内容正文:
第4讲 透镜 凸透镜的成像规律及应用
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核心考点 1
透镜
1.透镜的外形:两个表面中至少有一个表面是球面一部分的透明光学元件。
2.透镜的种类及作用:①凸透镜:中间______、边缘______的透镜,对光线有________作用;②凹透镜:中间______、边缘______,对光线有________作用。
3.透镜的相关概念:①主光轴:通过两个球面________的直线叫做主光轴;②光心:主光轴上的一点,通过这个点的光____________不变,薄透镜的光心就在透镜的________;③焦点:________于主光轴的光经透镜折射后,折射光线(或折射光线反向延长线)与主光轴的交点(用F表示);④焦距:______________的距离(用f表示)。
厚
薄
会聚
薄
厚
发散
球心
传播方向
中心
平行
焦点到光心
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4.画出凸透镜和凹透镜的三条特殊光线:
答案:
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答案:
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【例1】 一束光通过透镜的光路如图所示,光路正确的是( )
A
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【练1】 如图所示,把一只凸透镜正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,调整凸透镜与纸的距离,纸上会出现一个很小、很亮的光斑。此现象表明,凸透镜对光有________作用;光斑处的点F叫做凸透镜的________;它到凸透镜光心的距离叫做________。如果长时间照射,光斑处的纸______(选填“会”或“不会”)被烤焦。
会聚
焦点
焦距
会
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核心考点 2
凸透镜成像的规律及应用
1.范围规律及应用:
物距u 像的特征 物与像
的位置 像距v 光屏能
否承接 应用
u>2f _____ _____ _____ 异侧 _________ 能 _______
u=2f _____ _____ _____ 异侧 _______ 能 _______
f<u<2f _____ _____ _____ 异侧 _______ 能 _______
u=f 不成像 _________
u<f _____ _____ _____ 同侧 ______ 不能 _______
倒立
缩小
实像
2f>v>f
照相机
倒立
等大
实像
v=2f
测焦距
倒立
放大
实像
v>2f
投影仪
获得平行光
正立
放大
虚像
|v|>u
放大镜
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【例2】 (2023连云港)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏在图所示的位置时,恰能在光屏上得到一个清晰的像。利用这个成像规律可以制成( )
A.照相机 B.潜望镜
C.幻灯机 D.放大镜
A
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【练2】 (2023湖北)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,出现人脸缩小的像,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
B.该摄像头对光线具有发散作用
C.该摄像头的焦距可能是0.20m
D.该摄像头成像原理是光的反射
C
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2.动态规律:实像与物异侧倒,物近像______像变______;虚像与物同侧正,物近像______像变______。
远
大
近
小
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【例3】 (2023南通)运载火箭搭载神舟十六号飞船腾空而起,它在地面摄像机中所成的像是( )
A.实像,像变大 B.实像,像变小
C.虚像,像变大 D.虚像,像变小
B
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【练3】 (2023扬州)如图甲,在装有水的杯子里,小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖直放置,两次都观察到铅笔放大的像,俯视图如图乙、图丙所示,下列说法正确的是( )
A.图乙中铅笔向前移,像一直变小
B.图乙中铅笔向前移,像先变小后变大
C.图丙中铅笔向后移,像一直变大
D.图丙中铅笔向后移,像先变小后变大
A
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3.变焦规律:物距不变时,凸透镜的焦距越大,成像越______越______。
大
远
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【例4】 在探究凸透镜成像规律的实验中,当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时,烛焰在光屏上呈现一个清晰放大的像。如果用一个焦距更小的凸透镜换下现有凸透镜,且位置不变,下列调节方法可以使像依然呈现在光屏上的是( )
A.透镜不动,蜡烛不动,光屏靠近透镜移动
B.透镜不动,蜡烛不动,光屏远离透镜移动
C.透镜不动,光屏不动,蜡烛远离透镜移动
D.无论怎样调节,光屏上不会出现清晰的像
A
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【练4】 当蜡烛、透镜甲和光屏放置在如图所示位置时,烛焰在光屏上成清晰的像。现保持蜡烛和透镜的位置不变,将透镜甲更换为透镜乙后,将光屏向左移动距离s,方可在光屏上再次成清晰的像,则下列说法中正确的是( )
A.透镜甲的焦距为20cm
B.透镜甲的焦距比乙的大
C.透镜乙的焦距为10cm
D.第二次成的像是倒立、放大的
B
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1.凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。如图所示,正对着太阳光的放大镜能够在另一侧的纸面上形成一个很小、很亮的光斑,并将纸烤焦。由此可知,放大镜是______透镜。
凸
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2.如图所示,是小明在“探究凸透镜成像的规律”实验中看到的一种成像情况。此时凸透镜所成的像是______(选填“实”或“虚”)像,其成像的条件是________________。
虚
物距小于焦距
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3.如图所示,一个圆柱形的玻璃瓶内装满水,把一支铅笔放在玻璃瓶的后方,透过玻璃瓶可以看到这支笔。当铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中,透过玻璃瓶会看到铅笔尖逐渐________(选填“变细”“变粗”“变长”或“变短”);到某一位置时,铅笔尖会突然改变方向,而“改变方向”后的像为______(选填“实”或“虚”)像。
变长
实
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4.(2023孝感模拟)如图所示,通过焦距为10cm的凸透镜观察窗外远处的风景,看到的是( )
A.正立放大的虚像 B.倒立放大的实像
C.倒立缩小的实像 D.倒立缩小的虚像
C
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5.如图所示,早期照相馆里摄影师取景时看到的像是倒立的。在如图所示场景中,下列说法正确的是( )
A.摄影师面前所成的是倒立缩小的虚像
B.照相的人站在照相机镜头的二倍焦距以外
C.若要改拍全身像,应减小相机和照相的人之间的距离
D.要使人像更亮,必须在照相的人身后进行“补光”
B
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专题 探究凸透镜成像的规律
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实验突破 1
实验设计与操作
1.选用焦距f适合的凸透镜,f和光具座长度L的关系要满足____________,这样才能完成实验的各种情况。
2.在光具座上从左到右依次放置蜡烛、凸透镜和光屏,调整烛焰、凸透镜和光屏,使它们的中心________________,这样做的目的是________________________。
3.蜡烛可用发光二极管代替,目的是:_____________________ ___________。
4.若将凸透镜的一部分用遮光板遮住,像的变化情况是_______ _______________________。
L>4f
在同一高度上
让像能成在光屏的中央
让所成的像稳定并容易比较大小
变暗了,但还是一个完整的像
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【例1】 在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)如图甲所示,该凸透镜的焦距为________cm。
(2)实验前,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在____________。
(3)如图乙所示,实验过程中,蜡烛逐渐燃烧变短时,光屏上烛焰的像随之________(选填“上升”“下降”或“不变”)。
15.0
同一高度
上升
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【补充设问】
(4)实验后发现,在物距相同的情况下,多个小组测出的像距不同,原因可能是____________________________________。(写出一种即可)
(5)在实验过程中,原来光屏中央的像“跑”到上方,为了使像回到中央,接下来的操作是____(选填“①”“②”或“③”)。
①向下调光屏 ②向上调凸透镜 ③向上调蜡烛
光屏上还没有出现清晰的像就测像距
③
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【练1】 (2023大连)某小组同学要探究“凸透镜成像规律”,实验室中可供选择的器材有:由发光二极管组成的“F”和“T”形光源、凸透镜、光具座、光屏等:
(1)他们选择了“F”形光源进行实验,与“T”形光源相比,“F”形光源的好处是:___________________________________________ ___________。
(2)在探究物距大于二倍焦距的成像特点时,改变物距做了三次实验,与做一次实验相比较,做三次实验的好处是:________________________。
(3)实验时,若用一张纸片遮住了凸透镜的上半部,光屏上______(选填“能”或“不能”)成完整的像。
“F”形光源不对称,便于比较像相对于物是否左右相反
使探究结论具有普遍性
能
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实验突破 2
利用规律分析实验
1.实验时,保持凸透镜位置不变,将烛焰由远及近靠近凸透镜,光屏则相应地________凸透镜,直到光屏上呈现清晰的像。
2.成实像时,物距变大,像距变小,像变______;物距变小,像距变大,像变大;成虚像时,物体越靠近焦点,像越______。
远离
小
大
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【例2】 (2023广东)小明在学习了凸透镜成像的规律后,继续深入探究,选用下表中某一规格的凸透镜做实验,调整好器材后如图甲所示,此时烛焰在光屏上成放大的像。
凸透镜编号 焦距/cm 直径/cm
① 5 3.5
② 5 4.5
③ 10 4.5
④ 15 4.5
(1)光屏上的像是______(选填“实”或“虚”)像。
(2)一段时间后,小明发现烛焰的像如图乙所示,此时将蜡烛向______调节可以使烛焰的像移到光屏中央。
(3)小明选的凸透镜焦距为________cm。
实
上
10
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【补充设问】
(4)小明将蜡烛换成F字光源,调整了光源和光屏的位置,在光屏上仍可观察到清晰的像,如图丙所示,则小明看到的像应是______(选填字母)。
(5)小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关。若要验证其猜想,则可在表中选取编号为________两个凸透镜进行实验验证。
D
①②
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【练2】 (2024武汉模拟)某同学利用如图所示的装置探究凸透镜成像规律,他选用了焦距为10cm的凸透镜甲和焦距为18cm的凸透镜乙进行实验。
(1)将其中一块凸透镜放在光具座上,当烛焰、透镜及光屏的位置如图所示,此时在光屏上得到一个清晰的像,选用的是凸透镜______(选填“甲”或“乙”),__________(选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)就是根据该原理工作的。
甲
投影仪
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(2)保持上述实验中凸透镜及其位置不变,将蜡烛移动到20cm刻度线处,应将光屏移到________cm刻度线处,才能再次得到烛焰清晰的像。
(3)改用另一凸透镜继续进行实验,保持蜡烛、凸透镜分别位于20cm、50cm刻度线处不变,应将光屏________(选填“靠近”或“远离”)凸透镜,才能再次得到烛焰清晰的像。
65
远离
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$