内容正文:
第二章 光学
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第4课时 凸透镜成像规律及应用
目 录
01
课标解读
02
考点过关
03
真题演练
04
高分突破
01
课标解读
1.了解凸透镜成像的规律及其应用。
2.通过实验探究凸透镜成像的规律。
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02
考点过关
(一)知识框架
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(二)基础考点
凸透镜成像的规律
1.根据下面5个图像,完成凸透镜成像规律表格。
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物距 像的性质 像距 应用
倒立/正立 放大/缩小 实像/虚像
u>2f ______ ______ ______ f<v<2f ________
u=2f 倒立 ______ 实像 _______ 求焦距f
f<u<2f ______ ______ ______ v>2f 投影仪
u=f 不成像 —— ——
u<f ______ ______ ______ —— 放大镜
倒立
缩小
实像
照相机
等大
v=2f
倒立
放大
实像
正立
放大
虚像
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2.小刚在做探究“凸透镜成像规律”的实验:
甲
(1)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图甲可知,凸透镜对光线具有______作用,该凸透镜的焦距是______cm。
会聚
11.0
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(2)按照正确顺序安装好装置,发现无论怎么移动,光屏上都不能呈现清晰的像,请分析可能的原因是:______________________________________
_____________________________________________。
(3)调节烛焰中心、________中心和光屏中心大致在___________上。如图乙,小刚将蜡烛移至光具座上0 cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像的性质是__________________;生活中的________就是利用这个规律制成的。
乙
物距小于焦距成虚像,不能呈现在光屏
上;烛焰、凸透镜中心、光屏中心不在同一高度
凸透镜
同一高度
倒立、缩小的实像
照相机
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(4)小刚将蜡烛移至光具座上35 cm刻度线处,在凸透镜位置不变时,要在光屏上成清晰的像,光屏应向______(选填“靠近”或“远离”)凸透镜方向移动,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像的性质是______________
____;生活中的________就是利用这个规律制成的。
甲
远离
倒立、放大实
像
投影仪
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(5)小刚将蜡烛移至光具座上45 cm刻度线处,此时_______(选填“能”或“不能”)在光屏上接收到清晰的像,小刚从凸透镜的________(选填“右侧”或“左侧”)通过凸透镜可以看到烛焰的像,该像的性质是__________
________,生活中的________就是利用这个规律制成的。
甲
不能
右侧
正立、放
大虚像
放大镜
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(6)在上述实验过程中,当光屏上出现倒立、放大的像时,小王用不透光的物体挡住凸透镜的上半部,此时光屏上的像将____。
A.像的大小、形状不变,像的亮度变暗
B.像的上半部消失
C.像的下半部消失
D.像缩小一半
A
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(7)小宇同学所在的小组对上述实验装置进行了改进,他们用由几个发光二极管做成的“F”字样作发光体,你认为其好处是__________________(写出一点即可)
(8)实验中,某同学在光屏上得到了一个清晰的像,但像的位置偏高,如图丙所示(P点是2倍焦距处),要使像呈现在光屏中心,有三种方案,分别是:蜡烛向____移动,或者光屏向____移动,或者透镜向____移动。
丙
光源稳定、亮度高
上
上
下
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(9)再把蜡烛移到B点处,无论怎样调节光屏,光屏上始终接收不到像,是因为此时成的是正立、放大的____像,要想看到这个像,应从图中的____
(选填“C”或“D”)箭头所示的方向去观察。
丙
虚
C
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(10)当两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于图丁所示的位置时,光屏上C、D两处会得到清晰缩小的像,移去蜡烛A,在光屏上____(选填“C”或“D”)处仍能得到一个清晰的像。
丁
C
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(11)若将印有字母“F”的纸片(图戊)放在离凸透镜15 cm的地方,我们能看到的清晰的像是图己中的____(填序号)
(12)若将印有字母“F”的纸片(图戊)放在离凸透镜5 cm的地方,我们能看到的清晰的像是图己中的____(填序号)。当纸片移动到离凸透镜8 cm的地方时,像会变____(选填“大”或“小”)。
戊 己
B
A
大
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3.(1)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏位置如图甲所示时,恰能在光屏上成一个清晰的像,从图中发现,此时物距______像距,所以成____像,该像的性质为____________(选填“倒立”或“正立”“放大”或“缩小”),利用此原理可以制成________。
大于
实
倒立、缩小
照相机
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(2)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏位置如图乙所示时,恰能在光屏上成一个清晰的像,从图中发现,此时物距______像距,所以成_____像,该像的性质为____________(选填“倒立”或“正立”、“放大”或“缩小”),利用此原理可以制成________。
小于
实
倒立、放大
投影仪
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归纳:(1)一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;虚像同侧立,实像异侧倒;物近(距离焦点)像远像变大,物远(距离焦点)像近像变小。
(2)照相机工作时,通过增大物距、减小像距来减小像,通过减小物距、增大像距来增大像。
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眼睛
4.人眼:晶状体和角膜的共同作用相当于一个____透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上形成物体______、______的实像,视网膜相当于接收像的______。正常人的眼睛是通过睫状体的收缩和放松来改变晶状体的凸起程度,使来自远处或近处的光线都能成像在视网膜上。
凸
倒立
缩小
光屏
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5.近视眼:由于晶状体太____,折光能力太强,或者眼球前后距离太____,将来自远处某点的光会聚在视网膜____(选填“前”或“后”)(如图甲所示),需要在眼睛前放一个____透镜来矫正(如图乙所示)。
(第5题图)
厚
长
前
凹
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6.远视眼:由于晶状体太____,折光能力太弱,或者眼球前后距离太____,将来自近处某点的光会聚在视网膜____(选填“前”或“后”)(如图甲所示),需要在眼睛前放一个____透镜来矫正(如图乙所示)。
(第6题图)
薄
短
后
凸
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归纳:近视眼成像在视网膜前面,矫正配戴凹透镜;远视眼成像在视网膜后面,矫正配戴凸透镜。口诀:近前远后,近凹远凸。
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03
真题演练
7.(2023•深圳节选)如图,是一张大厦的照片,判断下列说法的正误:
(1)照相机的镜头对光线有发散作用( )
(2)照相机呈倒立放大的虛像( )
×
×
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8.(2021•深圳)在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)当透镜移至如图甲所示位置时,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则该凸透镜的焦距是_____cm:
(2)若蜡烛、光屏和透镜如图乙所示,想得到一个倒立等大的实像,那么需要将光源向____(选填“左”或“右”)移动,除了要将光源移动以外,还需要将光屏______(选填“靠近”或“远离”)凸透镜。
8.0
右
靠近
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9.(2019•深圳)下列与照相机成像原理相同的设备是( )
A.放大镜 B.近视眼镜
C.监控摄像头 D.投影仪
C
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10.(2018•深圳)用一个焦距为10cm的放大镜来观察邮票细节,放大镜与邮票的距离应( )
A.大于20cm B.等于10cm
C.小于10cm D.在10cm与20cm之间
C
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11.(2017•深圳)下列关于透镜的描述,错误的是( )
A.用放大镜看报纸可以看到放大的字
B.教室使用投影仪可以在屏幕上形成正立、放大的虚像
C.用手机拍照,物和镜头的距离需要大于镜头的二倍焦距
D.近视眼可以用凹透镜矫正
B
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12.(改编自人教版八上P91)小明的爷爷和爸爸都是老花眼,爷爷的老花程度更重一些,小明的妈妈则是近视眼。现在爷爷要看书,让小明把眼镜递给他。小明把三副眼镜放到报纸上比了比,结果如图所示,他应该选哪一副?( )
A B C
A
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13.(改编自人教版八上P91)小慧在做“探究凸透镜成像的规律”实验,其实验装置的示意图如图甲所示。a、b、c、d、e是主光轴上的五个点,F点和A点分别是凸透镜的焦点和2倍焦距点。
(1)把烛焰放在___点上,可以成正立、放大的虚像,应用是________。
(2)把烛焰放在______点上是照相机成像的原理,可以成______、______的实像。
e
放大镜
a、b
倒立
缩小
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(3)把烛焰放在___点成像最小。
(4)其中符合投影仪的原理,烛焰应该在______点上
a
c、d
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(5)(2021•广东改编)如图所示,蜡烛AB在距凸透镜光心O二倍焦距以外,借助辅助线或光路图,在图乙中找到AB所成的像A′B′的确切位置,保留作图痕迹。
答案图
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04
高分突破
14.(2022•广东)如图所示,电子蜡烛的“烛焰”通过凸透镜在光屏上成一个清晰_______的实像,利用这一成像规律可制成__________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。若保持蜡烛和光屏的位置不变,仅将凸透镜更换成另一个焦距相同、尺寸更大的凸透镜,此时光屏上像的大小与原来的像对比应______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
倒立
照相机
不变
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15.当物体离凸透镜6 cm时,物体通过透镜成正立放大的虚像,当物体离透镜20 cm时,物体能成倒立缩小的实像,由此可知该透镜焦距范围是
( )
A.f<6 cm B.f>20 cm
C.10 cm<f<20 cm D.6 cm<f<10 cm
D
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16.(2023•东营)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,点燃的蜡烛、凸透镜及光屏处于如图所示的位置时,在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是15cm
B.图中成像特点与投影仪的成像特点相同
C.燃烧的蜡烛不断变短,光屏上成的像会下移
D.保持蜡烛与光屏不动,向左移动透镜至合适位置,光屏上仍能得到清晰的像
D
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17.(2023•牡丹江)关于近视眼的成因及矫正,说法正确的是( )
A.晶状体太厚,折光能力太弱,像成在视网膜的后方
B.晶状体太薄,折光能力太强,像成在视网膜的前方
C.戴凸透镜制成的眼镜矫正
D.戴凹透镜制成的眼镜矫正
D
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18.(2023•长春)在人的眼球中,晶状体和角膜的共同作用相当于一个
( )
A.平面镜 B.玻璃砖
C.凸透镜 D.凹透镜
C
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19.集体照相时,发现有些人没有进入镜头,为了使全体人员都进入镜
头,应采取( )
A.人不动,照相机离人近一些,镜头往里缩一些
B.人不动,照相机离人远一些,镜头往里缩一些
C.人不动,照相机离人远一些,镜头往前伸一些
D.照相机和镜头都不动,人站近一些
B
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20.小明在“探究凸透镜成像的规律”时,将点燃的蜡烛放在凸透镜前20 cm处,在透镜另一侧光屏上观察到缩小的像。小明又把点燃的蜡烛置于原来的光屏处,则所成像的性质是( )
A.倒立、放大的实像 B.正立、放大的虚像
C.倒立、缩小的实像 D.倒立、等大的实像
A
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21.小明某次在光具座上做探究“凸透镜成像规律”的实验,所使用的凸透镜焦距是15 cm。
(1)实验前要调整烛焰的焰心、透镜的光心和光屏的中心的高度,使它们位于____________;
(2)如图甲所示,当小明把凸透镜固定在50 cm刻度线位置,蜡烛固定在15 cm刻度线位置时,光屏应在____(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域内左右移动,才能在光屏上得到清晰的______(选填“放大”或“缩小”)倒立的实像;
同一高度上
Ⅱ
缩小
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(3)小明继续探究“视力的矫正”,它用凸透镜模拟人眼的晶状体,用光屏模拟人眼的________;如图乙,小明先固定蜡烛,拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像。撤掉眼镜后,光屏上的像变模糊,为了使像重新清晰,应将光屏______(选填“靠近”或“远离”)透镜。得到清晰的像后可以发现,该像的大小与原来的像相比_________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
视网膜
靠近
变小
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22.(2023•广东)小明在学习了凸透镜成像的规律后,继续深入探究。选用表中某一规格的凸透镜做实验,调整好器材后如图1甲所示,此时烛焰在光屏上成放大的像。
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凸透镜编号 焦距/cm 直径/cm
① 5 3.5
② 5 4.5
③ 10 4.5
④ 15 4.5
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(1)光屏上的像是实像还是虚像?______。
(2)一段时间后,小明发现烛焰的像如图1乙所示,此时将蜡烛向____调节可以使烛焰的像移到光屏中央。
(3)小明选的凸透镜焦距为____cm。
实像
上
10
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(4)小明将蜡烛换成F字光源,调整了光源和光屏的位置,在光屏上仍可观察到清晰的像,如图2所示,则小明看到的像应是____(选填字母)。
(5)小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关。若要验证其猜想,则可在表中选取编号为______两个凸透镜进行实验验证。
D
①②
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23.(2023•大连)某小组同学在“探究凸透镜成像规律”时,实验室中可供选择的器材有:由发光二极管组成的“F”和“T”形光源、凸透镜、光具座、光屏等。
(1)他们选择了“F”形光源进行实验,与“T”形光源相比,“F”形光源的好处是:______________________________。
可以比较出像与物左右是否相反
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(2)将光源、凸透镜和光屏安装在光具座上,点亮光源,移动光屏,光屏上承接到不完整的像,如图所示。这是因为他们遗漏了一个实验步骤,这一步骤是:________________________________________________。
没有将光源、凸透镜、光屏三者的中心调到同一高度
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(3)在探究物距大于二倍焦距的成像特点时,改变物距做了三次实验。与做一次实验相比较,做三次实验的好处是:______________________。
(4)完成实验后,同学们发现实验室中还有一个焦距不同的凸透镜,以及凹透镜、硬纸片各一个。他们想利用其中一个器材,采取增加或更换器材的方式对原实验进行拓展。请仿照示例写出两个不同的拓展实验。
示例:将凹透镜放在凸透镜与光源之间,研究近视眼的矫正原理。
①____________________________________________________;
②_________________________________________________________________。
使实验结论具有普遍性
将凸透镜放在凸透镜与光源之间,研究远视眼的矫正原理
用硬纸片遮住凸透镜一部分,研究成像亮度与凸透镜透光多少的关系
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