对称，所以可行的做法是朝正对光具座刻度尺的方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反，即可验证小亮的观点．
（2）进行成像规律相关判断时：
①先分析题干，确定物距、像距焦距的变化情况
②然后依据相应的成像规律判断出变化的结果或原因
（4）物体由无数点组成，物体上任一，点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像；当遮住凸透镜的一部分，还有另外的一部分光线，经凸透镜折射会聚成像
（7）判断焦距范围首先明确成像特点，然后列物距与焦距的不等式，像距与焦距的不等式，最后两个不等式联立求解得出范围
（9）验证物像左右相反，需改变物体使之左右不再对称，观察像的变化
7．城市的很多街口都安装了高清摄像头，其镜头是一个可变焦镜头，相当于一个凸透镜，其成像原理如图所示，已知其成像板到镜头的距离保持不变．如果该人远离镜头，则镜头的焦点变成了 （选填“a”或“b”）点；不管该人走近还是走远，所成的像都是 的实像；如果保持人与镜头的位置不变，撤去成像板， （选填“能”或“不能”）成像．
8．在探究凸透镜成像规律时，小明组装并调节如图所示实验装置．同桌小红指出小明的装置存在问题，请你帮助小明指出装置的错误之处 。实验后小明还想利用太阳光测量凸透镜的焦距，需要将凸透镜 太阳光，小明在光屏上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距 （选填“一定”或“不一定”）小于L。
9．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：

（1）图甲中光屏上所成的像是倒立 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，生活中 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）利用这一原理制成。
（2）如图乙，线段AB为凸透镜的物距倒数和像距倒数的对应关系，则凸透镜焦距为 cm。
（3）调节蜡烛和光屏的位置，当光屏上呈现清晰缩小的像时，不改变蜡烛和透镜位置。在原凸透镜位置换上另一个透镜模拟近视眼的成因。接着小明和小军分别用自己的近视眼镜来模拟视力矫正。小明的眼镜放在透镜前时，像仍成在光屏前方；小军的眼镜放在透镜前时，光屏上恰能成清晰的像。整个实验过程中用到的四块透镜如图丙所示，则放小军眼镜时，实验所用的两块透镜分别是 （填编号）。
10．如图所示，某同学利用自制的水透镜探究凸透镜成像规律：

（1）如图甲所示，平行于主光轴的平行光经过水透镜后，在光屏上得到了一个最小最亮的光斑，则此时水透镜的焦距是 ；
（2）将蜡烛、水透镜和光屏调整至图乙所示位置时，光屏上出现清晰的像，则此像的性质是 、缩小的实像；若仅将蜡烛和光屏的位置对调，则光屏上 （选填“能”或“不能”）看到清晰的像；
（3）保持蜡烛位置不动，向水透镜内继续注水，将光屏向靠近水透镜的方向移动，又得到烛焰清晰的像。这一过程模拟了 （选填“近视眼”或“远视眼”）的形成；
（4）创新题·透镜成像误差分析 该同学调整水透镜的焦距为10cm，调整成功后不再往水透镜里注水或排水，他想要利用此透镜来探究成“等大实像”的实验，实验时发现两次测量的像距分别为17.5cm和22cm，与理论像距20cm相比偏差较大。若不是因为长度测量方法错误和测量误差导致的，请分析出现这种情况的原因： 。
11．小明用光具座、凸透镜、发光LED灯做成的物体、光屏等器材来“探究凸透镜成像的规律”。

（1）该实验应该在光线较 的环境中进行更便于观察。
（2）把物体放在离凸透镜较远的地方，逐渐向凸透镜移动，在移动过程中，选取若干个位置，调整光屏位置，寻找物体清晰的像，记录实验数据如下表所示，由数据可知：
①该凸透镜的焦距f= 。
②当物距逐渐变小时，像距逐渐变 ，光屏上的像逐渐变 。（均选填“大”或“小”）
（3）在上述实验操作中突然飞来一只苍蝇附在凸透镜左侧面上，这时看到光屏上的像是 （选填“物体的像”、“苍蝇的像”或“苍蝇和物体的像”）。
（4）小明将如图乙所示的LED发光灯制成的“F”字样的光源替换图甲中的光源，移动光屏又一次找到了清晰的像，从左向右观察光屏，该像可能是图丙中的 （选填“A”、“B”、“C”或“D”）图，另请你分析小明用“F”型光源代替原发光物体完成实验的原因是 （写出一条即可）。
实验次数
物体到凸透镜的距离（物距）/
光屏到凸透镜的距离（像距）/
像的情况
倒立或正立
放大或缩小
1
40
13
倒立
缩小
2
30
15
倒立
缩小
3
20
20
倒立
等大
4
15
30
倒立
放大
5
13
40
倒立
放大
参考答案：
1． 右 变大 从凸透镜的右侧透过凸透镜去观察 变小 右 右 将凸透镜向左移动适当距离
【详解】（1）[1][2]由题意知凸透镜的焦距为10cm，图中的物距为30cm，此时物距大于了2倍焦距，由凸透镜成像规律可知，当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，此时像距小于物距，像比物小，物像异侧；则需将蜡烛向右移动，此过程中烛焰所成的像变大。
（2）[3][4]向右移动蜡烛至43cm处时，此时的物距为7cm，小于1倍焦距，由凸透镜成像规律可知，当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像，此时像距大于物距，像比物大，物像同侧；则此时若想观察到像，需要从凸透镜的右侧透过凸透镜去观察；若继续向右移动蜡烛，烛焰成的像将变大。
（3）[5][6]由凸透镜成像规律可知，当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像，此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。若要使光屏上成倒立、放大的实像，则蜡烛应向右移动；此时光屏应向右移动。
（4）[7]由凸透镜成像规律可知，当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。由图可知此时的物距为30cm，此时物距大于了2倍焦距，则将凸透镜向左移动适当距离，缩小物距，便可使光屏上的像变大。
2． 强 小 将光屏适当左移（或将蜡烛适当右移）
【详解】(1)[1][2]由图可知，此时物距大于二倍焦距，所以光屏上呈现倒立、缩小的实像；保持蜡烛和凸透镜的位置不变，更换另一凸透镜，将光屏向左移动直至再次呈现清晰的像，说明光线提前会聚，即凸透镜会聚能力变强，焦距变小。
(2)[3]若给凸透镜“戴”上近视眼镜，近视眼镜为凹透镜，使光线延迟会聚，像距增大，调整光屏的位置使光屏上成清晰的像，说明光屏向右移动了，此时拿走镜片，若要使光屏上重新得到清晰的像，应减小像距，将光屏适当左移（或减小物距，将蜡烛适当右移）。
3． 注水 小
【详解】[1][2]将蜡烛向右移动，此时物距减小，像距增大，如果不挪动光屏且要保证光屏上还是成清晰的像，应减小像距，将光线提前会聚，应该向水透镜中注水，使焦距变小，增强对光的偏折能力。
4．见解析
【详解】根据凸透镜成像特点可知，可通过以下实验估测凸透镜的焦距大小，步骤为：①将凸透镜对准远处建筑物的窗户；②调节光屏与凸透镜之间的距离，直到光屏上出现一个清晰的窗户的像；③读出光屏与凸透镜之间的距离大约等于凸透镜的焦距。
5．更换的凸透镜的焦距大于或等于40cm
【详解】由题意知透镜光心、蜡烛焰心和光屏中心三者高度相同，光具座也足够长，而且由图可知此时的物距为40cm，故光屏上不成像的原因是物距小于或等于焦距，即更换的凸透镜的焦距大于或等于40cm，凸透镜成的是虚像或不成像，虚像不能被光屏承接。
6． 调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度 10 缩小 照相机 像距超出光具座范围 远视镜 D
【详解】（1）[1]为了更好地观察凸透镜成像情况，需使烛焰的像成在光屏中央，即调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度。
[2]由图乙可知
解得凸透镜的焦距为。
（2）[3][4]由图甲可知，此时物距
光屏上成倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是应用这一成像规律制成的。
（3）[5]时，物距只比凸透镜的焦距大一点点，我们都知道物近像远像变大，此时像距很大，早已超出光具座的调节范围，所以在光具座上再怎么移动光屏都不能承接到像。
[6]远视镜（即凸透镜）对光有会聚作用，当放在蜡烛和凸透镜之间后，使光线提前会聚，这时在不够长的光具座上移动光屏就可以接收到像了。
（4）[7]用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，就好比用手遮住你的一只眼睛，烛焰发出的光线经凸透镜的下半部分折射会聚在光屏上，像的大小不发生变化，只是折射光线变少，所以形成的像变暗，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
7． b 倒立、缩小 能
【详解】[1]当人远离镜头时，物距变大， 像距减小。为使像还是成在成像板上，就要使透镜对光的偏折能力减小。透镜的焦距越大，对光的偏折能力越小。故此时透镜的焦点变为b点。
[2]摄像头相当于照相机，是利用到透镜成倒立的、缩小的实像的原理来工作的。
[3]有没有成像板，人在距到透镜一倍焦距以外时，人身上的每点反射的光通过到透镜后都能会聚在一起，即都能够通过凸透镜成实像。
8． 烛焰焰心、凸透镜光心和光屏中心不在同一高度 正对 不一定
【详解】[1]由图可知，装置错误之处是烛焰焰心、凸透镜光心和光屏中心不在同一高度。
[2]由于太阳发出的光可以近似看成是平行光，凸透镜正对太阳光是为了使平行光沿主光轴平行入射，方便找到凸透镜的焦点。
[3]由题意知，小明在光屏上的光斑并不是最小的，也就意味着此时焦点左右的光点并不是最小最亮的，则测量的焦距可能偏大或偏小，凸透镜的实际焦距可能小于L，也可能大于L。
9． 放大 投影仪 10 ①③
【详解】（1）[1][2]由图甲可知，此时的物距小于像距，成倒立、放大的实像，应用于投影仪。
（2）[3]凸透镜成实像时，当时，成倒立、等大的实像，由图乙可知此时
则
故。
（3）[4]不改变蜡烛和透镜位置，在原凸透镜位置换上另一个透镜模拟近视眼的成因，因为近视眼晶状体太厚，所以应选择一个厚一点的凸透镜代替原凸透镜，由图丙可知，用的是透镜①；近视眼镜是凹透镜，且镜片越厚，焦距越小，对光线的发散作用越强；小明的眼镜放在透镜前，像仍成在光屏前方，说明小明的近视眼镜对光线发散作用较弱，镜片较薄；小军的眼镜放在透镜前时，光屏上恰能成清晰的像，说明小军的近视眼镜对光线发散作用比小明的强，镜片较厚，用的是透镜③。
10． 8.0 倒立 能 近视眼 光屏上还没有出现清晰的像时就测出了像距
【详解】（1）[1]由图甲可知，水透镜的位置在10cm的刻度线处，光屏的位置在18cm的刻度线处，故水透镜的焦距
（2）[2]由图乙位置可知，物距大于像距，所以应该成倒立、缩小的实像。
[3]若仅将蜡烛和光屏的位置对调，根据光路可逆，则光屏上能看到清晰的像。
（3）[4]保持蜡烛位置不动，向水透镜内继续注水，则水透镜的焦距变小，成的像像距变小，光屏需向靠近水透镜的方向移动，故这一过程模拟的是近视眼的形成。
（4）[5]用焦距为10cm的凸透镜去探究成“等大实像”实验，所以其物距是一定的，等于2倍的焦距，应是20cm，但是其像距出现了差别，排除长度测量方法错误和测量误差，有可能是光屏上还没有出现清晰的像时就测出了像距。
11． 暗 10 大 大 物体的像 D 便于比较成像性质
【详解】（1）[1]为使实验现象更明显，应该在较暗的环境中进行，这样成的像更加便于观察。
（2）[2]由表格可知，成倒立、等大像时，物距
则其焦距。
[3][4]凸透镜成像的规律，成实像时，物近像远像变大。且由表格可知，当物距变小时，像距变大，像变大。
（3）[5]苍蝇附在凸透镜左侧面上时物距小于焦距，由于物距在一倍焦距以内，成的是虚像，所以苍蝇的像不会呈现在光屏上；凸透镜镜面被遮挡时，并不会影响物体成像，因此光屏上的像是物体的像。
（4）[6][7]凸透镜所成的实像是倒立的，与物体的左右、上下均相反，则从左向右观察光屏时，该像是D图；在实验中，用“F”型光源代替原发光物体，“F”型光源左右不对称，便于比较左右关系和倒正关系，即便于比较成像性质。