一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题（难）
1．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）如图1，让一束平行于主光轴的平行光射向凸透镜，移动光屏，直到在光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为____________ cm。
（2）如图2，要使像成在光屏的中央，应将光屏向____________调整（选填“上”或“下”）。
（3）当烛焰距离凸透镜12cm处时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的像，生活中的________就是利用这个原理制成的。
（4）当烛焰逐渐远离凸透镜时，烛焰所成的实像将____________ （选填“变大”或“变小”）。
（5）蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图，此时光屏上得到了一个清晰的像，这个像是倒立、______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像。
（6）随着实验的进行，蜡烛在逐渐变短，出现了如图甲所示现象，为了把像调整到光屏中央，应选_______。
A．将蜡烛向下移动B．将凸透镜向下移动C．将光屏向下移动
（7）在上一步实验获得清晰的像后，小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前（如图乙），要使光屏上再次成清晰的像，可将蜡烛向____________ （左/右）移。
（8）如图，蜡烛在光具座上A处向左移动距离s到C，为在光屏上再次成清晰的像，则他应将光屏向左移动，光屏移动距离为s′______s（填“>”“=”或“<”）。
【答案】10.0下投影仪变小放大 B 左 >
【解析】
【详解】
(1)[1]移动光屏，直到在光屏上出现一个最小最亮的光斑，凸透镜所在的位置是50.0cm，光屏所在的位置是60.0cm，那么凸透镜的焦距是
f==
60.0cm-50.0cm10.0cm
(2)[2]从图2可以看到，光屏的位置过高，要使像成在光屏的中央，应将光屏向下调整；
(3)[3]当烛焰距离凸透镜12cm处时，物距大于一倍焦距，小于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，移动光屏，这时会成倒立、放大的实像，生活中的投影仪就是利用这个原理制成的；
(4)[4]根据凸透镜的动态成像规律可知，当烛焰逐渐远离凸透镜时，烛焰所成的实像将变小；
(5)[5]从图中可以看到，物距等于15cm，物距大于一倍焦距小于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，这个像是倒立、放大的实像；
(6)[6]从图甲可以看到，像的位置偏上了，为了把像调整到光屏中央，应选将凸透镜向下移动，这样像会下移，重新在光屏中央，故选B；
(7)[7]近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前，那么所成的清晰像会往右移动，要使光屏上再次成清晰的像，根据凸透镜的动态成像规律可知，要使光屏上再次成清晰的像，可将蜡烛向左移；
(8)[8]当物距等于2f，此时像距也是2f，物像之距最小，当蜡烛由A处向左移动距离s到C 时，由于物体向2f处靠近，物像之距在减小，那么物体移动的距离s小于像移动的距离s′。
2．探究凸透镜成像的规律。
(1)选取焦距为10cm的凸透镜、蜡烛和光屏，将它们置于光具座上。
点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰的中心大致在______；
(2)当蜡烛、凸透镜在如图所示的位置时，调整光屏到______（填“A”、“B”或“C”）位置时，生活中的______（填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是根据这个成像原理制成的；
(3)保持凸透镜的位置不变，将蜡烛和光屏位置对调，光屏上______（填“能”或“不能”）再次看到清晰的像。
若在此基础上将一个度数合适的远视眼镜放到蜡烛和凸透镜之间，还想在光屏上看到清晰的像，应将光屏适当______（填“靠近”或“远离”）凸透镜。
【答案】同一高度C投影仪能靠近
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]为使烛焰的像成在光屏的中心，在做实验的过程中，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度。
(2)[2]当蜡烛、凸透镜在如图所示的位置时，蜡烛在1倍焦距和2倍焦距之间，像会成在2倍焦距以外，所以光屏要调整光屏到C点。
[3]生活中的投影仪成像原理是物体在1倍焦距和2倍焦距之间，像在2倍焦距以外。
(3)[4]保持凸透镜的位置不变，将蜡烛和光屏位置对调，根据光路的可逆性光屏上仍能成清晰的像。
[5]若在此基础上将一个度数合适的远视眼镜放到蜡烛和凸透镜之间，光线通过凸透镜后会会聚一些，还想在光屏上看到清晰的像，就要让光屏靠近凸透镜。
3．如图是“探究凸透镜成像规律”的装置示意图，其中凸透镜焦距为10cm。
(1)蜡烛和凸透镜置于图示位置，调节光屏位置，光屏上会出现清晰的________（选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，据此规律可制成______；若用课本挡住了凸透镜的上半部分，光屏上蜡焰的像会________；
(2)保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向____移动，光屏上能成清晰缩小的像。
(3)将蜡烛、凸透镜分别放在图中45cm、50cm的位置，蜡焰所成的像是______（选填“放大”或“缩小”）的像，这时眼睛应该在___________侧观察蜡焰的像。
【答案】放大投影仪变暗右放大凸透镜右侧
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]由图可知，此时的物距为15cm，物距与焦距的关系
2f>u>f
成倒立、放大的实像，其应用是投影仪。
[3]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。
(2)[4]保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜逐渐向右移动，当物距等于原来的像距时，根据光的可逆性，光屏上能成清晰缩小的像。
(3)[5][6]将蜡烛、凸透镜分别放在图中45cm、50cm的位置，此时物距为5cm，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，像与物体在凸透镜的同一侧，眼睛应该在右侧透过凸透镜观察烛焰的像。
4．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。
(1)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。
则该凸透镜的焦距为__________cm；
(2)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出)
①若在图乙中烛焰和凸透镜之间合适位置放一眼镜的镜片，将光屏向右移动适当距离才能再次看到清晰的像。
说明该眼镜对光线具有_________(选填“发散”或“会聚”)作用，是_______________(选填“近视”或“远视”)眼镜；
②若在图乙中将蜡烛移到35cm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，此时的像是_________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的。
日常生活中，________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一原理制成的；
③若在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛位置不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏上______________(能或不能)看到清晰的像；
④若将图乙中的凸透镜换成焦距为25cm凸透镜，保持蜡烛和凸透镜在原来位置不变，在光具座上移动光屏，_______(能或不能)找到一个位置，使像清晰的呈现在光屏上。
(光具座总长100cm)
【答案】10.0 发散近视 80 放大投影仪不能不能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]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；根据焦点的定义光斑即焦点处，由图可知凸透镜位于30.0cm处，光屏位于40.0cm处，则该凸透镜的焦距为10.0cm。
(2)[2][3]图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像，此时物距为30cm，大于两倍焦距，像距15cm，在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立缩小的实像；若在图乙中烛焰和凸透镜之间合适位置放一眼镜的镜片，将光屏向右移动适当距离才能再次看到清晰的像，说明该眼镜对光线具有发散作用延迟聚焦，是凹透镜制成的近视眼镜。
[4][5][6]若在图乙中将蜡烛移到35cm刻度线处，此时物距为15cm，根据光的可逆性，像距调整至30cm，即将光屏移动到80cm刻度线处，可以再次看到清晰的像，此时的像是倒立放大的实像；日常生活中，投影仪、幻灯机、电影放映机就是利用这一原理制成的。
[7]若在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛位置不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏与透镜间的距离不变，但物距增大，故光屏上不能看到清晰的像。
[8]若将图乙中的凸透镜换成焦距为25cm凸透镜，保持蜡烛和凸透镜在原来位置不变，此时物距在1倍焦距和2倍焦距之间，使像清晰的呈现在光屏上，则像距应大于2倍焦距即50cm，应在光具座上移动光屏至刻度值上100cm以外，而图中刻度尺最大量程不足，故不能找到这个位置。
5．如图，在某次探究凸透镜成像规律的实验中：
(1)小明想知道实验中某块透镜的焦距，做了实验甲，镜面正对着太阳光，在透镜下面放上白纸（纸、镜平行），测出透镜与白纸间距s/cm与对应的白纸被烤焦的时间t/min，绘出图像乙，可判断该透镜的焦距f为______cm；
(2)如图丙，当把一块焦距为15 cm的凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm
刻度线位置时，光屏应在______（填“Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ”）区域内左右移动，直到在光屏上像最________时，才能确定像的位置。
(3)实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像向____（上/下）移动；为了使烛焰的像能成在光屏中央，在不更换实验器材的情况下，最科学可行的方法是将
___________。
【答案】12 Ⅱ清晰上蜡烛向上移动适当的距离
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]太阳光是平行光，经凸透镜折射后，会聚在焦点，在焦点光线的能量最强，其它位置光线较弱，能量最强则温度上升最快，在较短时间内能把白纸烤焦，从图乙可看到，当透镜与白纸间距是12cm时，烤焦的时间最短，那么焦距是12cm。
(2)[2][3]根据凸透镜的成像规律可知，物距
=>
u f
35cm2
则像距大于一倍焦距小于两倍焦距，即
v
<<
15cm30cm
清晰像应该在65.0cm至80.0cm处，即光屏应在Ⅱ区域内左右移动，才能成清晰的像。
(3)[4]实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，根据“过光心的光线其传播方向不变”可知，光屏上的像向上移动。
[5]为了使烛焰的像能成在光屏中央，在不更换实验器材的情况下，由过光心的光线传播方向不变可知最科学可行的方法是将蜡烛向上移动适当的距离，那么烛焰的像会向下移动。
6．如图所示，小明在探究“凸透镜成像规律”的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（F和F’为凸透镜的焦点，P和P’到凸透镜的距离为二倍焦距。
）
(1)保证蜡烛、凸透镜的位置不变，应将光屏向________ （选填“左”或“右”）移动，才能在光屏上得到清晰倒立的________ （选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。
生活中的________ （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这样的成像原理；
(2)下表中是小明同学实验时记录的几组数据：
实验次数12345物距u/（cm）302015105像距v（cm）15203040/
①实验所用的透镜的焦距为________；
②第1次实验后，小明将一远视眼镜紧贴在凸透镜的左侧，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向________ （选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动；
③交流数据过程中，老师指出表格中第________次实验数据是编造的，请你写出老师做出判断的依据是什么_______________________。
【答案】左缩小照相机 10cm 靠近 4 物距等于焦距时，凸透镜不成像
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]依据凸透镜成像规律，可知物距大于2倍焦距时成缩小倒立的实像，此时像距小于2倍焦距，因此应将光屏向左移动。
[3]照相机照相时成缩小倒立的实像，与凸透镜物距大于2倍焦距时成像特点相同，即照相机利用了凸透镜成像规律中物距大于2倍焦距时成缩小倒立的实像的成像原理。
(2)①[4]根据表中数据可以知道，当物距等于20cm时，像距也等于20cm，，此时物距等
于像距等于二倍焦距，因此焦距等于10cm。
②[5]远视眼镜是凸透镜，它对光具有会聚作用，如果把它紧贴在凸透镜的左侧会使原来会聚成像的光线提前会聚，所以要想接到清晰的像，光屏要靠近透镜。
③[6][7]由第4次实验数据可以知道，此时物距等于焦距，物距等于焦距时，凸透镜不成像。
7．小莉同学用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的像，若保持蜡烛和光屏的位置不变，移动透镜至______cm 处，光屏上能再次呈现清晰的像；
(2)实验中将凸透镜从图甲处逐渐远离蜡烛，物距u 随时间t 的变化图像如图乙所示，则如图丙所示的图像中，像距v 随时间t 的大致变化图像正确的是______；
(3)如图丁所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至16 cm 处，人眼能观察到蜡烛的像，像是图戊中的____ （选填“A ”“B ”“C ”或“D ”）。
【答案】40 C D
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]如图甲所示时，物距小于像距，当2f u f <<，成倒立放大的实像，当2u f >，应用是照相机；而且此时15cm u =，像距30cm v =；若保持蜡烛和光屏位置不变，光屏上能再次呈现清晰的实像，根据折射现象中光路可逆，需要移动透镜至40cm 刻线处。
(2)[2]当物距大于焦距时凸透镜成的是实像；将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，当物体在一倍焦距到二倍焦距之间移动时，像距变化大于物距变化；当物体在二倍焦距以外移动时，像距变化小于物距变化。
即像距先减小得快，后减小得慢。
故图象为C 图。
(3)[3]凸透镜焦距为10cm ，使蜡烛位置不变，移动透镜至16cm 刻度线处，u =6cm ，小于焦距，物距小于焦距成正立放大虚像，像是图戊中的D 。
8．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，下表是小明同学实验时记录的几组数据：
实验次数物距u/cm像距v/cm
13015
22020
31530
(1)依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在相同_______上；
(2)若图中光屏上成烛焰清晰的像，那么此像是______（选填“放大”或“缩小”）的；
(3)当光屏上得到一个倒立、缩小的像时，保持透镜的位置不变，要使屏上的像变大，应将蜡烛________透镜，并将光屏_______透镜（选填“靠近”或“远离”）；
(4)若第4次实验物距为5cm时，成像的特点是_____________________。
【答案】高度放大靠近远离正立、放大、虚像
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在相同高度上。
(2)[2]物体到凸透镜的距离是物距，像到凸透镜的距离是像距，如图，物距小于像距，成倒立、放大的实像。
(3)[3][4]光屏上得到一个倒立缩小的实像时，保持透镜的位置不变，要使屏上的像变大些，应减小物距，增大像距，即应将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜移动。
(4)[5]由表格第2次数据
u＝v＝2f＝20cm
解得
f＝10cm
若第4次实验物距为5cm，则
u′＝5cm＜f
根据凸透镜成像特点所成像为：正立、放大的虚像。
9．如图，在“探究凸透镜成像规律的实验”中：
(1)如图甲所示，是小明确定焦距时所做的实验，则该凸透镜的焦距为_________cm（不要求估读），当烛焰距凸透镜15cm时，能成倒立、__________的实像，当烛焰向左（远离透镜）移动后，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向_________（选填“左”或“右”）移，此时所成像将_________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(2)实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，所成像如图乙，要使像能够在光屏的中央，应将凸透镜向_________（选填“上”或“下”）调整；
(3)在上一步实验调整好像的位置后，小明取了一副近视镜放在凸透镜和蜡烛之间，要使光屏上还能呈清晰的像，可将光屏适当__________（选填“左”或“右”）移。
【答案】11 放大左变小下右
【解析】
【分析】
(1)①平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点和光心的距离是凸透镜的焦距；
②根据凸透镜成像的三种情况和应用：
u>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机；
2f>u>f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪；
u<f，成正立、放大的虚像，应用于放大镜；
③凸透镜成实像时，物距增大，像距减小；
(2)凸透镜成的实像是倒立的，像与物体的变化方向恰好相反；
(3)近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，能使会聚的光线推迟会聚。
【详解】
(1)[1]使平行光线通过凸透镜，并移动光屏，直到白纸上的光斑最小，这个光斑是凸透镜的焦点，凸透镜到焦点的距离为：
41.0cm−30.0cm=11.0cm，
则凸透镜的焦距为11.0cm；
[2]把蜡烛放在距凸透镜15cm处，2f>u>f，成倒立、放大的实像；
[3][4]当烛焰向左（远离透镜）移动后，物距在不断增大，由凸透镜成实像的规律可知：物距增大，像距减小，像变小；则应将光屏向左移动，才能在光屏上再次成清晰的像；
(2)[5]蜡烛在燃放中不断缩短，向下移动，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，可向上移动光屏；或向上移动蜡烛或向下移动凸透镜；
(3)[6]近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，能使原来会聚的光线推迟会聚（即此时清晰的像在光屏的右侧），要在光屏上得到清晰的像，则可将光屏适当右移。
10．光明中学物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜，并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”，如图所示．
（1）在探究“凸透镜对光线的作用”时，首先在两个透明玻璃长方体容器中充入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜，制成液体透镜，再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间，如图甲所示，让光线沿图示方向射入玻璃容器，经透镜折射后折射光线将_________（选填“偏离”或“偏向”）主光轴．如果此时再用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度_________（选填“会改变”或“不改变”），在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是__________________
（2）在用液体透镜探究“凸透镜成像规律”时，蜡烛、光屏和液体透镜的位置如图乙所示，光屏上出现清晰的烛焰像，若透镜位置不动，将蜡烛移到光具座10cm刻度时，则烛焰经凸透镜所称的像是_________
A．放大、倒立的实像
B．放大、正立的虚像
C．缩小、倒立的实像
D．缩小、正立的实像
（3）为了探究“影响液体透镜折光能力强弱的因素”，物理兴趣小组人员做了如下实验：在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度、即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与__________________是否有关，在此探究过程中保持液体透镜的凸起程度，即形状不变的具体原因是________________________．
【答案】偏向会改变观察光的路径C液体种类凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关；
【解析】
【分析】
【详解】
（1）由图可知，玻璃容器的形状相当于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，经透镜折射
后折射光线将向主光轴方向偏折；凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关，用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，则折射光线偏折的程度会发生改变；在玻璃容器中充入蚊香烟雾，当光照到烟雾时，烟雾颗粒对光的反射方向是不同的，会发生漫反射现象，所以我们从各角度可以看到光的路径；
（2）由图知，物距小于像距，此时成倒立放大的实像，因此物距处于1倍和2倍焦距之间，像距大于2倍焦距，物距u=40cm-25cm=15cm；像距v=70cm-40cm=30cm；由上分析得：30cm＞2f f＜15cm＜2f；解得：7.5cm＜f＜15cm；将蜡烛移到光具座的10cm刻度处时，物距u=40cm-10cm=30cm，处于2倍焦距之外，所以成倒立缩小的实像，所以C选项正确；
（3）在图甲所示的装置中，保持液体透镜的凸起程度、即形状不变，先后在橡皮膜中注入酒精和煤油，观察光线经不同液体透镜折射后的偏折程度，此时，他们是在探究液体透镜折光能力与液体的种类是否有关，在此探究过程中保持液体透镜的凸起程度，即形状不变是因为凸透镜对光的偏折能力与凸透镜的凸起程度有关．。
