内容正文:
分层作业本·陕西物理
模
块
二
光
学
命题点 4 探究凸透镜成像的规律(10 年 3 考)
典例 1 图示为 u<v,此种情况下成清晰的像时,
物距:f<u<2f,像距:v>2f,焦距: 1
2
u<f<u、
f< 1
2
v.
1. [分层设问][2024 泰安改编]在“探究凸透镜成像
的规律”实验中,某学习小组用如图甲所示的
方法测量凸透镜的焦距;正确安装并调节实验
装置后,在光屏上得到一个清晰的像(图中未
画出),如图乙所示.
甲 乙
第 1 题图
基础设问
下列说法正确的是 ( A )
A. 由图甲可知,该凸透镜的焦距是 10. 0
cm
B. 照相机成像特点与图乙中烛焰的成像特点
相同
C. 若一只小虫飞到凸透镜上,此时能在光屏上
看见小虫的像
D. 图乙中若用黑纸片将凸透镜挡一半,光屏上
成半个烛焰的像
提升设问
下列说法正确的是 ( B )
A. 蜡烛燃烧一段时间后,光屏上的像会下移
B. 图乙中的蜡焰向远离凸透镜方向移动,所成
的像逐渐变小
C. 图乙中的蜡焰向远离凸透镜方向移动,向右
移动光屏可以得到蜡焰清晰的像
D. 将蜡烛移到 42
cm 刻度线处,无论怎样移动
光屏,都不能成像,说明此时不成像
思维归纳 1:物、像、透镜的高度问题
蜡烛燃烧变短,光屏上的像将向 移
动;若光屏上所成的像偏下,为使像成在光屏
中央,应将蜡烛向 移动,或将凸透镜向
移动.
思维归纳 2:透镜有污点、残缺、部分被遮挡时
像的变化情况
透镜有污点、残缺或被外物遮挡的实质就是通
过透镜的光线 (选填“增多” 或“减
少”),只会影响像的 程度,并不会引
起像的残缺,也不会将污点或是透镜上的物体
成像在光屏上.
典例 2 图示为 u = v,此种情况下成清晰的像
时,物距:u= 2f,像距:v= 2f,焦距:f= 1
2
u= 1
2
v.
2. [分层设问、一题多变]实验操作考试临近,同学
们上实验室动手实验,通过训练提高操作技
能. 如图甲,小明正在做凸透镜成像实验,此时
光屏上出现了清晰的像(像未画出). 下列说法
正确的是 ( B )
第 2 题图甲
基础设问
A. 此时成的是倒立、等大的虚像
B. 如果将蜡烛向左移,光屏需要适当左移才能
再次形成清晰的像
C. 若烛焰的高度大于透镜的直径,在足够大的
光屏上不能成清晰且完整的像
D. 若要使烛焰的像变大,应该将烛焰向左移
动,并适当移动光屏的位置
提升设问
若更换焦距更小的透镜. 下列说法错误
∙∙
的是
( B )
A. 要使光屏上成清晰的像,可以适当左移光屏
B. 要使光屏上成清晰的像,可以适当左移烛焰
C. 移动光屏,成清晰像后,若只移动透镜,光屏
上可再次成清晰的像
D. 只移动光屏,成清晰像后,将蜡烛与光屏的
位置互换,仍可以在光屏上得到清晰的像
思维归纳 1:透镜位置不变,移动蜡烛、光屏
(1)透镜位置不变,移动蜡烛靠近透镜:光屏
(像) 透镜,所成的像将 .
21
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光
学
(2)透镜位置不变,将蜡烛与光屏互换位置:
①原来成倒立、缩小的像时,互换位置后,成
、 的像.
②原来成倒立、放大的像时,互换位置后,成
、 的像.
注:物距为 u,像距为 v,将蜡烛移到物距 v 处,
要在光屏上再次得到清晰的像,光屏应移到像
距 u 处.
思维归纳 2:蜡烛和光屏不动,移动透镜(移动
后的物距和像距等效为蜡烛与光屏位置互换)
成清晰像时,若 u≠v,保持蜡烛和光屏的位置
不动,将凸透镜向靠近蜡烛或光屏(使物距等
于原来像距) 的方向移动,光屏上可以成清晰
的像.
变式训练
[2021 陕西 18(3)题改编]如图乙,此时烛焰通过
凸透镜在光屏上成清晰、等大的实像,则此凸
透镜的焦距是 10 cm. 将蜡烛移至 15
cm 刻
度线处,移动光屏使烛焰再次在光屏上成清晰
的像,则烛焰在光屏上成的是倒立、 缩小
的实像,生活中的 照相机 (选填“照相机”
“投影仪”或“放大镜”)就是利用凸透镜这一
成像规律制成的.
第 2 题图乙
典例 3 图示为 u>v,此种情况下成清晰的像时,
物距:u>2f,像距:f<v<2f,焦距: 1
2
v<f<v、
f< 1
2
u.
3. [分层设问、一题多选][2024 临沂改编]在“探究凸
透镜成像的规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光
屏的位置如图所示时,光屏上承接到烛焰清晰
的像(图中未画出). 保持凸透镜的位置不变,
则下列说法正确的是 ( F )
基础设问
A. 实验所用凸透镜的焦距可能为 10. 0
cm
B. 光屏上承接到的像是烛焰倒立、放大的实像
C. 将蜡烛和光屏的位置互换,光屏上仍能承接
到像
D. 保持蜡烛和光屏的位置不变,向左移动透
镜,光屏上可再次得到清晰的像
第 3 题图
提升设问
E. 撤去光屏,烛焰的像仍在原处
F. 蜡烛移到 25
cm 处,要使光屏上成像清晰,
应将光屏向远离透镜的方向移动
拔高设问
G. 若在凸透镜左侧添加远视眼镜,要使光屏上
再次成清晰的像,应将光屏向远离透镜的方
向移动
H. 若在凸透镜左侧添加眼镜,仅向右移动光
屏,可再次成清晰的像,则该眼镜为远视
眼镜
思维归纳:在蜡烛和凸透镜之间加眼镜(或透
镜)问题
(1)光屏上成清晰像时,在蜡烛与凸透镜之间
加眼镜(或透镜),使光屏上仍成清晰像时,蜡
烛或光屏的移动方向
①加远视眼镜或凸透镜时,应将光屏向靠近透
镜的方向移动,或将蜡烛向 透镜的方
向移动;
②加近视眼镜或凹透镜时,应将光屏向远离透
镜的方向移动,或将蜡烛向 透镜的方
向移动.
(2)光屏上成清晰像时,在蜡烛与凸透镜之间
加眼镜(或透镜),根据光屏上仍成清晰像时,
由蜡烛或光屏的移动方向判断眼镜(或透镜)
的类型
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光
学
①光屏上的像由清晰变模糊,若光屏向靠近透
镜的方向移动适当距离后,再次成清晰的像,
则 该 眼 镜 ( 或 透 镜 ) 是 眼 镜
( 透镜);
②光屏上的像由清晰变模糊,若光屏向远离透
镜的方向移动适当距离后,再次成清晰的像,
则该 眼 镜 ( 或 透 镜 ) 是 眼 镜
( 透镜).
探究凸透镜成像的规律(10 年 3 考)
4. [2024 陕西 19 题 7 分]如图甲,是小明做“探究凸
透镜成像的规律”的装置.
第 4 题图甲
(1)实验时,调节烛焰中心、凸透镜光心和光屏
中心在同一高度,其目的是 使像成在光屏的
中央 .
(2)固定凸透镜的位置,将蜡烛放在距离凸透
镜较远处,此时应移动 光屏 直至出现最清
晰的像,记录物距、像距、像的性质.
(3)改变物距,重复上述操作,多次实验,将实
验数据记录在表中.
凸透镜的焦距:f= 5. 0
cm
实验
次数
物距 /
cm
像距 /
cm
像的性质
正立或
倒立
放大或
缩小
虚像或
实像
1 18. 0 6. 9 倒立 缩小 实像
2 10. 0 10. 0 倒立 等大 实像
3 7. 0 17. 7 倒立 放大 实像
4 4. 0 / 正立 放大 虚像
分析数据可知:当物距大于凸透镜焦距时,物
距减小,像距 增大 .
(4)当光屏上出现清晰的像时,小明不小心用
手指尖遮挡住了凸透镜的一部分,这时光屏上
仍能 (选填“仍能”或“不能”)成烛焰完整
的像.
(5)实验中,小明将自己的眼镜放在蜡烛和凸
透镜之间,发现光屏上原来清晰的像变模糊.
将光屏适当靠近凸透镜后,光屏上再次出现清
晰的像,由此可判断小明佩戴的是 远视
(选填“近视”或“远视”)眼镜.
乙 丙
第 4 题图
(6)如图乙,当无人机在高空拍摄地面场景时,
所成的像最靠近图丙中凸透镜主光轴上的
b (选填“a”“b”“c”或“d”)点.
(7)生活中常用的放大镜应用了表中第 4
次实验的成像规律.
5. [2024 湖北改编]同学们参观博物馆时发现一件
秦代木牍前放置着凸透镜,通过凸透镜看到的
情景如图甲. 为了弄清其原理,他们进行了如
下探究.
甲 乙
丙
第 5 题图
(1)如图乙,用太阳光照射凸透镜,移动光屏直
至光屏上出现一个最小最亮的光斑,此凸透镜
的焦距为 10. 0 cm.
(2)如图丙,将蜡烛放在较远处,移动光屏使光
屏上呈现清晰的实像,观察像的性质,测出物
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二
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学
距和像距;逐次改变物距,重复上述操作,实验
记录如下表;
序号 物距 / cm
像的性质
正倒 大小
像距 / cm
1 24. 0 倒立 缩小 17. 2
2 22. 0 倒立 缩小 18. 8
3 20. 0 倒立 等大 20. 0
4 18. 0 倒立 放大 22. 4
5 16. 0 倒立 放大 27. 0
……
凸透镜成缩小实像时,物距 > (选填“ >”
“ <”或“ = ”)像距.
(3)小宇受第 4、5 组实验结果启发,推测文物
与其前方凸透镜的距离 u 和凸透镜焦距 f 的关
系为 f<u<2f 时,成放大的像. 小丽对小宇的观
点提出了质疑,她继续减小物距,发现蜡烛在
某位置时,无论怎样移动光屏,光屏上都看不
到像. 小丽撤去光屏,从图丙中 B (选填
“A”或“B”) 侧向透镜方向观察,看到了正
立、放大的像,测得物距为 8. 0
cm,她推测
u 和 f 的关系应为 u<f. 小丽 的推测合理,
理由是 博物馆木牍上的字所成的是正立、放
大的像,小丽推测的依据是实验中看到了正
立、放大的像,与博物馆看到的现象一样 .
(4)将图丙中的透镜换成焦距 f = 5
cm 的凸透
镜,光屏上烛焰的像变模糊. 将蜡烛向 右
(选填“左”或“右”)移动适当距离,光屏上重
新出现烛焰清晰的像;若不移动蜡烛,在蜡烛
和透镜之间放置一个度数适当的 近视 (选
填“近视”或“远视”)镜片,光屏上也会重新出
现烛焰清晰的像.
6. 小宇想探究近视眼的矫正过程,组装如图甲所
示的实验装置,其中“ F”字样的光源代替可视
物体,光屏模拟视网膜. 选用如图乙所示的 2
号凸透镜模拟晶状体,打开“F”光源,调节各个
元件的位置,直到光屏上呈现倒立、缩小的清
晰像,正常眼睛的视物模型便组装完成.
甲 乙
第 6 题图
请回答下列问题:
(1)模拟近视眼视物情况,选择图乙中的 3
(填序号)号透镜替代 2 号透镜安装在光具座
上后,光屏上的像变模糊.
(2)用如图丙所示的水透镜模拟近视眼矫正视
力. 应将水透镜置于光具座上的 B (选填
“A” “B” 或“C”) 点,缓慢调节水透镜中的水
量,当水透镜形成焦距合适的 凹 透镜时,
光屏上呈现清晰的像,近视眼的成像情况得到
改善.
第 6 题图丙
(3)更换焦距更小的凸透镜模拟近视程度更严
重的眼睛晶状体,为了改善视网膜上的成像情
况,实验时需要用注射器 抽取 (选填“抽
取”或“注入”)适量水.
(4)根据上述实验,近视程度更严重的同学应
选择焦距更大还是更小的透镜来矫正呢?
更小 ,请结合透镜对光的作用来分析这样
选择的理由:
.
51
参考答案与重难题解析·陕西物理
分
层
作
业
本
【二阶·能力提升】
1. 凸 实 变大
【变式训练】BE 2. C
【变式训练】B
3. D
【变式训练】10 远离 小于 10
cm
4. 物镜 放大 凸 照相机 5. 凸 倒立 实
6. 厚 强 前 凹 低 7. 后 远 凸
命题点 4 探究凸透镜成像的规律
1. A B
【思维归纳 1】上 下 上 【思维归纳 2】减少 亮暗
2. B B
【思维归纳 1】(1)远离 变大 (2)①倒立 放大 ②倒立
缩小 【变式训练】10 缩小 照相机
3. CDEF
【思维归纳】(1)①靠近 ②远离 (2)①远视 凸 ②近视
凹
4. (1)使像成在光屏的中央 (2)光屏 (3)增大 (4)仍能
(5)远视 (6)b (7)4
5. (1)10. 0 (2) > (3)B 小丽 博物馆木牍上的字所成的是
正立、放大的像,小丽推测的依据是实验中看到了正立、放大的
像,与博物馆看到的现象一样 (4)右 近视
6. (1)3 (2)B 凹 (3)抽取 (4)更小 近视程度更严重的
同学,其晶状体焦距更小,对光的会聚能力更强,需要使用对光
发散能力更强、焦距更小的凹透镜矫正
模块三 热学
命题点 1 温度及其测量
1. (1)√ (2)✕ (3)√ (4)√ (5)√
2. C 3. D ② 小 -21
4. 热胀冷缩 35~ 42
℃ 0. 1 36. 5 可以
【变式训练】红外线 36. 8
℃ 正常
5. 丙
【拓展训练】先下降后上升 玻璃瓶先受热膨胀,容积变大,液
柱下降;水后受热膨胀,体积变大,液柱上升
命题点 2 物态变化相关判断
1. C 2. C 3.
B 4. A
【变式训练】(1)C (2)B
5. D
【变式训练】B 6. B 7. DE 8. C 9. DH
10. 空气 水 温度 减小
11. B
【变式训练】(1)A (2)C
命题点 3 物态变化相关实验
1.
D 2.
晶体 低
3. b a、c 质量不同
4. (1)吸收 (2)0 (3)固 需要 不变 晶体
(4)增大 降低
5. (1)自下而上 (2)吸热 保持不变 (3)甲 (4)98 低于
(5)时间 质量 (6)石棉网的温度高于杯内水的温度 (7)B
命题点 4 从粒子到宇宙
1. 质子 中子
【变式训练】(1)D (2)B A A
2. A
【变式训练】C 3. BFH 4. A 5. A 6. D
7. 间隙 分子在永不停息地做无规则运动
8. 变大 引力
【变式训练】分子间引力
9. 扩散 温度 大于 10. A 11. B 12. C 13. D
命题点 5 内能及其改变
1. D
【变式训练】D
2. 做功 增大 压缩 3. 做功 升高 隔热
4. D 5. C 6.
D
命题点 6 比热容、热值的理解及相关计算
【一阶·基础训练】
1. C 2. BE 3. D 4. A
5. (1)自下而上 (2)甲、乙 不可行 没有控制甲、乙两实验中
液体 a 的质量相同 (3)①甲、丙 ②加热时间的长短 ③b
(4)吸收的热量(或吸热) b
【二阶·能力提升】
1. 汽化 放出 2
400
【变式训练】(1)1×104 避雷装置 (2)100
2. 0. 6×103 【解析】由题意知,水吸收的热量为 Q吸 = c水 m水( t-
t水),金属块放出的热量 Q放 = c金 m金( t金 -t),假设金属块放出的
热量全部被水吸收,则 Q吸 =Q放,即 c水 m水( t-t水 ) = c金 m金( t金 -
t),代入数据得 4. 2×103
J / (kg·℃ ) ×0. 2
kg×(30
℃ -25
℃ )=
c金 ×0. 1
kg×(100
℃ -30
℃ ),解得 c金 = 0. 6×103
J / (kg·℃ ).
【变式训练】(1)甲 4. 2×104 2. 1×103 (2)752 【解析】水
的质量 m水 = 200
g = 0. 2
kg,水温最高升到 80
℃ ,水吸收的热
量 Q吸 = c水 m水( t-t0 )= 4. 2×103
J / ( kg·℃ ) ×0. 2
kg×(80
℃ -
20
℃ )= 5. 04×104
J. 不计热量损失,金属块放出的热量 Q放 =
Q吸 = 5. 04×104
J. 达到热平衡后,金属块的温度与水的温度相
同,金属块的质量 m金属 = 150
g = 0. 15
kg. 金属块的初温 t0 ′ =
Q放
c金属 m金属
+t=
5. 04×104
J
0. 5×103
J / (kg·℃ ) ×0. 15
kg
+80
℃ = 752
℃ . 金
属块放在火焰中心加热足够长的时间后,金属块的温度与火
焰中心的温度相同,所以火焰中心的温度为 752
℃ .
3. 2. 8×106
【变式训练】4. 6×107
4. 6. 72×105 0. 016 热传递 不变
【变式训练】4. 2×106 90
【三阶·思维拔高】
1. 解:(1)水吸收的热量
Q吸 = cmΔt= 4. 2×103
J / (kg·℃ ) ×0. 4
kg×2. 5
℃ = 4. 2×103 J
(2)由 P=
W
t
可得,照射到水面上的太阳能
W=Pt= 25
W×10×60
s = 1. 5×104
J
水获取太阳能的效率
η=
Q吸
W
×100% =
4. 2×103
J
1. 5×104
J
×100% = 28%
2. 解:(1)根据题意得,一台风力发电机 1
s 内提供的电能约为1. 8
×104
J,1
s 内所产生的电能全部转化为内能,并有 70%被水吸
收,则水吸收的热量
Q吸 = 70%W电 = 70%×1. 8×104
J = 1. 26×104
J
由 Q吸 = cmΔt 可得
Δt=
Q吸
cm
= 1. 26
×104 J
4. 2×103
J / (kg·℃ ) ×0. 1
kg
= 30
℃
(2)一台风力发电机 1 年内提供的电能约为 4. 8×1011
J,火力发
电机工作时煤炭燃烧产生的热量约 40%转化为电能
Q火 =
W电
40%
= 4. 8
×1011
J
0. 4
= 1. 2×1012
J
煤炭质量
m煤炭 =
Q火
q
= 1. 2
×1012
J
3. 0×107
J / kg
= 4×104
kg
3.
J / (m2 ·s) 250
J / (m2 ·s) 2
000
J / s
Q空吸
Q车吸
【模型构建】
1
2
50% 有效吸热面积×地表每秒每平方米
红外辐射的能量
解:(1)大
(2)此过程中牵引力的功率
P=
W
t
= 4. 8
×107
J
10×60
s
= 8×104
W
3