第三章 光的折射 透镜(实验题30道)-【刷好题】2025-2026学年八年级物理上册热点题型专练(2024苏科版)
2025-09-28
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内容正文:
第3章 光的折射 透镜(实验题30道)
1.小明在探究凸透镜成像的规律时。
(1)将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上,并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在 ;
(2)实验所用凸透镜的焦距为10cm。某次实验情形如图甲所示,此时光屏上恰好得到烛焰清晰的像,则烛焰的像应为图乙中的 ,生活中的 就是利用这一原理工作的。
(3)在图甲所示实验情形下,紧靠凸透镜加放另一透镜,发现光屏上的像变模糊。保持蜡烛和凸透镜的位置不变,只将光屏向右移动又重新得到清晰的像,则所加的透镜为 。
2.如图所示是“探究凸透镜成像规律”的实验装置,小明通过实验得到了如表所示的数据,请回答下列问题:
实验次序
1
2
3
4
5
物距
像距
30
19
15
12
11
(1)实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心,使其大致在 。根据表中数据可推测凸透镜的焦距 cm;
(2)第1次实验时,光屏上呈现清晰的像,此像是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像,应用此原理可制成 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(3)第5次实验后,小明在烛焰和凸透镜之间的适当位置放了一副眼镜,发现光屏上原本清晰的像变模糊了。将蜡烛向凸透镜方向移动适当距离后,光屏上再次得到了清晰的像,则该眼镜是 (选填“近视”或“远视”)眼镜;
(4)实验结束后,小明与同学交流讨论,小红建议用发光的小灯泡代替蜡烛进行实验,你认为这样做的好处是 。
3.小明用如图所示装置探究“凸透镜成像的规律”,已知凸透镜焦距为10cm。
(1)小明将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调整它们的高度。使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在 ;
(2)蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图所示,光屏上成清晰的像(像未画出),生活中的 (填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用了这个成像原理。若仅将蜡烛和光屏位置对调,则光屏上 (选填“能”或“不能”)看到清晰的像;
(3)将图中的凸透镜换成焦距为20cm的凸透镜。保持蜡烛和凸透镜的位置不变,应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动才能得到清晰的像。
4.如图甲是王楠同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路,经过多次实验并记录了数据:
入射角
折射角
(1)由表格中的数据还可以判断:当光以55°的入射角从空气射入玻璃中时,其折射角 30°(选填“等于”、“小于”或“大于”);
(2)当光以30°的入射角从玻璃斜射入空气中时,其折射角是 ,你的依据是:在光的折射中, ;
(3)同班的陈新同学利用图乙探究光从空气斜射入水中时的光路。实验时,光贴着光屏从空气斜射入水中,将F板向后折转一定的角度,则在F板上 (选填“能”或“不能”)看到折射光,此时折射光线和入射光线 (选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)保持图乙的入射光不动,继续往水槽里加适量的水,会看到水槽底部的亮斑B向 移动。
5.小明生日时爸爸送给他一台手持单筒望远镜,如图所示。小明阅读说明书。了解到该望远镜的目镜和物镜都是凸透镜,他想知道目镜和物镜哪个的焦距大,于是他将望远镜的目镜和物镜的镜片拆了下来。请你设计实验帮助小明进行比较。
(1)实验步骤: ;
(2)实验结论: 。
6.某同学做“探究光的折射规律”实验,她把半圆形玻璃砖固定在圆盘中心,让激光束沿圆盘半径入射到玻璃砖圆心处,激光束经玻璃砖折射后从半圆弧边射出(如图所示)。旋转圆盘,多次改变激光束入射角度,观察折射光线方向并记录数据,如下表所示。
实验次数
1
2
3
4
5
入射角
20°
30°
45°
60°
75°
折射角
13°
19°
28°
35°
40°
(1)实验中,圆盘除了能读出入射角和折射角大小外,还可以利用光的 ,显示出光路;
(2)分析实验数据,请你将光在发生折射时,折射角和入射角的关系补写完整:当光从空气斜射到玻璃表面时,折射角小于入射角,且 。
7.在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中:
(1)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图可知,该凸透镜的焦距是 cm;
(2)实验时,把烛焰放光具座20cm刻度线处时(图乙),在凸透镜右侧移动光屏,会在光屏上得到一个倒立、 的实像(填“放大”或“缩小”);
(3)当小明把蜡烛移动到光具座上45cm处时,发现无论如何移动光屏,此时光屏都无法承接清晰的像,那么接下来他应该去掉光屏,眼睛在凸透镜的 侧(选填“左”或“右”)透过凸透镜观察成像性质。
8.在探究“凸透镜成像规律”的实验中,小勇同学进行了如下实验:
(1)如图甲所示操作,测得本实验所用凸透镜的焦距为 cm;
(2)实验时,首先调节烛焰、光屏的高度,使它们的中心在 ,使像成在光屏 ;
(3)接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示,发现光屏上得到一个倒立、 (填“放大”、“缩小”或“等大”)的清晰实像,生活中的 (填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用了这样的成像原理。若撤去光屏,小勇也可以在图中凸透镜的 (填“左边”或“右边”)适当位置去观察该像;
(4)始终保持图乙中凸透镜的位置不变,适当向左移动蜡烛时,应该向 (填“左”或“右”)移动光屏,才能再次得到清晰的像;小勇又向右移动蜡烛至43cm刻度处,移动光屏,发现屏上 (填“能”或“不能”)得到清晰的像;
(5)若用不透明物体挡住透镜中心部分,像会 (填“完整”或“不完整”),且变 (填“亮”或“暗”);
(6)蜡烛燃烧一段时间后,光屏上的像将向 (填“下”或“上”)移动,可以向 (填“下”或“上”)调节凸透镜,使像再次成在光屏中央;
(7)如图丙所示,将蜡烛放在图示位置,光屏上恰好成清晰的像,若切除凸透镜中间的阴影部分,再将剩余部分靠拢在一起,则蜡烛 。
A.不能成像 B.能成一个像 C.能成两个像 D.能成三个像
9.某小组同学探究光的折射规律,他们分别测量并记录了光从空气斜射入玻璃和光从玻璃斜射入空气时的入射角和折射角,实验数据如表一、表二所示。
①分析比较实验序号1~5可得:当光从空气斜射入玻璃时,折射角 入射角;分析比较实验序号6~10可得:当光从玻璃斜射入空气时,折射角 入射角;(均选填“大于”或“小于”)
②分析比较表一中折射角随入射角的变化关系,可得出的初步结论是:当光从空气斜射入玻璃中时, ;
③分析比较实验序号1与6或2与7或3与8可得:当 ;
表一:光从空气斜射入玻璃中
表二:光从玻璃斜射入空气中
实验
序号
入射角
(度)
折射角
(度)
实验
序号
入射角
(度)
折射角
(度)
1
20
13
6
13
20
2
30
19
7
19
30
3
40
25
8
25
40
4
50
31
9
28
45
5
60
35
10
33
55
④他们增大入射角继续研究,表三为光从空气斜射入玻璃时的实验数据,表四中的入射角为当光从玻璃斜射入空气时拟进行实验的数据。小王分析了表三的数据,结合之前得到的实验结论,认为表四中实验序号 中拟定的入射角会找不到折射光线。
表三:光从空气斜射入玻璃中
表四:光从玻璃斜射入空气中
实验
序号
入射角
(度)
折射角
(度)
实验
序号
入射角
(度)
折射角
(度)
11
65
37
15
40
12
70
39
16
50
13
80
41
17
60
14
89
42
18
70
10.用焦距为15cm的凸透镜做探究“凸透镜成像的规律”的实验。
(1)小强发现用此凸透镜看远处物体时,可以看见倒立、缩小的像;用该凸透镜看自己的指纹时,能看见正立、放大的像。由此猜想:凸透镜成像的特点可能与 有关;
(2)点燃蜡烛,调整光具座上蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使三者的中心大致在 ;
(3)将蜡烛放在10cm,移动光屏到如图位置,光屏上恰好呈现一清晰的像,该像的性质是倒立、 的实像;
(4)保持凸透镜位置不变,小强将蜡烛移动到25cm,若想在光屏上得到清晰的像,应把光屏向 移动,像将 ;
(5)小亮认为: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亮的观点 。
11.小亮的爷爷要用放大镜才能看清报纸,放大镜是用凸透镜制成。
(1)如图甲所示,小亮透过放大镜观察周围,发现钟表竟然呈现了 的样子;随着他远离钟表,如图乙所示,又观察到钟表倒立、缩小的样子。由此,他想和同学们一起分组探究凸透镜的成像情况与 有何关系?
(2)他们将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度,这样做的目的是使像呈现在 ;
(3)表一和表二是两个小组的实验记录表,由表一中的实验信息可初步得出:
当物体到凸透镜的距离 时,成倒立、缩小的实像;
为使该结论更严谨,要尽可能多的采集表二中的 (选填序号)分析。
表一
实验序号
凸透镜焦距
像的性质
物距u/cm
像距v/cm
1
f=10cm
倒立、缩小的实像
40
13
2
倒立、缩小的实像
30
15
3
倒立、等大的实像
20
20
表二
实验序号
凸透镜焦距
像的性质
物距u/cm
像距v/cm
4
f=10cm
倒立、缩小的实像
22
18
5
倒立、等大的实像
20
20
6
倒立、放大的实像
16
26
(4)小亮不断减小蜡烛与凸透镜的距离,当蜡烛在某一位置时,他发现无论怎样调节都不能在光屏上观察到像,如图丙所示。别的小组的同学提醒他,根据光的传播方向,可以按照 (选填“A”或“B”)的做法继续观察。
12.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,凸透镜焦距为。
(1)实验前,要调整烛焰、凸透镜、光屏高度,使三者中心大致在同一高度,其目的是 ;
(2)如图所示,光屏应在 (选填“①”“②”或“③”)区域移动,才能得到倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;
(3)把蜡烛向左移动,凸透镜的位置保持不变,应把光屏向 (选“左”或“右”)适当调节,才能在光屏上得到烛焰清晰的倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;
(4)接下来改用焦距为15.0cm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;
(5)在探究凸透镜成像时,如果用白纸把凸透镜的一半遮挡住,光屏上 (选填“能”或“不能”)形成烛焰完整的像。
13.香香在探究“凸透镜成像的规律”的实验中:
(1)按如图甲所示的操作,可测出凸透镜焦距是 cm;
(2)如图乙,某次实验时香香用光屏承接到了烛焰清晰的像,该像是一个倒立、 的实像;
(3)如图丙,实验时把一个不透明且不光滑的挡板放在如图所示的位置,则香香 看到烛焰的像。
14.小明同学在探究光的折射规律时,意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮,老师告诉他这是光的全反射现象。课后,小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表:
入射角i
0°
10°
20°
30°
40°
41.2°
41.8°
42°
折射角r
0°
15.2°
30.9°
48.6°
74.6°
81°
90°
/
反射能量
5%
7%
26%
43%
77%
84%
100%
100%
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的变化关系是 。
(2)由表格数据可知:图中图线 (选填“a”或“b”)反映了上述实验中的两角关系;
(3)根据光路可逆,请猜想:若光从空气斜射向玻璃, (选填“能”或“不能”)发生全反射。
15.在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)小明找来A、B两个透镜探究“凸透镜成像规律”的实验,如图甲所示将A、B两块透镜分别正对太阳光时,在离透镜较近的光屏上出现了不同的光斑,应选择 (选填“A”或“B”)完成实验;然后在光具座上从左到右分别放置蜡烛、凸透镜和光屏,将烛焰、光屏中心调在凸透镜的 上;
(2)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙时,在光屏上可得到一个清晰的倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像,该实验现象可以说明 的成像特点(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(3)保持蜡烛位置不变,移动透镜至16cm刻度线处,如图丙。则人眼在图中的 (选填“A”或“B”)处能观察到蜡烛的像,像是图丁中的 (选填“1”“2”“3”或“4”);
(4)如图乙所示,当光屏上呈现清晰的像时,不改变图乙中蜡烛和透镜位置:
①若仅将凸透镜换成焦距相同、直径较小的凸透镜,再次实验,光屏上所成的像与原来相比 (选填“变小”“变暗”或“变不完整”)了。
②若将凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜,再次实验,则需将屏 (选填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像。
16.在探究凸透镜成像规律的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成清晰的像。
(1)实验前调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在 ,目的是使像成在光屏的中央;
(2)此时光屏上能观察到清晰的像,此时的像为倒立 (选填“放大”、“缩小”)的像,生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一规律制成的;
(3)随着蜡烛越烧越短,光屏上的像会向上移动,为了让像再次成在光屏中央,需要将透镜向 移动;(“上”或“下”)
(4)若将一副眼镜放在凸透镜前,光屏上的像变模糊,往左适当调节光屏的位置,像又会变清晰,则所用的眼镜对光有 (“会聚”或“发散”)作用,为 (选填“近视”或“远视”)眼镜,若此时移开眼镜,为了使像再次清晰,可将蜡烛向 方移动;
(5)实验过程中,不小心用指尖触摸到凸透镜的一小部分,在光屏上 (“有”或“没有”)指尖的清晰的像。
17.在探究凸透镜成像规律的实验中,杰杰将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。
(1)安装并调节烛焰、透镜、光屏,使它们三者中心大致在 ,目的是使像成在光屏中心;
(2)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。该凸透镜的焦距是 cm;
(3)如图乙所示,移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像,该像是倒立 (选填“放大”或“缩小”)的实像,生活中 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像原理制成的。接下来杰杰把自己的近视眼镜放在凸透镜和蜡烛之间,发现光屏上的像变得模糊不清,应该向 (填“靠近”或“远离”)透镜方向移动光屏,可再次得到清晰的像;
(4)当光屏上出现蜡烛清晰的像时,如果用遮光板挡住透镜的上半部分,我们观察光屏时,将会在光屏上看到 。
A.蜡烛像的下半部分 B.蜡烛像的上半部分
C.蜡烛完整的像,像的亮度变暗 D.蜡烛完整的像,像的亮度不变
18.在探究凸透镜成像规律时,小捷用了9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色的板上代替蜡烛作光源,实验装置如图所示:
(1)为了确定凸透镜的焦距,小捷将凸透镜正对太阳光,再把光屏放在另一侧,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个 (填“亮点”或“亮环”)为止,测得它与凸透镜中心的距离为10cm,确定出焦距f= (填“5cm”或“10cm”);
(2)凸透镜固定在光具座的零刻度线上,小捷将光源移至光具座30cm处后,再移动光屏,直到如图所示位置,光屏上会出现清晰 、 实像;如果她将光源再远离凸透镜一些,这时光屏应向 (填“左”或“右”)移动,以获得清晰的实像;
(3)如果将光源移至7cm处,凸透镜此时成的是放大的 (填“虚像”或“实像”)。
19.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)他把蜡烛、凸透镜和光屏放置在光具座上,点燃蜡烛后,他还应调整 中心、凸透镜中心和光屏中心在同一高度;
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏在如图所示位置时,光屏上出现了等大、清晰的像,此凸透镜的焦距为 cm;
(3)保持凸透镜位置不动,将蜡烛移动到25cm处,移动光屏位置可以在光屏上承接到清晰 (选填“放大”或“缩小”)的实像,该成像原理的应用是 ;
(4)在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜片,光屏上清晰的像又变模糊了,此时应该将光屏向 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动才能在光屏上再次得到清晰的像;
(5)随着蜡烛燃烧而变短,影响到了实验的进行,这时应该进行的调整是 。
20.某实验小组用焦距是10cm的凸透镜探究“凸透镜成实像时,像距与物距的关系”。实验装置如图甲所示。通过实验,他们记录数据并绘制了像距v和物距u之间关系的图像,如图乙所示。
(1)实验前,需将烛焰的焰心、 、光屏的中心调节到同一水平高度;
(2)将凸透镜固定在50cm刻线处,当把物体放在42cm刻线处时,他们前后移动光屏,始终在光屏上没有承接到蜡烛清晰的像,其原因是 ;
(3)从图像上可以得出该实验的结论是 。
21.小明用薄膜充水后制成如图中图甲所示水透镜,并用它来进行“探究凸透镜成像规律”的实验,实验中测得图甲中水透镜的焦距为10cm,将水透镜甲固定在光具座上50cm处。
(1)实验时,为了能使像清晰地成在光屏的中央位置,要调整蜡烛、水透镜、光屏的高度,使它们的中心大致在 ;
(2)当把点燃的蜡烛放在20cm刻度处时,为了找到清晰的像,应将光屏在光具座上移到 cm的刻度范围内,才能在光屏上得到一个倒立、 的实像。该成像规律在生活中的应用是 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(3)在(2)的基础上保持蜡烛和透镜的位置不变,在水透镜中继续注入水。使之成为如图乙所示透镜,发现光屏上的像变得模糊,通过 (选填“向左”或“向右”)移动光屏,光屏上又可得到清晰的像;
(4)由于蜡烛的燃烧,烛焰的高度逐渐降低,要使像继续成在光屏中央,可将凸透镜适当向 (填“上”或“下”)调节。
22.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中:
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (向左移动/向右移动/不动),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (会/不会)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些 ;
(2)如图乙,小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否 。如图丙,他将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,折射光也逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (增大/减小/不变)。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为 度;
(3)若光沿BO方向射入,折射光线将沿 方向射出,这是因为光折射时, 。
23.物理兴趣小组的同学正在探究“凸透镜成像的规律”实验:
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使 ,目的是成像成在光屏的中心;
(2)将蜡烛和光屏移动到如图甲所示的位置时,光屏上出现了烛焰倒立、等大的实像,此凸透镜的焦距为 ,你判断的依据是什么? ;
(3)改变蜡烛位置,移动光屏到如图乙所示的位置时,光屏上恰好得到一个清晰的像,生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理工作的,你判断的依据是什么?
(4)利用探究所得规律解答下列问题:
如图丙中所示,是创新小组的同学们自制的照相机。在较暗的教室内,让凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像,若想在半透明膜上成实验楼更小的清晰的像,相机应该前移还是后移,纸筒应该前伸还是后缩 ?你判断的依据是什么 ?
24.在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
实验序号
物距u/cm
像距v/cm
像的性质
1
60
20
倒立、缩小、实像
2
30
30
倒立、缩小、实像
3
20
4
10
(1)如图甲,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,并将蜡烛烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上,目的是使像成在 ;
(2)按要求进行观察和测量,并将部分观测情况记录在上表中:
①当物距u=20cm时,像距v= cm;
②当物距u=10cm时,像的性质是 (仿照表格中的样式填写);
(3)将上述实验中透镜更换成另一个焦距为10m的凸透镜,光屏上的像变模糊了,为了使光屏上的像恢复清晰,可向 (填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动蜡烛;
(4)光屏已呈现清晰的像,此时一只小飞虫落在了凸透镜上,光屏上是否出现飞虫的像? (选填“是”或“否”)。
25.某兴趣小组在“自制水膜透镜”活动中,如图所示,将内径4mm的细铁丝圆环在清水中浸一下后取出,布满圆环的水膜犹如透镜。实验过程中,小军和小华发现该透镜的观察范围太小,想制作更大的水膜透镜,但又易破裂。为研究液膜的增大与哪些因素有关,他们做出如下猜想:
猜想一:可能与制作圆环的材料有关
猜想二:可能与液体的种类有关
(1)为了验证猜想一,小华选用细铁丝、细塑料片、细铝条制成圆环,改变圆环的直径后,分别浸入水中获取液膜,测量出液膜即将破裂时的最大直径。实验前,他应该控制三种材料横截面的 和 相同。这里用到的实验方法是 法;
(2)为了验证猜想二,小军找来比水粘稠的透明的色拉油、胶水,将细铁丝圆环分别浸入两种液体中,重复上述实验,记录的数据如表:
液体
色拉油
胶水
圆环的最大直径/mm
9
10
小军分析数据得出结论:液体越粘稠,液膜的最大直径越大。请对小军的做法进行评价: ,改进方法是 ;
(3)实验中,将大小相同的胶水膜和水膜,放在书本前相同距离处,发现透过胶水膜观察到的正立的字更大一些,说明胶水的对光线的折射程度 (选填“更大”或“更小”),此时书本上的字透过水膜透镜成的是 像。
26.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,如图。
(1)让凸透镜正对平行光,调整凸透镜到光屏的距离,光屏上出现一个最小、最亮的光斑,如图甲,则该凸透镜的焦距f= cm;
(2)在组装器材时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在 ,这样做的目的是 ;
(3)如图乙,将凸透镜固定在50cm刻度线处,将点燃的蜡烛移动到35cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的像,这个像的性质是:倒立、 、实像。保持蜡烛和光屏的位置不动,移动凸透镜,光屏上是否能够再次成像?若能再次成像,应如何移动透镜? ;
(4)在如图乙的实验基础上,将点燃的蜡烛向左移动一段距离后,应将光屏适当向 移动才能在光屏上成清晰的像,且成的像的大小将 ;
(5)实验过程中,由于蜡烛燃烧变短,烛焰在光屏上的像将向 移动;
(6)完成该实验后,小明找来一紫外线灯,想利用光具座、光屏等器材研究某品牌防晒霜对紫外线的阻挡作用,他在暗室及一定防护下进行实验。
步骤一:如图,固定好紫外线灯和涂有荧光物质的光屏,将一块大小合适的玻璃板放置在图中 区域,且调整玻璃板与硬纸板平行。
步骤二:打开紫外线灯,荧光物质发光。
步骤三:关闭紫外线灯,荧光物质不发光。
步骤四:按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜,再次打开紫外线灯,荧光物质有微弱发光。
由此可推断,该防晒霜 (选填“能”或“不能”)阻挡全部紫外线。
27.透过放大镜看物体一定成放大的像吗?小明同学始终伸直手臂握住一个放大镜,用一只眼睛透过放大镜来观察竖立在桌面上的物理课本(如图甲所示),当他让放大镜从贴着课本开始慢慢的后退,直到离课本足够远的距离:
(1)在这过程中他能看到图乙中的哪些成像情形?按照观察顺序,序号依次是 。
(2)当他观察到图乙中A图的成像情形时,他看到的像 。
A.是实像,成像位置在放大镜和人眼之间
B.是实像,成像位置在放大镜和课本之间
C.是虚像,成像位置在放大镜和课本之间
D.是虚像,成像位置在课本的后面更远一点的地方
(3)图乙的各成像情形中与照相机的成像原理相同的是 。
28.在做“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)小莉将凸透镜正对太阳光,在透镜的另一侧移动光屏,在距透镜10cm处,屏上呈现出一个 的光斑,则此凸透镜的焦距约是 cm。
(2)小莉同学做实验时,发现烛焰在光屏上的像如图1所示,若要使烛焰在光屏中心成像,若只调节光屏,应将光屏向 移动。
(3)若将烛焰移至距凸透镜25cm处,移动光屏,使烛焰在屏上得倒立、 的实像, (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是应用这一原理制成的。
(4)小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜(靠近凸透镜)之间,移动透镜和光屏,直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像,将近视眼镜镜片取下,发现光屏上的像变模糊了。
①为了使屏上的像重新变得清晰,在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下,应将光屏向 (左/右)移动。
②如图2,四个选项中,能正确表示小莉同学近视眼成像和矫正情况的是 。
A.乙甲 B.丙甲 C.乙丁 D.丙丁
(5)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时,如果透镜上落上一只小虫,则光屏上所成的像 (选填“完整”或“不完整”),像的明暗将变 (选填“变亮”或“变暗”或“不变”)。
29.小明想了解光在不同介质中的传播情况,他查阅了相关资料,发现透明介质对光的传播有阻碍作用,对光的传播阻碍作用越大,光的传播速度越小,并且不同介质中光的传播速度如表所示。
介质
空气
水
玻璃
光在介质中
的速度(m/s)
约3.0×108
约2.25×108
约2.0×108
(1)请写出空气、水、玻璃对光的传播阻碍作用的大小关系,并说明理由: 。
(2)小明将光从水斜射向空气的界面时,既看到了反射光,又看到了折射光。他继续增大入射角,当入射角大于某个角度后,折射光消失了,仅剩反射光。他又将光从玻璃斜射向空气的界面,又看到的上述相似的结果。最后小明将光从空气斜射向水或空气斜射向玻璃界面时,不断增大入射角至90°,折射光依然存在。
a. 结合表1中数据及上述现象,可知当出现折射光消失的现象时,入射光所在介质中光的传播速度 折射光所在介质中光的传播速度。(选填“大于”“小于”或“等于”)
b. 若对光的传播阻碍作用较大的介质叫做光密介质,对光的传播阻碍作用较小的介质叫做光疏介质。由上述信息,可推断光从 介质斜射向 介质界面时,不断增大入射角的过程中,折射光会消失。(选填“光疏”或“光密”)
30.小明在做“凸透镜成像”的实验中:
(1)让平行光正对着凸透镜照射,左右移动光屏,直到光屏上出现一个最小最亮的光斑(如图甲所示),测得凸透镜的焦距f= cm;
(2)蜡烛、透镜、光屏成如图乙所示位置放置时,在光屏上恰好能呈现出烛焰清晰的实像,若保持蜡烛和光屏的位置不动,将凸透镜移至 cm刻度处,光屏上能再次接收到清晰的像;
(3)实验中,小明在蜡烛和凸透镜间放上一只近视眼镜的镜片,若仍要在光屏上成清晰的像,则需将光屏向 凸透镜的方向移动,此时所成的清晰像为 像;
(4)如图丙是小明利用手机拍摄的一张照片,发现照片上体育馆的像不完整,分析可能是在拍摄时,手指遮挡了部分摄像头所致。为了进一步分析此原因,他利用凸透镜、光屏、发光体AB和一张足够大的遮光板进行探究。将发光体AB、凸透镜和光屏依次组装到光具座上,调整它们的位置,使光屏上恰能观察到AB清晰的像。接着,将遮光板紧贴着凸透镜自上而下插入镜头前,直至挡住其上半部分(如图丁所示),在该过程中光屏上AB所成像的情况是 ;再将遮光板从图丁所示位置沿凸透镜的主光轴向右平移,当移过主光轴上某点位置后,发现光屏上AB的像开始变得不完整,请在图丁上标出该点位置P (保留作图痕迹)。
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第三章 光的折射 透镜(实验题30道)
1.小明在探究凸透镜成像的规律时。
(1)将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上,并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在 ;
(2)实验所用凸透镜的焦距为10cm。某次实验情形如图甲所示,此时光屏上恰好得到烛焰清晰的像,则烛焰的像应为图乙中的 ,生活中的 就是利用这一原理工作的。
(3)在图甲所示实验情形下,紧靠凸透镜加放另一透镜,发现光屏上的像变模糊。保持蜡烛和凸透镜的位置不变,只将光屏向右移动又重新得到清晰的像,则所加的透镜为 。
【答案】 同一高度 C 照相机 凹透镜
【详解】(1)[1]将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上,并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在同一高度,实验时像正好成在光屏中央区,便于观察成像情况。
(2)[2][3]由图甲可知,物距大于像距,且光屏上成清晰的像,此时成的是倒立、缩小的实像,所以烛焰的像应该是图乙中的C,生活中照相机是利用这一原理工作的。
(3)[4]紧靠凸透镜加放另一透镜,发现光屏上的像变模糊。保持蜡烛和凸透镜的位置不变,只将光屏向右移动又重新得到清晰的像,即相对于没加透镜之前像距大了,说明成像光线被扩散了,所以加的透镜为凹透镜。
2.如图所示是“探究凸透镜成像规律”的实验装置,小明通过实验得到了如表所示的数据,请回答下列问题:
实验次序
1
2
3
4
5
物距
像距
30
19
15
12
11
(1)实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心,使其大致在 。根据表中数据可推测凸透镜的焦距 cm;
(2)第1次实验时,光屏上呈现清晰的像,此像是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像,应用此原理可制成 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(3)第5次实验后,小明在烛焰和凸透镜之间的适当位置放了一副眼镜,发现光屏上原本清晰的像变模糊了。将蜡烛向凸透镜方向移动适当距离后,光屏上再次得到了清晰的像,则该眼镜是 (选填“近视”或“远视”)眼镜;
(4)实验结束后,小明与同学交流讨论,小红建议用发光的小灯泡代替蜡烛进行实验,你认为这样做的好处是 。
【答案】 同一高度 放大 投影仪 远视 像不会晃动
【详解】(1)[1]为了使像成在光屏中央,应调整烛焰和凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度。
[2]由表中数据可知
成倒立、等大的实像,即
该凸透镜的焦距为
(2)[3][4]第1次实验时,物距在10cm,1倍焦距到2倍焦距以内,像距在30cm,在2倍焦距以外,物体成倒立、放大的实像,应用是投影仪。
(3)[5]根据题意可知,物距变小,像距变大,说明该镜片把光线会聚了,凸透镜对光线有会聚作用,所以该眼镜是远视眼镜。
(4)[6]用发光的小灯泡代替蜡烛有很多好处,例如实验过程中,发光的小灯泡的高度不会变化;像不会晃动;安全环保;便于比较像和物大小关系;发光的小灯泡更亮,成像更清晰等等。
3.小明用如图所示装置探究“凸透镜成像的规律”,已知凸透镜焦距为10cm。
(1)小明将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调整它们的高度。使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在 ;
(2)蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图所示,光屏上成清晰的像(像未画出),生活中的 (填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用了这个成像原理。若仅将蜡烛和光屏位置对调,则光屏上 (选填“能”或“不能”)看到清晰的像;
(3)将图中的凸透镜换成焦距为20cm的凸透镜。保持蜡烛和凸透镜的位置不变,应将光屏向 (选填“左”或“右”)移动才能得到清晰的像。
【答案】 同一高度 照相机 能 右
【详解】(1)[1]小明将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调整它们的高度。使烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度,是为使烛焰的像成在光屏的中心。
(2)[2]凸透镜的焦距是10.0cm,由图乙可知,物距,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用这一成像规律工作的。
[3]若仅将蜡烛与光屏位置对调,根据光的可逆性,则在光屏上能看到清晰的像。
(3)[4]将图中的凸透镜换成焦距为20cm的凸透镜,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,此时的物距在一倍焦距和二倍焦距之间,像距应大于二倍焦距,应将光屏向右移动才能得到清晰的像。
4.如图甲是王楠同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路,经过多次实验并记录了数据:
入射角
折射角
(1)由表格中的数据还可以判断:当光以55°的入射角从空气射入玻璃中时,其折射角 30°(选填“等于”、“小于”或“大于”);
(2)当光以30°的入射角从玻璃斜射入空气中时,其折射角是 ,你的依据是:在光的折射中, ;
(3)同班的陈新同学利用图乙探究光从空气斜射入水中时的光路。实验时,光贴着光屏从空气斜射入水中,将F板向后折转一定的角度,则在F板上 (选填“能”或“不能”)看到折射光,此时折射光线和入射光线 (选填“在”或“不在”)同一平面内;
(4)保持图乙的入射光不动,继续往水槽里加适量的水,会看到水槽底部的亮斑B向 移动。
【答案】 大于 45° 光路是可逆的 不能 在 左
【详解】(1)[1]由表格数据可知,当光由空气斜射入玻璃中时,随着入射角的增大,折射角也增大,当入射角等于45度时,折射角为30度,当入射角等于60度时,折射角为37.8度,所以当入射角等于55度时,折射角
(2)[2][3]根据在光的折射中,光路是可逆的,当光由玻璃射入空气时,入射角小于折射角,且当入射角等于30度时,折射角为45度。
(3)[4][5]因折射光线和入射光线和法线在同一平面内,所以光贴着光屏从空气射入水中,该小组同学将F板向后折转一定角度,则在F板上不能看到折射光,此时折射光线、入射光线与法线在同一平面内。
(4)[5]当光从空气斜射入水时,折射角小于入射角,保持入射光不动,继续加水,入射点向左移动,折射角不变,折射光与原来的折射光平行,会看到亮点B向左移动。
5.小明生日时爸爸送给他一台手持单筒望远镜,如图所示。小明阅读说明书。了解到该望远镜的目镜和物镜都是凸透镜,他想知道目镜和物镜哪个的焦距大,于是他将望远镜的目镜和物镜的镜片拆了下来。请你设计实验帮助小明进行比较。
(1)实验步骤: ;
(2)实验结论: 。
【答案】(1)见解析
(2)见解析
【详解】(1)分别将两个凸透镜正对着太阳光,上下移动透镜,当纸上形成最小、最亮的光斑时,量出此时透镜到纸的距离即为焦距。
(2)物镜的焦距比目镜的焦距大。
6.某同学做“探究光的折射规律”实验,她把半圆形玻璃砖固定在圆盘中心,让激光束沿圆盘半径入射到玻璃砖圆心处,激光束经玻璃砖折射后从半圆弧边射出(如图所示)。旋转圆盘,多次改变激光束入射角度,观察折射光线方向并记录数据,如下表所示。
实验次数
1
2
3
4
5
入射角
20°
30°
45°
60°
75°
折射角
13°
19°
28°
35°
40°
(1)实验中,圆盘除了能读出入射角和折射角大小外,还可以利用光的 ,显示出光路;
(2)分析实验数据,请你将光在发生折射时,折射角和入射角的关系补写完整:当光从空气斜射到玻璃表面时,折射角小于入射角,且 。
【答案】 漫反射 折射角随着入射角的增大而增大
【详解】(1)[1]光发生漫反射时,光向四面八方反射,因此实验中,圆盘除了能读出入射角和折射角大小外,还可以利用光的漫反射来显示出光路。
(2)[2]由表格数据和图示知道,光从空气斜射到玻璃表面时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角。当入射角增大时,折射角增大,即折射角随着入射角的增大而增大。
7.在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中:
(1)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图可知,该凸透镜的焦距是 cm;
(2)实验时,把烛焰放光具座20cm刻度线处时(图乙),在凸透镜右侧移动光屏,会在光屏上得到一个倒立、 的实像(填“放大”或“缩小”);
(3)当小明把蜡烛移动到光具座上45cm处时,发现无论如何移动光屏,此时光屏都无法承接清晰的像,那么接下来他应该去掉光屏,眼睛在凸透镜的 侧(选填“左”或“右”)透过凸透镜观察成像性质。
【答案】 11.0 缩小 右
【详解】(1)[1]凸透镜对光线具有会聚作用,平行光线经凸透镜后在光屏上形成最小最亮的光斑,光斑到凸透镜的距离为凸透镜的焦距,由图甲可知,该凸透镜的焦距为
41.0cm-30.0cm=11.0cm
(2)[2]把烛焰放在光具座20cm刻度线处,由图乙可知,此时物距为30cm,凸透镜的焦距为11.0cm,此时物距大于二倍焦距,像距位于一倍焦距与二倍焦距之间,凸透镜成倒立缩小的实像。
(3)[3]当小明把蜡烛移动到光具座上45cm处时,物距在一倍焦距以内,成正立放大的虚像,像与物体同侧,那么接下来他应该去掉光屏,眼睛在凸透镜的右侧透过凸透镜观察成像性质。
8.在探究“凸透镜成像规律”的实验中,小勇同学进行了如下实验:
(1)如图甲所示操作,测得本实验所用凸透镜的焦距为 cm;
(2)实验时,首先调节烛焰、光屏的高度,使它们的中心在 ,使像成在光屏 ;
(3)接着小勇调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图乙所示,发现光屏上得到一个倒立、 (填“放大”、“缩小”或“等大”)的清晰实像,生活中的 (填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用了这样的成像原理。若撤去光屏,小勇也可以在图中凸透镜的 (填“左边”或“右边”)适当位置去观察该像;
(4)始终保持图乙中凸透镜的位置不变,适当向左移动蜡烛时,应该向 (填“左”或“右”)移动光屏,才能再次得到清晰的像;小勇又向右移动蜡烛至43cm刻度处,移动光屏,发现屏上 (填“能”或“不能”)得到清晰的像;
(5)若用不透明物体挡住透镜中心部分,像会 (填“完整”或“不完整”),且变 (填“亮”或“暗”);
(6)蜡烛燃烧一段时间后,光屏上的像将向 (填“下”或“上”)移动,可以向 (填“下”或“上”)调节凸透镜,使像再次成在光屏中央;
(7)如图丙所示,将蜡烛放在图示位置,光屏上恰好成清晰的像,若切除凸透镜中间的阴影部分,再将剩余部分靠拢在一起,则蜡烛 。
A.不能成像 B.能成一个像 C.能成两个像 D.能成三个像
【答案】 10.0 同一高度 中央 缩小 照相机 右边 左 不能 完整 暗 上 下 C
【详解】(1)[1]由图知,光斑的位置即焦点处,所以焦距
f=60.0cm-50.0cm=10.0cm
(2)[2][3]实验时,首先调整烛焰、凸透镜中心和光屏中心的高度,使三者中心大致在同一高度,目的是使烛焰的像成在光屏的中央。
(3)[4]当蜡烛、凸透镜位于图乙中所示的位置时,物距大于二倍焦距,凸透镜成倒立、缩小的实像。
[5]照相机成的是倒立缩小实像,是根据图乙所示原理工作的。
[6]图乙成的是实像,是实际光线会聚的,若撤去光屏,可以在凸透镜的右边适当位置去观察该像。
(4)[7]保持图乙中凸透镜的位置不变,当向左移动蜡烛时,物距变大,像距应减小,故应该向左移动光屏,才能再次得到清晰的像。
[8]小勇又向右移动蜡烛至43cm刻度处,此时物距小于一倍焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能成在光屏上。
(5)[9]遮住凸透镜的一部分,凸透镜的其他部分仍能透过光线,还是一块凸透镜,仍能会聚成像,会聚成的像仍然是完整的。
[10] 透过的光线减少,所以像的亮度变暗。
(6)[11]随着蜡烛燃烧变短,根据过光心的光线不改变传播方向可知,像会向上移动。
[12]为了使像仍成在光屏中央,在蜡烛和光屏固定的情况下,应将凸透镜向下移动。
(7)[13]因为凸透镜中间厚,边缘薄,切去部分后相当于两个透镜,光心位置改变了,上面的像下移下面的像上移,错位将成两个像。故ABD错误,不符合题意,C正确,符合题意。
故选C。
9.某小组同学探究光的折射规律,他们分别测量并记录了光从空气斜射入玻璃和光从玻璃斜射入空气时的入射角和折射角,实验数据如表一、表二所示。
①分析比较实验序号1~5可得:当光从空气斜射入玻璃时,折射角 入射角;分析比较实验序号6~10可得:当光从玻璃斜射入空气时,折射角 入射角;(均选填“大于”或“小于”)
②分析比较表一中折射角随入射角的变化关系,可得出的初步结论是:当光从空气斜射入玻璃中时, ;
③分析比较实验序号1与6或2与7或3与8可得:当 ;
表一:光从空气斜射入玻璃中
表二:光从玻璃斜射入空气中
实验
序号
入射角
(度)
折射角
(度)
实验
序号
入射角
(度)
折射角
(度)
1
20
13
6
13
20
2
30
19
7
19
30
3
40
25
8
25
40
4
50
31
9
28
45
5
60
35
10
33
55
④他们增大入射角继续研究,表三为光从空气斜射入玻璃时的实验数据,表四中的入射角为当光从玻璃斜射入空气时拟进行实验的数据。小王分析了表三的数据,结合之前得到的实验结论,认为表四中实验序号 中拟定的入射角会找不到折射光线。
表三:光从空气斜射入玻璃中
表四:光从玻璃斜射入空气中
实验
序号
入射角
(度)
折射角
(度)
实验
序号
入射角
(度)
折射角
(度)
11
65
37
15
40
12
70
39
16
50
13
80
41
17
60
14
89
42
18
70
【答案】 小于 大于 折射角随入射角的增大而增大 光发生折射时,光路是可逆的 16、17、18
【详解】①[1]分析比较实验序号1~5中的数据,发现每一组数据中,折射角都小于入射角,因此,可得出结论:当光从空气斜射入玻璃时,折射角小于入射角。
[2]分析比较实验序号6~10中的数据,发现每一组数据中,折射角都大于入射角,因此,可得出结论:当光从玻璃斜射入空气时,折射角大于入射角。
②[3]表一中,入射角增大时,折射角也随着增大,因此,可得出的初步结论是:当光从空气斜射入玻璃中时,折射角随入射角的增大而增大。
③[4]分析比较实验序号1与6或2与7或3与8可发现,当光从玻璃斜射入空气中时的入射角大小等于光从空气斜射入玻璃中时的折射角大小时,光从玻璃斜射入空气中时的折射角大小恰好等于光从空气斜射入玻璃中时的入射角大小,即当沿同一传播路径朝相反方向传播时,光的传播路径不发生变化,即当光发生折射时,光路是可逆的。
④[5]由表三数据可知,空气中的入射角为89度时,在玻璃中的折射角为42度,因光发生折射时光路是可逆的,所以当玻璃中的入射角为42度时,空气中的折射角为89度;因折射角随入射角的增大而增大,所以当玻璃中的入射角为50度时,空气中的折射角应大于90度,不符合实际,此时折射光线将消失,同理,当玻璃中的入射角为60度、70度时,空气中的折射角会大于90度,此时折射光线将消失,因此,实验序号16、17、18中拟定的入射角会找不到折射光线。
10.用焦距为15cm的凸透镜做探究“凸透镜成像的规律”的实验。
(1)小强发现用此凸透镜看远处物体时,可以看见倒立、缩小的像;用该凸透镜看自己的指纹时,能看见正立、放大的像。由此猜想:凸透镜成像的特点可能与 有关;
(2)点燃蜡烛,调整光具座上蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使三者的中心大致在 ;
(3)将蜡烛放在10cm,移动光屏到如图位置,光屏上恰好呈现一清晰的像,该像的性质是倒立、 的实像;
(4)保持凸透镜位置不变,小强将蜡烛移动到25cm,若想在光屏上得到清晰的像,应把光屏向 移动,像将 ;
(5)小亮认为: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亮的观点 。
【答案】 凸透镜到物体的距离 同一高度上 缩小 右 变大 见解析
【详解】(1)[1]凸透镜离物体近时和离物体远时所成的像是不同的,说明凸透镜成像的特点和凸透镜到物体的距离有关。
(2)[2]为了使所成的像成在光屏正中心,应该使蜡烛、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上。
(3)[3]由图可知,此时物距大于像距,根据凸透镜的成像规律可知,此时光屏上成倒立缩小的实像。
(4)[4][5]当蜡烛移动到25cm处,物距变小,由凸透镜成像的动态规律可知,此时像距将变大且像也会跟着变大。
(5)[6]将蜡烛更换成一个形状为“F”的光源。
11.小亮的爷爷要用放大镜才能看清报纸,放大镜是用凸透镜制成。
(1)如图甲所示,小亮透过放大镜观察周围,发现钟表竟然呈现了 的样子;随着他远离钟表,如图乙所示,又观察到钟表倒立、缩小的样子。由此,他想和同学们一起分组探究凸透镜的成像情况与 有何关系?
(2)他们将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度,这样做的目的是使像呈现在 ;
(3)表一和表二是两个小组的实验记录表,由表一中的实验信息可初步得出:
当物体到凸透镜的距离 时,成倒立、缩小的实像;
为使该结论更严谨,要尽可能多的采集表二中的 (选填序号)分析。
表一
实验序号
凸透镜焦距
像的性质
物距u/cm
像距v/cm
1
f=10cm
倒立、缩小的实像
40
13
2
倒立、缩小的实像
30
15
3
倒立、等大的实像
20
20
表二
实验序号
凸透镜焦距
像的性质
物距u/cm
像距v/cm
4
f=10cm
倒立、缩小的实像
22
18
5
倒立、等大的实像
20
20
6
倒立、放大的实像
16
26
(4)小亮不断减小蜡烛与凸透镜的距离,当蜡烛在某一位置时,他发现无论怎样调节都不能在光屏上观察到像,如图丙所示。别的小组的同学提醒他,根据光的传播方向,可以按照 (选填“A”或“B”)的做法继续观察。
【答案】 倒立、放大 物体到凸透镜的距离或物距 光屏中心 大于二倍焦距 4、5、6 B
【详解】(1)[1]由图可知,观察到的是表的倒立、放大的像。
[2]由题可知,物体距离凸透镜的距离不同时,成像的性质不同,所以可以探究凸透镜的成像情况与物体到凸透镜的距离或物距有何关系。
(2)[3]为了使像呈现在光屏的中央,实验前,应该调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度。
(3)[4]根据实验数据和凸透镜成像规律可知,当物体到凸透镜的距离大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像。
[5]根据表二4、5、6数据可知,物距和像距都不是整十数,数据更具有普遍性,以此分析,结论更严谨。
(4)[6]减小蜡烛与凸透镜的距离,当蜡烛在某一位置时,他发现无论怎样调节都不能在光屏上观察到像,此时成的正立、放大的虚像,应在光屏的一侧观察,所以可以按照B的做法继续观察。
12.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,凸透镜焦距为。
(1)实验前,要调整烛焰、凸透镜、光屏高度,使三者中心大致在同一高度,其目的是 ;
(2)如图所示,光屏应在 (选填“①”“②”或“③”)区域移动,才能得到倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;
(3)把蜡烛向左移动,凸透镜的位置保持不变,应把光屏向 (选“左”或“右”)适当调节,才能在光屏上得到烛焰清晰的倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像;
(4)接下来改用焦距为15.0cm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;
(5)在探究凸透镜成像时,如果用白纸把凸透镜的一半遮挡住,光屏上 (选填“能”或“不能”)形成烛焰完整的像。
【答案】 使像成在光屏中央,便于观察 ② 等大 左 缩小 右 能
【详解】(1)[1]为了使像成在光屏中央,便于观察,实验时要将烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致调整在同一高度。
(2)[2][3]凸透镜焦距为,此时的物距为20.0cm,在两倍焦距的位置,由凸透镜成像规律可知,此时像距等于物距,也等于两倍焦距,在70.0cm处,所以光屏应在②区域移动,此时成的是倒立、等大的实像。
(3)[4][5]把蜡烛向左移动,凸透镜的位置保持不变,物距变大,由凸透镜成像规律可知,在成实像时,物距越大,像距越小,像会变小,所以应将光屏向左移才能承接到清晰的像,成的是倒立、缩小的实像。
(4)[6]接下来改用焦距为15.0cm的凸透镜继续进行实验,如果不改变蜡烛和凸透镜的位置,相当于物体在向凸透镜靠近,所以像会远离凸透镜,故光屏向右移能成清晰的像。
(5)[7]在探究凸透镜成像时,如果用白纸把凸透镜的一半遮挡住,光线经凸透镜的另一半也能成完整的像,只是光线变少,像会变暗。
13.香香在探究“凸透镜成像的规律”的实验中:
(1)按如图甲所示的操作,可测出凸透镜焦距是 cm;
(2)如图乙,某次实验时香香用光屏承接到了烛焰清晰的像,该像是一个倒立、 的实像;
(3)如图丙,实验时把一个不透明且不光滑的挡板放在如图所示的位置,则香香 看到烛焰的像。
【答案】(1)10.0
(2)放大
(3)能
【详解】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距。由图甲可知,刻度尺的分度值为1cm,所以凸透镜的焦距是
f=60.0cm-50.0cm =10.0cm
(2)由图乙可知,此时物距
成倒立、放大的实像。
(3)将烛焰置于凸透镜一倍焦距以内时,凸透镜成正立、放大的虚像,若把一个不透明且不光滑的挡板放在如图所示的位置,因凸透镜所成虚像是折射光线的反向延长线会聚形成的,此时挡板并不影响折射光线进入人的眼睛,所以香香透过凸透镜仍能看到烛焰的虚像。
14.小明同学在探究光的折射规律时,意外发现:当光沿某方向从半圆玻璃砖射向空气时,折射光消失而反射光却变得更亮,老师告诉他这是光的全反射现象。课后,小明查到光从玻璃射向空气时的一些数据如下表:
入射角i
0°
10°
20°
30°
40°
41.2°
41.8°
42°
折射角r
0°
15.2°
30.9°
48.6°
74.6°
81°
90°
/
反射能量
5%
7%
26%
43%
77%
84%
100%
100%
(1)分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的变化关系是 。
(2)由表格数据可知:图中图线 (选填“a”或“b”)反映了上述实验中的两角关系;
(3)根据光路可逆,请猜想:若光从空气斜射向玻璃, (选填“能”或“不能”)发生全反射。
【答案】 折射角随入射角的增大而增大 a 不能
【详解】(1)[1]分析以上数据可知光从玻璃射向空气时,折射角随入射角的增大而增大,但不是线性变化关系。
(2)[2]由表格数据可知折射角随入射角的增大而增大,但不是线性变化关系,则图中图线a反映了上述实验中的两角关系。
(3)[3]根据光路可逆,若光从空气斜射向玻璃,由于入射角始终大于折射角,折射光不会消失,故不能发生全反射。
15.在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)小明找来A、B两个透镜探究“凸透镜成像规律”的实验,如图甲所示将A、B两块透镜分别正对太阳光时,在离透镜较近的光屏上出现了不同的光斑,应选择 (选填“A”或“B”)完成实验;然后在光具座上从左到右分别放置蜡烛、凸透镜和光屏,将烛焰、光屏中心调在凸透镜的 上;
(2)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙时,在光屏上可得到一个清晰的倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像,该实验现象可以说明 的成像特点(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(3)保持蜡烛位置不变,移动透镜至16cm刻度线处,如图丙。则人眼在图中的 (选填“A”或“B”)处能观察到蜡烛的像,像是图丁中的 (选填“1”“2”“3”或“4”);
(4)如图乙所示,当光屏上呈现清晰的像时,不改变图乙中蜡烛和透镜位置:
①若仅将凸透镜换成焦距相同、直径较小的凸透镜,再次实验,光屏上所成的像与原来相比 (选填“变小”“变暗”或“变不完整”)了。
②若将凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜,再次实验,则需将屏 (选填“向左”或“向右”)移动才能成清晰的像。
【答案】(1) B 主光轴
(2) 缩小 照相机
(3) B 4
(4) 变暗 向左
【详解】(1)[1]由图甲可知,图中的A对光起发散作用,是凹透镜,B对光起会聚作用,是凸透镜,根据题意“探究凸透镜成像规律”,应该选择B凸透镜完成实验。
[2]为了使像成在光屏中央,则调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的主光轴上。
(2)[1][2]由图乙可知,物距,像距,物距大于像距,根据凸透镜成实像时,物距大于像距,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用此原理制成的。
(3)[1][2]根据(2)问可知,成像的条件为,,即,,则
现保持蜡烛位置不变,移动透镜至16cm刻度线处,由图丙可知,此时,故,根据凸透镜成像规律可知,成的是正立放大的虚像,像和物在同侧,需从B处观察,因为在光屏上承接不到,必须透过凸透镜观察看到正立放大的虚像,故4图符合像的性质。
(4)[1]仅将凸透镜换成焦距相同、直径较小的凸透镜,再次实验,像的大小不变,经过凸透镜的光线变少,则光屏上所成的像与原来相比变暗了。
[2]将凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜,再次实验,由于焦距变小,对光线的会聚能力增强,像到凸透镜的距离就越短,像越小,则需将屏向左移动光屏才能成像。
16.在探究凸透镜成像规律的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成清晰的像。
(1)实验前调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在 ,目的是使像成在光屏的中央;
(2)此时光屏上能观察到清晰的像,此时的像为倒立 (选填“放大”、“缩小”)的像,生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一规律制成的;
(3)随着蜡烛越烧越短,光屏上的像会向上移动,为了让像再次成在光屏中央,需要将透镜向 移动;(“上”或“下”)
(4)若将一副眼镜放在凸透镜前,光屏上的像变模糊,往左适当调节光屏的位置,像又会变清晰,则所用的眼镜对光有 (“会聚”或“发散”)作用,为 (选填“近视”或“远视”)眼镜,若此时移开眼镜,为了使像再次清晰,可将蜡烛向 方移动;
(5)实验过程中,不小心用指尖触摸到凸透镜的一小部分,在光屏上 (“有”或“没有”)指尖的清晰的像。
【答案】 同一高度 缩小 照相机 下 会聚 远视 左 没有
【详解】(1)[1]为了使像成在光屏中央,实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度。
(2)[2][3]由图中可知,此时物距大于像距,故由凸透镜成像的规律可知,此时所成的像为倒立、缩小的实像,此时的成像规律与照相机的成像规律相同。
(3)[4]由于此时成倒立的实像,蜡烛变短,烛焰向下移动,则成的像向上运动,为了使像回到光屏的中央,应该将透镜向下调节。
(4)[5][6]将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,结果光屏上原来清晰的像变模糊了,往左适当调节光屏的位置,即向靠近凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到蜡烛清晰的像,说明此时光线会聚点向左移动,故放置的是使光线会聚的凸透镜,这种眼镜是用来矫正远视眼的。
[7]若此时移开眼镜,则光线会聚点将向右移动,为了使像再次清晰,可增大物距,故可将蜡烛向左方移动。
(5)[8]实验过程中,不小心用指尖触摸到凸透镜的一小部分,此时指尖在凸透镜一倍焦距以内,不会成实像,故在光屏上没有指尖的清晰的像。
17.在探究凸透镜成像规律的实验中,杰杰将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。
(1)安装并调节烛焰、透镜、光屏,使它们三者中心大致在 ,目的是使像成在光屏中心;
(2)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线通过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。该凸透镜的焦距是 cm;
(3)如图乙所示,移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像,该像是倒立 (选填“放大”或“缩小”)的实像,生活中 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像原理制成的。接下来杰杰把自己的近视眼镜放在凸透镜和蜡烛之间,发现光屏上的像变得模糊不清,应该向 (填“靠近”或“远离”)透镜方向移动光屏,可再次得到清晰的像;
(4)当光屏上出现蜡烛清晰的像时,如果用遮光板挡住透镜的上半部分,我们观察光屏时,将会在光屏上看到 。
A.蜡烛像的下半部分 B.蜡烛像的上半部分
C.蜡烛完整的像,像的亮度变暗 D.蜡烛完整的像,像的亮度不变
【答案】 同一高度 10.0 缩小 照相机 远离 C
【详解】(1)[1]在探究凸透镜成像规律的实验中,为了使像成在光屏中心,应该调节烛焰、透镜、光屏,使它们三者中心大致在同一高度上。
(2)[2]由图甲知,光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点处,焦点到凸透镜的距离为
f=40.0cm-30.0cm=10.0cm
则凸透镜的焦距是10.0cm。
(3)[3][4]此时物距为
50.0cm-20.0cm=30.0cm
而焦距为10.0cm,物距大于2倍焦距,所以成的像是倒立、缩小的实像。生活上照相机是利用这一原理工作的。
[5]近视眼镜是凹透镜,它对光线有发散作用,所以在蜡烛和凸透镜之间放上凹透镜后,蜡烛在凸透镜后面成的像将远离凸透镜,为了使像再成在光屏上,所以要将光屏向右移动,远离凸透镜。
(4)[6]如果用遮光板挡住透镜的上半部分,下半部分仍能会聚光线成完整的像,但由于会聚的光线比原来减少,所以像比原来变暗。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
18.在探究凸透镜成像规律时,小捷用了9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色的板上代替蜡烛作光源,实验装置如图所示:
(1)为了确定凸透镜的焦距,小捷将凸透镜正对太阳光,再把光屏放在另一侧,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个 (填“亮点”或“亮环”)为止,测得它与凸透镜中心的距离为10cm,确定出焦距f= (填“5cm”或“10cm”);
(2)凸透镜固定在光具座的零刻度线上,小捷将光源移至光具座30cm处后,再移动光屏,直到如图所示位置,光屏上会出现清晰 、 实像;如果她将光源再远离凸透镜一些,这时光屏应向 (填“左”或“右”)移动,以获得清晰的实像;
(3)如果将光源移至7cm处,凸透镜此时成的是放大的 (填“虚像”或“实像”)。
【答案】 亮点 10cm 倒立 缩小 左 虚像
【详解】(1)[1]为了确定凸透镜的焦距,首先要找到凸透镜的焦距,所以将凸透镜正对太阳光,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个最小、最亮的点,便为焦点。
[2]焦距是焦点到凸透镜中心的距离,所以此凸透镜的焦距为10cm。
(2)[3][4]将光源移至光具座30cm处后,物距u=30cm>2f,当物距大于2倍焦距时,成倒立缩小的实像。
[5]如果将光源再远离凸透镜一些,则物距变大,像距应变小,将光屏向凸透镜靠近,即向左移动。
(3)[6]如果将光源移至7cm处,物距小于焦距,所以凸透镜成正立、放大的虚像。
19.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)他把蜡烛、凸透镜和光屏放置在光具座上,点燃蜡烛后,他还应调整 中心、凸透镜中心和光屏中心在同一高度;
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏在如图所示位置时,光屏上出现了等大、清晰的像,此凸透镜的焦距为 cm;
(3)保持凸透镜位置不动,将蜡烛移动到25cm处,移动光屏位置可以在光屏上承接到清晰 (选填“放大”或“缩小”)的实像,该成像原理的应用是 ;
(4)在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜片,光屏上清晰的像又变模糊了,此时应该将光屏向 (选填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动才能在光屏上再次得到清晰的像;
(5)随着蜡烛燃烧而变短,影响到了实验的进行,这时应该进行的调整是 。
【答案】 烛焰 10.0 缩小 照相机 远离 蜡烛向上移动或凸透镜向下移动或光屏向上移动
【详解】(1)[1]根据实验的要求,让像成在光屏的中心,必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上。
(2)[2]由图可知,此时成倒立、等大的实像,所以
u=v=2f=20.0cm
所以
f=10.0cm
(3)[3][4]保持凸透镜位置不动,将蜡烛移动到25cm处,此时物距为
u=50cm-25cm=25cm
大于二倍焦距,物体经凸透镜成倒立、缩小的实像,应用为照相机。
(4)[5]在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜片,近视眼镜是凹透镜,对光线具有发散作用,而实像是光线经过透镜后会聚而成的。有了这个凹透镜,光通过透镜后会聚延迟了,会聚点比原来远离透镜,所以此时应该将光屏向远离凸透镜的方向移动。
(5)[6]随着蜡烛燃烧而变短,根据过光心不改变方向,像会向上移动;要使像成在光屏的中央位置,可以使蜡烛向上移动,或凸透镜向下移动,或光屏向上移动,都能使像成在光屏的中央位置。
20.某实验小组用焦距是10cm的凸透镜探究“凸透镜成实像时,像距与物距的关系”。实验装置如图甲所示。通过实验,他们记录数据并绘制了像距v和物距u之间关系的图像,如图乙所示。
(1)实验前,需将烛焰的焰心、 、光屏的中心调节到同一水平高度;
(2)将凸透镜固定在50cm刻线处,当把物体放在42cm刻线处时,他们前后移动光屏,始终在光屏上没有承接到蜡烛清晰的像,其原因是 ;
(3)从图像上可以得出该实验的结论是 。
【答案】 凸透镜的中心 u<f,成正立、放大的虚像 凸透镜成实像时,物距增大,像距减小
【详解】(1)[1]为了使像成在光屏的中央,实验前,需将烛焰、凸透镜和光屏的中心调节到同一水平高度。
(2)[2]由于凸透镜焦距是10cm,将凸透镜固定在50cm刻线处,当把物体放在42cm刻线处时,此时u<f,成正立、放大的虚像,因此他们前后移动光屏,始终在光屏上没有承接到蜡烛清晰的像。
(3)[3]由图乙的图像可知,凸透镜成实像时,像距随物距的增大而减小。
21.小明用薄膜充水后制成如图中图甲所示水透镜,并用它来进行“探究凸透镜成像规律”的实验,实验中测得图甲中水透镜的焦距为10cm,将水透镜甲固定在光具座上50cm处。
(1)实验时,为了能使像清晰地成在光屏的中央位置,要调整蜡烛、水透镜、光屏的高度,使它们的中心大致在 ;
(2)当把点燃的蜡烛放在20cm刻度处时,为了找到清晰的像,应将光屏在光具座上移到 cm的刻度范围内,才能在光屏上得到一个倒立、 的实像。该成像规律在生活中的应用是 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(3)在(2)的基础上保持蜡烛和透镜的位置不变,在水透镜中继续注入水。使之成为如图乙所示透镜,发现光屏上的像变得模糊,通过 (选填“向左”或“向右”)移动光屏,光屏上又可得到清晰的像;
(4)由于蜡烛的燃烧,烛焰的高度逐渐降低,要使像继续成在光屏中央,可将凸透镜适当向 (填“上”或“下”)调节。
【答案】 同一高度 缩小 照相机 向左 下
【详解】(1)[1]实验中需调节烛焰的中心、透镜的光心和光屏的中心在同一高度,目的是让像成在光屏的中央。
(2)[2][3][4]凸透镜的焦距为10cm,将蜡烛移至光具座上20cm处,此时
光屏应处于1倍焦距和2倍焦距之间,即应将光屏移动到 之间,在光屏上可以得到倒立、缩小的实像;生活中的照相机应用了这一成像规律。
(3)[5]保持蜡烛和透镜的位置不变,在水透镜中继续注入水,水透镜变厚,折光能力增强,使光线提前会聚,故像距变小,光屏上要想得到清晰的像,应向左移动光屏,在光屏上观察到的像与原来相比将变小。
(4)[6]由于蜡烛的燃烧,烛焰的高度逐渐降低,由于过光心的光线方向不发生改变,蜡烛在光屏成的像将上移,要使像继续成在光屏中央,可将凸透镜适当向下移动。
22.在“初识光的折射现象”和“探究光的折射特点”实验中:
(1)如图甲,小明将一束激光射至P点,形成一个光斑,向水槽内慢慢注水,水槽底部光斑的位置将 (向左移动/向右移动/不动),这说明光从空气斜射入水中时,传播方向 (会/不会)发生偏折。实验中光在空气中的传播路径并不清晰,为解决此问题,他在水面上方喷了一些 ;
(2)如图乙,小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”,他使用可折转的光屏,是为了研究折射光线、入射光线和法线是否 。如图丙,他将光沿着AO方向射向水面上的O点,光在水中沿着OB方向射出,折射光也逐步偏向法线,折射光也逐步偏向法线,说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之 (增大/减小/不变)。当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,此时折射角为 度;
(3)若光沿BO方向射入,折射光线将沿 方向射出,这是因为光折射时, 。
【答案】(1) 向左移动 会 烟雾
(2) 在同一平面 减小 0
(3) OA 光路可逆
【详解】(1)[1][2]光从空气斜射入水中,折射角小于入射角;如果按照图示中的角度照射激光,同时向水槽内慢慢注水,折射点会左移,水槽底部光斑的位置将向左移动,这说明光从空气斜射入水中时,传播方向会发生偏折。
[3]向水面上方喷些烟雾,这时光通过烟雾的水时发生漫反射,便于在各个角度观察光的传播路径。
(2)[1]使用可折转的光屏,折转后,那一半光屏所在平面会发生改变,看不到反射光线,因此是为了观察折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
[2]因为当入射光线偏向法线时,折射角也随之偏向法线,所以可以说明光从空气斜射入水中时,入射角减小,折射角随之减小。
[3]当光沿着NO方向射入时会沿ON′方向射出,即入射光线垂直入射,折射光线与法线重合,即入射光线垂直入射,即此时折射角为0度。
(3)[1][2]由于光折射时,光路可逆,若光沿BO方向射入,折射光线将沿OA方向射出,与原来的传播方向正好相反。
23.物理兴趣小组的同学正在探究“凸透镜成像的规律”实验:
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使 ,目的是成像成在光屏的中心;
(2)将蜡烛和光屏移动到如图甲所示的位置时,光屏上出现了烛焰倒立、等大的实像,此凸透镜的焦距为 ,你判断的依据是什么? ;
(3)改变蜡烛位置,移动光屏到如图乙所示的位置时,光屏上恰好得到一个清晰的像,生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理工作的,你判断的依据是什么?
(4)利用探究所得规律解答下列问题:
如图丙中所示,是创新小组的同学们自制的照相机。在较暗的教室内,让凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像,若想在半透明膜上成实验楼更小的清晰的像,相机应该前移还是后移,纸筒应该前伸还是后缩 ?你判断的依据是什么 ?
【答案】 烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度 10.0cm u=v=2f,成倒立、等大的实像 照相机 u>2f,成倒立、缩小的实像 相机应该后移,纸筒应该后缩;凸透镜成实像时,物远像近像变小
【详解】(1)[1]为了使像成在光屏中央,应调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度,使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度。
(2)[2][3]将蜡烛和光屏移动到如图甲所示的位置时,光屏上出现了烛焰倒立、等大的实像,此时
根据,成倒立、等大的实像,即,故凸透镜的焦距为。
(3)[4]改变蜡烛位置,移动光屏到如图乙所示的位置时,光屏上恰好得到一个清晰的像,此时物距
根据,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用此原理制成的。
(4)[5][6]若想在半透明膜上成实验楼更小的清晰的像,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,相机应该后移,纸筒应该后缩。
24.在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
实验序号
物距u/cm
像距v/cm
像的性质
1
60
20
倒立、缩小、实像
2
30
30
倒立、缩小、实像
3
20
4
10
(1)如图甲,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上,并将蜡烛烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上,目的是使像成在 ;
(2)按要求进行观察和测量,并将部分观测情况记录在上表中:
①当物距u=20cm时,像距v= cm;
②当物距u=10cm时,像的性质是 (仿照表格中的样式填写);
(3)将上述实验中透镜更换成另一个焦距为10m的凸透镜,光屏上的像变模糊了,为了使光屏上的像恢复清晰,可向 (填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动蜡烛;
(4)光屏已呈现清晰的像,此时一只小飞虫落在了凸透镜上,光屏上是否出现飞虫的像? (选填“是”或“否”)。
【答案】 光屏的中央 60 正立、放大、虚像 靠近 否
【详解】(1)[1]该实验需要将蜡烛烛焰和光屏的中心调到凸透镜的主光轴上,使三者的中心在同一高度,目的是使像成在光屏的中央。
(2)①[2]由于光的折射现象中光路是可逆的,根据第1次实验数据,当物距u=60cm时,像距v=20cm,可知第3次实验数据,当物距u=20cm时,像距v=60cm。
②[3]由表格中第2次实验数据可知
u=v=2f=30cm
解得f=15cm,第4次实验,物距
u=10cm<f=15cm
则所成的是正立放大的虚像。
(3)[4]将上述实验中透镜更换成另一个焦距为10m的凸透镜,凸透镜焦距变小,折光能力变强,所成的像会更靠近凸透镜,为了使光屏上的像恢复清晰,应增大像距,减小物距,故可向靠近凸透镜的方向移动蜡烛。
(4)[5]该实验是光源烛焰通过凸透镜成像,小飞虫落在了凸透镜上,遮挡了一部分光线,但仍有光线通过凸透镜,故不影响烛焰成完整的像,小飞虫在一倍焦距以内,不能成实像,因此光屏上不会出现飞虫的像。
25.某兴趣小组在“自制水膜透镜”活动中,如图所示,将内径4mm的细铁丝圆环在清水中浸一下后取出,布满圆环的水膜犹如透镜。实验过程中,小军和小华发现该透镜的观察范围太小,想制作更大的水膜透镜,但又易破裂。为研究液膜的增大与哪些因素有关,他们做出如下猜想:
猜想一:可能与制作圆环的材料有关
猜想二:可能与液体的种类有关
(1)为了验证猜想一,小华选用细铁丝、细塑料片、细铝条制成圆环,改变圆环的直径后,分别浸入水中获取液膜,测量出液膜即将破裂时的最大直径。实验前,他应该控制三种材料横截面的 和 相同。这里用到的实验方法是 法;
(2)为了验证猜想二,小军找来比水粘稠的透明的色拉油、胶水,将细铁丝圆环分别浸入两种液体中,重复上述实验,记录的数据如表:
液体
色拉油
胶水
圆环的最大直径/mm
9
10
小军分析数据得出结论:液体越粘稠,液膜的最大直径越大。请对小军的做法进行评价: ,改进方法是 ;
(3)实验中,将大小相同的胶水膜和水膜,放在书本前相同距离处,发现透过胶水膜观察到的正立的字更大一些,说明胶水的对光线的折射程度 (选填“更大”或“更小”),此时书本上的字透过水膜透镜成的是 像。
【答案】 直径 形状 控制变量 实验次数太少、选用的液体种类太少 选用不同的液体多次实验 更大 虚
【详解】(1)[1][2][3]由题可知,将3个圆环分别浸入水中获取液膜,液体种类相同;为研究液膜的增大与制作圆环的材料的关系,根据控制变量法,应只改变圆环的材料,需要控制三种材料横截面的直径和形状相同,这是控制变量法的应用。
(2)[4][5]实验中只选用胶水和水两种物质做实验,而且只进行了一次实验,得出的结论有偶然性,应选用不同的液体多次实验,从而得到实验结论的普遍性。
(3)[6][7]将大小相同的胶水膜和水膜,放在书本前相同距离处,因胶水的对光线的折射程度大,即焦距小一些,在物距相同的情况下,透过胶水膜观察到的正立的“字”更大一些;此时物距小于焦距,书本上的字透过水膜透镜成的是正立、放大的虚像。
26.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,如图。
(1)让凸透镜正对平行光,调整凸透镜到光屏的距离,光屏上出现一个最小、最亮的光斑,如图甲,则该凸透镜的焦距f= cm;
(2)在组装器材时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在 ,这样做的目的是 ;
(3)如图乙,将凸透镜固定在50cm刻度线处,将点燃的蜡烛移动到35cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的像,这个像的性质是:倒立、 、实像。保持蜡烛和光屏的位置不动,移动凸透镜,光屏上是否能够再次成像?若能再次成像,应如何移动透镜? ;
(4)在如图乙的实验基础上,将点燃的蜡烛向左移动一段距离后,应将光屏适当向 移动才能在光屏上成清晰的像,且成的像的大小将 ;
(5)实验过程中,由于蜡烛燃烧变短,烛焰在光屏上的像将向 移动;
(6)完成该实验后,小明找来一紫外线灯,想利用光具座、光屏等器材研究某品牌防晒霜对紫外线的阻挡作用,他在暗室及一定防护下进行实验。
步骤一:如图,固定好紫外线灯和涂有荧光物质的光屏,将一块大小合适的玻璃板放置在图中 区域,且调整玻璃板与硬纸板平行。
步骤二:打开紫外线灯,荧光物质发光。
步骤三:关闭紫外线灯,荧光物质不发光。
步骤四:按产品的说明书要求在玻璃板上均匀涂满防晒霜,再次打开紫外线灯,荧光物质有微弱发光。
由此可推断,该防晒霜 (选填“能”或“不能”)阻挡全部紫外线。
【答案】 10.0 同一高度 见解析 放大 见解析 左 变小 上 Ⅱ 不能
【详解】(1)[1]由图示知,刻度尺的分度值为1cm,凸透镜与光屏的距离为10.0cm,所以凸透镜的焦距f=10.0cm。
(2)[2][3]为了让蜡烛的像成在光屏中央,应让烛焰、凸透镜和光屏的中央在同一高度上。
(3)[4]由图乙知,蜡烛到凸透镜的距离,即物距
u=50.0cm-35.0cm=15.0cm
物距大于一倍焦距而小于二倍焦距,成倒立、放大的实像。
[5]由图乙知,像距
v=88.0cm-50.0cm=38.0cm
据光路可逆,将透镜移动到物距为38.0cm,即73cm刻度线处,光屏上再次成像。
(4)[6][7]图乙中,点燃的蜡烛向左移动一段距离,则物距变大,像距将变小,像会变小,应将光屏向左移动,才能在光屏上成清晰的像。
(5)[8]通过凸透镜光心的光线传播方向不变,则蜡烛燃烧变短后,透过光心的光线将向光屏的上方移动,烛焰在光屏上的像将向上移动。
(6)[9]应将玻璃板放置在图中的Ⅱ区域,让紫外线灯发出的光透过玻璃板射向光屏。
[10]紫外线能使荧光物质发光,紫外线透过涂有防晒霜的玻璃板,光屏上的荧光物质,仍能微弱发光,仍有紫外线透过玻璃板,说明该防晒霜不能完全阻挡全部紫外线。
27.透过放大镜看物体一定成放大的像吗?小明同学始终伸直手臂握住一个放大镜,用一只眼睛透过放大镜来观察竖立在桌面上的物理课本(如图甲所示),当他让放大镜从贴着课本开始慢慢的后退,直到离课本足够远的距离:
(1)在这过程中他能看到图乙中的哪些成像情形?按照观察顺序,序号依次是 。
(2)当他观察到图乙中A图的成像情形时,他看到的像 。
A.是实像,成像位置在放大镜和人眼之间
B.是实像,成像位置在放大镜和课本之间
C.是虚像,成像位置在放大镜和课本之间
D.是虚像,成像位置在课本的后面更远一点的地方
(3)图乙的各成像情形中与照相机的成像原理相同的是 。
【答案】 ADB D B
【详解】(1)[1]当他让放大镜从贴着课本开始慢慢的后退,直到离课本足够远的距离的过程中,物距逐渐变大。成像过程分别是:①物距在一倍焦距内,成正立放大的虚像;②物距在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实像;③物距大于二倍焦距,成倒立缩小的实像。故观察顺序应该是ADB。
(2)[2]当他观察到图乙中A图的成像情形时,他看到的像成正立放大,成像规律应该是物距在一倍焦距内,成正立放大的虚像,成像位置在物体之后,故选D。
(3)[3]照相机的成像原理是成倒立缩小的实像,与B图相同。
28.在做“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)小莉将凸透镜正对太阳光,在透镜的另一侧移动光屏,在距透镜10cm处,屏上呈现出一个 的光斑,则此凸透镜的焦距约是 cm。
(2)小莉同学做实验时,发现烛焰在光屏上的像如图1所示,若要使烛焰在光屏中心成像,若只调节光屏,应将光屏向 移动。
(3)若将烛焰移至距凸透镜25cm处,移动光屏,使烛焰在屏上得倒立、 的实像, (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是应用这一原理制成的。
(4)小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜(靠近凸透镜)之间,移动透镜和光屏,直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像,将近视眼镜镜片取下,发现光屏上的像变模糊了。
①为了使屏上的像重新变得清晰,在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下,应将光屏向 (左/右)移动。
②如图2,四个选项中,能正确表示小莉同学近视眼成像和矫正情况的是 。
A.乙甲 B.丙甲 C.乙丁 D.丙丁
(5)当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时,如果透镜上落上一只小虫,则光屏上所成的像 (选填“完整”或“不完整”),像的明暗将变 (选填“变亮”或“变暗”或“不变”)。
【答案】(1) 最小最亮 10
(2)上
(3) 缩小 照相机
(4) 左 B
(5) 完整 变暗
【详解】(1)[1][2]将凸透镜正对太阳光,使太阳光平行于主光轴射到凸透镜上,凸透镜能使平行于主光轴的光会聚到焦点,在距透镜10cm处屏上呈现出最小最亮的光斑,则该点为焦点,焦点到透镜光心的距离为焦距,即此凸透镜的焦距约是10cm。
(2)由图可知,烛焰在光屏上的像偏高,要使烛焰在光屏中央成像,应将光屏向上调。
(3)[1][2]若将烛焰移至距凸透镜25cm处,u=25cm>2f,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小实像,照相机就是根据这一原理制成的。
(4)[1]近视镜是凹透镜,对光线起了发散作用,因此去掉近视镜后,光屏应向左移动才能成清晰的像。
[2]近视眼是远处物体的像不能呈现在视网膜上,而是呈现在视网膜的前方,如图丙所示,因此需佩戴凹透镜才能看清远处的物体,如图甲所示,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(5)[1][2]凸透镜成实像时,成像的性质由物距决定。小虫落在透镜上后,物体的光一小部分被小虫遮挡,大部分光通过凸透镜会聚成像,由于物距不变,凸透镜成像的性质不变,因此像与原来相同,大小不变,光屏上所成的像完整。由于透镜的一小部分被遮住,因此折射出的光线与原来相比减少了,故像的亮度会变暗。
29.小明想了解光在不同介质中的传播情况,他查阅了相关资料,发现透明介质对光的传播有阻碍作用,对光的传播阻碍作用越大,光的传播速度越小,并且不同介质中光的传播速度如表所示。
介质
空气
水
玻璃
光在介质中
的速度(m/s)
约3.0×108
约2.25×108
约2.0×108
(1)请写出空气、水、玻璃对光的传播阻碍作用的大小关系,并说明理由: 。
(2)小明将光从水斜射向空气的界面时,既看到了反射光,又看到了折射光。他继续增大入射角,当入射角大于某个角度后,折射光消失了,仅剩反射光。他又将光从玻璃斜射向空气的界面,又看到的上述相似的结果。最后小明将光从空气斜射向水或空气斜射向玻璃界面时,不断增大入射角至90°,折射光依然存在。
a. 结合表1中数据及上述现象,可知当出现折射光消失的现象时,入射光所在介质中光的传播速度 折射光所在介质中光的传播速度。(选填“大于”“小于”或“等于”)
b. 若对光的传播阻碍作用较大的介质叫做光密介质,对光的传播阻碍作用较小的介质叫做光疏介质。由上述信息,可推断光从 介质斜射向 介质界面时,不断增大入射角的过程中,折射光会消失。(选填“光疏”或“光密”)
【答案】(1)光的传播阻碍最大的是玻璃,其次是水,最小是空气
(2) 小于 光密 光疏
【详解】(1)由材料知:透明介质对光的传播有阻碍作用,对光的传播阻碍作用越大,光的传播速度越小;再由表中数据知,玻璃对光的传播阻碍作用最大,水次之,空气最小。理由是光在玻璃中的传播速度最小,说明玻璃对光的传播阻碍作用最大;光在空气中的传播速度最大,说明空气对光的传播阻碍作用最小;光在水中的传播速度介于空气和玻璃之间,因此水对光的传播阻碍作用也介于空气和玻璃之间。
(2)a.[1]当光从水中斜射入空气,光从玻璃斜射入空气时,入射角增大到一定值时折射光线消失;当出现折射光消失的现象时,即发生了全反射现象,此时入射光所在介质中光的传播速度小于折射光所在介质中光的传播速度。
b.[2][3]根据全反射现象的条件,可以推断光从光密介质斜射向光疏介质界面时,不断增大入射角的过程中,折射光会消失。
30.小明在做“凸透镜成像”的实验中:
(1)让平行光正对着凸透镜照射,左右移动光屏,直到光屏上出现一个最小最亮的光斑(如图甲所示),测得凸透镜的焦距f= cm;
(2)蜡烛、透镜、光屏成如图乙所示位置放置时,在光屏上恰好能呈现出烛焰清晰的实像,若保持蜡烛和光屏的位置不动,将凸透镜移至 cm刻度处,光屏上能再次接收到清晰的像;
(3)实验中,小明在蜡烛和凸透镜间放上一只近视眼镜的镜片,若仍要在光屏上成清晰的像,则需将光屏向 凸透镜的方向移动,此时所成的清晰像为 像;
(4)如图丙是小明利用手机拍摄的一张照片,发现照片上体育馆的像不完整,分析可能是在拍摄时,手指遮挡了部分摄像头所致。为了进一步分析此原因,他利用凸透镜、光屏、发光体AB和一张足够大的遮光板进行探究。将发光体AB、凸透镜和光屏依次组装到光具座上,调整它们的位置,使光屏上恰能观察到AB清晰的像。接着,将遮光板紧贴着凸透镜自上而下插入镜头前,直至挡住其上半部分(如图丁所示),在该过程中光屏上AB所成像的情况是 ;再将遮光板从图丁所示位置沿凸透镜的主光轴向右平移,当移过主光轴上某点位置后,发现光屏上AB的像开始变得不完整,请在图丁上标出该点位置P (保留作图痕迹)。
【答案】(1)10.0
(2)34.0
(3) 远离 变大的实
(4) 变暗但完整
【详解】(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距为f=60.0cm-50.0cm=10.0cm
(2)由图乙可知,物距为30cm,像距为14cm。根据光路的可逆性可知,当移动透镜后,物距等于原来的像距、像距等于原来的物距时,光屏上可再次成像,所以将凸透镜移动至34.0cm刻度线处,物距为14cm、像距为30cm,此时在屏上能再次呈现清晰的像。
(3)[1]近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用, 光线会延迟会聚,像会呈现在光屏的后方,所以此时需将光屏向远离凸透镜的方向移动。
[2]由于此时像仍能呈现在光屏上,所以此时所成的清晰像仍为实像。
(4)[1]用遮光板挡住透镜的上半部分,下半部分仍能会聚光线成完整的像,但由于会聚的光线比原来减少,所以像大小不变,亮度变暗。
[2]光线经凸透镜后会聚,将遮光板从图丁所示位置沿凸透镜的主光轴向右平移,当移过主光轴上某点位置后,发现光屏上AB的像开始变得不完整,这说明此时射向凸透镜边缘的光线被遮挡住了,故连接A与凸透镜的下边缘,P点为该光线与主光轴的交点,位置如图所示:
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