内容正文:
第5章 透镜及其应用(解答题30道)
1.今年夏天,小林家摆放在窗台上的球形金鱼缸(如图)竟然引燃了附近的窗帘成为火灾的“纵火犯”,请运用所学的光学知识,系统地解释一下原因。
2.在日常学习中,我们要用发散的思维多视角对题目进行审视,我们要善于提炼和归纳,从而领悟问题中蕴藏的规律和方法,进而做到举一反三、触类旁通。现在,就请同学们尝试解决下面两个题目吧:
(1)某同学在学校乒乓球比赛中光荣的代表班级参赛,最终获得金牌,为班级争得了荣誉。为了测出该金牌的密度,她先用天平测出金牌的质量m1,然后将金牌浸没到装满水的溢水杯中,溢出的水流入质量为m2的空烧杯中,测得烧杯和溢出水的总质量为m3,已知水的密度为ρ水。该同学利用了怎样的物理原理和方法?请你推导出该金牌密度的表达式。
(2)小明利用光具座探究凸透镜成像规律,他将点燃的蜡烛、凸透镜分别固定在光具座上,当各光具处在如图所示的位置时,光屏上得到了清晰的像。他根据题目条件正确求解了所用凸透镜的焦距范围,下面是他的求解过程。
请你指出这类题目属于哪种类型,并用自己喜欢的方式写下解决此类问题的思路量规。
解:
由图可知,物距大于像距,所以光屏上成的是倒立缩小的实像;由规律可知物距大于2倍焦距,像距在一倍焦距和二倍焦距之间;即30cm>2f,f<20cm<2f,解得f<15cm,10cm<f<20cm,所以10cm<f<15cm。
3.在圆形鱼缸里养的鱼,看起来比真实的鱼要大,为什么?
4.给你一个透镜,用什么方法可以很快知道是凸透镜还是凹透镜?写出两种方法即可。
5.周末小明去森林公园游玩,
(1)看见阳光透过树叶的缝隙在地上留下圆形光斑,这是怎么形成的?
(2)在游玩过程中,不能随意丢弃未喝完的矿泉水瓶,因为在阳光照射下,它可能会引起森林火灾。
请你用所学物理知识解释以上情况。
6.在人们印象中,洗车就应该找个好天气,车身表面的水渍更容易干。实际上车主应该尽量避免在中午太阳很强烈的时候洗车,请你用所学的物理知识解释。
7.如图所示的是显微镜的结构及其工作光路图,请你认真观察和分析并回答下列问题:
(1)反光镜是凹面镜,物镜与目镜分别是什么镜呢?
(2)反光镜的工作原理是什么?反光镜对光有发散还是会聚作用?
(3)载物片中的物体离物镜的距离应满足什么条件?人眼通过目镜看到的像是实像还是虚像?
(4)你认为显微镜之所以能显微的原因是什么?
8.森林防火,人人有责。当我们走到森林里去玩耍时千万不能将我们手中装满水的塑料瓶子乱扔在森林里面,这样容易引起火灾。请用所学的物理知识解释,这是为什么?
9.如图是一瓶矿泉水,小龙透过柱状水瓶看到标签说明中的小字变大了;将这瓶水放入冰箱冷冻,矿泉水完全结冰时发现瓶内的冰把瓶子撑得明显“鼓起来”了。请用所学物理知识回答:
(1)透过柱状水瓶看到标签说明中的小字变大的原因;
(2)矿泉水结冰后,瓶子为什么被冰撑得明显“鼓起来”了?
10.小超同学的爷爷一直佩戴着眼镜,他想知道这副眼镜的镜片是凸透镜还是凹透镜,但是又不想直接用手去触摸眼镜镜片,请你利用太阳光帮助小超同学进行检验,要求写出具体的操作、相应的现象和可能的结果。
11.近年来,中小学生近视眼发病率逐年增加,近视眼的成因是晶状体太薄还是太厚?很多学生藏上了近视眼镜,那么近视眼镜的镜片是凸透镜还是凹透镜?
12.在有阳光的情况下,给你一张白纸和一把刻度尺,如何粗略地测出凸透镜的焦距?
13.一场大雨过后,菜农会及时地把塑料大棚上的积水放掉,请你用学过的知识解释为什么?
14.2021年12月9日15点40分,“天宫课堂”第一课正式开讲,这是时隔8年之后,中国航天员再次在太空授课。航天员王亚平在一个水球内中间部分注入一气泡,我们看到了水球中形成一正一反两个王亚平头部的像。请你回答以下问题:
(1)请说出倒立的像形成的光学原理;
(2)气泡中看到正立缩小的像。有同学认为是气泡起到凸透镜作用形成的,你是否同意他的观点?为什么?
15.如图,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,按照2:1的比例画出平行光经过它们之后的光线。哪个凸透镜使光偏折得更显著些?
16.在居室养几尾漂亮的金鱼,既能美化环境,又能调节心情。但是今年夏天,小林家摆放在窗台上的球形金鱼缸竟然引燃了附近的窗帘,成为火灾的“纵火犯”,如图,请运用所学光学知识解释火灾形成的原因。
17.晋代张华在《博物志》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承影,则得火”。图是我国古人用冰块制成的透镜将艾绒点燃的情景,请说出该冰透镜的种类及“用冰取火”所用到的物理知识。
18.照相机、投影仪、放大镜的成像都遵循凸透镜成像的规律,说一说它们分别应用了凸透镜成像的哪个规律。
19.如图所示,在天宫课堂中,王亚平制作了一个水球,同学们透过水球看到她倒立、缩小的像;接着她调整自己与水球间的距离,使倒立的像逐渐变大。请解释成像原理和像变大的原因。
20.在掌心滴一水滴,可以看到水滴下的手纹更“清晰”了,这是为什么?
21.在人眼的构造中,晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏。物体在视网膜上成像再经过神经系统传到大脑,经过大脑处理,我们就能看到物体。但是当我们将手指靠近眼睛到一定距离后,无论怎样努力眼睛都看不清楚手指,请说明此时眼睛看不清手指的原因 。
22.小明随父亲到河西走廊旅游,小明父亲用相机拍摄了张丹霞地貌的清晰照片(如图甲所示),小明发现照片中岩层的像比较小,想把岩层拍得更大些,小明父亲便更换镜头在原地重新拍摄了一张清晰的照片,如图乙所示。
(1)两次拍摄成像大小不同的原因是什么?
(2)用相机拍照时,除了原地更换镜头,还可以怎么做使成的像变大?并说明理由。
23.为了提高防火意识,消防人员当众演示了一个令人惊奇的实验,将装有水的球形鱼缸摆放在窗边,让阳光透过鱼缸照到窗帘上,不一会窗帘就被点燃了,这是为什么?
24.小明同学在做探究凸透镜成像规律的实验中,光屏上得到发光体清晰的像,但他不小心用手指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上会出现怎样的情况?小勇说,光屏上会有指尖的像;小强说,光屏上会出现指尖的影子;小丽说光屏上不会出现指尖的影子也不会出现指尖的像。你认为他们三人中说法正确的是 (选填“小勇”、“小强”或“小丽”)。
25.在利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小华将凸透镜正对着太阳光,再把一张纸放在它的下面,如图所示。当在纸上呈现一个并非最小的光斑时,测得这个光斑到凸透镜的距离为l。小华推断,凸透镜的焦距f一定大于l。你认为小华的推断正确吗?请你设计一个简易的实验,检验小华的推断是否正确。
26.在图所示的盒中,只可放一个光学元件,入射进盒子的单色平行光线用1、2表示。对应的出射光线用①②表示,如果可供你选用的光学元件有A.平面镜;B.平行玻璃板;C.三棱镜;D.凸面镜;E.凹面镜;F.凸透镜;G.凹透镜。则图所示盒内应是那种元件?
27.如图是照相机原理图。用照相机拍照,在拍摄远景和近景时就如何调节镜头和胶片使像更清楚问题,请你提出自己的意见。
28.自制模型照相机:用硬纸板做两个粗细相差很少的纸筒,使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内,并能前后滑动(如图)。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为5~10cm的凸透镜,另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜。这样就做成了模型照相机。在较暗的室内,把凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,改变透镜和薄膜间的距离,就可以在薄膜上看到室外景物清晰的像。如果把薄膜换成感光胶片,就可以得到照相底片了,观察时请注意,薄膜上的景物是不是倒立的?
29.小明同学在做探究凸透镜成像规律的实验中,光屏上得到发光体清晰的像,但他不小心用手指指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上会出现怎样的情况?小勇说,光屏上会有指尖的像;小强说,光屏上会出现指尖的影子。你说呢?
30.为了防止森林火灾,在森林里不允许随地丢弃透明的装液体的饮料瓶。请你根据所学的物理知识,试分析原因。
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第5章 透镜及其应用(解答题30道)
1.今年夏天,小林家摆放在窗台上的球形金鱼缸(如图)竟然引燃了附近的窗帘成为火灾的“纵火犯”,请运用所学的光学知识,系统地解释一下原因。
【答案】见详解
【详解】球形鱼缸相当于凸透镜,对太阳光有会聚作用,会聚点温度高,若是落在窗帘上,达到窗帘的燃点,就会引燃窗帘,造成了火灾事故。
2.在日常学习中,我们要用发散的思维多视角对题目进行审视,我们要善于提炼和归纳,从而领悟问题中蕴藏的规律和方法,进而做到举一反三、触类旁通。现在,就请同学们尝试解决下面两个题目吧:
(1)某同学在学校乒乓球比赛中光荣的代表班级参赛,最终获得金牌,为班级争得了荣誉。为了测出该金牌的密度,她先用天平测出金牌的质量m1,然后将金牌浸没到装满水的溢水杯中,溢出的水流入质量为m2的空烧杯中,测得烧杯和溢出水的总质量为m3,已知水的密度为ρ水。该同学利用了怎样的物理原理和方法?请你推导出该金牌密度的表达式。
(2)小明利用光具座探究凸透镜成像规律,他将点燃的蜡烛、凸透镜分别固定在光具座上,当各光具处在如图所示的位置时,光屏上得到了清晰的像。他根据题目条件正确求解了所用凸透镜的焦距范围,下面是他的求解过程。
请你指出这类题目属于哪种类型,并用自己喜欢的方式写下解决此类问题的思路量规。
解:
由图可知,物距大于像距,所以光屏上成的是倒立缩小的实像;由规律可知物距大于2倍焦距,像距在一倍焦距和二倍焦距之间;即30cm>2f,f<20cm<2f,解得f<15cm,10cm<f<20cm,所以10cm<f<15cm。
【答案】(1)等效代替法, ;(2)见解析
【详解】(1)金牌放在盛满水的溢水杯中,金牌的体积等于溢出水的体积,已知空烧杯的质量m2,烧杯和水的总质量m3,则溢出水的质量
金牌的体积
金牌的密度
该过程利用了等效代替法。
(2)该题目计算凸透镜的焦距的范围,考查凸透镜成像规律的运用,属于推理型;解决此类问题首先明确成像的性质,包括像的正倒、大小、虚实,物距与焦距的大小关系,像距与焦距的大小关系,列出不等式组,解不等式组明确焦距的范围。
3.在圆形鱼缸里养的鱼,看起来比真实的鱼要大,为什么?
【答案】见解析
【详解】圆形的鱼缸向外凸出,和水一起相当于一个凸透镜,鱼在凸透镜的焦点之内,人看到的是鱼被放大后的正立的虚像。
4.给你一个透镜,用什么方法可以很快知道是凸透镜还是凹透镜?写出两种方法即可。
【答案】详见解析
【详解】(1)透镜对光线有会聚作用;凹透镜对光线有发散的作用。透镜正对着太阳光移动,另一侧能得到最小最亮的点说明是凸透镜,出现一个暗圈的是凹透镜;
(2)凸透镜能作为放大镜使用成放大的像;凹透镜成缩小的像。把透镜放在字的附近去看字,能起放大作用的是凸透镜,缩小的是凹透镜。
5.周末小明去森林公园游玩,
(1)看见阳光透过树叶的缝隙在地上留下圆形光斑,这是怎么形成的?
(2)在游玩过程中,不能随意丢弃未喝完的矿泉水瓶,因为在阳光照射下,它可能会引起森林火灾。
请你用所学物理知识解释以上情况。
【答案】(1)见解析;(2)见解析
【详解】(1)阳光透过树叶的缝隙在地上留下圆形光斑,这是小孔成像现象,树叶的缝隙起到了小孔的作用,光斑是太阳的像,是光的直线传播形成的。
(2)未喝完的矿泉水瓶相当于一个凸透镜,在阳光照射下,凸透镜对光线有会聚作用,容易引燃焦点处的树叶等,可能会引起森林火灾。
6.在人们印象中,洗车就应该找个好天气,车身表面的水渍更容易干。实际上车主应该尽量避免在中午太阳很强烈的时候洗车,请你用所学的物理知识解释。
【答案】见详解
【详解】因为水在漆面形成的水珠是典型的凸透镜,夏天中午的太阳光线最强,太阳光照在水珠上会发生折射,水珠起到了放大镜的作用,会把车漆局部温度升高,长时间下去车漆就毁了,所以车主应该尽量避免在中午太阳很强烈的时候洗车。
7.如图所示的是显微镜的结构及其工作光路图,请你认真观察和分析并回答下列问题:
(1)反光镜是凹面镜,物镜与目镜分别是什么镜呢?
(2)反光镜的工作原理是什么?反光镜对光有发散还是会聚作用?
(3)载物片中的物体离物镜的距离应满足什么条件?人眼通过目镜看到的像是实像还是虚像?
(4)你认为显微镜之所以能显微的原因是什么?
【答案】(1)物镜与目镜均为凸透镜;(2)光的反射,会聚;(3)载物片中的物体放在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间,虚像;(4)两次放大
【详解】(1)(3)显微镜是由两组透镜组成,靠近眼镜的叫目镜,靠近被测物体的叫物镜;物镜的作用是使物体在一倍焦距到两倍焦距以内,形成倒立、放大的实像,目镜相当于一个放大镜,成正立、放大的虚像,所以,物镜与目镜均为凸透镜。
(2)显微镜的反光镜是凹面镜,利用光的反射对光有会聚作用、能够制造平行光的凹面镜。
(4)普通的光学显微镜是根据凸透镜的成像原理,要经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜(凸透镜1)成像,这时候的物体应该在物镜(凸透镜1)的一倍焦距和两倍焦距之间,根据物理学的原理,成的应该是放大的倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”,经过目镜的第二次成像。由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,根据光学原理,第二次成的像应该是一个虚像,这样像和物才在同一侧。因此第一次成的像应该在目镜(凸透镜2)的一倍焦距以内,这样经过第二次成像,第二次成的像是一个放大的正立的虚像。如果相对实物来说的话,应该是倒立的放大的虚像。
8.森林防火,人人有责。当我们走到森林里去玩耍时千万不能将我们手中装满水的塑料瓶子乱扔在森林里面,这样容易引起火灾。请用所学的物理知识解释,这是为什么?
【答案】见解析
【详解】装满水的塑料瓶形成了一个凸透镜,当阳光照射时,会聚光线,热量集中,温度升高,会使树叶燃烧,造成火灾。所以,我们在森立不能随意丢弃装有水的塑料瓶。
9.如图是一瓶矿泉水,小龙透过柱状水瓶看到标签说明中的小字变大了;将这瓶水放入冰箱冷冻,矿泉水完全结冰时发现瓶内的冰把瓶子撑得明显“鼓起来”了。请用所学物理知识回答:
(1)透过柱状水瓶看到标签说明中的小字变大的原因;
(2)矿泉水结冰后,瓶子为什么被冰撑得明显“鼓起来”了?
【答案】(1)见解析;(2)见解析
【详解】(1)柱状水瓶相当于凸透镜,透过柱状水瓶看标签说明中的小字时,u<f,由凸透镜成像特点,成正立、放大的虚像,所以小字变大。
(2)矿泉水结冰后,质量不变,但冰的密度小于水的密度,根据可知,体积变大,所以瓶子被冰撑得明显“鼓起来”了。
10.小超同学的爷爷一直佩戴着眼镜,他想知道这副眼镜的镜片是凸透镜还是凹透镜,但是又不想直接用手去触摸眼镜镜片,请你利用太阳光帮助小超同学进行检验,要求写出具体的操作、相应的现象和可能的结果。
【答案】见解析
【详解】拿着爷爷的眼镜,正对着阳光,若在地上能找到一个很小很亮的点,这说明爷爷的眼镜是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用;若在地上看到眼镜的正下方的光线较暗,周围的光线较强,这说明该眼镜对光线具有发散作用,爷爷的眼镜是凹透镜,因为凹透镜对光线具有发散作用。
11.近年来,中小学生近视眼发病率逐年增加,近视眼的成因是晶状体太薄还是太厚?很多学生藏上了近视眼镜,那么近视眼镜的镜片是凸透镜还是凹透镜?
【答案】见解析
【详解】近视眼是由于晶状体太厚,对光线的会聚作用太强,使像成在视网膜的前方,为了使像成在视网膜上,就要戴凹透镜来矫正,使光线在进行人的眼睛以前先发散一下,以便使像成在视网膜上。
12.在有阳光的情况下,给你一张白纸和一把刻度尺,如何粗略地测出凸透镜的焦距?
【答案】见解析
【详解】使凸透镜正对太阳,纸放在透镜后面,与透镜平行,并前后移动,直到在纸上出现一个最小最亮的光斑为止,用刻度尺量出这时光斑与透镜间的距离,就约等于凸透镜的焦距。
13.一场大雨过后,菜农会及时地把塑料大棚上的积水放掉,请你用学过的知识解释为什么?
【答案】见解析
【详解】凸透镜对光有会聚作用,塑料薄膜和水都是透明的,雨水积压在塑料棚上会使塑料布下凸,导致中间厚边缘薄,类似凸透镜,下雨后,阳光通过这些“凸透镜”会聚,照到蔬菜上,被照蔬菜可能会被烤焦,其它未照到的蔬菜光照又不足,所以雨过天晴后,要将塑料棚上的积水放掉。
14.2021年12月9日15点40分,“天宫课堂”第一课正式开讲,这是时隔8年之后,中国航天员再次在太空授课。航天员王亚平在一个水球内中间部分注入一气泡,我们看到了水球中形成一正一反两个王亚平头部的像。请你回答以下问题:
(1)请说出倒立的像形成的光学原理;
(2)气泡中看到正立缩小的像。有同学认为是气泡起到凸透镜作用形成的,你是否同意他的观点?为什么?
【答案】(1)见解析;(2)见解析
【详解】(1)水球具有中间厚,边缘薄的特点,因此水球相当于一个凸透镜,成倒立缩小的实像,依据凸透镜成像规律,当物体成缩小倒立的实像时,表示物体在2倍焦距以外。
(2)不同意,根据凸透镜成像特点,成实像时都是倒立的,凸透镜成正立虚像是放大的,凹透镜只能成 正立、缩小、虚像,说明气泡起到凹透镜作用形成的。
15.如图,甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm,按照2:1的比例画出平行光经过它们之后的光线。哪个凸透镜使光偏折得更显著些?
【答案】见解析
【详解】平行于主光轴的光,经过凸透镜折射后会聚在焦点上,如图所示:
甲透镜比乙透镜的焦距更小,则甲使光偏折的更显著些。
16.在居室养几尾漂亮的金鱼,既能美化环境,又能调节心情。但是今年夏天,小林家摆放在窗台上的球形金鱼缸竟然引燃了附近的窗帘,成为火灾的“纵火犯”,如图,请运用所学光学知识解释火灾形成的原因。
【答案】见解析
【详解】球形鱼缸相当于凸透镜,对光有会聚作用,如果热量集中,就会引燃窗帘,造成了火灾事故。
17.晋代张华在《博物志》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承影,则得火”。图是我国古人用冰块制成的透镜将艾绒点燃的情景,请说出该冰透镜的种类及“用冰取火”所用到的物理知识。
【答案】见解析
【详解】要取火需要将光线会聚,所以应该将冰块制成凸透镜,透镜会把光线集中在焦点上时,所以当把艾放在焦点上时,会随着温度的升高达到燃点时即可燃烧。
18.照相机、投影仪、放大镜的成像都遵循凸透镜成像的规律,说一说它们分别应用了凸透镜成像的哪个规律。
【答案】见解析
【详解】照相机是利用物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时,成倒立、缩小的实像;投影仪是利用物体到凸透镜的距离在1倍焦距和2倍焦距之间时,成倒立、放大的实像;放大镜是利用物体到凸透镜的距离小于1倍焦距时,成正立、放大的虚像。
19.如图所示,在天宫课堂中,王亚平制作了一个水球,同学们透过水球看到她倒立、缩小的像;接着她调整自己与水球间的距离,使倒立的像逐渐变大。请解释成像原理和像变大的原因。
【答案】见解析
【详解】因为水球相当于一个凸透镜,当u>2f时,能成倒立、缩小的实像;此时王亚平到水球间的距离大于二倍焦距,所以同学们透过水球看到她倒立、缩小的实像。当王亚平到水球之间的距离变小,即物距变小,像距变大,像也变大。
20.在掌心滴一水滴,可以看到水滴下的手纹更“清晰”了,这是为什么?
【答案】见解析
【详解】掌心中的水滴相当于一个水凸透镜,此时手纹到水凸透镜的距离位于它的一倍焦距以内,相当于放大镜,成正立、放大的虚像,所以可以看到水滴下的手纹更“清晰”了。
21.在人眼的构造中,晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏。物体在视网膜上成像再经过神经系统传到大脑,经过大脑处理,我们就能看到物体。但是当我们将手指靠近眼睛到一定距离后,无论怎样努力眼睛都看不清楚手指,请说明此时眼睛看不清手指的原因 。
【答案】物体在晶状体一倍焦距以内,无法成像
【详解】当我们将手指靠近眼睛到一定距离后,若此时的物距小于凸透镜的一倍焦距,成的是正立、放大的虚像,虚像不能成在视网膜上,所以看不清楚手指。
22.小明随父亲到河西走廊旅游,小明父亲用相机拍摄了张丹霞地貌的清晰照片(如图甲所示),小明发现照片中岩层的像比较小,想把岩层拍得更大些,小明父亲便更换镜头在原地重新拍摄了一张清晰的照片,如图乙所示。
(1)两次拍摄成像大小不同的原因是什么?
(2)用相机拍照时,除了原地更换镜头,还可以怎么做使成的像变大?并说明理由。
【答案】(1)见解析;(2)见解析
【详解】(1)两次成像大小不同是由于所更换镜头的焦距不同,成像的像距也就不同,像的大小也不同。
(2)物体通过凸透镜成实像时,物距越小,像越大,像距越大,想把岩层拍得更大些,还可以使镜头离岩层更近一些。这样可以让物距减小,像距会变大,成的像也就变大。
23.为了提高防火意识,消防人员当众演示了一个令人惊奇的实验,将装有水的球形鱼缸摆放在窗边,让阳光透过鱼缸照到窗帘上,不一会窗帘就被点燃了,这是为什么?
【答案】见解析
【详解】装有水的球形鱼缸相当于凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,当阳光透过球形鱼缸时,将会聚于窗帘上某点处,窗帘上的聚光点温度上升,窗帘被点燃。
24.小明同学在做探究凸透镜成像规律的实验中,光屏上得到发光体清晰的像,但他不小心用手指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上会出现怎样的情况?小勇说,光屏上会有指尖的像;小强说,光屏上会出现指尖的影子;小丽说光屏上不会出现指尖的影子也不会出现指尖的像。你认为他们三人中说法正确的是 (选填“小勇”、“小强”或“小丽”)。
【答案】小丽
【详解】光屏上不会出现指尖的像,因为指尖触碰到凸透镜,这说明物距接近零,根据薄透镜成像公式,其像距也很小,而且成虚像,也就不可能指尖不可能通过透镜成像光屏上;光屏上仍然看到是发光体的实像,但像面上亮度会有所下降;故小丽的说法正确。
25.在利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小华将凸透镜正对着太阳光,再把一张纸放在它的下面,如图所示。当在纸上呈现一个并非最小的光斑时,测得这个光斑到凸透镜的距离为l。小华推断,凸透镜的焦距f一定大于l。你认为小华的推断正确吗?请你设计一个简易的实验,检验小华的推断是否正确。
【答案】见解析
【详解】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚一点,这点是凸透镜的焦点,光线到达焦点并且继续向前射出,这个非最小的光斑可能在焦点之前,也可能在焦点之后。小华猜测焦距大于l,说明光斑在焦点之前。如果向下移动凸透镜,此时光斑变大,说明光斑在焦点之前,焦距大于l,说明小华推断正确。如果向下移动凸透镜,此时光斑变小,说明光斑在焦点之后,焦距小于l,说明小华推断错误。
26.在图所示的盒中,只可放一个光学元件,入射进盒子的单色平行光线用1、2表示。对应的出射光线用①②表示,如果可供你选用的光学元件有A.平面镜;B.平行玻璃板;C.三棱镜;D.凸面镜;E.凹面镜;F.凸透镜;G.凹透镜。则图所示盒内应是那种元件?
【答案】D、C、A、F
【详解】a.出射光线的方向与入射光线的方向相反,并且相对于入射光线,出射光线的范围扩大,由此可知是一个对光线具有发散作用的面镜,即凸面镜。答案如下图所示:
b.平行光入射,平行光射出,光的传播方向发生了改变,且反射光线和入射光线之间的位置没有改变,由此可以确定这是三棱镜。答案如下图所示:
c.平行光入射,平行光射出,光的传播方向发生了改变,且反射光线和入射光线之间的位置发生了改变,由此可以确定这是平面镜。答案如下图所示:
d.平行光入射,经过光学元件后,根据入射光线对应的出射光线的位置关系的改变,可以确定出射光线变成了会聚光线,由此确定这是对光线具有会聚作用的凸透镜。即,平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后过焦点。答案如下图所示:
所以图所示盒内的元件分别是D、C、A、F。
27.如图是照相机原理图。用照相机拍照,在拍摄远景和近景时就如何调节镜头和胶片使像更清楚问题,请你提出自己的意见。
【答案】见解析
【详解】用照相机拍照,在拍摄远景时,镜头要离被拍景物远一些,调节胶片离镜头近一些,这样被拍景物清楚完整。在拍摄近景时,镜头要离被拍景物近一些,调节胶片离镜头远一些,这样被拍景物清楚完整。
28.自制模型照相机:用硬纸板做两个粗细相差很少的纸筒,使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内,并能前后滑动(如图)。在一个纸筒的一端嵌上一个焦距为5~10cm的凸透镜,另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜。这样就做成了模型照相机。在较暗的室内,把凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,改变透镜和薄膜间的距离,就可以在薄膜上看到室外景物清晰的像。如果把薄膜换成感光胶片,就可以得到照相底片了,观察时请注意,薄膜上的景物是不是倒立的?
【答案】薄膜上的景物是倒立的
【详解】在较暗的室内,把凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,改变透镜和薄膜间的距离,就可以在薄膜上看到室外景物清晰的像,此时薄膜相当于光屏,透镜到室外景物的距离大于透镜到薄膜之间的距离,即物距大于像距,由凸透镜成像的规律可知,此时物距大于二倍焦距,凸透镜成缩小、倒立的实像,所以薄膜上的景物是倒立的。
29.小明同学在做探究凸透镜成像规律的实验中,光屏上得到发光体清晰的像,但他不小心用手指指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上会出现怎样的情况?小勇说,光屏上会有指尖的像;小强说,光屏上会出现指尖的影子。你说呢?
【答案】见详解
【详解】不小心用手指指尖触摸到了凸透镜,由于凸透镜的其他部分仍能会聚光线而成像,所以光屏上呈现的仍然是烛焰完整的像,只是此时像比手指指尖触摸前的像要更暗。
30.为了防止森林火灾,在森林里不允许随地丢弃透明的装液体的饮料瓶。请你根据所学的物理知识,试分析原因。
【答案】见详解
【详解】答:由于透明的装液体的饮料瓶近似于凸透镜,凸透镜对光具有会聚作用,能将光会聚于焦点,产生高温,点燃枯叶杂草,引发火灾,所以为了防止森林火灾,在森林里不允许随地丢弃透明的装液体的饮料瓶。
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