内容正文:
第五章 透镜及其应用
一、单选题
1.人眼的晶状体相当于凸透镜,当人观察物体时,物体在视网膜上所成的像是( )
A.正立、缩小的虚像 B.正立、缩小的实像
C.倒立、缩小的虚像 D.倒立、缩小的实像
2.小聪手拿放大镜由远及近观察图甲所示的字母“R”,他通过放大镜不可能看到的像是( )
A. B.
C. D.
3.在利用蜡烛研究凸透镜成像的实验中,凸透镜的焦距是10cm,点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处,在凸透镜另一侧的光屏上观察到了烛焰清晰的像,这个像一定是()
A.倒立放大的实像 B.倒立缩小的实像
C.正立放大的虚像 D.正立放大的实像
4.一塑料薄膜组成的顶棚下堆放着一堆干草,夏天雨后,阳光穿过薄膜上的积水,照射到干草上,则下列说法正确的是( )
A.水和塑料薄膜共同起凹透镜作用
B.透镜都是固体物质组成的,液体不能起凸透镜作用
C.起凸透镜作用的应是塑料薄膜
D.薄膜上的积水形成一个大的凸透镜,如果其焦点恰好在干草处,干草有可能燃烧
5.下列实例中,属于光的折射现象的是( )
①大雨过后天空出现彩虹;
②湖边垂柳在湖面形成美丽的倒影;
③人在路灯下行走,地面上会出现人的影子;
④凸透镜成像
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
6.许多家庭的门上都装有防盗门镜(俗称“猫眼”)。从室内透过防盗门镜向外看,可以看到来客的正立、缩小的像。由此可以断定,此时防盗门镜的作用相当于一个( )
A.凸透镜 B.凹透镜
C.凸透镜和凹透镜 D.玻璃砖
7.下列关于透镜的说法中正确的是( )
A.通过凸透镜的光线必定是会聚的
B.任何光线经过凸透镜折射后都能会聚于一点
C.通过凸透镜的光线可能是发散的
D.通过凹透镜的光线一定是发散的
二、多选题
8.如图是超市安装的一种刷脸自助储物柜。某顾客站在屏幕前50cm处,按下“存”按钮,屏幕上方的摄像头启动,柜门打开。下列说法正确的是( )
A.该摄像头相当于一个凹透镜,可以用它矫正远视眼
B.该摄像头对光线具有会聚作用
C.该摄像头的焦距可能是20cm
D.该摄像头成像原理是光的折射
9.某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图像,如图所示,下列判断正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是16cm
B.当v=20cm时成放大的像,投影仪就是根据这一原理制成的
C.当u=12cm时,在光屏上能得到一个缩小的像
D.把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中,像逐渐变小
10.炎热夏天,不宜向阳光下的盆栽植物洒水,原因是浇在叶面上的水会凝结成如图所示的圆形水珠,叶片会被“烧糊”。这些圆形水珠( )
A.相当于凸透镜 B.相当于凹透镜
C.对阳光有会聚作用 D.对阳光有发散作用
11.截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体如图所示。则这个玻璃体( )
A.可以看做两块凹透镜 B.可以看做一块凸透镜
C.对图示光束具有发散作用 D.对图示光束具有汇聚作用
12.如图所示是凸透镜成像时,像距v和物距u的关系图像,根据图像可以判断下列说法正确的是( )
A.实验中,使用凸透镜的焦距为10cm
B.A状态下,可在光屏上观察到一个放大的像
C.D状态下,光屏上会成缩小的像,和照相机原理相同
D.从C状态变化到B状态的过程中,所成像逐渐变大
13.为满足现代城市安保和管理的需要,国家在公共聚集地区、交通路口、社区小巷等安装了大量先进的360°高清摄像头,这种镜头的功能类似于人眼睛的晶状体,焦距可以自动调节,它的像距几乎不变。如图所示,小明同学在成像板上已经成清晰的像,此时镜头的焦点在F处,如果小明同学靠近或远离镜头,则( )
A.靠近镜头,镜头的焦点可能变在c点 B.靠近镜头,镜头的聚光能力会增强
C.远离镜头,镜头的焦点可能变在b点 D.远离镜头,镜头的焦距会变长
三、填空题
14.近视眼镜的镜片是 透镜,它对光线具有 (填“会聚”或“发散”)作用.
15.经常玩手机,会引起视力严重下降,看物体模糊不清,经眼科医生研究发现看物体的像成在视网膜的前方,这种病变称为 视眼,其原因是晶状体变厚,应配戴 透镜矫正。
16.普通照相机的镜头相当于一个 透镜,一架普通照相机镜头的焦距为70mm ,当被拍照的物到镜头的距离大于 mm 时,底片上会得到一个倒立、缩小的 像(选填:实或虚)。
17.如图所示是两束激光分别射向并通过甲、乙两透镜的传播路径.由图可知:甲透镜是 透镜,乙透镜是 透镜.
18.小丑鱼颜色艳丽、体型较小,因此水族馆常将它放入球形容器中以便观赏,球形鱼缸起到了 镜的作用,我们看到的小丑鱼是它通过球形鱼缸形成的正立、放大的 (选填“实像”或“虚像”),从水面上方看我们会发现小丑鱼位置升高了,这是由于光斜射到 中时发生了折射。
19.我市某学校进行健康体检,在检查视力时要求被检查者与视力表相距5m。小明在学校医务室检查视力,由于空间有限,用如图方式检查,他应距平面镜 m。经检查小明患上了近视眼,应佩戴 (选填“凸”或“凹”)透镜进行矫正。
四、计算题
20.在完成“探究凸透镜成像规律”的实验后,小安想测一测烛焰和像移动时的速度,于是她将的凸透镜固定在长度为1m的光具座的中点并保持凸透镜的位置不变,进行了如下测量和计算。(计算中涉及速度相关计算可应用公式、、等,v表示速度,s表示路程、t表示时间)
(1)如图所示,使烛焰起始位置在9cm刻度线处,移动光屏,在63cm刻度线处得到一个清晰的像,在7s内将烛焰移至30cm刻度线处,求7s内烛焰和像各自移动时的速度。
(2)将烛焰从30cm刻度线处继续以原来的速度向右移动2s,若这2s内烛焰的像移动的速度是烛焰移动速度的2.5倍,请通过计算确定:光屏上承接到清晰的像时,光屏位于光具座的哪条刻度线上?
21.已知眼镜的度数=(公式中焦距必须用m做单位).小明同学想再做凸透镜成像规律的实验,可身边没有凸透镜,他只好借用奶奶的500度的老花镜代替.他用烛焰做实验,在镜片另一侧的光屏得到一个放大的实像.请问,烛焰应在镜片前的什么位置?
五、作图题
22.图中F是透镜的焦点,ab是烛焰发出的两条光线,请作出它们通过透镜后的出射光线。
23.请画出光源S发出的两束光通过凹透镜后的折射光线。
24.画出图中两条入射光线经凸透镜后的光线。
六、实验探究题
25.小明用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材,探究凸透镜成像的规律。
(1)实验前,应调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度上,目的是 ;
(2)当点燃的蜡烛、透镜和光屏位于如图所示的位置时,在光屏上得到一个清晰的实像,该实像是倒立、 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的,生活中的 就是利用这一成像原理来工作的;
(3)保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜移动到 cm刻度处,光屏上会再次出现一个清晰的像;
(4)光屏上得到清晰的像时,一只飞虫落到了凸透镜表面上,则光屏上出现 ;
A.飞虫的像 B.飞虫的影子 C.仍是原来的像
(5)先保持蜡烛、透镜和光屏的位置不变,小明只将另一凸透镜替换原来的透镜,发现光屏上的像变模糊了,他将蜡烛适当靠近凸透镜后光屏上再次呈现清晰的像,则该凸透镜的焦距 (选填“大于”或“小于”)原凸透镜的焦距。
26.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)需要将凸透镜、蜡烛和光屏安装在光具座上,置于中间位置的应是 o
(2)调好装置,将蜡烛放在2倍焦距之外,光屏上能成 (选填“放大”或“缩小”)、倒立的 像(选填“实”或“虚”)。生活中常用的 是利用这一成像规律制作的。
(3)将蜡烛移至1、2倍焦距之间某处,光屏上成清晰的像。若烛焰中心下降1cm,光屏上的像会 移动(选填“向上”或“向下"),移动的距离 1cm(选填“大于”“小于"或“等于”)。
七、综合题
27.如图所示,光线a,b,c来自物体PQ,其中光线a、b平行于主光轴,光线a经过凸透镜后与主光轴相交,光线c经过透镜的光心O。
①画出光线b、c经过凸透镜后的光线;
②此时物体PQ经过凸透镜所成的像相对于物是 (选填“缩小”、“放大”或“等大”)的。
28.阅读下面短文,回答问题.
人类和某些动物的眼睛很像一架照相机.眼球内的晶状体相当于一个凸透镜,视网膜相当于光屏,我们看物体时,是通过睫状肌的伸缩来调节晶状体的弯曲程度,改变晶状体的焦距,使不同远近的物体都能在像距相同的视网膜上生成清晰的倒立实像,如图所示.
眼睛与照相机的不同处是:人的眼睛是通过调节焦距来获得清晰的像,普通照相机是通过改变像距使像变得清晰.
由眼睛的调节作用所能看清的最远点,叫远点,正常眼的远点在极远处.眼睛所能看清的最近的点,叫近点,正常眼的近点约距眼10 cm.看物体时间较长也不易感到疲劳的距离叫明视距离,正常眼的明视距离25 cm.从眼的光心向物体两端所引的两条直线的夹角叫视角,视角越大,对物体的观察就越清楚.
问题:
(1)通常同一物体,人由远及近看会觉得它变得清楚且大些,这是因为人看物体的 变大.
(2)某人视力正常,当他用镜子长时间仔细观察自己的脸部时,应当把镜子拿到离眼睛 cm处最为合适.
(3)当物体在很远地地方时,物体成像在视网膜上,当物体靠近人眼时,若晶状体的焦距不变,则它的像将会落在视网膜 (选填“前”、“上”或“后”)而导致看不清物体,但实际上,人眼在由远到近地观察物体时,晶状体的焦距会 (选填“变大”、“不变”或“变小”),所以人们还是能清晰地观察到物体.
(4)目前很多近视患者戴隐形眼镜来矫正视力.隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超
薄镜片,可随着眼球运动,其中心厚度只有0.05mm,则此镜片的边缘厚度 0.05mm(选填“小于”、“等于”或“大于”).
答案解析
1.【答案】D
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【解答】若将人眼的晶状体当作凸透镜,视网膜当作光屏,那么在人观察物体时,物距往往要远大于2倍焦距,因此成的像应该是倒立、缩小的实像;
故选D.
【分析】把晶状体当作凸透镜,视网膜当作光屏,结合凸透镜成像的实验结论来进行判断.
2.【答案】C
【知识点】凸透镜成像的应用
3.【答案】A
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【解答】由题意可知,凸透镜的焦距f=10cm,点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处,物距u=15cm,故f<u<2f,由凸透镜成像特点可知,在凸透镜另一侧的光屏上会得到倒立放大的实像。
故答案为:A。
【分析】当物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距间时,成像是倒立放大的实像。
4.【答案】D
【知识点】透镜及其特点与分类
5.【答案】D
【知识点】光的直线传播及其应用;光的反射;光的色散;透镜及其特点与分类
6.【答案】B
【知识点】透镜及其特点与分类
【解析】【解答】门镜是由两块透镜组合而成.当我们从门内向外看时,物镜是凹透镜,目镜是凸透镜.最后看到来客的正立、缩小的像.所以防盗门镜的作用相当于一个凹透镜.凹透镜对光线有发散作用.
故选B.
【分析】门镜是由两块透镜组合而成.当我们从门内向外看时,物镜是凹透镜,目镜是凸透镜.物镜的焦距极短,它将室外的人或物成一缩得很 小的正立虚像,此像正好落在目镜的第一焦点之内,目镜起着放大镜的作用,最后得到一个较为放大的正立虚像,所以防盗门镜的作用相当于一个凹透镜.凸透镜对 光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用.本题考查学生对凸透镜和凹透镜本质区别的认识,理解凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用是解答此题的关键.
7.【答案】C
【知识点】透镜及其特点与分类
【解析】【解答】解:A、凸透镜对光线有会聚作用,可使光线在原来传播方向的基础上更靠近主光轴,但最终的传播趋势也可能是发散的,A不符合题意;
B、光线经过凸透镜折射后不一定能会聚于一点,比如通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,B不符合题意;
C、由对选项A的解析可知,通过凸透镜的光线可能是会聚的,也可能是发散的,C符合题意;
D、凹透镜对光线有发散作用,通过凹透镜的光可能是发散的,也可能是平行的,还有可能是会聚的,D不符合题意.
故答案为:C.
【分析】凸透镜对光有会聚作用,会聚作用是使光线在原来传播方向的基础上更靠近主光轴,但最终的传播趋势也可能是发散的;
凹透镜对光有发散作用,发散作用是使光线在原来传播方向的基础上更偏离主光轴,通过凹透镜的光可能是发散的,也可能是平行的,还有可能是会聚的.
8.【答案】B,C,D
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验;近视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】ABD.摄像头的镜头是一个凸透镜,对光线有会聚作用,摄像头成像原理是光的折射,利用凸透镜可以矫正远视眼,故BD正确,A错误;
C.某顾客站在屏幕前50cm处,在摄像头二倍焦距以外,成倒立、缩小的实像,此时u=50cm>2f
则f<25cm,该摄像头的焦距可能是20cm,故C正确。
故选BCD。
【分析】摄像头的镜头是凸透镜,对光有会聚作用,可以矫正远视眼;根据物体在二倍焦距外的距离,可以分析焦距的范围。
9.【答案】B,D
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
10.【答案】A,C
【知识点】透镜及其特点与分类
11.【答案】A,C
【知识点】透镜的光路图
【解析】【解答】如图,中空部分为椭圆形的玻璃体,整体看好像是一个凸透镜,但要清楚对光起折射作用的是玻璃部分,所以将其从中间分开来看,相当于两个凹透镜;
凹透镜对光线有发散作用。AC符合题意,BD不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】本题中的一个干扰因素就是那个凸形的中空部分,学生往往只注意到了中空部分的形状,而忽视了对光线起主要作用的其实是玻璃体.
12.【答案】A,C,D
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
13.【答案】B,D
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
14.【答案】凹;发散
【知识点】透镜及其特点与分类
【解析】【解答】解:近视眼是晶状体曲度变大,会聚能力增强,应佩戴发散透镜使光线推迟会聚,因凹透镜对光线有发散作用,所以近视眼应该配戴凹透镜才能看清远处的物体.
故答案为:凹;发散.
【分析】近视眼的成因是晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处一点的光会聚在视网膜前,到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑了.
15.【答案】近;凹
【知识点】近视眼的成因与矫正办法
16.【答案】凸透镜;140;实
【知识点】生活中的透镜
【解析】【解答】普通照相机的镜头相当于一个凸透镜。一架普通照相机镜头的焦距为70mm ,当用照相机拍照时,被拍照物到镜头的距离大于二倍焦距,即大于140mm时,底片上会得到一个倒立、缩小的实像。
故答案为:凸透镜;140;实.
【分析】照相机的镜头是凸透镜,底片上的像是倒立缩小的实像.
17.【答案】凸;凹
【知识点】透镜的光路图
【解析】【解答】解:从图知,通过甲透镜的光线比入射光线向主光轴靠拢,所以甲对光线有会聚作用,因此甲是凸透镜.
通过乙透镜的光线比起入射光线更加远离主光轴,所以乙对光线有发散作用,因此乙是凹透镜.
故答案为:凸;凹.
【分析】要解决此题,需要掌握凸透镜与凹透镜对光线的作用,知道凸透镜有会聚光线的作用,凹透镜有发散光线的作用.
18.【答案】凸透(或 放大);虚像;空气
【知识点】生活中的透镜
【解析】【解答】由图可以看出小丑鱼被鱼缸放大了,所以球形鱼缸就相当于一个放大镜(或凸透镜),因为放大镜实质上就是凸透镜,通过放大镜看到的是正立的放大的虚像;从水面上方看我们会发现小丑鱼位置升高了,这是由于水中鱼反射出的光从水中进入空气中时发生折射,折射光线向远离法线的方向偏折的结果。
故答案为:凸透;虚像;空气.
【分析】放大镜:原理、成放大、正立的虚像,u<f.
岸上看鱼鱼变浅,水下看树树变高.
19.【答案】2;凹
【知识点】近视眼的成因与矫正办法;平面镜成像的原理、特点
20.【答案】(1)解: 蜡烛起始位置放在9cm刻度线处,在7s内以不变的速度将蜡烛移动到30cm刻度线处,移动路程,时间,
则蜡烛移动的速度;
由题意可知,在7s内以不变的速度将蜡烛移动到30cm刻度线处,此时物距,像距,则光屏由63cm移动到70cm,
像移动的路程,
像移动时的平均速度
答:7s内蜡烛移动时的平均速度为;像移动时的平均速度是。
(2)解: 像的移动速度
则2s后像移动的距离,
像原来在70cm刻度线处,则。
答:光屏位于光具座的85cm刻度线上。
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验;速度公式及其应用
【解析】【分析】(1)由题意算出蜡烛和像移动的距离,根据求出蜡烛和像移动的速度;
(1)已知2s内烛焰的像移动的速度是烛焰移动速度的2.5倍,求出此时像移动的速度,根据求出2s后像移动的距离,再求出光屏上承接到清晰的像时,光屏位于光具座的刻度线。
21.【答案】解:(1)500度=,f=0.2m.
(2)凸透镜成像时,当 2f>U>f 时,光屏上得到一个倒立的、放大的实像,所以烛焰离镜片0.2m﹣﹣0.4m。
答:烛焰应在镜片前0.2m﹣﹣0.4m.
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【分析】(1)根据眼镜的度数=公式,知道眼镜的度数首先求出凸透镜的焦距。
(2)凸透镜成倒立、放大的实像时 2f>U>f,根据此不等式确定烛焰和镜片距离。
22.【答案】
【知识点】透镜的光路图
23.【答案】
【知识点】透镜的光路图
24.【答案】
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【解答】(1)通过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴;
(2)过凸透镜光心的光线其传播方向不变;
【分析】凸透镜的三条特殊光线:过光心的光线其传播方向不变;
过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴;
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。
25.【答案】使像成在光屏中央;缩小;照相机;23.0;C;小于
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
26.【答案】(1)凸透镜
(2)缩小;实;照相机
(3)向上;大于
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】(1) 凸透镜、蜡烛和光屏安装在光具座上,置于中间位置的应是凸透镜;(2) 将蜡烛放在2倍焦距之外,光屏上能成缩小的、倒立的实像,照相机是利用这一成像规律制作的;(3) 将蜡烛移至1、2倍焦距之间某处,光屏上能成放大的、倒立的实像,烛焰中心下降1cm,凸透镜位置不变,根据光线过光心不改变方向,烛焰在光屏上的像将向上移动,因为光屏上成的是放大的、倒立的实像,因此像移动的距离大于烛焰中心下降距离,即移动的距离大于1cm.
【分析】(1)探究凸透镜成像规律时,凸透镜在中间位置;(2)当物体在凸透镜的二倍焦距以外时,成倒立缩小的实像,应用于照相机;(3)物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立放大的实像。
27.【答案】 ;放大
【知识点】透镜的光路图;凸透镜成像规律及其探究实验
28.【答案】(1)视角
(2)12.5
(3)后;变小
(4)大于
【知识点】凸透镜成像的应用;近视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】解:(1)我们看到物体的大小取决于它对眼睛所成的视角的大小,物体离眼睛越近视角越大,我们就感觉到物体大,物体离眼睛越远视角越小,就感觉到物体小;
(2)正常人的眼睛看物体最清晰、最不容易疲劳的距离即为明视距离为25厘米,因平面镜成像时物距与像距是相等的,如能清晰看到镜中的像,就必须人到像的距离为25厘米,那么人到镜的距离为人到像距离的一半,即为12.5厘米;
(3)看远处的物体时,入射光线几乎平行,物体成像在视网膜上;但看近处的物体时,如图所示,入射光线比较发散,若晶状体的焦距不变,则像会落在视网膜的后面,若想看清近处的物体,就应该增大晶状体的会聚功能,即使晶状体的焦距变小,如图所示:
;
(4)近视眼患者戴的是凹透镜,凹透镜的四周的厚度要比中间的厚度厚,故这种超薄镜片的边缘厚度大于0.05mm.
故答案为:(1)视角;(2)12.5 ;(3)后,变小;(4)大于。
【分析】(1)根据“视角越大,对物体的观察就越清楚”来分析;(2)根据“正常眼的明视距离25 cm”和平面镜成像的规律分析;(3)根据物体向凸透镜靠近,像远离凸透镜分析;人的眼睛的晶状体随着物体距离人的距离可以调节焦距;(4)近视眼戴凹透镜,凹透镜的中间薄,边缘厚。
学科网(北京)股份有限公司
$$