(2年中考1年模擬)備戰(zhàn)2020年中考物理 專題05 透鏡及其應(yīng)用(含解析)
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1、專題05 透鏡及其應(yīng)用 本專題中考考點(diǎn)及要求(“▲”表示該標(biāo)準(zhǔn)要求屬于評價(jià)水平這一層次) 評價(jià)目標(biāo)和評價(jià)水平 標(biāo)準(zhǔn)要求 知識(shí)性目標(biāo) 技能性目標(biāo) 體驗(yàn)性目標(biāo) 了解 認(rèn)識(shí) 理解 獨(dú)立操作 經(jīng) 歷 認(rèn)同 內(nèi)化 (1)認(rèn)識(shí)凸透鏡的會(huì)聚作用和 凹透鏡的發(fā)散作用。 ▲ (2)探究并知道凸透鏡成像的規(guī)律。 ▲ ▲ (3)了解凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用。 ▲ 規(guī)律總結(jié)1:透鏡作圖問題基本方法 掌握三條特殊的入射光線,經(jīng)過透鏡
2、折射后的折射光線的特點(diǎn)是光學(xué)透鏡光路作圖的重要方法。見下圖表: 規(guī)律總結(jié)2:對凸透鏡成像規(guī)律的思維方法 1.心中要強(qiáng)記凸透鏡成像的規(guī)律及應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí) 物 距(u) 像 距(v) 像 的 性 質(zhì) 應(yīng) 用 大 小 正 倒 虛 實(shí) 無限遠(yuǎn) v=f 極小 光斑 測焦距 u>2f 2f>v>f 縮小 倒立 實(shí)像 照相機(jī) u=2f v=2f 等大 倒立 實(shí)像 測焦距 2f>u>f v>2f 放大 倒立 實(shí)像 幻燈機(jī)(投影儀) u=f 無限遠(yuǎn) 獲平行光源和測焦距 u<f 同側(cè)
3、 放大 正立 虛像 放大鏡 2.對凸透鏡成像規(guī)律的理解 (1)焦點(diǎn)是成實(shí)像和虛像的分界點(diǎn); (2)二倍焦距處是成放大實(shí)像和縮小實(shí)像的分界點(diǎn); (3)倒立的都是實(shí)像、正立的都是虛像; (4)當(dāng)u>v時(shí),像是縮小的;反之,像是放大的; (5)成實(shí)像時(shí):當(dāng)物距減小時(shí),像距和像都增大; 反之,物距增大,像和像距都減小。簡言之“物近像遠(yuǎn)像變大;” (6)無論是成實(shí)像還是虛像,只要物體向焦點(diǎn)靠近,所成的像都變大; (7)像與物左右相反,上下相反; (8)凸透鏡破損或有污漬,不影響成像的完整性,只是讓像變暗; (9)物和像在透鏡同側(cè)的是虛像;異側(cè)的是實(shí)像。 規(guī)律總結(jié)3:探究凸
4、透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)思維方法
1.實(shí)驗(yàn)操作:實(shí)驗(yàn)時(shí)點(diǎn)燃蠟燭,使?fàn)T焰中心、凸透鏡光心、光屏的中心(即焰心、光心、光屏中心)大致在同一高度,目的是:使?fàn)T焰的像成在光屏中央。 實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)蠟燭的像呈在光屏的上半部分,要想使像呈在光屏的中心,該如何操作:①向上移動(dòng)光屏;②向上移動(dòng)蠟燭;③向下移動(dòng)凸透鏡。
2.如果用手將凸透鏡遮住一半,則光屏上依然是一個(gè)完整的像,但亮度較暗。
3.若在實(shí)驗(yàn)時(shí),無論怎樣移動(dòng)光屏,在光屏都得不到像,可能得原因有:
①蠟燭在焦點(diǎn)以內(nèi)(u 5、的地方,光具座的光屏無法移到該位置。
4.燃燒的蠟燭不斷變短,光屏上的像向上移動(dòng),為使像呈在光屏中央,應(yīng)該將光屏向上移動(dòng)或蠟燭向上移動(dòng)或凸透鏡向下移動(dòng)。
5.實(shí)驗(yàn)結(jié)論:凸透鏡成像規(guī)律內(nèi)容。
6.對規(guī)律的進(jìn)一步認(rèn)識(shí):一倍焦距分虛實(shí) 二倍焦距分大小,物近像遠(yuǎn)像變大。像跟著物體跑。
【例題1】(2018湖南懷化)如圖所示,光線伍平行于凸透鏡的主光軸,光線右過光心乙清在圖中作出光線a、 b經(jīng)過凸透鏡后的折射光線。
【答案】如圖所示。
【解答】平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點(diǎn),過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變。
【例題2】(2019山東省東營)根據(jù)入射光線和折 6、射光線,請?jiān)趫D中的虛線框內(nèi)畫出適當(dāng)類型的透鏡。
【答案】如圖所示。
【解析】由給出的光線可知,原本向中間會(huì)聚的光線經(jīng)透鏡折射后變得平行不再會(huì)聚,即經(jīng)過透鏡后,折射光線變得發(fā)散了,故虛線框內(nèi)的是凹透鏡。
【例題3】(2018蘭州)如圖所示是小偉通過實(shí)驗(yàn)得到的凸透鏡的像距v和物距u關(guān)系的圖像。根據(jù)圖像給出的信息,下列說法正確的是( )
A.由圖可知實(shí)驗(yàn)中使用的凸透鏡的焦距是20cm;
B.當(dāng)物距為5cm時(shí)的成像特點(diǎn)是正立、放大的虛像;
C.當(dāng)物距為5cm時(shí)的成像特點(diǎn)可應(yīng)用于照相機(jī);
D.當(dāng)物距為5cm時(shí)的成像特點(diǎn)可應(yīng)用于幻燈機(jī)。
【答案】B
【解析】凸透鏡成像 7、(實(shí)像)實(shí)驗(yàn)中,物距越大,像距越小,當(dāng)物距在二倍焦距時(shí),像距也在二倍焦距處。u=v=2f=20cm,由此判斷20cm為凸透鏡的二倍焦距,該凸透鏡的焦距應(yīng)該是f=10cm。物距為5cm,位于焦點(diǎn)以內(nèi),這時(shí)u<f,成正立、放大的虛像,屬于放大鏡的應(yīng)用。而2f<u時(shí),成倒立、縮小、實(shí)像,屬于照相機(jī)的應(yīng)用; f <u<2f 時(shí),成倒立、放大、實(shí)像,屬于幻燈機(jī)的應(yīng)用。
【例題4】(2019河北省)如圖所示,小明將凸透鏡(f=10cm)固定在光具座40cm的位置,探究凸透鏡的成像規(guī)律。下列說法正確的是( ?。?
A.將蠟燭從焦點(diǎn)內(nèi)某處向透鏡方向移動(dòng)過程中,像逐漸變小
B.當(dāng)光屏上成清晰像時(shí),拿開 8、光屏,眼睛在一定范圍內(nèi)仍能看到像
C.將蠟燭放在10cm處,移動(dòng)光屏,光屏上可得到倒立縮小的清晰像
D.當(dāng)光屏上成清晰像時(shí),在貼近凸透鏡左側(cè)位置放一遠(yuǎn)視鏡片,向右移動(dòng)光屏,光屏上仍能得到清晰的像
【答案】ABC
【解析】(1)根據(jù)“無論實(shí)像或虛像,物靠近焦點(diǎn)像變大”可判斷物距變化時(shí),像距及像的大小的變化;
(2)實(shí)像可以用光屏承接,虛像不能用光屏承接,不論實(shí)像和虛像眼睛都能直接觀察;
(3)根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律中像距和物距的關(guān)系,當(dāng)u>2f,成倒立、縮小的實(shí)像即可判斷;
(4)根據(jù)遠(yuǎn)視鏡片對光線有會(huì)聚作用可判斷像的變化情況,進(jìn)而得出光屏的移動(dòng)方向。
A.根據(jù)“無論實(shí)像或虛像, 9、物靠近焦點(diǎn)像變大”可知,蠟燭從焦點(diǎn)內(nèi)某處向透鏡方向移動(dòng)過程中,即蠟燭遠(yuǎn)離焦點(diǎn),所成的虛像將變小,故A正確;
B.發(fā)光物體發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡折射后是會(huì)聚的,經(jīng)過成像點(diǎn)后是發(fā)散的,所以眼睛必須在成像點(diǎn)以外的光線發(fā)散區(qū)域才能看到這個(gè)像;當(dāng)眼睛在原光屏處不能看到發(fā)光體的像,眼睛靠近凸透鏡也不能看到像,當(dāng)眼睛從原光屏位置遠(yuǎn)離凸透鏡,能看到像。故B正確;
C.當(dāng)蠟燭放在10cm處,物距u=40cm﹣10cm=30cm>2f,成倒立縮小的實(shí)像,故C正確;
D.若在蠟燭和透鏡間放一遠(yuǎn)視眼鏡,遠(yuǎn)視眼鏡為凸透鏡,對光線有會(huì)聚作用,此時(shí)所成的像將靠近透鏡,所以應(yīng)向左移動(dòng)光屏,故D錯(cuò)誤。
【例題5】(2018 10、山東濰坊)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中,拉姆同學(xué)所在實(shí)驗(yàn)小組用同一凸透鏡做了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。
(1)實(shí)驗(yàn)前,拉姆同學(xué)用圖甲所示的方法來測量實(shí)驗(yàn)用凸透鏡的焦距f,則該凸透鏡的焦距f=______cm。
(2)將凸透鏡放置在光具座的C點(diǎn)處,如圖乙所示,實(shí)驗(yàn)過程中,該小組組裝并調(diào)整實(shí)驗(yàn)器材,使?fàn)T焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上,當(dāng)把點(diǎn)燃的蠟燭放在光具座的A點(diǎn)處時(shí),移動(dòng)光屏到某一位置恰能在光屏上成清晰的倒立、______(選填“放大”或“縮小”)的實(shí)像;______(選填“照相機(jī)”、“幻燈機(jī)”或“放大鏡”)就是利用該原理工作的。
(3)保持凸透鏡位置不變,再將蠟燭移到“45cm”刻度線 11、處,此時(shí)移動(dòng)光屏______(選填“能”或“不能”)在光屏上得到一個(gè)清晰的像。
【答案】(1)10.0;(2)縮??;照相機(jī);(3)不能。
【解析】(1)由圖甲知,焦距為f=40.0cm﹣30.0cm=10.0cm;
(2)當(dāng)蠟燭放在A點(diǎn)時(shí),物距大于2f,成倒立縮小的實(shí)像,照相機(jī)就是利用該原理工作的;
(3)當(dāng)將蠟燭移到“45cm”刻度線處,物距小于焦距,成正立放大虛像,此時(shí)移動(dòng)光屏不能在光屏上得到一個(gè)清晰的像。
【例題6】(2019北京)某同學(xué)在做光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí),他先將焦距為10cm的凸透鏡A固定在光具座上50cm刻度線處,光屏和點(diǎn)燃的蠟燭分別位于凸透鏡A兩側(cè),蠟燭放置在20cm刻度線處 12、,如圖所示。左右移動(dòng)光屏,直至光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像。
(1)上述光屏上所成的像是______(選填“放大”“等大”或“縮小”)的實(shí)像。
(2)將透鏡B放在凸透鏡A與光屏之間某處(圖中未畫出),光屏上原來清晰的像變模糊了,將光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡A的方向移動(dòng),光屏上又呈現(xiàn)燭焰清晰的像,這說明透鏡B對光線有______(選填”會(huì)聚”或“發(fā)散”)作用。透鏡B能用來矯正______(選填“近視眼”成“遠(yuǎn)視眼”)。
【答案】(1)縮??;(2)發(fā)散;近視眼。
【解析】(1)凸透鏡A焦距10cm,固定在光具座上50cm刻度線處,蠟燭放置在20cm刻度線處,所以物距u=30cm>2f,物距大于二倍焦距 13、成倒立縮小實(shí)像;
(2)將透鏡B放在凸透鏡A與光屏之間某處,光屏上原來清晰的像變模糊了,將光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡A的方向移動(dòng),光屏上又呈現(xiàn)燭焰清晰的像,這說明凸透鏡B對光線具有發(fā)散作用,是凹透鏡,透鏡B能用來矯正近視眼。
【2019年題組】
一、填空題
1.(2019四川南充)小明在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中他把蠟燭放在距透鏡30cm時(shí),在光屏上形成清晰縮小的像,此時(shí)的成像特點(diǎn)可應(yīng)用于_____(填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”)?,F(xiàn)將蠟燭向透鏡方向移動(dòng)10cm,要使光屏上再次形成清晰倒立的像,應(yīng)將
光屏_____透鏡(填“遠(yuǎn)離”或“靠近”)。
【答案】照相機(jī);遠(yuǎn)離。
【解 14、析】(1)凸透鏡成像的三種情況和應(yīng)用之一:u>2f,成倒立、縮小的實(shí)像,應(yīng)用于照相機(jī)和攝像機(jī)。
(2)凸透鏡成實(shí)像時(shí),物近像遠(yuǎn)像變大。
把蠟燭放在距透鏡30cm時(shí),物距為30cm,在光屏上形成清晰縮小的像,則u>2f,此時(shí)的成像特點(diǎn)可應(yīng)用于照相機(jī)。
現(xiàn)將蠟燭向透鏡方向移動(dòng)10cm,物距減小,像距增大、像變大,則要使光屏上再次形成清晰倒立的像,應(yīng)將光屏遠(yuǎn)離透鏡方向移動(dòng)。
2.(2018齊齊哈爾)如圖所示,在探究“凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,蠟燭、透鏡、光屏的位置如圖所示,光屏上成一個(gè)清晰的像,應(yīng)用這一原理可制成_____;再將蠟燭遠(yuǎn)離透鏡,同時(shí)將光屏_____(填“遠(yuǎn)離”或“靠近”)透鏡, 15、才能在光屏上再次成一個(gè)清晰的像。
【答案】投影儀;靠近。
【解析】由圖知,v>u,所以此時(shí)在光屏上得到的是倒立、放大的實(shí)像,其應(yīng)用是投影儀;再將蠟燭遠(yuǎn)離透鏡,物距增大,所以像距減小,需要將光屏靠近凸透鏡,才能在光屏上再次成一個(gè)清晰的像。
二、選擇題
3.(2019湖南湘潭)在“探究凸透鏡成像的規(guī)律“時(shí),當(dāng)燭焰離透鏡14cm時(shí)成放
大的實(shí)像,當(dāng)燭焰離透鏡8cm時(shí)成放大的虛像則這個(gè)透鏡的焦距可能是( ?。?
A.4cm B.7cm C.10cm D.16cm
【答案】C
【解析】凸透鏡成像的規(guī)律:
u>2f,成倒立、縮小的實(shí)像;
f<u<2f,成倒立、放大的實(shí)像;
u<f, 16、成正立、放大的虛像。
當(dāng)燭焰離透鏡13厘米時(shí)時(shí),得放大的實(shí)像,則物體在一倍焦距和二倍焦距之間,即2f>14cm>f,所以7cm<f<14cm;
當(dāng)燭焰離透鏡8厘米時(shí)成的是放大的虛像,則物體在一倍焦距以內(nèi),即8cm<f。
綜上所述8cm<f<14cm,C符合題意。
4.(2019山東泰安)如圖所示,在”探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,燭焰在距離凸透鏡8cm處時(shí),在距離凸透鏡15cm處的光屏上成倒立的像。保持蠟燭和光屏不動(dòng),現(xiàn)把凸透鏡向光屏方向移動(dòng)7cm,下列關(guān)于燭焰在光屏上成像的說法正確的是( ?。?
A.不能成清晰的像 B.成倒立的縮小的像
C.成倒立的放大的像 D.成倒 17、立的等大的像
【答案】B
【解析】如圖所示,在”探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,燭焰在距離凸透鏡8cm處時(shí),在距離凸透鏡15cm處的光屏上成倒立的像。
此時(shí)物距小于像距,f<u=8cm<2f,解得,4cm<f<8cm,
v=15cm>2f,解得f<7.5cm,
焦距范圍:4cm<f<7.5cm,
保持蠟燭和光屏不動(dòng),現(xiàn)把凸透鏡向光屏方向移動(dòng)7cm,此時(shí)u′=8cm+7cm=15cm>2f,
v′=15cm﹣7cm=8cm,f<v′<2f,凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像,故ACD錯(cuò)誤,B正確。
三、實(shí)驗(yàn)題
5.(2019山東臨沂)在“探究凸透鏡成像特點(diǎn)”的實(shí)驗(yàn)中,將凸透鏡固定在光具座上5 18、0cm刻度線處不動(dòng),移動(dòng)蠟燭和光屏至如圖所示位置時(shí),光屏上承接到清晰的像。
(1)該凸透鏡的焦距為______cm。
(2)將遠(yuǎn)視眼鏡的鏡片放在蠟燭和透鏡之間適當(dāng)位置,此時(shí)應(yīng)將光屏向______(選填“左”或“右”)移動(dòng),才能再次承接到清晰的像。
(3)取走鏡片,將蠟燭向左移動(dòng)一段距離后,應(yīng)將光屏移至______(選填序號)范圍內(nèi)才能承接到清晰的像。
A.50~65cm B .65~80cm C .80~95cm
(4)將蠟燭移到37cm刻度線上,觀察到的像是_____(選填“倒立”或“正立”)的。
【答案】(1)15;(2)左;(3)B;(4)正立。
【解析】( 19、1)根據(jù)u=2f時(shí),成倒立、等大的實(shí)像,可求得焦距;
根據(jù)圖可知,燭焰距凸透鏡50cm-20cm=30cm時(shí),移動(dòng)光屏至某一位置,在光屏上得到一等大清晰的像,說明此時(shí)滿足80cm-50cm=30cm=u=2f,所以f=15cm;
(2)凸透鏡對光線有會(huì)聚作用,凹透鏡對光線具有發(fā)散作用;近視眼用凹透鏡矯正,遠(yuǎn)視眼用凸透鏡矯正。
將遠(yuǎn)視眼鏡的鏡片放在蠟燭和透鏡之間適當(dāng)位置,對光線能夠起到提前會(huì)聚的作用,此時(shí)應(yīng)將光屏向左移動(dòng),才能再次承接到清晰的像。
(3)根據(jù)成像特點(diǎn)及物距、像距與焦距的關(guān)系分析;
取走鏡片,將蠟燭向左移動(dòng)一段距離后,此時(shí)物距大于2倍焦距,像距應(yīng)在2倍焦距與1倍 20、焦距之間,凸透鏡在50cm處,應(yīng)將光屏移至65~80cm 范圍內(nèi)才能承接到清晰的像。故選B。
(4)u<f,成正立、放大的虛像,應(yīng)用于放大鏡和老花鏡。將蠟燭移到37cm刻度線上,u′=50cm-37cm=13cm<f,凸透鏡成正立、放大的虛像,應(yīng)用于放大鏡和老花鏡。
6.(2019山西)在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中:
(1)小明將LED燈、焦距為10cm的凸透鏡和光屏依次放在光具座上,通過調(diào)節(jié)使三者中心在______。接著,小明調(diào)節(jié)LED燈、凸透鏡至如圖所示的位置,移動(dòng)光屏,會(huì)在光屏上得到倒立、______(選填“放大”“縮小”或“等大”)的實(shí)像。
(2)把焦距10cm的凸 21、透鏡換成焦距更小的凸透鏡,光屏上原來清晰的像變模糊了。若不改變凸透鏡和光屏的位置,要使光屏上再次得到清晰的像,你采取的具體辦法是______。
(3)小明選擇LED燈替代平時(shí)常用的蠟燭做實(shí)驗(yàn),優(yōu)點(diǎn)是______(寫出一條即可)。
【答案】(1)同一高度;縮??;(2)把LED燈向凸透鏡移動(dòng)適當(dāng)距離;(3)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、便于觀察。
【解析】(1)實(shí)驗(yàn)中需調(diào)節(jié)凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度處,這樣才能使像成在光屏的中央;當(dāng)物距大于2f時(shí),凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像。
為使像成在光屏的中央,應(yīng)調(diào)節(jié)LED燈、凸透鏡、光屏三者的中心大致在同一高度處;由圖知,LED燈到凸透鏡的距離大于20cm 22、,即物距大于2f,所以光屏上得到LED燈清晰的倒立、縮小的實(shí)像;
(2)凸透鏡焦距減小能使光線提前會(huì)聚,要使光屏上再次得到清晰的像,光屏靠近凸透鏡或者LED燈靠近凸透鏡。
把焦距10cm的凸透鏡換成焦距更小的凸透鏡,光屏上原來清晰的像變模糊了,這是光線提前會(huì)聚。若不改變凸透鏡和光屏的位置,要使光屏上再次得到清晰的像,你采取的具體辦法是:把LED燈向凸透鏡移動(dòng)適當(dāng)距離或把光屏靠近凸透鏡;
(3)蠟燭換成LED燈便于觀察。蠟燭換成LED燈的優(yōu)點(diǎn):實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、便于觀察、減少了污染等。
四、作圖題
7.(2019內(nèi)蒙古通遼)如圖所示,一束光線經(jīng)凹透鏡折射后,射向與凹透鏡主光軸平行的
平 23、面鏡上,請畫出:
(1)射向凹透鏡的入射光線;
(2)經(jīng)平面鏡的反射光線。
【答案】見解析。
【解析】作出入射光線要根據(jù):平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后,其折射光線的反向延長線過焦點(diǎn)。作出反射光線要根據(jù)反射定律:反射光線、入射光線、法線在同一個(gè)平面內(nèi),反射光線與入射光線分居法線兩側(cè),反射角等于入射角來作。
(1)平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后,其折射光線的反向延長線過焦點(diǎn),據(jù)此畫出入射光線;
(2)過平面鏡的入射點(diǎn)垂直于鏡面作出法線,然后根據(jù)反射角等于入射角,在法線右側(cè)作出反射光線,如下圖:
8.(2019山東省東營)根據(jù)入射光線和折射光線,請?jiān)趫D中的虛線框內(nèi)畫出適當(dāng) 24、類型的透鏡。
【答案】如圖所示。
【解析】由給出的光線可知,原本向中間會(huì)聚的光線經(jīng)透鏡折射后變得平行不再會(huì)聚,即經(jīng)過透鏡后,折射光線變得發(fā)散了,故虛線框內(nèi)的是凹透鏡。
【2018年題組】
一、填空題
1.(2018河南)將點(diǎn)燃的蠟燭和光屏放置在光具座上,再將焦距為30cm的凸透鏡甲放置在蠟燭和屏之間適當(dāng)位置,在屏上得到清晰的縮小實(shí)像;在透鏡甲位置上換上焦距為20cm的凸透鏡乙,不改變蠟燭位置,將光屏_____(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)透鏡適當(dāng)距離,就可以再光屏上得到清晰的_____(選填“放大”“縮小”或“等大”)實(shí)像。
【答案】靠近;縮小。
【解析】光屏上得到一個(gè)倒立縮 25、小的實(shí)像時(shí),v>2f,即v>60cm,保持透鏡的位置不變,在焦距為30cm的透鏡甲的位置上換上焦距為20cm的凸透鏡乙,凸透鏡的折光能力增強(qiáng),不改變蠟燭位置,v>60cm,相當(dāng)于物遠(yuǎn)了,則屏上的像變近、像變小大些,故應(yīng)減小像距,即應(yīng)將光屏靠近透鏡。
2.(2018云南)勤于動(dòng)手的小聰在探究凸透鏡成像規(guī)律過程中,將蠟燭、凸透鏡和光屏按如圖所示放置時(shí),蠟燭通過凸透鏡在光屏上形成一個(gè)倒立、 ?。ㄟx填“放大”、“縮小”或“等大”)的清晰的像,利用凸透鏡這一成像規(guī)律制成的是 ?。ㄟx填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”);若保持透鏡和光屏的位置不變,將蠟燭移到“15cm“刻度線位置,他將自己佩戴的眼鏡放 26、在蠟燭和透鏡間適當(dāng)位置時(shí),光屏上又出現(xiàn)了清晰的像,則小明所患的眼疾是 。(選填“近視眼”或“遠(yuǎn)視眼”)
答案:縮小;照相機(jī);近視眼。
解析:(1)根據(jù)物距和像距的關(guān)系,能判斷凸透鏡的成像情況,從而判斷其應(yīng)用;
(2)知道近視眼鏡是凹透鏡,對光有發(fā)散作用。同時(shí)知道凸透鏡成實(shí)像時(shí),遵循物近像遠(yuǎn)像變大的規(guī)律可做出判斷。
燭焰到凸透鏡的距離是物距,光屏到凸透鏡的距離是像距。由圖知,物距大于像距,由凸透鏡成像規(guī)律可知,此時(shí)成倒立、縮小的實(shí)像,應(yīng)用于照相機(jī);
將蠟燭移到“15cm“刻度線位置,物距變大,則像距會(huì)變得更小,即像更靠近凸透鏡。此時(shí)保持凸透鏡和光屏的位置不變,在蠟燭和凸透鏡之間放 27、置了一個(gè)度數(shù)合適的眼鏡,光屏上也得到了清晰的像,說明這個(gè)鏡片對光起到了發(fā)散的作用,因此,他放置的應(yīng)該是矯正近視眼的凹透鏡片。
二、選擇題
3. (2018四川南充)蠟燭放在如圖所示位置,通過凸透鏡成倒立、縮小的像。小紅畫了圖中的光路。下列說法正確的是( )
A.小紅畫的光路是正確的 B.透鏡成的是虛像
C.透鏡的焦距小于10cm D.透鏡的焦距大于20cm
【答案】C
【解析】從圖像分析,蠟燭在二倍焦距之外,成像在一倍焦距和二倍焦距之間;V>2f,
即20cm﹥2f, f>10cm。故選C。
4.(2018陜西咸陽)如圖所示,把一凸透鏡放在平面鏡前,當(dāng)用眼睛觀察 28、鏡子時(shí),光束似乎是從M處發(fā)散開來的,則光束會(huì)聚處和M點(diǎn)的距離是____m,該凸透鏡的焦距是___ m。
【答案】0.6;0.2。
【解析】平面鏡成像是由于光的反射而形成的,其成像的特點(diǎn)是:平面鏡所成像是正立的、等大的虛像,物像到鏡面的距離相等,即物像關(guān)于鏡面對稱。由題意知:光束似乎是從M處發(fā)散開來的,則光束會(huì)聚處(即焦點(diǎn))和M點(diǎn)關(guān)于鏡面對稱,故它們之間的距離是0.6m,該凸透鏡的焦距是0.2m。
三、實(shí)驗(yàn)題
5.(2018貴州黔東南)小體用如圖所示實(shí)驗(yàn)裝置來探究凸透鏡的成像規(guī)律,用到的光具座足夠長.
(1)如圖所示,依次放置好蠟燭、凸透鏡、光屏并將它們調(diào)整好后,點(diǎn)燃蠟燭,無 29、論怎樣移動(dòng)光屏,光屏上都沒出現(xiàn)燭焰的像,但取掉光屏,在放光屏側(cè)通過凸透鏡可以看到燭焰的像,則此凸透鏡的焦距________(選填“大于”、 “等于”或“小于”) 15cm.看到的像是_________(選填“虛” 或“實(shí)”)像.
(2)將蠟燭移至零刻度處,凸透鏡位置不變,當(dāng)把光屏放到如圖所示位置時(shí),在光屏上看到了燭焰模糊的像,當(dāng)把光屏向________(選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)凸透鏡的方向移動(dòng),在光屏上可以看到燭焰________(選填 “放大”、“等大”或“縮小”)的清晰像,在看到清晰像后,保持蠟燭和光屏的位置不變,將凸透鏡向________( 選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)光屏的方向移動(dòng),在光 30、屏上可以再次看到燭焰_________( 選填“放大”、“等大”或“縮小”)的清晰像.
【答案】(1)大于;虛;(2)遠(yuǎn)離;放大;靠近;縮小
【解析】(1)由圖可知,蠟燭到凸透鏡的距離:u=30cm-15cm=15cm,在放光屏側(cè)通過凸透鏡可以看到燭焰的像,說明所成的像是正立、放大的虛像,∴u=15cm<f,即焦距f>15cm;
(2)將蠟燭移至零刻度處時(shí),物距:u=30cm,∵ f<u<2f,∴成倒立、放大實(shí)像,像距:v>2f,即光屏應(yīng)放在60cm刻度的右側(cè),∴把光屏向遠(yuǎn)離凸透鏡的方向移動(dòng),在光屏上可以看到燭焰放大的清晰像;在看到清晰像后,保持蠟燭和光屏的位置不變,將凸透鏡向靠近光 31、屏的方向移動(dòng),使物距大于二倍焦距,在光屏上可以再次看到燭焰縮小的清晰像.
6.(2018湖北黃石)在探究凸透鏡成像規(guī)律時(shí),如圖甲所示,將A凸透鏡固定在光具座上35cm刻線處,將點(diǎn)燃的蠟燭放置在光具座上5cm刻線處,移動(dòng)光屏,使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像,由A凸透鏡成像中物距和像距的變化關(guān)系畫出圖像如圖乙所示;接著他保持蠟燭的位置不變,將凸透鏡A換為凸透鏡B并保持位置不變,移動(dòng)光屏,使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像,如圖丙所示.
(1) 請根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和凸透鏡成像規(guī)律判斷:凸透鏡A的焦距是 cm,凸透鏡A的焦距 凸透鏡B的焦距(選填“大于 32、”、“小于”或“等于”).
(2) 在甲圖中,保持凸透鏡不動(dòng),把蠟燭向右移動(dòng)5cm,要想在光屏上再次得到清晰的像,應(yīng)該把光屏向______(選填“左”、“右”)移動(dòng)一段距離,像將______(選填“變大”、“變小”或“不變”).
(3)圖丙所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以說明_______的成像特點(diǎn)(選填“照相機(jī)”、“幻燈機(jī)”或“放大鏡”);若將遠(yuǎn)視眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間,光屏上原來清晰的像變模糊了,若保持凸透鏡和光屏的位置不動(dòng),應(yīng)使蠟燭________(選填“靠近”、“遠(yuǎn)離”)凸透鏡,則又能在光屏上看到蠟燭清晰的像.
【答案】(1)10;小于;(2)右;變大;(3)靠近。
【解析】(1)根據(jù)圖乙 33、可知,當(dāng)u=v=20cm時(shí),蠟燭成等大的實(shí)像,這時(shí)u=v=2f,所以f=10cm,即凸透鏡A的焦距是10cm。設(shè)凸透鏡B的 焦距為fB,由圖丙知fB<30cm<2fB,所以15cm<fB<30cm,所以凸透鏡A的焦距小于凸透鏡B的焦距。
(2)原來蠟燭距離凸透鏡30cm,蠟燭右移5cm后,物距變?yōu)?5cm,根據(jù)凸透鏡成像特點(diǎn),物距變小,像距變大,所以光屏應(yīng)向右移動(dòng),像距比原來更大,所以像將變大;
(3)圖丙所示實(shí)驗(yàn)中,蠟燭通過凸透鏡成放大倒立的實(shí)像,與幻燈機(jī)的工作原理一致;把遠(yuǎn)視眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間,遠(yuǎn)視眼鏡相當(dāng)于一個(gè)放大鏡,所以通過透鏡B成像的是蠟燭的放大的虛像,像的位置在蠟燭的左側(cè) 34、,要想還在原來的裝置上成像,需要蠟燭靠近透鏡,使其通過遠(yuǎn)視眼鏡所成的放大虛像在原來蠟燭的位置上。
四、作圖題
7.(2018?聊城)根據(jù)入射光線和折射光線,在圖中虛線框內(nèi)畫出適當(dāng)類型的透鏡。
【答案】如圖所示:
【解析】凸透鏡對光線有會(huì)聚作用,除過光心的光線之外的所有射向凸透鏡的光線,經(jīng)凸透鏡折射后都會(huì)比原來會(huì)聚一些;從焦點(diǎn)發(fā)出的光線,經(jīng)凸透鏡后變?yōu)槠叫泄饩€。
圖中從焦點(diǎn)發(fā)出的光線,經(jīng)透鏡后變?yōu)槠叫泄饩€,因此該透鏡為凸透鏡,對光線起會(huì)聚作用。
8.(2018?濱州)請畫出圖中入射光線對應(yīng)的折射光線。
【答案】如圖所示:
。
【解析】凸透鏡有三條特殊的入射光線:過焦 35、點(diǎn)的;平行于主光軸的;過光心的。根據(jù)每一條特殊入射光線對應(yīng)的出射光線的特點(diǎn)畫出對應(yīng)的出射光線。
從焦點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡折射后會(huì)變成平行于主光軸的光線;經(jīng)過光心的光線的傳播方向不變。
【2020年模擬壓軸題組】
一、填空題
1.(2020遼寧撫順模擬)用如圖所示裝置探究凸透鏡成像規(guī)律,圖中凸透鏡的焦距為 cm。實(shí)驗(yàn)中,小明移動(dòng)蠟燭,觀察到光屏上呈現(xiàn)清晰縮小的像,此像是 (實(shí)/虛)像。繼續(xù)移動(dòng)蠟燭發(fā)現(xiàn),在光屏上可以成放大的像,說明物體通過凸透鏡成像的性質(zhì)與 有關(guān)。
【答案】12.0;實(shí);物體到凸透鏡的距離(物距)。
【解析】從光具座上 36、可以讀出該凸透鏡的焦距是12.0cm;能夠用光屏收集到的都是實(shí)像;物體通過凸透鏡成像的性質(zhì)與物體到凸透鏡的距離(簡稱物距)有關(guān)。
2.(2020江蘇泗洪模擬)將點(diǎn)燃的蠟燭和光屏放置在光具座上,再將焦距為30cm的凸透鏡甲放置在蠟燭和屏之間適當(dāng)位置,在屏上得到清晰的縮小實(shí)像;在透鏡甲位置上換上焦距為20cm的凸透鏡乙,不改變蠟燭位置,將光屏 (選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”)透鏡適當(dāng)距離,就可以再光屏上得到清晰的 (選填“放大”“縮小”或“等大”)實(shí)像。
【答案】靠近;縮小
【解析】首先根據(jù)題意“先用焦距為30cm的透鏡甲進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在屛上得到清晰縮小的實(shí)像”可確定物距與焦距的關(guān)系, 37、然后再根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時(shí),物遠(yuǎn)像小像變小來確定調(diào)節(jié)光屏的方法。
光屏上得到一個(gè)倒立縮小的實(shí)像時(shí),v>2f,即v>60cm,保持透鏡的位置不變,在焦距為30cm的透鏡甲的位置上換上焦距為20cm的凸透鏡乙,凸透鏡的折光能力增強(qiáng),不改變蠟燭位置,v>60cm,相當(dāng)于物遠(yuǎn)了,則屏上的像變近、像變小大些,故應(yīng)減小像距,即應(yīng)將光屏靠近透鏡。
二、選擇題
3.(2020佳木斯模擬)當(dāng)蠟燭、凸透鏡、光屏在如圖所示的位置時(shí),蠟燭的像在光屏上依稀可見(如圖),.則下列結(jié)論正確的是 ( )
A.物距u=45cm B. 38、像距v=80cm
C.凸透鏡焦距f一定是10cm D.凸透鏡焦距f在7.5cm——15cm之間
【答案】D
【解析】本題重在考查物距、像距、焦距概念以及凸透鏡成像的基本規(guī)律。同時(shí)也測試了學(xué)生的觀察能力、讀取數(shù)據(jù)的能力。
A.物體與凸透鏡光心間的距離為物距,圖中情況u=15cm。選項(xiàng)A錯(cuò)誤;
B.光屏的像到凸透鏡間的距離為像距,圖中情況v=30cm。選項(xiàng)B錯(cuò)誤;
C.凸透鏡焦點(diǎn)到光心間的距離為焦距。但光光根據(jù)圖所示情況得不出來焦距的大小。但我們能根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律判斷其焦距的范圍。
D.由圖中情景知道,蠟燭經(jīng)過凸透鏡作用后,在光屏上得到一個(gè)倒立的、放大的、實(shí)像。這種情況只有f 39、<u<2f時(shí)出現(xiàn)。我們知道u=15cm,所以f<15cm<2f。
解得:7.5cm<f<15cm。
所以選項(xiàng)D正確。
4.(2020云南大理模擬)在用一凸透鏡研究其成像的規(guī)律時(shí),某同學(xué)得到的部分實(shí)驗(yàn)信息如下表所示。根據(jù)表中信息判定下列說法正確的是( ?。?
實(shí)驗(yàn)次序
1
2
3
4
5
物距u/cm
50
40
30
25
20
像距v/cm
22
24
30
38
60
A.該凸透鏡的焦距是15cm
B.當(dāng)u=25cm時(shí),凸透鏡成放大的像,放大鏡就是根據(jù)這一原理制成的
C.當(dāng)v=24cm時(shí),凸透鏡成縮小的像,照相相機(jī)就是根據(jù)這一原理制成
D.若 40、把物體從距凸透鏡22cm處向距凸透鏡32cm處滑動(dòng),像會(huì)逐漸變小
【答案】ACD。
【解析】(1)當(dāng)u=v=2f時(shí),成倒立、等大的實(shí)像;
(2)(3)根據(jù)凸透鏡成像的四種情況和應(yīng)用進(jìn)行判斷:
u>2f,成倒立、縮小的實(shí)像,2f>v>f,應(yīng)用于照相機(jī)和攝像機(jī)。
u=2f,成倒立、等大的實(shí)像,v=2f,一般用來求凸透鏡的焦距。
2f>u>f,成倒立、放大的實(shí)像,v>2f,應(yīng)用于幻燈機(jī)和投影儀。
u<f,成正立、放大的虛像,應(yīng)用于放大鏡和老花鏡。
(4)凸透鏡成實(shí)像時(shí),物距增大,像距減小,像變小。
A.由表中的數(shù)據(jù)可知,實(shí)驗(yàn)3中,u=v=30cm,此時(shí)u=2f,f=15cm,故A正 41、確;
B.當(dāng)u=25cm時(shí),物距大于一倍焦距小于二倍焦距,凸透鏡成倒立、放大的像,投影儀就是根據(jù)這一原理制成的,故B錯(cuò)誤;
C.當(dāng)v=24cm時(shí),像距大于一倍焦距小于二倍焦距,則物距大于二倍焦距,凸透鏡成縮小的像,照相相機(jī)就是根據(jù)這一原理制成,故C正確;
D.若把物體從距凸透鏡22cm處向距凸透鏡32cm處滑動(dòng),物距變大,像距變小,像變小,故D正確。
三、實(shí)驗(yàn)題
5.(2020江蘇徐州二模)物理興趣小組在探究“凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí):
(1)用圖甲所示的裝置測出凸透鏡的焦距為______cm。
(2)圖乙是某次實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到的現(xiàn)象,生活中的______(選填“放大鏡”、 42、“投影儀”或“照相機(jī)”)是利用這一原理制成的。保持凸透鏡不動(dòng),把蠟燭向左移動(dòng)一段距離,要 想在光屏上再次得到清晰的像,應(yīng)該把光屏向______(選填“左”或“右”)移動(dòng)一段距離,像 (選填“變大”、“變小”或“不變”)。
(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),光屏上得到了蠟燭清晰的像,一同學(xué)不小心在凸透鏡上濺了一個(gè)小泥點(diǎn),則 光屏上______(選填“有”或“沒有”)小泥點(diǎn)的像或影子。
(4)將近視眼鏡片放在蠟燭與凸透鏡之間,光屏上原來清晰的像變模糊了。使光屏遠(yuǎn)離 透鏡,又能在光屏上看到蠟燭清晰的像,這說明近視眼鏡對光線有______作用。由此可知,在近視眼得到矯正之前,物體的像成在視網(wǎng)膜的______。
43、【答案】(1)10.6(10.2~10.8 均可得分)。(2)照相機(jī),左,變小。(3)沒有。(4)發(fā)散。前方(或前面、前邊)。
【解析】(1)對mm刻度尺讀數(shù)時(shí)要有估計(jì)值,故所測出凸透鏡的焦距為10.6cm。(2)由圖乙知:像距小于物距,故所成的是倒立的、縮小的實(shí)像,則生活中的照相機(jī)是利用這一原理制成的。成實(shí)像時(shí),物距增大,像距減小,像減小。故保持凸透鏡不動(dòng),把蠟燭向左移動(dòng)一段距離,物距增大,要想在光屏上再次得到清晰的像,應(yīng)該把光屏向左移動(dòng)一段距離,像變小。(3)實(shí)驗(yàn)時(shí),光屏上得到了蠟燭清晰的像,一同學(xué)不小心在凸透鏡上濺了一個(gè)小泥點(diǎn),不影響光的折射,則光屏上沒有小泥點(diǎn)的像或影子。(4)將近視 44、眼鏡片放在蠟燭與凸透鏡之間,光屏上原來清晰的像變模糊了,即像的位置后移。使光屏遠(yuǎn)離透鏡,又能在光屏上看到蠟燭清晰的像,這說明近視眼鏡對光線有發(fā)散作用。由此可知,在近視眼得到矯正之前,物體的像成在視網(wǎng)膜的前方。
四、作圖題
6.(2020河南鄭州一模)已知黑箱內(nèi)有一只凹透鏡和一只平面鏡.請?jiān)诤谙鋬?nèi)畫出完整的光路,填上光學(xué)儀器,并標(biāo)明凹透鏡焦點(diǎn)F的位置.
【答案】如圖所示:
【解析】此題主要考查凹透鏡的三條特殊光線,將此知識(shí)點(diǎn)與平面鏡相結(jié)合,給此題增加了一定的難度,因此屬于難題.
根據(jù)凹透鏡和平面鏡對光線的作用結(jié)合圖示光路解答.
圖中已給出了凹透鏡的主光軸,且射出黑箱的光線平行 45、于主光軸,則射向凹透鏡的光線延長后過其焦點(diǎn),所以,可以先利用平面鏡反射光,光線再射向凹透鏡,且這條光線延長后與凹透鏡的主光軸相交.
作法:畫出射入黑箱的光線,在黑箱左側(cè)適當(dāng)位置垂直于主光軸畫出平面鏡,入射光線與平面鏡的交點(diǎn)為入射點(diǎn),垂直于平面鏡作出法線,根據(jù)光在反射時(shí)反射角等于入射角作出反射光線;反射光線與射出黑箱的折射光線的延長線的交點(diǎn)為射向凹透鏡的入射點(diǎn),由此畫出凹透鏡,延長射向凹透鏡的光線與主光軸的交點(diǎn)即為焦點(diǎn)F.
7.(2020湖北荊州一模)如圖所示,請畫出入射光線經(jīng)過凸透鏡折射后的折射光線和這條折射光線再經(jīng)平面鏡MN反射后的反射光線.
【答案】如圖所示:
【解析】(1)平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后折射光線通過焦點(diǎn);
(3) 過平面鏡的入射點(diǎn)垂直鏡面作出法線,根據(jù)反射角等于入射角,在法線右側(cè)作出反射光線。
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