内容正文:
第三章 光的折射 透镜
一、单选题
1.下图所示的光现象中,由于光的折射形成的是( )
A.日晷上的影子 B.拱桥在水中的倒影
C.景物在镜中的像 D.铅笔在水面处弯折
2.2022年11月8日晚,我国一些地区夜空上演了一次精彩的月全食。这次月全食,我国绝大部分地区都可以看到“红月亮”的现象,同时还可观测到“月掩天王星”的现象。下列光现象与上述现象形成原理相同的是( )
A.海市蜃楼 B.镜花水月 C.立竿见影 D.杯弓蛇影
3.当物体距凸透镜16cm时,在凸透镜的另一侧的光屏上成一个清晰缩小的像。固定物体和光屏的位置不动,若将凸透镜向远离光屏方向移动4cm,则在光屏上又成一个清晰的像,那么凸透镜的焦距f的范围是( )
A. B.
C. D.
4.烛焰通过凸透镜在光屏上成一放大的像,如果在凸透镜上沾一个小黑点,则光屏上( )
A.没有黑点的像 B.一片漆黑
C.有一个放大的黑点像 D.有一个缩小的黑点像
5.如图所示,眼睛角膜是晶状体会聚光线的重要组成部分。激光治疗近视手术是运用激光,精确切削眼睛角膜基质层,制作出均匀完美的角膜瓣和角膜透镜,以矫正患者近视。手术的结果是( )
A.眼球会聚光线的能力变强,成像到视网膜
B.眼球发散光线的能力变强,成像到视网膜
C.晶状体的会聚光能力没变,成像视网膜前
D.晶状体的发散光能力没变,成像视网膜后
6.在做“研究凸透镜成像”的实验时,当物距u为20cm,得到一个倒立、缩小的实像,此时像距v为13cm。将此物体移到离凸透镜11cm,凸透镜成像的特点是( )
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.无法判断
7. 周六,小龙同学又开始了他的家庭实验:他在桌面上放一个空碗,碗内底部放一枚硬币,让弟弟看过去,没有看见硬币如图甲;弟弟保持不动,小龙慢慢往碗中倒水,弟弟突然看见碗中出现了一枚“硬币”如图乙。对此现象下列分析正确的是( )
A.看见硬币,说明硬币是光源
B.没有看见硬币,是因为光的直线传播
C.看见“硬币”,是光的反射形成的虚像
D.看见硬币,表明光在水中的传播速度比空气中快
8.天津站前广场的世纪钟,是天津市最具关注度的大型标识性建筑之一。图为世纪钟在海河中的倒影,下列现象与“倒影”形成原理相同的是( )
A.立竿见影 B.小孔成像 C.海市蜃楼 D.镜花水月
二、填空题
9.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,应调整凸透镜的中心,光屏的中心与烛焰的中心大致在同一 ,以保证像成在光屏中央;将烛焰与光屏置于凸透镜的 (选填“两侧”或“同侧”),移动光屏直到光屏上所成的 像最清晰(选填“实”或“虚”),像是 的(选填“正立”或“倒立”)。
10.家里的电视遥控器的前端有一个发光二极管,按下不同的键时,它可以发出不同的红外线,实现对电视机的控制.为了弄清红外线的某些性质,小宇利用遥控器进行了一些探究:
(1)将遥控器直接对准电视机的接收窗口,按下按键可以控制电视,这说明红外线与可见光一样也能沿 传播.
(2)将遥控器指向电视机对面的墙壁时,发现也能控制电视机,说明红外线与可见光一样也能发生 .
(3)根据可见光的特征猜想一下,当红外线从一种介质斜射入另一种介质的时候 (填“会”或“不会”)发生折射.
11.如图所示,来自物点A 的光线经过眼睛的晶状体成像在视网膜后面的B 点.要使像靠近视网膜,物点A 应该向 (选填“左”或“右”)移动;要使像成在视网膜上,应佩戴一个合适的 透镜制成的眼镜.
12.南湖清淤后湖水清澈可鉴,微风吹过,南湖桥在水中的倒影“碎了”,这是因为光在水面发生了 反射(选填“镜面”或“漫”)。人们在湖边拍照时,如果想拍花的特写,此时应将相机的镜头 花(选填“远离”或“靠近”)进行拍摄。
13.清晨室外花叶上有许多露珠,露珠下面的叶脉看起来比较粗大,这是露珠产生 镜的功能,形成叶脉的 (填“实”或“虚”)像.
14.如图是嫦娥三号着陆器图片,该图是由月球车上全景相机拍摄的.拍照时,着陆器到镜头的距离要 (填“大于”、“等于”或“小于”)两倍焦距.若要把着陆器的像拍得更大些,则应使照相机的镜头 (填“远离”或“靠近”)着陆器一些.
三、作图题
15.完成图中的光路图。
四、实验探究题
16.小明想到用蜡烛在实验室能完成以下光学实验:
(1)如图甲探究小孔成像实验,其原理是光的 现象,眼睛看到膜片上烛焰的像是 的(选填“彩色”或“黑白”);
(2)如图乙探究平面镜成像特点,选取两支相同蜡烛A 、B 做实验的目的是 , 若在玻璃板与不点燃的蜡烛 B 之间放一张厚纸板,则人眼在点燃的蜡烛A 这一 侧, 看到蜡烛A 的像(选填“能”或“不能”);
(3)在探究凸透镜成像时,调整蜡烛和光屏位置,使蜡烛成像在光屏上如图丙,为 了观察这个像,眼睛的位置应该是在 ( 填“a”或“b”) 处,若在凸透镜 左侧加一个近视眼镜,为了得到清晰的像应将光屏 (选填“靠近”或“远离”) 凸透镜。
17.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,凸透镜的焦距是10cm,实验装置如图所示。
(1)实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度,目的是 ;
(2)点燃蜡烛,当蜡烛、凸透镜在图所示位置时,移动光屏,在光屏上 (选填“能”或“不能”)得到清晰的像;
(3)保持凸透镜位置不变,将光屏移回至50cm刻度处,把蜡烛移至15cm刻度处后,再将光屏向 (选填“左”或“右”)移动到适当位置,能在光屏上得到清晰的 (选填“正立”成“倒立”)、 (选填“放大”成“缩小”)的像。接下来改用焦距为8cm的凸透镜继续进行实验,如果不改变蜡烛和凸透镜的位置,要在光屏上成清晰的像,应把光屏向 (选填“左”或“右”)适当调节;
(4)若将图中蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中,所成的像将逐渐变 (“大”或“小”);利用这个规律可知:我们在照毕业合影时,如果最边缘的两个同学未进入取景框,则此时摄像师应 (“靠近”或“远离”)我们;
(5)实验中,不小心用指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上的像 ;(填“变暗”、“无变化”或“变残缺”)
(6)小华认为:凸透镜成实像时,不但像与物上下是颠倒的,而且左右也是相反的。请你设计一种简单的方法验证小华的观点 。
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【解答】A.日晷上的影子,属于光的直线传播形成,故A不合题意;
B.拱桥在水中的倒影,属于光的反射现象,故B不合题意;
C.景物在镜中的像,属于光的反射现象,故C不合题意;
D.铅笔在水面处弯折,是光从水里斜射入空气发生折射所致,故D符合题意。
故选D。
【分析】光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,这就是光的折射现象。
2.【答案】C
3.【答案】A
4.【答案】A
【解析】【解答】黑点只是影响到透光的多少,进而影响的是像的明亮程度;而且在黑点在透镜上,也就是在焦点以内,不会在光屏上成像.选项A最符合题意.
故选A.
【分析】当物距小于焦距时,不能够在光屏上成像.若凸透镜被遮住一部分,只能影响成像的亮暗程度.
5.【答案】B
6.【答案】A
【解析】【解答】凸透镜成倒立、缩小的实像:
物体离凸透镜20cm处,20cm>2f,所以,10cm>f,
此时像距是13cm,2f>13cm>f,所以,13cm>f>6.5cm,
所以,10cm>f>6.5cm.
此物体移到离凸透镜11cm时,2f>U>f,凸透镜成倒立、放大的实像.
故选A.
【分析】凸透镜成倒立、缩小的实像时,物距:U>2f,像距:2f>V>f,根据物距和像距提供的数据列出不等式,解不等式组确定焦距的大小.
根据物距和焦距的关系再次确定凸透镜成像情况.
7.【答案】B
【解析】【解答】A:硬币本身不会发光,不是光源,看见硬币,说明硬币反射光进入人眼,故A错误;
B:眼睛刚刚看不到硬币,这是由于光的直线,硬币反射的光被碗挡住了,所以没有看见硬币,是因为光的直线传播,故B正确;
CD:看见“硬币”,是因为慢慢向空碗里倒水,光发生了折射现象,人眼看到的是光的折射形成的虚像,故CD错误;
故选择B
【分析】A:对光源的理解,自身能够发光的物体才叫光源,人眼能够看见不能发光的物体是因为光照射到物体表面发生了反射现象;
B:光在同种均匀介质中沿直线传播,光沿直线传播的现象,如小孔成像,排队、激光准直、打把瞄准等;
C:光的折射定律是当光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线方向偏折;光从水或者其他介质斜射入空气中时,折射光线向远离法线的方向偏折,硬币反射的光线从水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,折射光线远离法线方向,人眼逆着折射光线看去,看到的是变高的硬币的像。
D:光可以在真空中传播,速度最大为C=,光在空气中传播的速度略小于在真空中的传播速度。
8.【答案】D
9.【答案】高度;两侧;实;倒立
【解析】【解答】为了使像成在光屏的中央,实验前要调整凸透镜的中心,光屏的中心与烛焰的中心大致在同一高度。实像与物体在透镜的两侧,所以将烛焰与光屏置于凸透镜的两侧。光屏能接收到的像是实像,虚像不可以用光屏接收。实像都是倒立的。
【分析】探究凸透镜成像规律时,凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度;实像与物体在透镜的两侧;光屏能接收到的像是实像,实像都是倒立的。
10.【答案】直线;反射;会
【解析】【解答】解:(1)将遥控器直接对准电视机的接收窗口,按下按键可以控制电视,这说明红外线与可见光一样也能沿直线传播.
(2)将遥控器指向电视机对面的墙壁时,发现也能控制电视机,说明红外线与可见光一样也能发生反射.
(3)根据可见光的特征猜想,光的折射规律同样适用于红外线,故当红外线从一种介质斜射入另一种介质的时候会发生折射.
故答案为:(1)直线;(2)反射;(3)会.
【分析】红外线是一种看不见的光,它同样遵循光的直线传播、光的反射和折射规律,结合实验现象可做出解答.
11.【答案】左;凸
【解析】【解答】解:来自A的光线经过眼睛的晶状体成像在视网膜的后面,说明是远视眼;要使像靠近视网膜,物体应远离眼睛即向左移动;远视眼戴凸透镜进行矫正.故答案为:左;凸.
【分析】由于晶状体太薄,其折光能力太弱,或眼球的前后方向太短,使得像成在视网膜的后方,这就是远视眼的成因;然后据凸透镜和凹透镜对光线的作用分析,即可判断用哪种透镜来矫正.
12.【答案】漫;靠近
【解析】【解答】微风吹过,平静的湖面变得凸凹不平,光在水面发生了漫反射;拍照时,想拍花的特写即像要变大,由凸透镜成实像规律,物近像远像变大可知,则应使照相机镜头靠近花一些.
【分析】漫反射是投射在凸凹不平表面上的光向各个方向反射的现象;凸透镜成实像规律,物近像远像变大.
13.【答案】放大;虚
【解析】【解答】
露珠中间厚边缘薄,形成一个水凸透镜,具有放大镜的功能,成正立、放大的虚像,所以叶脉看起来比较大.
故答案为:放大;虚
14.【答案】大于 ;靠近
【解析】【解答】解:照相机的镜头相当于一个凸透镜,所照景物放在镜头的二倍焦距以外,在底片上成缩小的实像;即拍照时,着陆器到镜头的距离要大于两倍焦距,
由凸透镜成实像规律,物近像远像变大可知,若要把着陆器的像拍得更大一些,则应使照相机镜头靠近着陆器一些.
故答案为:大于;靠近.
【分析】①凸透镜成倒立、缩小的实像,U>2f,应用于照相机和摄像机上.
②凸透镜成实像规律,物近像远像变大.
15.【答案】
16.【答案】直线传播;彩色;便于比较像与物大小关系;能;a;远离
【解析】【解答】(1) 如图甲探究小孔成像实验,其原理是光的直线传播形成的实像。而烛焰是彩色的,因此小孔成的像也是彩色的。
(2) 如图乙探究平面镜成像特点,选取两支相同蜡烛A 、B 做实验的目的是便于比较像与物大小关系;
②在玻璃板后面放一张厚纸板,不会影响观察物体的像,因此人眼在点燃的蜡烛A这一侧能看到蜡烛A的像。
(3)①图丙中物距大于像距,根据凸透镜成像规律可知,在光屏上成倒立、缩小的实像,因此在光屏即a处观察像。
②近视眼镜是凹透镜,对光线具有发散作用,相当于将凸透镜的会聚能力减弱,此时会聚成的像会远离凸透镜,因此需要将光屏远离凸透镜。
【分析】(1)根据小孔成像的原理解答。小孔成像中所成像的色彩取决于射入小孔的色光的颜色决定;
(2)①在探究平面镜成像特点中选取两支外形相同的蜡烛做实验的目的是比较像和物体的大小的关系,此过程用到了等效替代的方法。
②平面镜成的像是光的反射形成,注意粉丝纸板能否阻挡射入眼睛的反射光线即可。
(3)①根据丙图确定成像的虚实,然后根据实像和物体在凸透镜的两侧分析解答;
②根据透镜对光线的作用分析像距的变化,进而确定光屏的移动方向。
17.【答案】(1)使像成在光屏的中央
(2)不能
(3)右;倒立;放大;左
(4)小;远离
(5)变暗
(6)沿垂直于光具座方向吹动烛焰,观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反
【解析】【解答】(1)实验前将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度,目的是使像成在光屏中央,便于观察。
(2)根据图可知,物距等于一倍焦距,此时不成像,所以移动光屏,光屏上不能成像。
(3)蜡烛移至15cm刻度处后,物距为15cm,大于一倍焦距,小于二倍焦距,所以成倒立、放大的实像,像距大于两倍焦距即大于20cm,所以光屏要右移。
接下来改用焦距为8cm的凸透镜继续进行实验,凸透镜的焦距变小,相当于物距变大,则像距应减小,所以光屏要向左移动。
(4)图中蜡烛逐渐远离凸透镜,物距增大,像距会变小,所以像会变小,我们在照毕业合影时,如果最边缘的两个同学未进入取景框,需要让像变小,所以要增大物距,摄影师要远离我们。
(5)用指尖触摸到了凸透镜,将凸透镜的部分挡住后,光屏上仍能成物体完整的像,只是凸透镜会聚光线数量比原来减少,像比原来变暗。
(6)我们可以沿垂直于光具座方向吹动烛焰,观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反,如果相反,凸透镜成实像时,不但像与物上下是颠倒的,而且左右也是相反的。
【分析】(1)探究凸透镜成像规律时,调节烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度,目的是使像成在光屏中央;
(2)物体在凸透镜的焦点时,光屏上不能成像;
(3)当物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距时,像在二倍焦距外,成像是倒立放大的实像;凸透镜的焦距减小时,物距和像距总和减小;
(4)物体远离凸透镜时,像靠近凸透镜,像变小;
(5)凸透镜成实像时,光屏上的物体使像变暗;
(6)使物体左右晃动,可以探究像的作用是否相反。
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