内容正文:
主题一 声光热
专题03 透镜及其应用
(满分100分,时间60分钟)
一、选择题(每小题3分,共39分)
1.(2024·广东·模拟预测)【从生活走向物理】根据小明生活中的相应情景,题图所示是小明爷爷看近处物体时眼睛的成像光路图,为了矫正视力,他送给爷爷一副眼镜。眼镜的镜片应该是( )
A.平面镜 B.凸面镜
C.凸透镜 D.凹透镜
【答案】C
【详解】由图可知,像成在视网膜后面,是远视眼,远视眼应该用凸透镜矫正,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
2.(2024·广东东莞·一模)如图是小明戴上眼镜前、后观察到的远处帆船的情形,下列说法错误的是( )
A.小明眼镜相当于一枚放大镜 B.小明佩戴的眼镜对光线有发散作用
C.戴眼镜前帆船成像在视网膜的前方 D.戴眼镜后视网膜上可成倒立的实像
【答案】A
【详解】ABC.小明看远处的物体看不清,是因为远处物体所成的像成在了视网膜的前方,需要戴对光线具有发散作用的凹透镜矫正,放大镜属于凸透镜,故A错误,符合题意,BC正确,不符合题意;
D.人的眼睛相当于一架照相机,戴眼镜后视网膜上可成倒立、缩小的实像,故D正确,不符合题意。
故选A。
3.(2024·山西·中考真题)如图为青少年眼病患者眼球与正常眼球对比图。关于该患者的晶状体及视力矫正,下列说法正确的是( )
A.对光的会聚能力太强,需佩戴近视眼镜
B.对光的会聚能力太强,需佩戴远视眼镜
C.对光的会聚能力太弱,需佩戴近视眼镜
D.对光的会聚能力太弱,需佩戴远视眼镜
【答案】A
【详解】由图可知,患者眼球中的晶状体太厚,折光能力太强,形成的物像就会落在视网膜的前方,形成近视眼,因此应戴近视眼镜即凹透镜加以矫正。
故选A。
4.(2024·广东揭阳·一模)为加强安全管理,某学校师生开始用人脸识别系统进出校园,如图所示,下列说法正确的是( )
A.人脸识别屏上显示的是正立缩小的虚像
B.当学生远离识别系统摄像头时,显示屏上的像变小
C.显示屏上的像是光的反射形成的
D.该识别系统成像原理和投影仪相同
【答案】B
【详解】AD.人脸识别与照相机的原理相同,成倒立缩小的实像,故AD错误;
B.根据凸透镜的成像规律,凸透镜成实像时,物距变大,像距变小,像变小,当学生远离识别系统摄像头时,物距变大,显示屏上的像变小,故B正确;
C.显示屏上的像属于凸透镜成像,是光的折射形成的,故C错误。
故选B。
5.(2024·广东佛山·二模)题图为小明送给爷爷一款带有透镜的指甲刀,方便爷爷剪指甲。关于此款指甲刀的说法正确的是( )
A.透镜为凹透镜
B.剪指甲时,此透镜的功能相当于放大镜
C.剪指甲时,通过透镜可看到指甲倒立的像
D.剪指甲时,指甲到透镜的距离大于两倍焦
【答案】B
【详解】透镜为凸透镜,物距在一倍焦距以内,即指甲到透镜的距离小于一倍焦距,成正立、放大的虚像,相当于放大镜。
故选B。
6.(2024·山东泰安·中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏放置的位置如图所示时,烛焰在光屏上成清晰的倒立、等大的像。下列说法中( )
①该凸透镜的焦距为
②将蜡烛放在d点时成像规律与投影仪成像原理相同
③将蜡烛由b点移至a点时,移动光屏,可在光屏上成更小的像
④将蜡烛放在c点,移动光屏,可在光屏上成倒立、放大的像
A.只有①③正确 B.只有④正确 C.只有②④正确 D.只有③④正确
【答案】D
【详解】①由图可知,此时的物距等于像距,为20.0cm,成的是倒立、等大的实像,则
20.0cm=2f
故f=10.0cm,故①错误;
②将蜡烛放在d点时,物距小于焦距,成正立放大的虚像,与放大镜的原理相同,故②错误;
③凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小,将蜡烛由b点移至a点时,物距增大,像距减小,像变小,移动光屏,可在光屏上成更小的像,故③正确;
④将蜡烛放在c点,物距为
50.0cm-35.0cm=15.0cm
物距大于1倍焦距小于2倍焦距,可在光屏上成倒立、放大的像,故④正确。
故选D。
7.(2024·广东茂名·二模)“影”是生活中常见的光现象,下列关于“影”的形成原理对应正确的是( )
A.湖岸景色在水中形成的“倒影”——光的折射
B.留下美好记忆照片的“摄影”——凸透镜成像
C.做游戏时的“手影”——光的反射
D.幻灯机射到屏幕上的“投影”——平面镜成像
【答案】B
【详解】A.湖岸景色在水中形成的“倒影”是平面镜成的像,平静的水面相当于平面镜,其原理是光的反射,故A错误;
B.摄影是利用凸透镜成倒立、缩小、实像的原理进行工作的,是光的折射,故B正确;
C.手影是影子,光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体,在物体的后面形成的光照不到的暗区叫影子,这是光的直线传播造成的,故C错误;
D.幻灯机射到屏幕上的“投影”是利用凸透镜成倒立、放大、实像的原理进行工作的,是光的折射,故D错误。
故选B。
8.(2024·广东·三模)在图中的四个情境中,属于光的折射现象的是( )
A.手影 B.晷针留影
C.水中月亮 D.水球成像
【答案】D
【详解】A.墙壁上的手影是由于光沿直线传播形成的,故A不符合题意;
B.日晷是利用影子的位置来计时,也是利用光的直线传播,故B不符合题意;
C.平静的水面可视平面镜,水中的月亮属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故C不符合题意;
D.水球成像利用的是凸透镜成像原理,属于光的折射,故D符合题意。
故选D。
9.(2024·山东滨州·中考真题)关于光现象,下列说法正确的是( )
A.小孔成像是由光的折射形成的
B.“潭清疑水浅”是由光的反射形成的
C.用手机扫描二维码时,二维码应位于手机摄像头的二倍焦距以外
D.近视眼需要配戴由凸透镜片制成的眼镜进行矫正
【答案】C
【详解】A.小孔成像是由光沿直线传播形成的,故A错误;
B.“潭清疑水浅”是光由水中射向空气时发生折射,光远离透镜偏折,人眼沿着折射光线看过去,觉得水很浅,因此由光的折射形成的,故B错误;
C.用手机扫描二维码时,摄像头相当于照相机,根据凸透镜成像的特点可知,二维码应位于手机摄像头的二倍焦距以外,此时成倒立缩小的实像,故C正确;
D.近视眼是晶状体太厚,对光的会聚能力变强,使像成在视网膜的前方,因此需要配戴由凹透镜片制成的眼镜进行矫正,故D错误。
故选C。
10.(2024·北京·中考真题)如图所示的光现象,由于光的折射形成的是( )
A.故宫角楼在水中的“侧影”
B.树在地面上的“树影”
C.花在透镜下的“放大像”
D.月亮在水中的“像”
【答案】C
【详解】A.水面相当于平面镜,故宫角楼在水中的“侧影”相当于平面镜成像,是由于光的反射形成的虚像,故A不符合题意;
B.光沿直线传播时遇到不透明的物体会在其后形成暗区,即影子。树在地面上的“树影”是光沿直线传播现象,故B不符合题意;
C.花朵用放大镜观察,观察到花朵放大的“虚像”属于凸透镜成像,是由光的折射形成的,故C符合题意;
D.水面相当于平面镜,月亮在水中的“像”属于平面镜成像,是光的反射形成的虚像,故D不符合题意。
故选C。
11.(2024·广东珠海·一模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,放置器材如图所示,此时光屏上呈现倒立、等大的像,下列说法正确的是( )
A.凸透镜的焦距是20.0cm
B.将蜡烛移动到刻度尺20cm处,凸透镜相当于投影仪镜头
C.若将蜡烛向左移动,需将光屏向左移动才能重新找到清晰的像
D.若将凸透镜换成茶色薄玻璃板,光屏上可以找到正立、等大的像
【答案】C
【详解】A.当物距等于二倍焦距时,凸透镜可使物体成倒立、等大的实像,此时物距为20.0cm,光屏上呈现倒立、等大的像,所以二倍焦距等于20.0cm,则焦距为10.0cm,故A错误;
B.将蜡烛移动到刻度尺20cm处,物距为30.0cm,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,凸透镜相当于照相机的镜头,故B错误;
C.若将蜡烛向左移动,物距变大,凸透镜成实像时物远像近像变小,需将光屏向左移动才能重新找到清晰的像,故C正确;
D.若将凸透镜换成茶色薄玻璃板,玻璃板可起到平面镜的作用,蜡烛可经玻璃板成正立、等大的虚像,因虚像不能成在光屏上,所以,光屏上不能找到正立、等大的像,故D错误。
故选C。
12.(2024·广东佛山·二模)下列四幅图中,光学原理相同的是( )
A.①④ B.③④ C.①③ D.②③
【答案】C
【详解】①看到钞票上隐藏的印记是利用物体反射紫外线,属于光的反射现象;②手影的形成是光的直线传播造成的;③玻璃幕墙造成的光污染是因为发生了镜面反射,属于光的反射现象;④用放大镜观察邮票,利用了凸透镜在一倍焦距以内成正立放大的虚像的规律,属于光的折射现象;综上所述,光学原理相同的是①③,故C符合题意;ABD不符合题意。
故选C。
13.(2024·上海·中考真题)光具座上有凸透镜、光屏及发光源各一个。当光屏和凸透镜的距离为10cm时,此时在光屏上成缩小的像。物理王老师把光屏沿着光具座移动5cm后,再次移动光源的位置使成清晰的像。对于该像的情况,下列选项正确的是( )
A.一定成放大的像 B.可能成缩小的像
C.成像可能比原来小 D.成像一定比原来小
【答案】B
【详解】CD.当光屏成倒立、缩小的实像,则
f<v=10cm<2f
此时解得
5cm<f<10cm
把光屏沿着光具座靠近凸透镜5cm时
v=10cm-5cm=5cm<f
光屏不成像;
把光屏沿着光具座远离凸透镜5cm后,再次移动光源的位置使成清晰的像,则
f<v=10cm+5cm=15cm<2f
像距变大,物距变小仍为u>2f,根据“物近像远像大”的成实像规律,成像大小变大,但只是比原来变大了,故CD错误;
AB.当u>2f时,光屏上成倒立、缩小的实像,故A错误,B正确。
故选B。
二、填空题(每空1分,共30分)
14.(2024·广东佛山·三模)智能无人驾驶小巴车通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况,其摄像头镜头相当于一个 透镜,行人在摄像机感光元件上成倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。当小巴车靠近行人时,行人在摄像机感光元件上所成的像 (选填“变大”“变小”或“不变”),车会自动减速。
【答案】 凸 缩小 变大
【详解】[1][2][3]摄像机的镜头相当于一个凸透镜,行人在摄像机感光元件上成倒立、缩小的实像;当小巴车靠近行人时,物距变小,由凸透镜成实像时物近像远像变大可知,行人在摄像机感光元件上所成的像变大。
15.(2024·山东烟台·中考真题)学习小组对于眼睛视物原理进行了探究实践。请你观察图甲中照相机和眼睛的构造,把照相机与眼睛功能类似的部分填入表乙中。
表乙
照相机
①
胶卷
光圈
眼睛
晶状体和角膜
②
③
【答案】 镜头 视网膜 瞳孔
【详解】[1][2][3]根据图可知,人的眼睛像一架神奇的照相机,晶状体和角膜相当于镜头;视网膜相当于胶卷(底片);瞳孔相当于光圈,调节光线的射入量;眼睑相当于快门,快门打开才能有光线进入;快门与眼睑的作用是相同的。
16.(2024·广东·三模)2023年9月23日至10月8日,举世瞩目的杭州亚运会交出了“中国特色、亚洲风采、精彩纷呈”的盛会答卷.请运用相关的物理知识,杭州亚运会男子100米决赛中,我国运动员以9秒97的成绩夺得金牌,题图是由摄影机拍摄的比赛画面.在拍摄过程中,运动员位于镜头的 (选填“两倍焦距以外”“一倍焦距和两倍焦距之间”或“一倍焦距以内”),通过镜头所成的是 (选填“正立”或“倒立”)的像;为了获得清晰的面部特写,摄影师需要将镜头 (选填“靠近”或“远离”)运动员。
【答案】 两倍焦距以外 倒立 靠近
【详解】[1]根据凸透镜成像的规律:当物距大于2倍焦距时,在光屏上所成的像是倒立、缩小的实像,应用是照相机、摄像机,故运动员位于镜头的两倍焦距以外。
[2]照相机、摄影机所成的像是倒立、缩小的实像。
[3]拍摄面部特写,即让像变大,当镜头靠近物体时,物距减小,像距会增大,像也会变大,故摄影师需要将镜头靠近运动员。
17.(2024·广东茂名·二模)如图所示,用水凸透镜探究成像规律,当水凸透镜的焦距为10cm的烛焰在光屏上成清晰的像,则光屏到凸透镜的距离可能是 (8/18/28)cm;此时若向水凸透镜注入少量水,仅将光屏向 (左/右)调节,光屏上再次成清晰的像,这是 (近视/远视)眼的成像原理。
【答案】 18 左 近视
【详解】[1]由图可知,此时物距大于像距,在光屏上成像,说明成的是倒立缩小的实像,为照相机的应用,物距应该大于二倍焦距,像距在一倍焦距和二倍焦距之间,即光屏到凸透镜的距离应大于10cm小于20cm,所以此时的像距可能是18cm。
[2][3]向水凸透镜里注水,导致水凸透镜更加凸,即其会聚能力变强,即焦距变小,像会成在光屏的前方,因此仅将光屏向左调节,光屏上再次成清晰的像,这是近视眼的成像原理。
18.(2024·广东佛山·三模)用F为焦点、探究焦距为f的凸透镜成像规律,蜡烛和凸透镜的位置如图所示,图中光屏未画出,光屏上所成清晰的像在图中 (填数字序号)区域,若此时飞来一只小昆虫落在凸透镜的左边上,发现烛焰在光屏上依然能成完整的的像,请解释光屏上没有昆虫的像的原因 。
【答案】 ③ 虚像不能成在光屏上
【详解】[1]如图,蜡烛在凸透镜的二倍焦距以外,成倒立、缩小的实像,像距在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间,故光屏上所成清晰的像在图中③区域。
[2]昆虫落在凸透镜上,处在凸透镜的一倍焦距以内,成正立、放大的虚像,虚像不能成在光屏上,所以,光屏上没有昆虫的像。
19.(2024·广东·二模)如图所示,焦距为10cm凸透镜,光心为O(位于15cm处),在透镜左侧有一发光体SL,S'是S点经过凸透镜所成的像,光线a、b、c是S点发出的三束经过凸透镜后的折射光线,其中光线c平行于主光轴。
(1)请画出光线a、b、c的入射光线;
(2)发光体SL经过凸透镜所成的是 (选填“倒立”或“正立”)、 (选填“放大”、“等大”或“缩小”)、 (选填“实像”或“虚像”);
(3)若在40cm处放置一块垂直于主光轴的光屏,要在光屏处成清晰的像,则物体应向 移动(选填“左”或“右”)。
【答案】 倒立 等大 实像 右
【详解】(1)[1] 过光心的光线传播方向不变,过凸透镜焦点的光线穿过凸透镜后平行于主光轴,据此画出b、c的入射光线,确定出S点的位置,最后画出a的入射光线,作图如下:
(2)[2][3][4] 由图可知,像距等于二倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,成倒立、等大的实像。
(3)[5] 若在40cm处放置一块垂直于主光轴的光屏,要在光屏处成清晰的像,应增大像距,根据“物近像远像变大”,物体应向右移动,减小物距。
20.(2024·新疆·中考真题)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,用如图所示的实验器材进行实验,若凸透镜的焦距为10cm,将蜡烛放在距离凸透镜 (填“5.0”或“15.0”)cm位置时,移动光屏,可以在光屏上呈现清晰的 (填“缩小”或“放大”)的像。若使光屏上能呈现清晰的等大的像,选用的凸透镜的焦距最大为 cm。
【答案】 15.0 放大 25
【详解】[1]凸透镜的焦距为10cm,要能在光屏上呈现清晰的像,则蜡烛到凸透镜的距离物距一定到大于一倍焦距,即10cm,故选择15.0cm。
[2]当物距等于15.0cm时,物距在一倍焦距和两倍焦距之间,成倒立、放大的实像。
[3] 如图所示的实验器材光具座总长度为100cm,在光屏上成等大的实像,一定物距等于像距等于两倍焦距,即
因此焦距最大为25cm。
21.(2024·广东广州·三模)(1)一束红光从AO射向三棱镜,如图所示。
①中画出光在三棱镜左表面的反射光,并标出反射角的大小 ;
②在图中画出光进入三棱镜和在三棱镜右表面的大致的折射光线 ;
③若分别把四种不同颜色的光,都沿AO射向三棱镜,光从三棱镜射出后颜色不变,则符合上述要求的入射光有 (选填:“白光”、“绿光”“红光”或“蓝光”);
(2)如图所示为某光学仪器内部部分光路图。物镜是凸透镜,O为光心,F为物镜焦点。
①在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线 ;
②目镜是 透镜(选填“凹”或“凸”);
③由光路可以判断,物体经物镜成一个 (选填“倒立”、“正立”)、 (选填“放大”、“等大”、“缩小”)的像;
④要使经物镜折射后的光线a经过C点,应使物镜沿主光轴水平 移动(选填“向左”或“向右”)。
【答案】(1) 红光、蓝光、绿光
(2) 凸 倒立 缩小 向左
【详解】(1)[1]入射光线与镜面的夹角为60°,则入射角为30°,所以反射角等于入射角等于30°。过入射点画出法线,根据反射角等于入射角,在法线右侧空气中画出反射光线,如图所示:
[2]根据光从空气中斜射入玻璃时,折射角小于入射角,从玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,作出光进入三棱镜和在三棱镜右表面的大致的折射光线。如图所示:
[3]把白光沿AO射向三棱镜,可以把白光分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等7种颜色的单色光,当把“红光”、“绿光”或“蓝光”是单色光,所以沿AO射向三棱镜,光从三棱镜射出后颜色不变。
(2)[1]已知物镜是凸透镜,O为光心,F为物镜的焦点;由图可知,折射光线a过焦点,则入射光线平行于主光轴;折射光线b过光心,过光心的光线其传播方向不变,如图所示:
[2]由图可知,光线经目镜折射后靠近主光轴,则说明目镜对光线有会聚作用,而凸透镜对光线有会聚作用,所以目镜是凸透镜。
[3][4]由光路图知物体发出的两条入射光线经物镜折射后会聚点在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间,成的是倒立、缩小的实像。
[5]因平行于主光轴的光线经过凸透镜后过焦点,且C点在图中光线a经过凸透镜后光线的左侧,故应向左移动凸透镜,才能使光线a经凸透镜折射后的光线经过C点。
三、作图题(共9分)
22.(2024·广东广州·三模)(1)如下图所示,从点光源A发出的一束光沿AB射向平面镜MN,经MN反射后的光线沿BC射向另一平面镜(图中未画出),再经反射后沿CD射出。请画出光源A在平面镜MN中的像(保留作图痕迹),并画出平面镜;
(2)如图,透镜焦距为5cm,O为光心,物体AS上的S点发出的平行于主光轴的光线a经透镜后的光线b与S点发出的过光心的光线c经透镜后的光线d相交于点S'。
①画出光线a、b、c、d;( )
②与AS比较,AS经透镜成 (选填“倒立”或“正立”)的实像;
③若透镜不动,物体水平向左移动1cm,则光线b与光线d相交的位置 (选填“左移”、“右移”或“不动”)。
【答案】(1)
(2) 倒立 左移
【详解】(1)作光源A关于平面镜MN的对称点A′,A′即为光源A在平面镜中的像;由光的反射定律知,反射角等于入射角,所以先做出反射光线CD与入射光线BC的夹角的平分线,然后再过入射点C作这个角平分线的垂线即为平面镜M′N'的位置。如图所示:
(2)[1]物体AS上的S点发出的平行于主光轴的光线a经透镜后的光线b经过焦点,S点发出的过光心的光线c经透镜后的光线d方向不变,光线b、d的交点就是S的像,光线a、b、c、d如下图:
[2]根据凸透镜成像规律,由上图可知,当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像。
[3]若透镜不动,物体水平向左移动1cm,物距变小,根据凸透镜成像规律,则像距变大,则光线b与光线d相交的位置也左移。
23.(2024·广东湛江·模拟预测)如图是投影仪的简化结构图。请在图中画出入射光线经凸透镜折射及再经平面镜反射后的光路图。
【答案】
【详解】过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,入射到平面镜上;过入射点垂直于镜面画出法线,图中平面镜与水平面的夹角为45°,则入射角为
90°-45°=45°
根据反射角等于入射角可知,反射角为45°,画出反射光线,如下图所示:
四、实验题(每空2分,共22分)
24.(2024·广东茂名·一模)用焦距为15cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)实验时,应将烛焰的焰心、凸透镜的光心、光屏的中心调整至 ;实验中固定好凸透镜和蜡烛后,无论如何移动光屏,发现光屏上只有一个大小不变的光斑,其原因可能是 。
(2)当光屏上出现清晰的像时,将蜡烛与光屏的位置互换,则光屏上 (选填“能”或“不能”)得到清晰的像;随着蜡烛的燃烧,光屏上的像向 (选填“上”或“下”)移动。
(3)照毕业相时,发现两旁还有同学没有进入观景框内,此时可将照相机的焦距调 (选填“长”或“短”),以便在观景框内能看见全体同学。
【答案】(1) 同一高度上 烛焰正好处在焦点上
(2) 能 上
(3)短
【详解】(1)[1]为了使像能始终成在光屏中央,实验时,应将烛焰的焰心、凸透镜的光心、光屏的中心调整至同一高度上。
[2]实验中固定好凸透镜和蜡烛后,无论如何移动光屏,发现光屏上只有一个大小不变的光斑,其原因可能是烛焰正好处在焦点上,从焦点发出的光线,经凸透镜后,变成了平行于主光轴的平行光。
(2)[1]当光屏上出现清晰的像时,将蜡烛与光屏的位置互换,物距和像距长度互换,根据光路可逆原理可知,光屏上仍然能得到清晰的像。
[2]随着蜡烛的燃烧,烛焰同下移动,根据通过光心的光线传播方向不变可知,光屏上的像向上移动。
(3)照毕业相时,发现两旁还有同学没有进入观景框内,说明此时成的像偏大,此时可将照相机的焦距调短,使镜头对光的会聚能力变强,从而使像变小,以便在观景框内能看见全体同学。
25.(2024·广东广州·二模)
(1)如图所示,一束光线垂直射到玻璃砖的一个面。作出这束光线进入玻璃砖内的径迹和从斜面离开玻璃砖后的大致径迹。要求在斜面处标出法线。
(2)如图所示,凸透镜甲的光心O位于40cm处,在透镜左侧有一发光体AB,光线a、b是发光点A发出的两束光线,光线b(未画出)经透镜折射后,其折射光线c平行主光轴并通过点S。
①请画出光线a的折射光线,光线b及其折射光线c,并通过作图标出透镜左侧的焦点F;( )
②发光体经透镜所成的像是 (选填“倒立”或“正立”)、 (选填“放大”或“缩小”)、 (选填“实像”或“虚像”);
③保持发光体AB和凸透镜的位置不变,更换焦距较小的凸透镜乙()相比原折射光线c,光线b经过凸透镜乙后的折射光线 (选填“远离”或“靠近”)主光轴。
【答案】(1)
(2) 倒立 放大 实像 靠近
【详解】(1)首先光从空气垂直入射到玻璃的表面,所以传播方向不变。然后光从玻璃斜射入空气中,首先过入射点画出法线,然后根据光从其它介质斜射入空气时折射角大于入射角,画出折射光线。如下图
(2)[1]通过焦点的光线经过凸透镜折射后,平行主光轴射出,通过光心点的光线方向不发生改变,故光线图如下图
[2][3][4]由上述绘图知道,发光体AB位于一倍焦距和两倍焦距之间,所成的像为倒立、放大的实像。
[5]更换透镜后,物距不变,焦距变小,根据凸透镜成像原理,所成的像变小,即光线b折射后的光线靠近主光轴。
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专题03 透镜及其应用
(满分100分,时间60分钟)
一、选择题(每小题3分,共39分)
1.(2024·广东·模拟预测)【从生活走向物理】根据小明生活中的相应情景,题图所示是小明爷爷看近处物体时眼睛的成像光路图,为了矫正视力,他送给爷爷一副眼镜。眼镜的镜片应该是( )
A.平面镜 B.凸面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
2.(2024·广东东莞·一模)如图是小明戴上眼镜前、后观察到的远处帆船的情形,下列说法错误的是( )
A.小明眼镜相当于一枚放大镜 B.小明佩戴的眼镜对光线有发散作用
C.戴眼镜前帆船成像在视网膜的前方 D.戴眼镜后视网膜上可成倒立的实像
3.(2024·山西·中考真题)如图为青少年眼病患者眼球与正常眼球对比图。关于该患者的晶状体及视力矫正,下列说法正确的是( )
A.对光的会聚能力太强,需佩戴近视眼镜
B.对光的会聚能力太强,需佩戴远视眼镜
C.对光的会聚能力太弱,需佩戴近视眼镜
D.对光的会聚能力太弱,需佩戴远视眼镜
4.(2024·广东揭阳·一模)为加强安全管理,某学校师生开始用人脸识别系统进出校园,如图所示,下列说法正确的是( )
A.人脸识别屏上显示的是正立缩小的虚像
B.当学生远离识别系统摄像头时,显示屏上的像变小
C.显示屏上的像是光的反射形成的
D.该识别系统成像原理和投影仪相同
5.(2024·广东佛山·二模)题图为小明送给爷爷一款带有透镜的指甲刀,方便爷爷剪指甲。关于此款指甲刀的说法正确的是( )
A.透镜为凹透镜
B.剪指甲时,此透镜的功能相当于放大镜
C.剪指甲时,通过透镜可看到指甲倒立的像
D.剪指甲时,指甲到透镜的距离大于两倍焦
6.(2024·山东泰安·中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏放置的位置如图所示时,烛焰在光屏上成清晰的倒立、等大的像。下列说法中( )
①该凸透镜的焦距为
②将蜡烛放在d点时成像规律与投影仪成像原理相同
③将蜡烛由b点移至a点时,移动光屏,可在光屏上成更小的像
④将蜡烛放在c点,移动光屏,可在光屏上成倒立、放大的像
A.只有①③正确 B.只有④正确 C.只有②④正确 D.只有③④正确
7.(2024·广东茂名·二模)“影”是生活中常见的光现象,下列关于“影”的形成原理对应正确的是( )
A.湖岸景色在水中形成的“倒影”——光的折射
B.留下美好记忆照片的“摄影”——凸透镜成像
C.做游戏时的“手影”——光的反射
D.幻灯机射到屏幕上的“投影”——平面镜成像
8.(2024·广东·三模)在图中的四个情境中,属于光的折射现象的是( )
A.手影B.晷针留影C.水中月亮D.水球成像
9.(2024·山东滨州·中考真题)关于光现象,下列说法正确的是( )
A.小孔成像是由光的折射形成的
B.“潭清疑水浅”是由光的反射形成的
C.用手机扫描二维码时,二维码应位于手机摄像头的二倍焦距以外
D.近视眼需要配戴由凸透镜片制成的眼镜进行矫正
10.(2024·北京·中考真题)如图所示的光现象,由于光的折射形成的是( )
A.故宫角楼在水中的“侧影” B.树在地面上的“树影”
C.花在透镜下的“放大像” D.月亮在水中的“像”
11.(2024·广东珠海·一模)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,放置器材如图所示,此时光屏上呈现倒立、等大的像,下列说法正确的是( )
A.凸透镜的焦距是20.0cm
B.将蜡烛移动到刻度尺20cm处,凸透镜相当于投影仪镜头
C.若将蜡烛向左移动,需将光屏向左移动才能重新找到清晰的像
D.若将凸透镜换成茶色薄玻璃板,光屏上可以找到正立、等大的像
12.(2024·广东佛山·二模)下列四幅图中,光学原理相同的是( )
A.①④ B.③④ C.①③ D.②③
13.(2024·上海·中考真题)光具座上有凸透镜、光屏及发光源各一个。当光屏和凸透镜的距离为10cm时,此时在光屏上成缩小的像。物理王老师把光屏沿着光具座移动5cm后,再次移动光源的位置使成清晰的像。对于该像的情况,下列选项正确的是( )
A.一定成放大的像 B.可能成缩小的像
C.成像可能比原来小 D.成像一定比原来小
二、填空题(每空1分,共30分)
14.(2024·广东佛山·三模)智能无人驾驶小巴车通过车上的摄像机和激光雷达识别道路状况,其摄像头镜头相当于一个 透镜,行人在摄像机感光元件上成倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。当小巴车靠近行人时,行人在摄像机感光元件上所成的像 (选填“变大”“变小”或“不变”),车会自动减速。
15.(2024·山东烟台·中考真题)学习小组对于眼睛视物原理进行了探究实践。请你观察图甲中照相机和眼睛的构造,把照相机与眼睛功能类似的部分填入表乙中。
表乙
照相机
①
胶卷
光圈
眼睛
晶状体和角膜
②
③
16.(2024·广东·三模)2023年9月23日至10月8日,举世瞩目的杭州亚运会交出了“中国特色、亚洲风采、精彩纷呈”的盛会答卷.请运用相关的物理知识,杭州亚运会男子100米决赛中,我国运动员以9秒97的成绩夺得金牌,题图是由摄影机拍摄的比赛画面.在拍摄过程中,运动员位于镜头的 (选填“两倍焦距以外”“一倍焦距和两倍焦距之间”或“一倍焦距以内”),通过镜头所成的是 (选填“正立”或“倒立”)的像;为了获得清晰的面部特写,摄影师需要将镜头 (选填“靠近”或“远离”)运动员。
17.(2024·广东茂名·二模)如图所示,用水凸透镜探究成像规律,当水凸透镜的焦距为10cm的烛焰在光屏上成清晰的像,则光屏到凸透镜的距离可能是 (8/18/28)cm;此时若向水凸透镜注入少量水,仅将光屏向 (左/右)调节,光屏上再次成清晰的像,这是 (近视/远视)眼的成像原理。
18.(2024·广东佛山·三模)用F为焦点、探究焦距为f的凸透镜成像规律,蜡烛和凸透镜的位置如图所示,图中光屏未画出,光屏上所成清晰的像在图中 (填数字序号)区域,若此时飞来一只小昆虫落在凸透镜的左边上,发现烛焰在光屏上依然能成完整的的像,请解释光屏上没有昆虫的像的原因 。
19.(2024·广东·二模)如图所示,焦距为10cm凸透镜,光心为O(位于15cm处),在透镜左侧有一发光体SL,S'是S点经过凸透镜所成的像,光线a、b、c是S点发出的三束经过凸透镜后的折射光线,其中光线c平行于主光轴。
(1)请画出光线a、b、c的入射光线;
(2)发光体SL经过凸透镜所成的是 (选填“倒立”或“正立”)、 (选填“放大”、“等大”或“缩小”)、 (选填“实像”或“虚像”);
(3)若在40cm处放置一块垂直于主光轴的光屏,要在光屏处成清晰的像,则物体应向 移动(选填“左”或“右”)。
20.(2024·新疆·中考真题)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,用如图所示的实验器材进行实验,若凸透镜的焦距为10cm,将蜡烛放在距离凸透镜 (填“5.0”或“15.0”)cm位置时,移动光屏,可以在光屏上呈现清晰的 (填“缩小”或“放大”)的像。若使光屏上能呈现清晰的等大的像,选用的凸透镜的焦距最大为 cm。
21.(2024·广东广州·三模)(1)一束红光从AO射向三棱镜,如图所示。
①中画出光在三棱镜左表面的反射光,并标出反射角的大小 ;
②在图中画出光进入三棱镜和在三棱镜右表面的大致的折射光线 ;
③若分别把四种不同颜色的光,都沿AO射向三棱镜,光从三棱镜射出后颜色不变,则符合上述要求的入射光有 (选填:“白光”、“绿光”“红光”或“蓝光”);
(2)如图所示为某光学仪器内部部分光路图。物镜是凸透镜,O为光心,F为物镜焦点。
①在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线 ;
②目镜是 透镜(选填“凹”或“凸”);
③由光路可以判断,物体经物镜成一个 (选填“倒立”、“正立”)、 (选填“放大”、“等大”、“缩小”)的像;
④要使经物镜折射后的光线a经过C点,应使物镜沿主光轴水平 移动(选填“向左”或“向右”)。
三、作图题(共9分)
22.(2024·广东广州·三模)(1)如下图所示,从点光源A发出的一束光沿AB射向平面镜MN,经MN反射后的光线沿BC射向另一平面镜(图中未画出),再经反射后沿CD射出。请画出光源A在平面镜MN中的像(保留作图痕迹),并画出平面镜;
(2)如图,透镜焦距为5cm,O为光心,物体AS上的S点发出的平行于主光轴的光线a经透镜后的光线b与S点发出的过光心的光线c经透镜后的光线d相交于点S'。
①画出光线a、b、c、d;( )
②与AS比较,AS经透镜成 (选填“倒立”或“正立”)的实像;
③若透镜不动,物体水平向左移动1cm,则光线b与光线d相交的位置 (选填“左移”、“右移”或“不动”)。
23.(2024·广东湛江·模拟预测)如图是投影仪的简化结构图。请在图中画出入射光线经凸透镜折射及再经平面镜反射后的光路图。
四、实验题(每空2分,共22分)
24.(2024·广东茂名·一模)用焦距为15cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)实验时,应将烛焰的焰心、凸透镜的光心、光屏的中心调整至 ;实验中固定好凸透镜和蜡烛后,无论如何移动光屏,发现光屏上只有一个大小不变的光斑,其原因可能是 。
(2)当光屏上出现清晰的像时,将蜡烛与光屏的位置互换,则光屏上 (选填“能”或“不能”)得到清晰的像;随着蜡烛的燃烧,光屏上的像向 (选填“上”或“下”)移动。
(3)照毕业相时,发现两旁还有同学没有进入观景框内,此时可将照相机的焦距调 (选填“长”或“短”),以便在观景框内能看见全体同学。
25.(2024·广东广州·二模)
(1)如图所示,一束光线垂直射到玻璃砖的一个面。作出这束光线进入玻璃砖内的径迹和从斜面离开玻璃砖后的大致径迹。要求在斜面处标出法线。
(2)如图所示,凸透镜甲的光心O位于40cm处,在透镜左侧有一发光体AB,光线a、b是发光点A发出的两束光线,光线b(未画出)经透镜折射后,其折射光线c平行主光轴并通过点S。
①请画出光线a的折射光线,光线b及其折射光线c,并通过作图标出透镜左侧的焦点F;( )
②发光体经透镜所成的像是 (选填“倒立”或“正立”)、 (选填“放大”或“缩小”)、 (选填“实像”或“虚像”);
③保持发光体AB和凸透镜的位置不变,更换焦距较小的凸透镜乙()相比原折射光线c,光线b经过凸透镜乙后的折射光线 (选填“远离”或“靠近”)主光轴。
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