題目
暑假期間,小文和同學到郊外遊玩。中午準備生火烤肉時,卻發現沒有準備火柴或打火機,
正當大家一籌莫展的時候,小文指著自己的眼鏡,如圖(十五),
提議是否可以利用透鏡聚光的原理,點燃木屑來生火。
圖(十五):透過小文的鏡片看後方的寶特瓶,瓶子的像正立但變窄(縮小)。
第 30 題
由圖中透鏡的成像判斷,關於此透鏡的敘述,下列何者正確?
- (A) 可能為凹透鏡,因為凹透鏡能形成正立的像 ← 正確答案
- (B) 不可能為凹透鏡,因為凹透鏡只能形成放大的像
- (C) 可能為凸透鏡,因為凸透鏡能形成縮小的像
- (D) 不可能為凸透鏡,因為凸透鏡只能形成倒立的像
第 31 題
關於「利用小文的眼鏡能否會聚光線而成功生火」的敘述,下列何者正確?
- (A) 可能,只要是透鏡都能會聚光線
- (B) 可能,但要將木屑置於透鏡的焦點上
- (C) 不可能,此種透鏡只會發散光線 ← 正確答案
- (D) 不可能,此種透鏡沒有焦點
正確答案:第 30 題 (A)正立+縮小 → 只可能是凹透鏡
正確答案:第 31 題 (C)凹透鏡(近視眼鏡)發散光線,無法聚焦生火
錯在哪裡
關鍵錯誤①(第 30 題):只檢查了「縮小」,沒有同時檢查「正立」。
(C) 說「凸透鏡能形成縮小的像」——這句話本身沒錯,凸透鏡確實能成縮小的像。
但它成的縮小像一定是倒立的實像(物體在 2 倍焦距之外)。
而圖中的瓶子是正立且縮小,凸透鏡做不到這種組合,所以 (C) 錯。
成像題一定要「正倒」與「大小」兩個條件同時滿足,只對一半就是錯。
關鍵錯誤②(第 30 題):只看結論對不對,沒看「因為」後面的理由。
(D) 的結論「不可能為凸透鏡」是對的,但理由「凸透鏡只能形成倒立的像」是錯的——
凸透鏡當放大鏡用時(物體在焦點內)會成正立放大的虛像。
選項是「結論+理由」的形式時,兩半都要對才能選。這正是本錯題本第 6 個壞習慣。
關鍵錯誤③(第 31 題):以為「透鏡」都能聚光。
(A) 的「只要是透鏡都能會聚光線」是最直覺也最錯的想法。
只有凸透鏡(中間厚)會聚光,凹透鏡(中間薄)會把光散開。
小文戴的是近視眼鏡=凹透鏡,永遠聚不出一個亮點,木屑放在哪裡都燒不起來。
正確解法
Step 1(第 30 題) 先把圖上看到的像,用兩個詞描述
正立(沒有上下顛倒)+
縮小(瓶身變窄)
先寫下這兩個詞,再去比對哪種透鏡做得到。
Step 2(第 30 題) 查「兩種透鏡做得到哪些像」
| 透鏡 | 物體位置 | 像的性質 |
凸透鏡 (中間厚,會聚) |
2 倍焦距外 | 倒立、縮小、實像(照相機) |
| 2 倍焦距上 | 倒立、等大、實像 |
| 焦距與 2 倍焦距之間 | 倒立、放大、實像(投影機) |
| 焦距內 | 正立、放大、虛像(放大鏡) |
凹透鏡 (中間薄,發散) |
任何位置 | 永遠是正立、縮小的虛像 |
整張表裡,「正立 + 縮小」只出現在凹透鏡那一列。
凸透鏡的正立像必定
放大,縮小像必定
倒立——
兩者無法兼得。
所以此透鏡
是凹透鏡,理由是
凹透鏡能形成正立的像 →
(A)。
Step 3(第 30 題) 四個選項逐一驗證「結論+理由」
| 選項 | 結論 | 理由 | 判定 |
| (A) | 可能為凹透鏡 ✓ |
凹透鏡能形成正立的像 ✓ | 正確 |
| (B) | 不可能為凹透鏡 ✗ |
「凹透鏡只能形成放大的像」✗ (凹透鏡只能縮小) | 兩半都錯 |
| (C) | 可能為凸透鏡 ✗ |
「凸透鏡能形成縮小的像」✓ 但那是倒立的,與圖不符 |
理由對、結論錯 |
| (D) | 不可能為凸透鏡 ✓ |
「凸透鏡只能形成倒立的像」✗ (放大鏡就是正立虛像) |
結論對、理由錯 |
(C) 與 (D) 是這題最精緻的陷阱:一個「理由對結論錯」,一個「結論對理由錯」。
Step 4(第 31 題) 由第 30 題的答案,直接推出生火的結果
既然是
凹透鏡(也就是
近視眼鏡):
平行光通過凹透鏡 → 向外發散,光線永遠不會交會在一點
沒有交點 = 沒有高溫的亮點 = 點不著木屑。
所以
(C) 不可能,此種透鏡只會發散光線。
- ✗(A) 「只要是透鏡都能會聚光線」——凹透鏡不會。
- ✗(B) 「把木屑放在焦點上」——那是凸透鏡的作法。
- ✓(C) 凹透鏡發散光線,無法聚熱。
- ✗(D) 「凹透鏡沒有焦點」——有,只是它的焦點是
虛焦點(發散光線的反向延長線交會處),光並不真的通過那裡,所以不會發熱。
(D) 是最容易誤選的:結論對,但「沒有焦點」這個理由是錯的。
要記住的觀念
- 一句話分辨兩種透鏡:中間厚的會聚(凸),中間薄的發散(凹)。
凸透鏡 = 遠視/老花眼鏡、放大鏡、照相機、投影機 → 能聚光生火
凹透鏡 = 近視眼鏡、貓眼(門孔)→ 只會把光散開
- 凹透鏡的成像口訣:「永遠正立、縮小、虛像。」
沒有例外,也不必管物體放在哪裡。
所以只要題目說「像是正立且縮小」,答案就一定是凹透鏡。
- 凸透鏡「正立 ⇄ 放大」「倒立 ⇄ 可大可小」:
凸透鏡成正立像時一定放大(放大鏡),
成縮小像時一定倒立(照相機)。「正立+縮小」對凸透鏡是不可能的組合。
- 虛焦點也是焦點。
凹透鏡有焦點,只是光線沒有真的通過那一點(是反向延長線的交點),
所以不會有能量集中、不會發熱。
「凹透鏡沒有焦點」是錯的說法。
- 選項寫成「結論,因為理由」時,用斜線切成兩半各判一次。
本題的 (C)(D) 就是靠這一招才能區分。
兩半都對才能選——這是本錯題本第 6 個壞習慣,已經重複出現多次。
- 生活常識也能驗算:
從來沒有人用近視眼鏡生火,但拿放大鏡在太陽下燒紙是大家都做過的事。
素養題附上情境,就是要你用常識檢查答案。
類題自我檢測
阿宏的爺爺有老花眼,配戴的是凸透鏡眼鏡。若在晴天中午拿爺爺的眼鏡對著太陽,
並把木屑放在鏡片下方,下列敘述何者正確?
(A) 不可能生火,凸透鏡會發散光線
(B) 可能生火,但木屑要放在鏡片正下方緊貼鏡片處
(C) 可能生火,木屑要放在鏡片的焦點上
(D) 可能生火,木屑放在任何位置都可以
看解答
(C)。凸透鏡會把平行的太陽光會聚在焦點上,該處光能最集中、溫度最高,
所以木屑必須放在焦點的位置(實際操作時就是上下移動鏡片,直到光點最小最亮)。
(A) 把凸凹弄反;(B) 緊貼鏡片時光還沒聚攏,光斑大、溫度低;(D) 離開焦點就聚不了熱。
對照原題:老花/遠視=凸透鏡(能生火),近視=凹透鏡(不能生火)。
我的原始作答
這是一組兩題連動的題目:第 30 題判出「凹透鏡」,第 31 題就自動有答案了。
反過來說,第 30 題判錯,第 31 題也會跟著錯——兩題一起失分。
建議固定動作①:看到透鏡的成像圖,先寫下「正立/倒立」與「放大/縮小」兩個詞,
再去比對表格。只有凹透鏡能同時做到「正立+縮小」。
建議固定動作②:選項含「因為」時,把結論與理由分開各打一次勾。
本題 (C)(D) 各只對一半,只看結論或只看理由都會中招。
複習時建議把第 30、31 題與 3-0716 那批光學題一起看,重點都在
「凸凹透鏡的成像性質對照表」——這張表背熟,光學題幾乎不會再失分。
複習標記
看完這一頁順手標一下,紀錄會同步到總覽頁——
標「有把握」的會被劃掉,標「有疑問」的會被標成琥珀色,可以用「只看有疑問的」單獨叫出來。
再按一次同一顆按鈕就取消。紀錄存在這台裝置的瀏覽器裡。
還沒標記