内容正文:
第三章光的折射透镜
一、单选题
1.校园用餐支付已进入“刷脸”时代,同学结账时只需面对摄像头,经系统自动拍照、扫描后确认相关信息,即可迅速完成交易。下列相关说法不正确的是( )
A.摄像头相当于凸透镜
B.刷脸时,面部经摄像头成正立的虚像
C.摄像头成像特点与照相机相同
D.刷脸时,面部应位于摄像头两倍焦距之外
2.如图所示,是西安市著名景点——大雁塔周围的夜景之一,通过强光源照射精美挂件,将“长安”呈现在墙壁上,具有浓厚的地方特色,吸引了众多游客前来打卡留念。以下四个“影”中成像原理与之相同的是( )
A.水中倒影 B.立竿见影 C.杯弓蛇影 D.拍照摄影
3.以下是光线通过透镜(虚线框中未画出)的情形,所用透镜为凸透镜的是( )
A. B.
C. D.
4.下列关于光学现象的描述中不正确的是( )
A.图甲中,树荫下的阴影是小孔成的像
B.图乙中,放大镜利用了光的折射
C.图丙中,桥在水中的倒影是光的反射现象
D.图丁中,三棱镜分解太阳光是光的色散现象
5.光线经过甲、乙两透镜后的折射光线如图所示,则关于两透镜的类型,下列说法正确的是( )
A.甲是凸透镜,乙是凹透镜
B.甲是凹透镜,乙是凸透镜
C.甲、乙都是凸透镜
D.甲、乙都是凹透镜
6.小林同学做“探究凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上位置如图所示,这时烛焰在光屏上成清晰的像(像未在图中画出来),下列说法正确的是( )
A.图中成像特点与照相机成像特点完全相同
B.在图中靠近凸透镜左侧“戴上”近视眼镜,光屏向左移动才能找到清晰的像
C.将蜡烛移到光具座10cm刻度线处,保持凸透镜不动,将光屏移动至75cm刻度线处,光屏上可成倒立放大的像
D.将蜡烛移到光具座40cm刻度线处,保持凸透镜不动,无论怎样移动光屏,它上面都得不到清晰的蜡烛像
7.如图所示为某同学用放大镜观察挂图上的昆虫的情景,下列说法正确的是( )
A.此时人眼看到的是昆虫正立、放大的实像 B.此时人眼到放大镜的距离一定小于焦距
C.放大镜成像是因为光通过放大镜时发生了折射 D.该现象的成像原理与投影仪的成像原理相同
8.小明同学找来一个薄壁圆柱形玻璃杯,并将画有箭头的白纸靠在玻璃杯后,观察结果如图甲所示。向杯中加水,使得水面高过箭头位置,透过玻璃杯观察纸上的“箭头”;将白纸逐渐远离杯子的过程中,依次观察到情景可( )
A.丁、乙、丙 B.乙、丙、丁 C.丙、丁、乙 D.丁、丙、乙
9.有两个直径都为d的透镜,为辨别两个透镜的种类,现将它们正对太阳光,在纸上分别得到大小不同两个光斑,分别为甲、乙,透镜与光斑的大小如图所示(),根据这两个光斑( )
A.甲、乙能被准确判断透镜的种类
B.甲能被准确判断透镜的种类而乙不能
C.乙能被准确判断透镜的种类而甲不能
D.甲、乙均不能被准确判断透镜的种类
10.如图所示,通过透镜的光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
二、填空题
11.如图所示为投影仪投影光路。如果用投影仪投影胶片时,想使屏幕上的字大一点,使投影仪 屏幕,同时将镜头 (均选填“靠近”或“远离”)胶片一些。平面镜此时起到 作用(选填“成像”或“改变光路”)。
12.自制水滴显微镜的过程是:①在透明塑料板上先滴一滴大小合适的水滴,透过水滴观察下方的黑色箭头(如图a),调节 (黑色箭头/人眼)与水滴间的距离,直到可以看到黑色箭头成 (正立/倒立)、放大的像为止。②再用一个 (凸/凹)透镜作为目镜,缓慢调节透镜与水滴间的距离(如图b),就会看到箭头更为放大的像。
13.小哲用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验,在光屏上得到了清晰的像,如图所示,此时光屏上成倒立 (填“放大”、“缩小”或“等大”)的像。他继续向水凸透镜内注水,使水凸透镜的焦距变小,如果不改变蜡烛和凸透镜的位置,要在光屏上再次成清晰的像,光屏应向 移动(填“左”或“右”)
14.如图所示,太阳光通过三棱镜后会分解成七种色光,这种现象叫光的 ,它是由伟大的物理学家 首先发现的。1800年,英国物理学家赫歇尔将太阳光用三棱镜分解,在各种不同颜色的色带位置上放置了温度计用来测量各种颜色的光的加热效应,结果发现,位于红光外侧的那支温度计升温最快。这说明: 。
15.“猫眼”实际上就是安装在房间小空内的一枚 透镜,香水的主要成分是易燃酒精。如图(a)所示为三瓶香水,透明玻璃瓶盖形状各异,容易在阳光下引发火灾的有 (选填“a”、“b”或“c”);如图(b)所示,一束光经过一个透镜后会聚于主轴上的A点,取掉透镜后,光会聚于B点,则该透镜是 透镜(选填“凸”或“凹”)。小明用两个焦距不同的凸透镜,分别观察同一课本上的文字;
当凸透镜到课本的距离相等时,看到如图甲、乙两种不同的像,甲图中凸透镜的焦距为 f甲,乙图中凸透镜的焦距为 f乙,那么f甲 f乙(选填“<”“>”或“=”)·
16.显微镜的目镜和物镜使用的都是凸透镜。当载物片在物镜的 (选填“二倍焦距以外”、“一倍焦距与二倍焦距之间”或“一倍焦距以内”)时,物体通过物镜成一个 (选填“实”或“虚”)像,它的目镜的成像特点与我们生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)成像性质相同。
三、作图题
17.根据入射光线和折射光线,在图中的虚线框内画出适当类型的透镜。
18.根据入射光线和折射光线,在图中的虚线框内画出适当类型的透镜。
19.画出两条光线经透镜折射后的光路。
四、实验题
20.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
18°
30°
60°
72°
折射角
12°
20°
28°
36°
42°
(1)做第三次实验时,忘了记录入射角的数据,第三次实验如图所示,结合图可知,此时的入射角为 ;
(2)分析实验数据可知:当光从空气斜射到玻璃表面时,折射角 入射角(填“大于”、“小于”或“等于”),折射角随入射角增大而 (填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)为了使光路更清晰,激光笔应紧贴圆盘照射,并在较 (填“亮”或“暗”)的环境中进行。
(4)实验中将发现,折射光路的亮度比入射光路要 (填“亮”或“暗”),原因可能是 。
21.在用焦距为10cm的凸透镜来探究其成像规律的实验中:
(1)当烛焰、凸透镜位于图甲中刻度对应的位置时,光屏上得到一个清晰的像,该像是一个倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像。此时所成的像与 所成的像性质相同(填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(2)对于焦距相同的凸透镜,一个物距应该对应唯一的一个像距,但从各组汇报数据中发现,物距均为12.00cm时,有三个小组所测像距分别为23.00cm,24.00cm,26.00cm.若他们的数据差别不是因为长度测量误差导致的,你认为出现这种情况的操作原因是 ;
(3)实验一段时间后,发现蜡烛渐渐变短了,要使烛焰的像仍然成在光屏的中心,应该将光屏向 移动;
(4)把图甲中的凸透镜看作眼睛的晶状体,光屏看作视网膜。给“眼睛”戴上近视眼镜,使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像,如图乙所示。若取下近视眼镜,为使光屏上得到清晰的像,应将光屏 (选填“远离”或“靠近”)透镜。
试卷第1页,共3页
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1.B
【详解】摄像头的镜头实质是一个凸透镜。刷脸时,同学站在摄像头的二倍焦距以外,物体通过摄像头成倒立、缩小的实像,与照相机的成像规律相同,故ACD正确,不符合题意;B错误,符合题意。
故选B。
2.B
【详解】解:通过强光源照射精美挂件,将“长安”呈现在墙壁上是影子,是光沿直线传播造成的。
A. “水中倒影”,属于光的反射现象,故A不符合题意;
B.立竿见影是由于光的直线传播形成的,故B符合题意;
C.杯弓蛇影是由于对面的墙壁上挂着一个弓,好像一条蛇,是由于光的反射形成的,故C不符合题意;
D.摄影是利用凸透镜成倒立、实像的原理,故D不符合题意。
故选B。
3.C
【详解】ABD.图中光线经透镜折射后远离主光轴,说明透镜对光线具有发散作用,所以是凹透镜,故ABD不符合题意;
C.光线经透镜折射后靠近主光轴,说明透镜对光线具有会聚作用,所以是凸透镜,故C符合题意。
故选C。
4.A
【详解】A.图甲中树荫下的阴影,是树的影子,不是小孔成像,是光沿直线传播形成的,故A错误,A符合题意;
B.图中所示的透镜能起放大作用,因此是凸透镜,凸透镜成像原理是光的折射,故B正确,B不符合题意;
C.桥在水中的倒影是桥在水面上成的像,属于光的反射,故C正确,C不符合题意;
D.三棱镜分解白光,是光的色散现象,属于光的折射,故D正确,D不符合题意。
故选A。
5.A
【详解】由下图可知,光通过甲透镜后折射光线偏向主光轴,说明该透镜对光线有会聚作用,所以甲为凸透镜;而光线经过乙透镜后折射光线推迟会聚了,即该透镜对光线有发散作用,所以乙应为凹透镜,故A正确,BCD错误。
故选A。
6.D
【详解】A.如图所示,物距为25.0cm,像距为40.0cm,物距小于像距,光屏上成实像,根据凸透镜成像规律,图中成像特点是倒立放大实像,与投影仪成像特点完全相同,故A错误;
B.近视眼镜为凹透镜,在图中在靠近凸透镜左侧“戴上”近视眼镜,光线发散,像远离透镜,因此光屏向右移动才能找到清晰的像,故B错误;
C.将蜡烛移到光具座10cm刻度线处,物距为40.0cm,保持凸透镜不动,将光屏移动至75cm刻度线处,像距为25cm,根据光路可逆,光屏上成像清晰,物距大于像距,光屏上可成倒立缩小的像,故C错误;
D.物距为25.0cm,像距为40.0cm,根据凸透镜成像规律,物距大于一倍焦距,小于二倍焦距,像距大于二倍焦距,即,
可解得
将蜡烛移到光具座40cm刻度线处,保持凸透镜不动,此时物距为10cm,小于焦距,成正立放大虚像,因此无论怎样移动光屏,它上面都得不到清晰的蜡烛像,故D正确。
故选D。
7.C
【详解】ABC.放大镜是利用凸透镜对光的折射成像,当物体在一倍焦距以内时,成正立放大的虚像,物体到放大镜的距离一定小于焦距,人眼到放大镜的距离不一定小于焦距,故C正确,AB错误。
D.投影仪是利用物体在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实像的原理,与放大镜不同,故D错误。
故选C。
8.D
【详解】圆柱形玻璃杯中注入水相当于凸透镜,玻璃杯后白纸上的水平箭头为物体。开始白纸在焦距之内,成正立、放大的虚像,成的像如图丁,将白纸逐渐远离杯子的过程中,当白纸在一倍焦距和二倍焦距之间时可以成倒立、放大的实像,成的像如图丙,当白纸在凸透镜的二倍焦距以外时可以成倒立、缩小的实像,成的像如图乙,所以依次观察到情景是丁丙乙,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
9.B
【详解】因为凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线起发散作用,根据图示可知,甲一定是对光线起了会聚作用;而乙可能是对光线起了发散作用,也可能是会聚后又继续传播,因此形成甲光斑的一定是凸透镜,形成乙光斑的可能是凹透镜、也可能是凸透镜,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
10.C
【详解】A.图为凸透镜,经过焦点的光线经过凸透镜折射后平行于主光轴,故A错误;
B.图为凸透镜,平行光经过凸透镜折射后将交于焦点,故B错误;
C.图为凹透镜,入射光线的延长线经过凹透镜另一侧的焦点,则折射光线平行于主光轴,故C正确;
D.图为凹透镜,折射后的光线将向外发散,故D错误。
故选C。
11. 远离 靠近 改变光路
【详解】[1][2]由凸透镜成像的规律可知,投影仪是根据物距在1倍和2倍焦距之间时,成倒立、放大实像的原理制成的;其镜头相当于凸透镜,胶片相当于物体,银幕相当于光屏,并且成实像时,物距越小,成的像越大,像距越大,所以,想使屏幕上的字大一点,镜头要靠近胶片一些,同时使投影仪远离屏幕。
[3]光线经过平面镜反射到屏幕上,此时平面镜起到改变光路的作用。
12. 黑色箭头 倒立 凸
【详解】[1][2]由题意可知,在自制显微镜的过程中,首先调节黑色箭头与水滴间的距离(也可以调节水滴的焦距,即调节水滴的凸度),使之大于水滴透镜的焦距且小于二倍焦距,此时可观察到倒立、放大的实像,此时的小水滴相当于显微镜的物镜。
[3]该实像通过目镜再成一个正立、放大的虚像,因此再用一个凸透镜作为目镜,缓慢调节透镜与水滴间的距离就会看到箭头更为放大的像。
13. 缩小 左
【详解】[1][2]由图中可以看出,物距大于像距,在屏上得到清晰缩小的实像,当他继续向凸透镜内注水,使水凸透镜的焦距变小,透镜的聚光能力变强,所以像会向透镜方向移动,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小,可知,要在光屏上成清晰的像,光屏将靠近透镜向左移动,而且像变小。
14. 色散 牛顿 红外线具有热效应
【详解】[1][2]当太阳光经过三棱镜后,会分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种单色光,这是光的色散现象,最早通过实验研究这一现象的是英国物理学家牛顿。
[3]位于红光外侧的是红外线,这个地方的温度计升温最快,这说明红外线具有热效应。
15. 凹 a、c 凹 >
【详解】[1]通过“猫眼”看到门外的物体成正立缩小的虚像,故实际上就是安装在房间小空内的一枚凹透镜。
[2]香水的主要成分是易燃酒精,如果温度过高,容易在阳光下引发火灾,图中a、c为凸透镜,b为凹透镜,而凸透镜对光线有会聚作用,会导致温度更高,故容易在阳光下引发火灾的有a、c。
[3]如图(b)所示,一束光经过一个透镜后会聚于主轴上的A点,取掉透镜后,光会聚于B点,则该透镜对光线有发散作用,是凹透镜。
[4]如图所示,均成正立的像,根据凸透镜成像规律,此时物距小于焦距,乙图中像更大,表明物体距乙透镜的焦点更近,而物距是相同的,那么f甲>f乙。
16. 一倍焦距与二倍焦距之间 实 放大镜
【详解】[1][2]载物片离物镜距离较小,位于物镜的一倍焦距与二倍焦距之间,根据凸透镜成像规律,成倒立、放大的实像。
[3]物镜所成的实像位于目镜的一倍焦距以内,通过目镜再次成正立、放大的虚像,与我们生活中的放大镜工作原理相同。
17.
【详解】由给出的光线可知,原本向中间会聚的光线经透镜折射后变得平行不再会聚,即经过透镜后,折射光线变得发散了,故虚线框内的是凹透镜,如图所示:
18.
【详解】[1][2]甲中,平行的入射光线经透镜后折射光线发散射出,说明甲透镜对光有发散作用,甲中为凹透镜;乙中,入射光线经透镜后折射光线靠近主光轴,说明乙透镜对光有会聚作用,乙中为凸透镜。如图所示:
19.
【详解】由于凸透镜能将平行光会聚到焦点上,所以平行于主光轴的光,经过凸透镜折射,经过焦点;经过光心的光,不发生折射,沿原来的传播方向传播,如下图所示:
20.(1)48
(2) 小于 增大
(3)暗
(4) 暗 入射光照到物质分界面有一部分光发生反射
【详解】(1)入射角为入射光线与法线夹角,第三次实验如图所示,结合图可知,每小格为6°,此时的入射角为48°。
(2)[1][2]分析实验数据可知:当入射角分别为18°、30°、48°、60°、72°时,折射角分别为12°、20°、28°、36°、42°,可得结论:当光从空气斜射到玻璃表面时,折射角小于入射角,折射角随入射角增大而增大。
(3)光学实验,为了使光路更清晰,激光笔应紧贴圆盘照射,并在较暗环境中进行。
(4)[1][2]入射光照到物质分界面有一部分光发生反射,一部分发生折射,折射光线比入射光线少,因此折射光线比入射光线暗。
21. 缩小 照相机 像没调到最清晰的位置就进行测量了 上 靠近
【详解】(1)[1][2]蜡烛在15cm处,则此时物距为
u=45cm-15cm=30cm
此时u>2f,所以成倒立、缩小的实像,根据这个原理制成了照相机。
(2)[3]像的位置应该是像最清晰的位置。各小组的像距不同的原因,可能是有的小组光屏上的像不是最清晰的时候测量的。
(3)[4]蜡烛变短后,像将移到主光轴上方,光屏也应移到主光轴上方。
(4)[5]近视眼是由于晶状体变厚,像呈在视网膜的前方。给“眼睛”戴上近视眼镜,使光线发散一些,使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像,若取下近视眼镜,又恢复到原来状态,为使光屏上得到清晰的像,应将光屏靠近透镜。
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