内容正文:
4.4 凸透镜成像(第2课时)
目录
2
考点01 判断凸透镜的成像性质 2
考点02 判断实物图的凸透镜的成像 3
考点03 判断凸透镜的成像性质 动态问题 4
考点04 根据像的性质求凸透镜的焦距 5
考点05 调整实验仪器至合适位置 5
考点06 图像题 7
考点07 凸透镜成像规律的综合辨析 7
考点08 作图题 9
考点09 上海考点练(含实验题) 10
11
15
考点01 判断凸透镜的成像性质
1.将一个凸透镜正对太阳,可在距凸透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前10cm处,则可以观察到物体成( )
A.放大的虚像 B.缩小的实像
C.缩小的虚像 D.放大的实像
2.点燃蜡烛,烛焰通过焦距为20cm的凸透镜甲成缩小的像。现用焦距为10cm的凸透镜乙替代透镜甲,且保持烛焰和透镜的位置不变,烛焰通过凸透镜乙所成的像是( )
A.缩小的实像 B.放大的虚像
C.倒立的虚像 D.正立的实像
3.如图所示,烛焰在光屏上刚好成清晰的像。 透镜不动,将蜡烛移至30cm刻度处,移动光屏,在光屏上能观察到( )
A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像
C.正立、放大的实像 D.光屏上不能成像
4.将一凸透镜正对太阳光,可在距透镜10cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前15cm处,则可在透镜另一侧得到( )
A.倒立、放大的实像 B.倒立、等大的实像
C.倒立、缩小的实像 D.正立、放大的虚像
5.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,这时烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法正确的是( )
A.凸透镜的焦距是20cm
B.将蜡烛放在10cm刻度处,只移动光屏,能在光屏上得到清晰的放大像
C.将蜡烛放在20cm刻度处,只移动光屏,能在光屏上得到清晰的放大像
D.将蜡烛放在32cm刻度处,只移动光屏,能在光屏上得到清晰的放大像
6.一物体沿凸透镜的主光轴移动,当物体距凸透镜20cm时,能在凸透镜的另一侧光屏上得到一个放大、倒立的像,当物体离凸透镜9cm时,则( )
A.一定成正立、放大的虚像
B.一定成倒立、缩小的实像
C.可能成倒立、缩小的实像
D.可能成正立、放大的虚像
考点02 判断实物图的凸透镜的成像
7.如图,当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时,眼睛通过透镜观察到的虚像可能是( )
A. B.
C. D.
8.如图所示,小刚透过盛满水的圆柱形玻璃杯观看书上的鹦鹉图片(圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等),当书本紧贴玻璃杯,他所能看到的像可能是( )
A. B.
C. D.
9.小明在探究“平面镜成像”和“凸透镜成像”的两个实验中,分别把一个不透明的木板放在如图甲、乙所示的位置,以下说法正确的是( )
A.甲不能看到像 B.乙不能看到像
C.甲、乙都不能看到像 D.甲、乙都能看到像
考点03 判断凸透镜的成像性质 动态问题
10.某凸透镜的焦距为10cm,当物体从距离透镜40cm处向焦点移动过程中,它的像( )
A.先是逐渐变小的实像,然后是逐渐变大的虚像
B.一直都是倒立的像,且是不断变小的实像
C.一直都是倒立的像,且是不断变大的实像
D.都是实像,先是越来越小,后越来越大
11.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,凸透镜的焦距f=12cm,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,此时烛焰在光屏上成清晰的像。下列判断正确的是( )
A.图中光屏和蜡烛互换位置后光屏上不能呈现清晰的像
B.透镜位置不动,把蜡烛向左移动,向右移动光屏,光屏上会再次得到清晰的像
C.透镜位置不动,把蜡烛移到30cm刻度线处,向右移动光屏,光屏上会再次得到清晰的像
D.透镜位置不动,把蜡烛移至45cm刻度线处,向右移动光屏,光屏上会再次得到清晰的像
12.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,实验桌上有光具座、蜡烛、光屏、焦距分别为和的凸透镜L1和L2等器材,小明先将蜡烛、凸透镜、光屏正确安放在光具座上,如图所示.下列说法正确的是( )
A.若凸透镜是L1,小明能在光屏上看到烛焰清晰的像
B.若凸透镜是L1,小明将光屏向右移动适当的距离,光屏上能出现烛焰清晰的像
C.若凸透镜是L2,小明将光屏移到刻度线处,光屏上能出现烛焰清晰的像
D.若凸透镜是L2,小明将光屏移到刻度线处,光屏上能出现烛焰清晰的像
考点04 根据像的性质求凸透镜的焦距
13.某同学在做“研究凸透镜成像规律”的实验,当他把蜡烛移到距离凸透镜18cm的地方时,在光屏上观察到如图所示的像,则该凸透镜的焦距可能是( )
A.12cm B.20cm C.30cm D.40cm
14.如图所示,光屏上接收到烛焰清晰的像,则该凸透镜的焦距范围是( )
A.0~8.5cm B.8.5~12.5cm C.8.5~17cm D.12.5~17cm
15.物体放在凸透镜的主光轴上,当物体离透镜10厘米时,观察到正立的像;当物体离透镜16厘米时,在光屏上观察到放大的像,则该凸透镜的焦距f的范围为( )
A.f<8厘米 B.8厘米<f<10厘米
C.8厘米<f<16厘米 D.10厘米<f<16厘米
考点05 调整实验仪器至合适位置
16.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,首先需调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,下列照片中的情况属于已经调整好的是( )
A. B.
C. D.
17.如图所示,F为凸透镜的焦点,P到凸透镜的距离为2倍焦距。把一只点燃的蜡烛放在P与F之间的某点上,在另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像,这个像是下列选项中的( )
A. B.
C. D.
18.小明将凸透镜正对太阳光,在距离凸透镜10cm的白纸上呈现一个最小、最亮的光斑,此凸透镜的焦距为 cm。如图是他用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况,如果他想看到更大的正立的“国”字,小明需要将凸透镜 书本(选填“远离”或“靠近”),凸透镜和书本的距离应满足的条件是 。
19.小明用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律,当蜡烛、凸透镜、光屏三者高度如图所示时,适当调节 的高度后便可开始实验;当蜡烛距凸透镜25cm时,移动光屏,在光屏上承接到一个清晰的像,生活中的 就是根据该成像规律制成的;如果把凸透镜作为放大镜使用,它距离物体的距离应该 10cm。
20.在“探究凸透镜成像规律”实验时,凸透镜位置固定。如图甲,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。则凸透镜焦距范围是 。接下来互换蜡烛和光屏位置,光屏上 (选填“能”或“不能”)成清晰的像,因为 。将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内,在透镜另一侧可以观察到放大虚像。若将一不透明光屏置于如图乙中虚线处,则此时人眼 (选填“能”或“不能”)看到烛焰的像。
考点06 图像题
21.某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”的实验过程中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v和物体到凸透镜的距离u之间关系的图象,如图所示,下列分析判断正确的是( )
A.实验中所使用的的凸透镜焦距为16cm
B.物体放在A点对应的位置上,成缩小倒立的实像
C.物体放在C点对应的位置,放大倒立的实像
D.物体从A点移到C点的过程中,所成的像逐渐变小
22.如图所示,线段为一凸透镜成像的物距倒数和像距倒数的对应关系。下列推测正确的是( )
A.该凸透镜的焦距等于
B.物距为时所成像为正立放大虚像
C.物距从增至的过程中,所成的像逐渐变小
D.物距从增至的过程中,像距逐渐变小
考点07 凸透镜成像规律的综合辨析
23.如图所示,凸透镜位于P处(图中未画出)位置不变,移动蜡烛,光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像,且甲处的像比乙处大,则( )
A.甲处可能成的是虚像 B.甲处像可能是缩小的
C.P点位置在甲的左侧 D.蜡烛的移动方向向左
24.小明在探究凸透镜成像特点时,将蜡烛、凸透镜、光屏放置在如图所示位置时,光屏上恰好出现等大的清晰的像,下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是10cm
B.此时光屏呈现的是正立的像
C.当蜡烛变短后,光屏上的像将向下移动
D.将蜡烛向左移动5cm,光屏必须向左移动5cm才能找到清晰的像
25.物体离凸透镜22厘米时,能在光屏上得到一个清晰的倒立的缩小的像,则下列判断中正确的是( )
A.如果物距小于11厘米时,一定不能成实像
B.如果物距等于11厘米时,一定成放大的实像
C.如果物距大于11厘米时,一定成放大的实像
D.改变物距,当像距为11厘米时,在光屏上可能得到一个放大的像
26.当蜡烛、透镜甲和光屏放置在图示位置时,烛焰在光屏上成清晰的像。小明进行以下两种操作,均可在光屏上再次成清晰的像,操作1:保持蜡烛和光屏在图示位置不变,将透镜甲向左移到M点,操作2:保持蜡烛和透镜甲在图示位置不变,将透镜甲换成透镜乙,再向左移动光屏到N点,则下列说法正确的是( )
A.两次操作均可在光屏上观察到放大的像
B.透镜乙的焦距大于透镜甲
C.M点和N点之间距离定大于20cm
D.完成操作2后保持蜡烛和光屏位置不动移动透镜乙可能出现等大的像
27.如图为“探究凸透镜成像规律”实验装置。此时,光屏上能看到烛焰清晰的像,下列说法中正确的是( )
A.光屏上成的像一定是正立、缩小的实像
B.蜡烛向右移动,光屏上一定呈现烛焰放大的像
C.仅将凸透镜换成焦距相同,直径更大的凸透镜,此时光屏上的像将变大
D.保持凸透镜位置不变,对调蜡烛和光屏,则光屏上一定呈现烛焰放大的像
28.小明在探究凸透镜成像规律时,做了如下实验:
①用平行光正对凸透镜照射,移动光屏得到一个最小、最亮的光斑,如图甲所示;
②保持该透镜位置不变,将点燃的蜡烛放在图乙所示的位置,移动光屏得到烛焰清晰的像(图中未画出)。则下列说法不正确的是( )
A.实验②中,烛焰在光屏上成倒立放大的实像
B.实验②中,像到透镜的距离一定大于20cm
C.若增大蜡烛与透镜的距离,所成的像会变小
D.若蜡烛与透镜的距离大于10cm,则在另一侧通过透镜可以观察到烛焰正立、放大的虚像
考点08 作图题
29.画出光源S经过凸透镜成的像S';
30.如图,物体AB经凸透镜后在光屏上成像A′B′,F为透镜的焦点,请作出两条入射光线的折射光线。
31.如图,凸透镜的光心在处,物体上发出的光线经过光心,M发出的光线c经过凸透镜后的光线平行于主光轴。
①画出经过光心后的光线;
②画出MN对应的像。
考点09 上海考点练(含实验题)
32.物体放在凸透镜前,在透镜另一侧离透镜30厘米的光屏上成一个清晰缩小的像。该凸透镜的焦距可能为( )
A.20厘米 B.30厘米 C.40厘米 D.50厘米
33.当物体距离凸透镜8cm时,在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像,若保持物体与光屏的位置不变,把凸透镜向光屏方向移动2cm,则在光屏上又成一清晰的缩小的像。则凸透镜的焦距为( )
A.f<2cm B.2cm<f<4cm C.4cm<f<5cm D.5cm<f<8cm
34.某同学做凸透镜成像实验时,光屏上成倒立、缩小的像,物体到凸透镜的距离为20厘米。下列关于该透镜的焦距f,说法正确的是( )
A.f>10厘米 B.f =10厘米 C.f<10厘米 D.无法判断
35.将物体放在凸透镜前20厘米处,在凸透镜另一侧的光屏上成倒立放大的像,当物体移动到距凸透镜50厘米处,则通过凸透镜成( )
A.倒立放大的实像 B.倒立等犬的实像
C.倒立缩小的实像 D.正立放大的虚像
36.某同学用放大镜观察如图所示的物理书封面。他将放大镜从靠近书本的位置到逐渐远离,则他所看到的像的先后顺序应该是( )
A.甲乙丙丁 B.乙甲丁丙
C.甲丙丁 D.甲丁丙
37.将发光体放在距凸透镜前10厘米处,能从另一侧透过凸透镜看到正立的像。再将发光体向远离透镜方向移动一段距离,该距离为d,在另一侧距透镜15厘米处的光屏上能看到清晰的像。关于d的大小及该像情况判断,正确的是( )
A.d一定大于10厘米 B.d可能小于5厘米
C.该像一定是放大的实像 D.该像可能是等大的实像
38.验证凸透镜成像规律”的实验中,将蜡烛的焰心、凸透镜的中心和光屏的中心调到大致在同一 。现有两个焦距分别为5厘米、20厘米的凸透镜,选择其中的一个放置于光具座的A点,如图所示。将蜡烛置于B点,此时成正立的像,观察者应在凸透镜的 侧(选填“左”或“右”)进行观察。若保持蜡烛的位置不变,更换另一凸透镜置于A点,可成倒立 (选填“缩小”或“放大”)的实像,再将蜡烛从B点移至C点所成的像会 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
39.如图所示,在“探究凸透镜成像规律”的实验中,应先将烛焰、凸透镜、光屏的中心大致调节在 上,目的是 。若所用凸透镜的焦距为10厘米,将蜡烛放于光具座A点处,保持位置不变,移动光屏至F点找到清晰缩小的像,这个像一定是 像(选填“实”或“虚”),此时凸透镜可能位于光具座的 两点之间(选填:“AB”、“BC”、“CD”、“DE”或“EF”)。
一、单选题
1.(2023·上海松江·二模)某物体距离凸透镜25厘米,透过透镜在光屏上成放大的像,若将物体移动到距离透镜50厘米处,则此时成( )
A.放大的虚像 B.缩小的实像 C.放大的实像 D.正立的虚像
2.(22-23八年级上·上海奉贤·期末)某透镜的焦距为10厘米,当物体沿主光轴从距透镜15厘米处向30厘米处移动时,( )
A.像变小,像距变小 B.像变大,像距变大
C.像先变小后变大,像距变大 D.像先变小后变大,像距变小
3.(2023·上海黄浦·二模)已知某物体透过凸透镜,在距离透镜20厘米的光屏上成缩小的像,若将物体移动到距离凸透镜10厘米处,则此时成( )
A.放大的虚像 B.放大的实像 C.等大的实像 D.缩小的实像
4.(23-24八年级上·上海徐汇·期末)同学做凸透镜成像时,把物体放在离凸透镜20厘米处,光屏上得到一个清晰的倒立缩小的像,下列判断中正确的是( )
A.如果把物体放在物距小于10厘米处时,一定不能成实像
B.如果把物体放在物距等于10厘米处时,一定成放大的实像
C.如果把物体放在物距大于10厘米处时,一定成放大的实像
D.如果改变物距,当像距等于20厘米时,一定成放大的实像
5.(21-22八年级上·上海崇明·期末)如图所示,A、B、C在凸透镜的主光轴上,F为焦点,若保持凸透镜和光屏的位置不变,则物体放在哪个位置时,可能在光屏上观察到物体的像( )
A.A点 B.B点 C.F点 D.C点
二、填空题
6.(23-24八年级下·上海宝山·期末)如图所示,凸透镜焦距为10厘米。保持透镜位置不变,当蜡烛在 15 厘米刻度处时,为了在光屏的中心找到像,应调整光屏的 并将光屏向 透镜方向移动(选填“远离”或“靠近”),最终会在光屏上成倒立、 的实像(选填“放大”“等大”或“缩小”)。
7.(21-22八年级下·上海闵行·期中)在天宫课堂中,王亚平向大水球中间注入一个气泡,如图所示。通过水球能看到她的两个像:一个是正立缩小的像,另一个是倒立缩小的像,如图所示。
解释两个像的成因时,老师画出如图所示的图示。其中倒立缩小的像是由图上、下两部分水形成的,该像是 (选填“完整”或“不完整”)的;图中间部分的水相当于两个 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),你判断的依据是: 。
8.(2024·上海松江·二模)小明发现自己戴的近视眼镜的镜片是一块凹透镜,于是他查阅相关资料得知:①物体通过凹透镜成缩小的像,且物距越大、像距越大、像越小;②同一物体,物距相同时,通过焦距越小的凹透镜,所成的像越小;③近视眼镜的镜片度数与其焦距的关系如下表:
焦距(米)
镜片度数
2
50
1
100
0.5
200
0.2
500
(1)分析表格数据中近视眼镜的镜片度数与其焦距的数量关系,可得结论: ;
(2)小明将近视眼镜逐渐靠近纸上文字时,看到的文字大小将逐渐 (选填“增大”或“减小”);
(3)小明分别将A、B 两副不同度数的近视眼镜,放置在书籍前相同位置,通过镜片观察到不同的像,如图(a)、(b)所示,请判断哪副眼镜的镜片度数较高,并说明理由: 。
三、实验题
9.(23-24九年级下·上海·阶段练习)在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)小华测焦距f时,将凸透镜正对太阳,在透镜下方的白纸上呈现一圆形光斑时,测得光斑到透镜的距离为L,将白纸再靠近透镜一段距离,发现白纸上又出现了相同大小的光斑,则L f(选填“<”“>”或“=”);
(2)小明将蜡烛、凸透镜和光屏按图所示位置放置并调节,使烛焰、透镜、光屏的中心在 上。若此时光屏上恰能成清晰的像,则该像为倒立、 (放大、缩小、等大)的实像;
(3)保持透镜的位置不变,使烛焰从距离凸透镜较远处逐次靠近透镜,每次都移动 (选填“光屏”或“蜡烛”),使烛焰在光屏上成像,会发现像 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
10.(2024·上海宝山·三模)小张、小李和小王三位同学在“研究凸透镜成等大实像时物距像距间的关系”时,选择了两个完全相同的能发光的物体A和B,一个光屏、一架光具座、三个凸透镜(f1=10厘米、f2=8厘米、f3=5厘米)进行实验。
他们将发光物A、凸透镜和光屏依次安装在光具座上,并调节他们的中心在同一高度;接着移动发光物A和光屏的位置,使光屏上的实像最清晰;
(1)如何判断该实像与物体大小相等?小张提出“只要用肉眼观看发光物A和光屏上清晰像的大小,就可以判定它们是否等大。”
你认为小张提出的做法是否妥当?若你认为不妥当,请你设计一个仅利用所提供的器材,能简便可靠判断凸透镜所成的实像是否与物体等大的方法。 。
(2)小张、小李和小王三位同学经过讨论,利用找到的可靠方法,各自选用一块凸透镜进行多次实验,得到凸透镜成等大实像时物距u和像距v的数据如下:
实验人员
物距u(厘米)
像距v(厘米)
小张
16
16
小李
10
10
小王
20
20
①横向比较表中每位同学测得数据可得:凸透镜成等大实像时,物距与像距的关系是:物距 像距;
②纵向比较三位同学测得像距v,发现三位同学测得像距v并不相等。对此,你猜想造成它们不相等的原因可能是: ;
③要证实你的猜想是否正确,接下来需要做的是: 。
11.(23-24八年级上·上海浦东新·期末)某小组同学在“探究凸透镜成像规律”实验的过程中发现:有时光屏上不能成像;有时能在光屏上成缩小的像;有时能在光屏上成放大的像;有时能在光屏上成等大的像。为了研究产生这些现象的条件和规律,该小组同学进行实验,并将每次实验中的相关数据及现象记录在下表中:
表一(凸透镜的焦距为厘米)
表二(凸透镜的焦距为厘米)
实验序号
物距(厘米)
像距(厘米)
像的大小
实验序号
物距(厘米)
像距(厘米)
像的大小
1
5
光屏上不能成像
5
6
光屏上不能成像
2
15
30
放大
6
15
60
放大
3
20
20
等大
7
24
24
等大
4
30
15
缩小
8
30
20
缩小
(1)分别比较实验序号1或5中的物距与各自凸透镜焦距的大小关系,及成像情况,可得出的初步结论是:当 ,在凸透镜的同一侧成 ;
(2)继续分析表格中的数据,并把表格中的物距u与各自凸透镜的一倍焦距和二倍焦距进行比较,发现当 时,在光屏上成放大的像;当 时,在光屏上成等大的像;当 时,在光屏上成缩小的像;
(3)请进一步分析比较实验序号2与3与4(或6与7与8)数据中的物距u与像距v及所成像的变化关系,可得出的初步结论是: 。
1.(2024•松江区二模)小明发现自己戴的近视眼镜的镜片是一块凹透镜,于是他查阅相关资料得知:①物体通过凹透镜成缩小的像,且物距越大、像距越大、像越小;②同一物体,物距相同时,通过焦距越小的凹透镜,所成的像越小;③近视眼镜的镜片度数与其焦距的关系如表:
焦距(米)
镜片度数
2
50
1
100
0.5
200
0.2
500
(1)分析表格数据中近视眼镜的镜片度数与其焦距的数量关系,可得结论: 。
(2)小明将近视眼镜逐渐靠近纸上文字时,看到的文字大小将逐渐 (选填“增大”或“减小”)。
(3)小明分别将A、B两副不同度数的近视眼镜,放置在书籍前相同位置,通过镜片观察到不同的像,如图(a)、(b)所示,请判断哪副眼镜的镜片度数较高,并说明理由:
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4.4 凸透镜成像(第2课时)
目录
2
考点01 判断凸透镜的成像性质 2
考点02 判断实物图的凸透镜的成像 4
考点03 判断凸透镜的成像性质 动态问题 6
考点04 根据像的性质求凸透镜的焦距 7
考点05 调整实验仪器至合适位置 9
考点06 图像题 11
考点07 凸透镜成像规律的综合辨析 13
考点08 作图题 16
考点09 上海考点练(含实验题) 18
22
28
考点01 判断凸透镜的成像性质
1.将一个凸透镜正对太阳,可在距凸透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前10cm处,则可以观察到物体成( )
A.放大的虚像 B.缩小的实像
C.缩小的虚像 D.放大的实像
【答案】A
【详解】把一个凸透镜对准太阳光,可在距凸透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑,所以凸透镜的焦距f=20cm。若将一个物体放在此透镜前10cm处,u=10cm,此时f>u,成正立、放大的虚像,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.点燃蜡烛,烛焰通过焦距为20cm的凸透镜甲成缩小的像。现用焦距为10cm的凸透镜乙替代透镜甲,且保持烛焰和透镜的位置不变,烛焰通过凸透镜乙所成的像是( )
A.缩小的实像 B.放大的虚像
C.倒立的虚像 D.正立的实像
【答案】A
【详解】点燃蜡烛,烛焰通过焦距为20cm的凸透镜甲成缩小的像,说明物距大于二位焦距;现用焦距为10cm的凸透镜乙替代透镜甲,且保持烛焰和透镜的位置不变,物距仍大于二焦距,烛焰通过凸透镜乙所成的像是倒立缩小的实像,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.如图所示,烛焰在光屏上刚好成清晰的像。 透镜不动,将蜡烛移至30cm刻度处,移动光屏,在光屏上能观察到( )
A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像
C.正立、放大的实像 D.光屏上不能成像
【答案】B
【详解】如图可知物距为
u=50.0cm-20.0cm=30.0cm
像距为
v=80.0cm-50.0cm=30.0cm
此时
u= v=2f=30.0cm
则凸透镜的焦距为15.0cm,将蜡烛移至30cm刻度处
u′=50.0cm-30.0cm=20.0cm
此时物距u′大于一倍焦距小于二倍焦距,凸透镜成倒立、放大的实像,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.将一凸透镜正对太阳光,可在距透镜10cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前15cm处,则可在透镜另一侧得到( )
A.倒立、放大的实像 B.倒立、等大的实像
C.倒立、缩小的实像 D.正立、放大的虚像
【答案】A
【详解】凸透镜正对太阳光,距透镜10cm处得到一个最小、最亮的光斑,这个光斑就是凸透镜的焦点,则该凸透镜的焦距为10cm。将一个物体放在此透镜前15cm处,此时
f<u<2f
可在透镜另一侧得到倒立、放大的实像,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,这时烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法正确的是( )
A.凸透镜的焦距是20cm
B.将蜡烛放在10cm刻度处,只移动光屏,能在光屏上得到清晰的放大像
C.将蜡烛放在20cm刻度处,只移动光屏,能在光屏上得到清晰的放大像
D.将蜡烛放在32cm刻度处,只移动光屏,能在光屏上得到清晰的放大像
【答案】D
【详解】A.由图可知,物距
50.0cm-30.0cm=20.0cm
像距
70.0cm-50.0cm=20.0cm
物距等于像距,此时
20.0cm=2f
凸透镜的焦距f=10.0cm,故A错误;
B.将蜡烛放在10cm刻度处,物距
50.0cm-10.0cm=40.0cm
物距大于2倍焦距,成倒立缩小的实像,故B错误;
C.将蜡烛放在20cm刻度处,物距
50.0cm-20.0cm=30.0cm
物距大于2倍焦距,成倒立缩小的实像,故C错误;
D.将蜡烛放在32cm刻度处,物距
50.0cm-32.0cm=18.0cm
物距大于1倍焦距小于2倍焦距,成倒立放大的实像,故D正确。
故选D。
6.一物体沿凸透镜的主光轴移动,当物体距凸透镜20cm时,能在凸透镜的另一侧光屏上得到一个放大、倒立的像,当物体离凸透镜9cm时,则( )
A.一定成正立、放大的虚像
B.一定成倒立、缩小的实像
C.可能成倒立、缩小的实像
D.可能成正立、放大的虚像
【答案】A
【详解】如果物体距凸透镜20cm时,能在凸透镜的另一侧光屏上得到一个放大、倒立的像,根据凸透镜成像规律,此时物距一定在焦距和2倍焦距之间,也就是说凸透镜的焦距一定是10cm<f<20cm;当物距为9cm时,物距在焦距之内,故物体成像是正立、放大的虚像。
故选A。
考点02 判断实物图的凸透镜的成像
7.如图,当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时,眼睛通过透镜观察到的虚像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时,在凸透镜同一侧会成正立、放大的虚像,像距大于物距,是放大镜的成像原理。
故选B。
8.如图所示,小刚透过盛满水的圆柱形玻璃杯观看书上的鹦鹉图片(圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等),当书本紧贴玻璃杯,他所能看到的像可能是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】因为左右方向的玻璃杯面呈弧形,左右中间厚、边缘薄,相当于凸透镜,所以像的大小是在左右方向上发生变化,玻璃杯面上下相同(不是呈弧形),不会起到放大或缩小的作用,所以像与图片应该是左右发生变化,而上下与图片相同;当书本紧贴玻璃杯,,成正立放大的虚像,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
9.小明在探究“平面镜成像”和“凸透镜成像”的两个实验中,分别把一个不透明的木板放在如图甲、乙所示的位置,以下说法正确的是( )
A.甲不能看到像 B.乙不能看到像
C.甲、乙都不能看到像 D.甲、乙都能看到像
【答案】D
【详解】因为虚像是光的反射延长线相交得到的,光屏不能承接虚像,因此凸透镜和平面镜所成的虚像都不能呈现在光屏上,所以在图中放置不透明木板,对成虚像不产生影响,所以烛焰的像不会发生变化,故D正确。
故选D。
考点03 判断凸透镜的成像性质 动态问题
10.某凸透镜的焦距为10cm,当物体从距离透镜40cm处向焦点移动过程中,它的像( )
A.先是逐渐变小的实像,然后是逐渐变大的虚像
B.一直都是倒立的像,且是不断变小的实像
C.一直都是倒立的像,且是不断变大的实像
D.都是实像,先是越来越小,后越来越大
【答案】C
【详解】“由物近像远像变大”可知,当物体从距离透镜40cm处向焦点移动过程中,像逐渐变大,且一直为倒立的实像,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
11.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,凸透镜的焦距f=12cm,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示,此时烛焰在光屏上成清晰的像。下列判断正确的是( )
A.图中光屏和蜡烛互换位置后光屏上不能呈现清晰的像
B.透镜位置不动,把蜡烛向左移动,向右移动光屏,光屏上会再次得到清晰的像
C.透镜位置不动,把蜡烛移到30cm刻度线处,向右移动光屏,光屏上会再次得到清晰的像
D.透镜位置不动,把蜡烛移至45cm刻度线处,向右移动光屏,光屏上会再次得到清晰的像
【答案】C
【详解】A.凸透镜的焦距是12cm,由图可知,此时的物距为
u=50.0cm-20.0cm=30.0cm
此时的像距
v=70.0cm-50.0cm=20.0cm
物距大于2倍焦距,像距大于1倍焦距小于2倍焦距,成的是倒立、缩小的实像,结合光路的可逆性可知,图中光屏和蜡烛互换位置后,物距为20.0cm,像距为30.0cm,物距大于1倍焦距小于2焦距,光屏上能成倒立放大的实像,故A错误;
B.当成实像时,物距变大时,像距变小,透镜位置不动,把蜡烛向左移动,应该减小像距,即向左移动光屏,光屏上会再次得到清晰的像,故B错误;
C.透镜位置不动,把蜡烛移到30cm刻度线处,物距减小,像距变大,向右移动光屏,光屏上会再次得到清晰的像,故C正确;
D.将蜡烛移动到45cm的刻度线处,物距u=5cm,小于一倍焦距,成正立放大虚像,虚像不能用光屏承接,故D错误。
故选C。
12.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,实验桌上有光具座、蜡烛、光屏、焦距分别为和的凸透镜L1和L2等器材,小明先将蜡烛、凸透镜、光屏正确安放在光具座上,如图所示.下列说法正确的是( )
A.若凸透镜是L1,小明能在光屏上看到烛焰清晰的像
B.若凸透镜是L1,小明将光屏向右移动适当的距离,光屏上能出现烛焰清晰的像
C.若凸透镜是L2,小明将光屏移到刻度线处,光屏上能出现烛焰清晰的像
D.若凸透镜是L2,小明将光屏移到刻度线处,光屏上能出现烛焰清晰的像
【答案】B
【详解】AB.若凸透镜是,此时物距,成倒立、缩小的实像,像距应该是,而图中,故不能在光屏上看到烛焰清晰的像,将光屏向右移动适当的距离,光屏上能出现烛焰清晰的像,故A错误,B正确;
C.若凸透镜是,此时物距,成倒立、等大的实像,像距应该是,将光屏移到刻度线处,此时,则光屏上不能出现烛焰清晰的像,故C错误;
D.若凸透镜是,此时物距,成倒立、等大的实像,像距应该是,而小明将光屏移到刻度线处,此时,则光屏上不能出现烛焰清晰的像,故D错误.
考点04 根据像的性质求凸透镜的焦距
13.某同学在做“研究凸透镜成像规律”的实验,当他把蜡烛移到距离凸透镜18cm的地方时,在光屏上观察到如图所示的像,则该凸透镜的焦距可能是( )
A.12cm B.20cm C.30cm D.40cm
【答案】A
【详解】由图可知,凸透镜成倒立放大的实像,所以此时物距处于f和2f之间,即
解得
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
14.如图所示,光屏上接收到烛焰清晰的像,则该凸透镜的焦距范围是( )
A.0~8.5cm B.8.5~12.5cm C.8.5~17cm D.12.5~17cm
【答案】B
【详解】由图可知,物距大于像距,成倒立、缩小的实像,此时物距为
u=50.0cm-25.0cm=25.0cm
像距为
v=67.0cm-50.0cm=17.0cm
物距大于2倍焦距,即
25.0cm>2f①
像距大于1倍焦距小于2倍焦距,即
2f>17.0cm>f②
由①②得到
12.5cm>f>8.5cm
故选B。
15.物体放在凸透镜的主光轴上,当物体离透镜10厘米时,观察到正立的像;当物体离透镜16厘米时,在光屏上观察到放大的像,则该凸透镜的焦距f的范围为( )
A.f<8厘米 B.8厘米<f<10厘米
C.8厘米<f<16厘米 D.10厘米<f<16厘米
【答案】D
【详解】当物体离透镜10厘米时,观察到正立的像,则u<f,即
10cm<f
当物体离透镜16厘米时,在光屏上观察到放大的像,则f<u<2f,即
f<16cm<2f
联立以上两式,得
10cm<f<16cm
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
考点05 调整实验仪器至合适位置
16.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,首先需调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,下列照片中的情况属于已经调整好的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】观察上述四副图可以看出,烛焰、凸透镜的光心以及光屏的中央大致在同一高度的是C图,A图中凸透镜的角度不对,B图中的凸透镜太低,D图中光屏的位置太低,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
17.如图所示,F为凸透镜的焦点,P到凸透镜的距离为2倍焦距。把一只点燃的蜡烛放在P与F之间的某点上,在另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像,这个像是下列选项中的( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.如图点燃的蜡烛放在距离凸透镜一倍至二倍焦距之间的地方,在另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像,在光屏上能得到一个倒立、放大的实像。由图可知,A选项是正立的像,故A不符合题意;
B.由A选项可知在光屏上能得到一个倒立、放大的实像,B选项是倒立、放大的实像,故B符合题意;
C.由A选项可知在光屏上能得到一个倒立、放大的实像,C选项是正立的像,故C不符合题意;
D.由A选项可知在光屏上能得到一个倒立、放大的实像,D选项是正立的像,故D不符合题意。
故选B。
18.小明将凸透镜正对太阳光,在距离凸透镜10cm的白纸上呈现一个最小、最亮的光斑,此凸透镜的焦距为 cm。如图是他用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况,如果他想看到更大的正立的“国”字,小明需要将凸透镜 书本(选填“远离”或“靠近”),凸透镜和书本的距离应满足的条件是 。
【答案】 10 远离 小于10cm
【详解】[1]平行光经过凸透镜折射后会聚于一点,这一点就是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离为焦距,所以根据题意可知此凸透镜的焦距为10cm。
[2][3]因为想要看到正立的像,所以可知此时凸透镜相当于一个放大镜,放大镜利用的是当物距小于一倍焦距时,成正立、放大的虚像的原理,所以想看到正立的“国”字,凸透镜和书本的距离应小于10cm,而当凸透镜成正立、放大的虚像时,物距越大,像距越大,成的虚像越大,所以可知想要看到更大的正立的“国”字,小明需要将凸透镜远离书本,但是距离不能大于10cm。
19.小明用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律,当蜡烛、凸透镜、光屏三者高度如图所示时,适当调节 的高度后便可开始实验;当蜡烛距凸透镜25cm时,移动光屏,在光屏上承接到一个清晰的像,生活中的 就是根据该成像规律制成的;如果把凸透镜作为放大镜使用,它距离物体的距离应该 10cm。
【答案】 蜡烛 照相机 小于
【详解】[1]实验中为了使像成在光屏的中心,应调节蜡烛、凸透镜、光屏三者高度在同一高度,由图可知,蜡烛偏高,则要适当将蜡烛向下调节。
[2]当蜡烛距凸透镜25cm时,物距大于2f,成的像是倒立、缩小的实像,生活中的照相机就是根据该成像规律制成的。
[3]如果把凸透镜作为放大镜使用,它距离物体的距离小于f,即应该小于10cm。
20.在“探究凸透镜成像规律”实验时,凸透镜位置固定。如图甲,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。则凸透镜焦距范围是 。接下来互换蜡烛和光屏位置,光屏上 (选填“能”或“不能”)成清晰的像,因为 。将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内,在透镜另一侧可以观察到放大虚像。若将一不透明光屏置于如图乙中虚线处,则此时人眼 (选填“能”或“不能”)看到烛焰的像。
【答案】 6.5cm<f<13.0cm 能 在光的折射中,光路是可逆的 能
【详解】[1]由图可知,在图甲所示位置时,物距大于像距,所以此时物距大于二倍焦距,像距在一倍焦距与二倍焦距之间,凸透镜成倒立、缩小的实像,是照相机的成像原理;由图甲可知,此时物距
u=50.0cm-10.0cm=40.0cm
此时像距
v=63.0cm-50.0cm=13.0cm
物距大于二倍焦距,即
40.0cm>2f
像距在一倍焦距与二倍焦距之间,即
f<13.0cm<2f
解得6.5cm<f<13.0cm。
[2][3]接下来互换蜡烛和光屏位置,根据光路可逆可知,光屏上能成清晰倒立、放大的实像。
[4]将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内,物距小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能在光屏上呈现,故在光屏上不能看到烛焰的像。
考点06 图像题
21.某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”的实验过程中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v和物体到凸透镜的距离u之间关系的图象,如图所示,下列分析判断正确的是( )
A.实验中所使用的的凸透镜焦距为16cm
B.物体放在A点对应的位置上,成缩小倒立的实像
C.物体放在C点对应的位置,放大倒立的实像
D.物体从A点移到C点的过程中,所成的像逐渐变小
【答案】D
【详解】A.物距等于像距等于16cm时,此时凸透镜成倒立、等大的实像,物距等于两倍焦距,所以焦距为8cm,故A错误;
B.物体放在A点对应的位置上,此时物距小于像距,成倒立放大实像,故B错误;
C.物体放在C点对应的位置,物距大于像距,成倒立缩小实像,故C错误;
D.物体从A点移到C点的过程中,物距增大,像距减小,像变小,故D正确。
故选D。
22.如图所示,线段为一凸透镜成像的物距倒数和像距倒数的对应关系。下列推测正确的是( )
A.该凸透镜的焦距等于
B.物距为时所成像为正立放大虚像
C.物距从增至的过程中,所成的像逐渐变小
D.物距从增至的过程中,像距逐渐变小
【答案】D
【详解】A.由图可知
此时
v=u=0.2m
成倒立等大的实像,物距等于2倍焦距,即
2f=0.2m
所以凸透镜的焦距f=0.1m,故A错误;
B.当物体距透镜0.3m时,物距大于2倍焦距,物体所成倒立缩小的实像,故B错误;
C.物距从增至的过程中,物距小于焦距,成正立的虚像,物距增大,像距增大,所成的像逐渐变大,故C错误;
D.物距从0.1m增至0.8m过程中所成像,先是倒立放大的,等大的实像,然后为倒立缩小实像,物距变大,像距变小,像变小,故D正确。
故选D。
考点07 凸透镜成像规律的综合辨析
23.如图所示,凸透镜位于P处(图中未画出)位置不变,移动蜡烛,光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像,且甲处的像比乙处大,则( )
A.甲处可能成的是虚像 B.甲处像可能是缩小的
C.P点位置在甲的左侧 D.蜡烛的移动方向向左
【答案】B
【详解】A.由于两次都能在光屏上成清晰的像,所以甲、乙两处都成实像,故A错误;
B.由于题干未提供物距和凸透镜的焦距,因此甲处可能成放大的实像也可能成缩小的实像,故B正确。
CD.由题意可知,光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像,且甲处的像比乙处大,根据“凸透镜成实像时,物远像近像变小”可知,像在不断地靠近凸透镜,因此凸透镜(P点位置)在乙的右侧,蜡烛在凸透镜的右侧,此时蜡烛在远离凸透镜,因此蜡烛也向右移动,故CD错误。
故选B。
24.小明在探究凸透镜成像特点时,将蜡烛、凸透镜、光屏放置在如图所示位置时,光屏上恰好出现等大的清晰的像,下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是10cm
B.此时光屏呈现的是正立的像
C.当蜡烛变短后,光屏上的像将向下移动
D.将蜡烛向左移动5cm,光屏必须向左移动5cm才能找到清晰的像
【答案】A
【详解】A.由图可知,此时成等大的像,根据凸透镜成像规律可知
u=v=2f=20.0cm
解得f=10.0cm,故A正确;
B.凸透镜成像时,实像都是异侧倒立,所以此时光屏呈现的是倒立的像,故B错误;
C.当蜡烛变短后,根据过光心不改变方向,像会向上移动,故C错误;
D.蜡烛向左移动5cm,光屏上成倒立、缩小的实像,光屏也向左移动,光屏移动的距离小于5cm才能成清晰的像,故D错误。
故选A。
25.物体离凸透镜22厘米时,能在光屏上得到一个清晰的倒立的缩小的像,则下列判断中正确的是( )
A.如果物距小于11厘米时,一定不能成实像
B.如果物距等于11厘米时,一定成放大的实像
C.如果物距大于11厘米时,一定成放大的实像
D.改变物距,当像距为11厘米时,在光屏上可能得到一个放大的像
【答案】D
【分析】光屏上能呈接到的像是实像.物体离凸透镜22cm时,凸透镜能得到倒立、缩小的实像,22cm>2f,所以f <11cm.
【详解】A.如果物距小于11cm时,u<f,成正立、放大的虚像,2f>u>f,成倒立、放大的实像,所以,A描述错误;
B.如果物距等于11cm时,u>2f,成倒立、缩小的实像,u=2f,成倒立、等大的实像.2f>u>f,成倒立、放大的实像,B描述错误;
C.如果物距大于11cm时,u>2f,成倒立、缩小的实像,u=2f,成倒立、等大的实像.2f>u>f,成倒立、放大的实像,C描述错误;
D.当像距为22cm时,u>2f,成倒立、放大的实像,D描述正确;
26.当蜡烛、透镜甲和光屏放置在图示位置时,烛焰在光屏上成清晰的像。小明进行以下两种操作,均可在光屏上再次成清晰的像,操作1:保持蜡烛和光屏在图示位置不变,将透镜甲向左移到M点,操作2:保持蜡烛和透镜甲在图示位置不变,将透镜甲换成透镜乙,再向左移动光屏到N点,则下列说法正确的是( )
A.两次操作均可在光屏上观察到放大的像
B.透镜乙的焦距大于透镜甲
C.M点和N点之间距离定大于20cm
D.完成操作2后保持蜡烛和光屏位置不动移动透镜乙可能出现等大的像
【答案】C
【详解】A.如图,此时物距为40cm,像距为20cm,烛焰在光屏上成清晰的像,此时的像为倒立、缩小的实像;根据光路可逆原理可知,保持蜡烛和光屏位置不变,当物距为20cm时,像距为40cm,仍可在光屏上成清晰像,此时物距小于像距,成的是倒立、放大的实像;保持蜡烛和透镜甲在图示位置不变,将透镜甲换成透镜乙,再向左移动光屏到N点,光屏上能成清晰像,像距变小,说明透镜乙对光的会聚能力更强,成的像更小,是缩小实像,故A错误;
B.透镜乙对光的会聚能力更强,所以透镜乙的焦距小于透镜甲,故B错误;
C.由A项分析可知,将透镜甲向左移到M点,此时物距为20cm,所以M点在30cm刻度处;操作2中,透镜位置不变,N点在透镜右侧,所以,M点和N点之间距离定大于20cm,故C正确;
D.完成操作2后,光屏上成的是缩小实像,则此时物距与像距之和大于四倍焦距,成等大实像时,物距、像距均等于二倍焦距,则物距与像距之和为四倍焦距,所以,保持蜡烛和光屏位置不动移动透镜乙不可能出现等大的像,故D错误。
故选C。
27.如图为“探究凸透镜成像规律”实验装置。此时,光屏上能看到烛焰清晰的像,下列说法中正确的是( )
A.光屏上成的像一定是正立、缩小的实像
B.蜡烛向右移动,光屏上一定呈现烛焰放大的像
C.仅将凸透镜换成焦距相同,直径更大的凸透镜,此时光屏上的像将变大
D.保持凸透镜位置不变,对调蜡烛和光屏,则光屏上一定呈现烛焰放大的像
【答案】D
【详解】A.由图可知,物距大于像距,此时成倒立、缩小的实像,故A错误;
B.若将蜡烛向右移动,此时物距变小,像距变大,像变大,当物距大于像距时,仍然成倒立、缩小的实像,故B错误;
C.用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较大的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,成像大小不会变化,但经凸透镜的光线变多,所成的像与原来的像相比,比原来亮,故C错误;
D.保持凸透镜位置不变,对调蜡烛和光屏,则物距小于像距,根据凸透镜成像规律可知,此时成倒立、放大的实像,故D正确。
故选D。
28.小明在探究凸透镜成像规律时,做了如下实验:
①用平行光正对凸透镜照射,移动光屏得到一个最小、最亮的光斑,如图甲所示;
②保持该透镜位置不变,将点燃的蜡烛放在图乙所示的位置,移动光屏得到烛焰清晰的像(图中未画出)。则下列说法不正确的是( )
A.实验②中,烛焰在光屏上成倒立放大的实像
B.实验②中,像到透镜的距离一定大于20cm
C.若增大蜡烛与透镜的距离,所成的像会变小
D.若蜡烛与透镜的距离大于10cm,则在另一侧通过透镜可以观察到烛焰正立、放大的虚像
【答案】D
【详解】AB.由①可知,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,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距是
f=60.0cm﹣50.0cm=10.0cm
实验②中,此时物距
u=50cm﹣35cm=15cm
大于一倍焦距,小于二倍焦距,根据
2f>u>f
v>2f
即像距大于20cm,成倒立、放大的实像,故AB正确,不符合题意;
C.若增大蜡烛与透镜的距离,此时物距增大,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,所成的像会变小,故C正确,不符合题意;
D.若蜡烛与透镜的距离大于10cm,即物距大于一倍焦距,小于二倍焦距,根据
2f>u>f
成倒立、放大的实像,当蜡烛与透镜的距离小于10cm,才能在另一侧通过透镜可以观察到烛焰正立、放大的虚像。故D错误,符合题意。
故选D。
考点08 作图题
29.如图所示,F表示凸透镜的焦点,A是烛焰上的一点,完成光路图。
【答案】
【详解】如图,此时物距小于一倍焦距,成正立、放大的虚像,属于放大镜原理。根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点、通过光心的光线传播方向不变,折射光线的反向延长线的交点即为A点的像。作图如下:
30.如图所示,物体AB在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间,请在图中利用作光路图的方法作出物体AB经凸透镜折射所成的像A'B'。(请保留作图痕迹)
【答案】
【详解】过A点画平行于主光轴的光线,该光线经凸透镜折射后过焦点;画通过光心的光线,过凸透镜光心的光线传播方向不改变,两条折射光线的交点A′就是A点的像。过A′向主光轴引垂线段,垂足为B′,A′B′即为物体AB经凸透镜折射所成的像。如图所示:
31.如图所示,MN为凸透镜的主光轴,O为凸透镜的光心,F为凸透镜的焦点,将点燃的蜡烛放在凸透镜的二倍焦距处,烛焰S点发出两条光线SA、SO。请你在图中作出S的像点,并完成光路。
【答案】
【详解】蜡烛位于2倍焦距处,根据凸透镜成像规律可知,当物距等于2倍焦距时,像距也为2倍焦距,此时成倒立等大的实像,而过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,过右侧2倍焦距点作垂线,连接SO并延长,交垂线于,另一条光线经凸透镜折射后也与垂线相交于S',即为S的像。如图所示:
考点09 上海考点练(含实验题)
32.物体放在凸透镜前,在透镜另一侧离透镜30厘米的光屏上成一个清晰缩小的像。该凸透镜的焦距可能为( )
A.20厘米 B.30厘米 C.40厘米 D.50厘米
【答案】A
【详解】根据凸透镜成像规律,当物距大于二倍焦距时,成倒立缩小的实像,此时像距在一倍焦距和二倍焦距之间,则有
解得。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
33.当物体距离凸透镜8cm时,在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像,若保持物体与光屏的位置不变,把凸透镜向光屏方向移动2cm,则在光屏上又成一清晰的缩小的像。则凸透镜的焦距为( )
A.f<2cm B.2cm<f<4cm C.4cm<f<5cm D.5cm<f<8cm
【答案】C
【详解】物体离凸透镜8cm时,在透镜的另一侧得到一个的清晰放大的实像,2f>u>f,所以2f>8cm>f,即
8cm>f>4cm
保持物体与光屏的位置不变,把凸透镜向光屏方向移动2cm,在光屏上又成一清晰的缩小的像,可知
u=10cm>2f
即
f<5cm
综上所述
4cm<f<5cm
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
34.某同学做凸透镜成像实验时,光屏上成倒立、缩小的像,物体到凸透镜的距离为20厘米。下列关于该透镜的焦距f,说法正确的是( )
A.f>10厘米 B.f =10厘米 C.f<10厘米 D.无法判断
【答案】C
【详解】根据题意知道,当物体到凸透镜的距离为20cm时,在透镜另一侧的光屏上成一个倒立、缩小的像,说明此时的物距大于二倍焦距,即
解得
故选C。
35.将物体放在凸透镜前20厘米处,在凸透镜另一侧的光屏上成倒立放大的像,当物体移动到距凸透镜50厘米处,则通过凸透镜成( )
A.倒立放大的实像 B.倒立等犬的实像
C.倒立缩小的实像 D.正立放大的虚像
【答案】C
【详解】物体位于凸透镜前20cm处,在凸透镜另一侧的光屏上成倒立放大的像,则
解得
当物体移动到距凸透镜50cm处时,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
36.某同学用放大镜观察如图所示的物理书封面。他将放大镜从靠近书本的位置到逐渐远离,则他所看到的像的先后顺序应该是( )
A.甲乙丙丁 B.乙甲丁丙
C.甲丙丁 D.甲丁丙
【答案】D
【详解】物理书在距凸透镜1倍焦距以内时,成正立、放大的虚像;凸透镜逐渐远离物理书时,处在1倍和二倍焦距之间成倒立、放大的实像;当物理书刚好处在2倍焦距时,成倒立、等大的实像;当物理书处在大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像,因此所看到的像的先后顺序应该是:正立放大、倒立放大、倒立缩小,由图知,他所看到的像的先后顺序应该是甲丁丙。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
37.将发光体放在距凸透镜前10厘米处,能从另一侧透过凸透镜看到正立的像。再将发光体向远离透镜方向移动一段距离,该距离为d,在另一侧距透镜15厘米处的光屏上能看到清晰的像。关于d的大小及该像情况判断,正确的是( )
A.d一定大于10厘米 B.d可能小于5厘米
C.该像一定是放大的实像 D.该像可能是等大的实像
【答案】A
【详解】AB.将发光体放在距凸透镜前10厘米处,能从另一侧透过凸透镜看到正立的像。再将发光体向远离透镜方向移动一段距离,该距离为d,在另一侧距透镜15厘米处的光屏上能看到清晰的像,根据物距和相距关系可得
解得
因为将发光体放在距凸透镜前10厘米处,能从另一侧透过凸透镜看到正立的像。故
解得
故A正确,B错误;
CD.在另一侧距透镜15厘米处的光屏上能看到清晰的像,该像可以是缩小、等大、放大。故像的大小无法确定,故CD错误。
故选A。
38.验证凸透镜成像规律”的实验中,将蜡烛的焰心、凸透镜的中心和光屏的中心调到大致在同一 。现有两个焦距分别为5厘米、20厘米的凸透镜,选择其中的一个放置于光具座的A点,如图所示。将蜡烛置于B点,此时成正立的像,观察者应在凸透镜的 侧(选填“左”或“右”)进行观察。若保持蜡烛的位置不变,更换另一凸透镜置于A点,可成倒立 (选填“缩小”或“放大”)的实像,再将蜡烛从B点移至C点所成的像会 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【答案】 高度 右 缩小 变小
【详解】[1]“验证凸透镜成像规律”的实验中,将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度处,可以使像成在光屏中央。
[2][3]蜡烛置于B点,成正立的像,可判断该像是虚像,像和物在同侧,观察者应在凸透镜的右侧进行观察。此时物距小于焦距
所以第一次所选凸透镜的焦距是20cm,更换另一个焦距为5cm的凸透镜,物距大于二倍焦距,由凸透镜成像规律可知,成倒立、缩小的实像。
[4]将蜡烛从B点移至C点的过程中,物距变大,像距变小,像变小。
39.如图所示,在“探究凸透镜成像规律”的实验中,应先将烛焰、凸透镜、光屏的中心大致调节在 上,目的是 。若所用凸透镜的焦距为10厘米,将蜡烛放于光具座A点处,保持位置不变,移动光屏至F点找到清晰缩小的像,这个像一定是 像(选填“实”或“虚”),此时凸透镜可能位于光具座的 两点之间(选填:“AB”、“BC”、“CD”、“DE”或“EF”)。
【答案】 同一高度 使像成在光屏中央 实 DE
【详解】[1][2]探究凸透镜成像规律的实验中,为了让像成在光屏的中央,应先调节烛焰、凸透镜、光屏的中心,使它们大致在同一高度。
[3]此时的像能呈现在光屏上,故这个像一定是实像。
[4]根据凸透镜成像规律,当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,此时的像在焦距与二倍焦距之间,由图可知蜡烛在40.0 cm刻度线处,光屏在90.0 cm刻度线处,凸透镜的焦距为10cm,则凸透镜应该在DE之间。
一、单选题
1.(2023·上海松江·二模)某物体距离凸透镜25厘米,透过透镜在光屏上成放大的像,若将物体移动到距离透镜50厘米处,则此时成( )
A.放大的虚像 B.缩小的实像 C.放大的实像 D.正立的虚像
【答案】B
【详解】物体距离凸透镜25厘米,透过透镜在光屏上成放大的像,由凸透镜成像原理可得
f<25cm<2f
解得
12.5cm<f<25cm
将物体移动到距离透镜50厘米处,由于
2f<50cm
由凸透镜成像原理可知,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.(22-23八年级上·上海奉贤·期末)某透镜的焦距为10厘米,当物体沿主光轴从距透镜15厘米处向30厘米处移动时,( )
A.像变小,像距变小 B.像变大,像距变大
C.像先变小后变大,像距变大 D.像先变小后变大,像距变小
【答案】A
【详解】物体由15cm即大于一倍焦距处向30cm即大于二倍焦距处移动的过程中,所成的都是实像,而物距变大,则像距变小,像也变小,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
3.(2023·上海黄浦·二模)已知某物体透过凸透镜,在距离透镜20厘米的光屏上成缩小的像,若将物体移动到距离凸透镜10厘米处,则此时成( )
A.放大的虚像 B.放大的实像 C.等大的实像 D.缩小的实像
【答案】A
【详解】某物体透过凸透镜在距离透镜20厘米的光屏上成缩小的像,此时的像是倒立、缩小的实像,则
2f>20cm>f, 10cm<f<20cm
若将物体移动到距离凸透镜10厘米处,10cm<f 成正立放大的虚像。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
4.(23-24八年级上·上海徐汇·期末)同学做凸透镜成像时,把物体放在离凸透镜20厘米处,光屏上得到一个清晰的倒立缩小的像,下列判断中正确的是( )
A.如果把物体放在物距小于10厘米处时,一定不能成实像
B.如果把物体放在物距等于10厘米处时,一定成放大的实像
C.如果把物体放在物距大于10厘米处时,一定成放大的实像
D.如果改变物距,当像距等于20厘米时,一定成放大的实像
【答案】D
【详解】光屏上能呈接到的像是实像。所以,物体离凸透镜20cm时,凸透镜能得到倒立、缩小的实像,即20cm>2f,所以f<10cm。
A.如果物距小于10cm时,u<f,成正立、放大的虚像,2f>u>f,成倒立、放大的实像,故A不符合题意;
B.如果物距等于10cm时,u>2f,成倒立、缩小的实像。u=2f,成倒立、等大的实像。2f>u>f,成倒立、放大的实像,故B不符合题意;
C.如果物距大于10cm时,u>2f,成倒立、缩小的实像。u=2f,成倒立、等大的实像。2f>u>f,成倒立、放大的实像,故C不符合题意;
D.根据光的可逆性,当像距为20cm时,v>2f,成倒立、放大的实像,故D符合题意。
故选D。
5.(21-22八年级上·上海崇明·期末)如图所示,A、B、C在凸透镜的主光轴上,F为焦点,若保持凸透镜和光屏的位置不变,则物体放在哪个位置时,可能在光屏上观察到物体的像( )
A.A点 B.B点 C.F点 D.C点
【答案】A
【详解】ABCD.观察图可知,物体所成的像是实像,且像距与焦距的关系为:2f>v>f;根据凸透镜成像的规律可知,像的特点是倒立、缩小的实像,且物体位于2倍焦距以外,即物距u>2f,因此可以确定物体的位置在A点,故A符合题意,BCD不符合题意你。
故选A。
二、填空题
6.(23-24八年级下·上海宝山·期末)如图所示,凸透镜焦距为10厘米。保持透镜位置不变,当蜡烛在 15 厘米刻度处时,为了在光屏的中心找到像,应调整光屏的 并将光屏向 透镜方向移动(选填“远离”或“靠近”),最终会在光屏上成倒立、 的实像(选填“放大”“等大”或“缩小”)。
【答案】 高度 靠近 缩小
【详解】[1]为使像能成在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度处,所以光屏应向上调整,即应调整光屏的高度。
[2][3]由题意知,凸透镜的焦距f=10cm,凸透镜放在了50cm刻度处,当蜡烛在15cm刻度处时,物距为
u=50cm-15cm=35cm
此时u>2f,由凸透镜成像的规律可知,此时成倒立缩小的实像,并且像处于f<v<2f之间,现在光屏放在了70cm处,
70cm-50cm=20cm
正好在2倍焦距上,所以光屏应靠近透镜。
7.(21-22八年级下·上海闵行·期中)在天宫课堂中,王亚平向大水球中间注入一个气泡,如图所示。通过水球能看到她的两个像:一个是正立缩小的像,另一个是倒立缩小的像,如图所示。
解释两个像的成因时,老师画出如图所示的图示。其中倒立缩小的像是由图上、下两部分水形成的,该像是 (选填“完整”或“不完整”)的;图中间部分的水相当于两个 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),你判断的依据是: 。
【答案】 完整 凹透镜 见解析
【详解】[1]在水球光学实验中,成倒立缩小的像是由图上、下两部分水形成的,从图中可以看出,上、下两部分水所组成的透镜中间厚边缘薄,因此相当于凸透镜,凸透镜成像是由光的折射形成的,中间部分也会有光通过上下部分的水折射而会聚成像,因此所成的像是完整的。
[2][3]图中水球中间部分被气泡分为了两部分,中间是空气、气泡周围是水,两个水透镜中间薄边缘厚,相当于凹透镜,这个时候水球中间又出现了一个正立、缩小的虚像,所以中间部分的水相当于两个凹透镜。
8.(2024·上海松江·二模)小明发现自己戴的近视眼镜的镜片是一块凹透镜,于是他查阅相关资料得知:①物体通过凹透镜成缩小的像,且物距越大、像距越大、像越小;②同一物体,物距相同时,通过焦距越小的凹透镜,所成的像越小;③近视眼镜的镜片度数与其焦距的关系如下表:
焦距(米)
镜片度数
2
50
1
100
0.5
200
0.2
500
(1)分析表格数据中近视眼镜的镜片度数与其焦距的数量关系,可得结论: ;
(2)小明将近视眼镜逐渐靠近纸上文字时,看到的文字大小将逐渐 (选填“增大”或“减小”);
(3)小明分别将A、B 两副不同度数的近视眼镜,放置在书籍前相同位置,通过镜片观察到不同的像,如图(a)、(b)所示,请判断哪副眼镜的镜片度数较高,并说明理由: 。
【答案】 近视眼镜的镜片度数与焦距成反比 增大 见解析
【详解】(1)[1]分析表中数据可知,焦距变为原来的几分之一,近视眼镜的镜片度数就变为原来的几倍,故得出结论:近视眼镜的镜片度数与焦距成反比。
(2)[2]小明将近视眼镜逐渐靠近纸上文字时,即物距减小,则像会变大,即看到的文字大小将逐渐增大。
(3)[3]将A、B两副不同度数的近视眼镜,放置在书籍前相同位置,由图可知,B眼镜成的像更小,所以B眼镜焦距小,近视眼镜的镜片度数与焦距成反比,所以B眼镜的度数较高。
三、实验题
9.(23-24九年级下·上海·阶段练习)在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)小华测焦距f时,将凸透镜正对太阳,在透镜下方的白纸上呈现一圆形光斑时,测得光斑到透镜的距离为L,将白纸再靠近透镜一段距离,发现白纸上又出现了相同大小的光斑,则L f(选填“<”“>”或“=”);
(2)小明将蜡烛、凸透镜和光屏按图所示位置放置并调节,使烛焰、透镜、光屏的中心在 上。若此时光屏上恰能成清晰的像,则该像为倒立、 (放大、缩小、等大)的实像;
(3)保持透镜的位置不变,使烛焰从距离凸透镜较远处逐次靠近透镜,每次都移动 (选填“光屏”或“蜡烛”),使烛焰在光屏上成像,会发现像 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 > 同一高度 放大 光屏 变大
【详解】(1)[1]凸透镜正对太阳,白纸上呈现一光斑时,光斑到透镜的距离为L,将白纸再靠近透镜一段距离,发现白纸上又出现了相同大小的光斑,如图:
说明开始时白纸在一倍焦距以外,后一次在一倍焦距以内,即L大于f。
(2)[2]实验时应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一直线上,并且大致在同一高度,即使应烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,像才能成在光屏的中央位置。
[3]由图可知,此时物距小于像距,成倒立放大的实像。
(3)[4][5]烛焰从距离凸透镜较远处逐次靠近透镜,物距变小,像距变大,像变大。透镜的位置不变,则需要每次向后移动光屏。
10.(2024·上海宝山·三模)小张、小李和小王三位同学在“研究凸透镜成等大实像时物距像距间的关系”时,选择了两个完全相同的能发光的物体A和B,一个光屏、一架光具座、三个凸透镜(f1=10厘米、f2=8厘米、f3=5厘米)进行实验。
他们将发光物A、凸透镜和光屏依次安装在光具座上,并调节他们的中心在同一高度;接着移动发光物A和光屏的位置,使光屏上的实像最清晰;
(1)如何判断该实像与物体大小相等?小张提出“只要用肉眼观看发光物A和光屏上清晰像的大小,就可以判定它们是否等大。”
你认为小张提出的做法是否妥当?若你认为不妥当,请你设计一个仅利用所提供的器材,能简便可靠判断凸透镜所成的实像是否与物体等大的方法。 。
(2)小张、小李和小王三位同学经过讨论,利用找到的可靠方法,各自选用一块凸透镜进行多次实验,得到凸透镜成等大实像时物距u和像距v的数据如下:
实验人员
物距u(厘米)
像距v(厘米)
小张
16
16
小李
10
10
小王
20
20
①横向比较表中每位同学测得数据可得:凸透镜成等大实像时,物距与像距的关系是:物距 像距;
②纵向比较三位同学测得像距v,发现三位同学测得像距v并不相等。对此,你猜想造成它们不相等的原因可能是: ;
③要证实你的猜想是否正确,接下来需要做的是: 。
【答案】 否,将与A完全相同的B不发光安装在光屏中央,让所成的像与B重合 = 所使用的凸透镜都是焦距不同 让小李或者小王用小张的透镜进行实验,看实验数据是否与小张一致
【详解】(1)[1]实验器材有两个完全相同的能发光的物体A和B,故可以让物体B与物体A在光屏上所成的像进行对比,从而判断出像与物体A的大小关系,因此将与A完全相同的B不发光安装在光屏中央,让所成的像与B重合即可。
(2)[2] 横向比较表中每位同学测得数据,可以明显看出,当成等大的像时,物距与像距相等。
[3] 小张、小李和小王三位同学各自选用一块凸透镜进行实验, 不是同一凸透镜,三位同学所使用的凸透镜都是焦距不同的,所以像距不相等。
[4]只需要验证实验结果不同仅是因为三人所用凸透镜不同造成的,而非他们的实验过程、实验方法造成的,因此可以让小李或者小王用小张的凸透镜进行实验看实验结论是否与小张一致,一致则说明是凸透镜不同造成的他们三人不同的结果。
11.(23-24八年级上·上海浦东新·期末)某小组同学在“探究凸透镜成像规律”实验的过程中发现:有时光屏上不能成像;有时能在光屏上成缩小的像;有时能在光屏上成放大的像;有时能在光屏上成等大的像。为了研究产生这些现象的条件和规律,该小组同学进行实验,并将每次实验中的相关数据及现象记录在下表中:
表一(凸透镜的焦距为厘米)
表二(凸透镜的焦距为厘米)
实验序号
物距(厘米)
像距(厘米)
像的大小
实验序号
物距(厘米)
像距(厘米)
像的大小
1
5
光屏上不能成像
5
6
光屏上不能成像
2
15
30
放大
6
15
60
放大
3
20
20
等大
7
24
24
等大
4
30
15
缩小
8
30
20
缩小
(1)分别比较实验序号1或5中的物距与各自凸透镜焦距的大小关系,及成像情况,可得出的初步结论是:当 ,在凸透镜的同一侧成 ;
(2)继续分析表格中的数据,并把表格中的物距u与各自凸透镜的一倍焦距和二倍焦距进行比较,发现当 时,在光屏上成放大的像;当 时,在光屏上成等大的像;当 时,在光屏上成缩小的像;
(3)请进一步分析比较实验序号2与3与4(或6与7与8)数据中的物距u与像距v及所成像的变化关系,可得出的初步结论是: 。
【答案】(1) 物距小于一倍焦距 正立放大的虚像
(2) 物距介于二倍焦距与一倍焦距之间 物距等于二倍焦距 物距大于二倍焦距
(3)物距增大时,像距减小,像变小
【详解】(1)[1][2]分别比较实验序号1或5中的物距与各自凸透镜焦距的大小关系,以及成像情况,物体此时距透镜的距离都小于一倍焦距,物体成的是正立放大的虚像,由于虚像不是由实际光线会聚而成,所以光屏上也不会有清晰的像,故能得出结论:当物距小于一倍焦距时,在凸透镜的同一侧成正立的放大的虚像。
(2)[1][2][3]根据表格中的物距u分别与各自凸透镜的一倍焦距和二倍焦距进行比较可知,当物距介于二倍焦距与一倍焦距之间时,在光屏上成放大的像;当物距等于二倍焦距时,所成的像是等大的;当物距大于二倍焦距时,所成的像是缩小的。
(3)分析比较实验序号2与3与4(或6与7与8)数据中的物距u与像距v及所成像的变化关系,可以发现当物距增大时,像距减小,光屏上成的像变小,故能得出结论:物距增大时,像距减小,像变小。
1.(2024•松江区二模)小明发现自己戴的近视眼镜的镜片是一块凹透镜,于是他查阅相关资料得知:①物体通过凹透镜成缩小的像,且物距越大、像距越大、像越小;②同一物体,物距相同时,通过焦距越小的凹透镜,所成的像越小;③近视眼镜的镜片度数与其焦距的关系如表:
焦距(米)
镜片度数
2
50
1
100
0.5
200
0.2
500
(1)分析表格数据中近视眼镜的镜片度数与其焦距的数量关系,可得结论: D=×100 。
(2)小明将近视眼镜逐渐靠近纸上文字时,看到的文字大小将逐渐 减小 (选填“增大”或“减小”)。
(3)小明分别将A、B两副不同度数的近视眼镜,放置在书籍前相同位置,通过镜片观察到不同的像,如图(a)、(b)所示,请判断哪副眼镜的镜片度数较高,并说明理由: B;相同条件下通过眼镜B所成的像较小,说明其焦距较小,由D=×100可知该眼镜的镜片度数较高 。
【分析】(1)由表格中数据分析,得出度数与焦距的反比例关系;
(2)凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用;
(3)由图可知相同条件下眼镜A、B所成像的大小,根据“同一物体,物距相同时,通过焦距越小的凹透镜,所成的像越小”可知两眼镜片的焦距关系,再根据度数和焦距的关系分析得出结论。
【解答】解:(1)根据表格中数据,眼镜的度数变大,透镜的焦距变小,且二者的乘积均等于100,即Df=100,为定值,则D=×100;
(2)近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,使原来会聚成像的光线推迟会聚,将近视眼镜逐渐靠近纸上文字时,看到的文字大小将逐渐增大;
(3)分别将近视眼镜A、B放置在书籍前相同位置,由图可知通过眼镜B所成的像较小,则根据题意可知其焦距较小,由D=×100可知眼镜B的镜片度数较高。
故答案为:(1)D=×100;(2)增大;(3)B;相同条件下通过眼镜B所成的像较小,说明其焦距较小,由D=×100可知该眼镜的镜片度数较高。
【点评】本题考查近视眼的矫正,难度不大。
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