錯題解析

「正立又縮小」只有凹透鏡辦得到;近視眼鏡發散光線,生不了火

自然.第 3 冊.2026/08/06.第 30、31 題(題組) | 主題:凹透鏡與凸透鏡.成像性質與會聚/發散(素養題)

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?

  1. (A) 可能為凹透鏡,因為凹透鏡能形成正立的像 ← 正確答案
  2. (B) 不可能為凹透鏡,因為凹透鏡只能形成放大的像
  3. (C) 可能為凸透鏡,因為凸透鏡能形成縮小的像
  4. (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?

  1. (A) 可能,只要是透鏡都能會聚光線
  2. (B) 可能,但要將木屑置於透鏡的焦點上
  3. (C) 不可能,此種透鏡只會發散光線 ← 正確答案
  4. (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
題目原文

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」——,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

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

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