内容正文:
第六周·奇妙的透镜、凸透镜成像规律
一、填空题(每空3分,共48分)
1.在一个不透明的木板上,钻一个小孔,用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围,如图所示,为了获得最大观察范围,在小孔中最好嵌入_________(填“玻璃砖”“凸透镜”或“凹透镜”),因为其对光有_________作用。
2.如图所示,一个透明均匀的玻璃柱被摔碎成三部分,其中属于凸透镜的是________,凸透镜对光有________(选填“会聚”或“发散”)作用。
3.炎炎夏日,停在露天停车场的汽车内有一瓶矿泉水,如图甲所示,太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃,这是因为装有水的矿泉水瓶相当于一个________透镜.如图乙所示,中间为“空气凹透镜”的玻璃砖,它与装有水的矿泉水瓶对光的作用________(选填“相同”或“不同”).
4.放大镜属于__________(填“凸”或“凹”)透镜。如图,邮票通过透镜所成的像是__________(填“实”或“虚”)像,邮票到透镜的距离__________(填“大于”或“小于”)透镜的焦距。
5.小明为辨别直径相同的两个透镜的类型,分别将它们正对太阳,把一张纸放在透镜下方等距的位置如图甲所示,在纸上得到相应的光斑A、B,透镜与光斑的大小如图乙所示()。其中,形成A光斑的是_________(选填“凸”或“凹”)透镜,为了判断形成B光斑的是哪种类型的透镜,小明将透镜远离纸片,观察光斑的大小一直变大,你认为该透镜_________(选填“一定”、“可能”或“一定不”)是凹透镜。
6.我国航天员舱外航天服上的高清摄像机镜头使用非球面透镜作为基本成像元件,其成像原理与凸透镜相似。当航天员用该摄像机从近距离拍摄舱门,调整为远距离拍摄空间站全貌时,镜头所成的像变________(选填“大”或“小”),同时,应适当________(选填“增大”或“减小”)镜头与传感器(相当于光屏)之间的距离,使像清晰地呈现在传感器上。
7.将焦距为15 cm的凸透镜和点燃的蜡烛固定在光具座上,光屏的位置如图所示,若想在光屏上成清晰的像,需将光屏向________(选填“左”或“右”)移动,此时所成的像是倒立、________(选填“缩小”“放大”或“等大”)的像;一段时间后,蜡烛因燃烧变短,烛焰在光屏上成的像会向________(选填“上”或“下”)移。
二、选择题(每题3分,共27分)
8.小亮同学使用盛满水的矿泉水瓶做了一个实验,将其放在太阳底下,调整瓶子的高度得到图中的亮斑,由此联想到之前新闻报道清明节扫墓时瓶子引起的森林火灾事件,也警醒我们务必不要随地乱扔矿泉水瓶。关于该现象下列说法不正确的是( )
A.矿泉水瓶的作用相当于凸透镜
B.矿泉水瓶对光有发散作用
C.矿泉水瓶被压扁后焦距将发生改变
D.瓶子没有水时发生危险概率降低
9.单反相机镜头的重要组件是透镜组,其包含凸透镜和凹透镜,如图所示,其中属于凹透镜的是( )
A.① B.② C.③ D.④
10.如图所示的眼镜片是( )
A.凸面镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
11.如图所示,四个图画出了光线通过透镜(图中未画出)的情形,其中凸透镜是( )
A. B.
C. D.
12.晋代《博物志》中有“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则其火”的用冰取火的发明记载,其实质是将冰块制作成( )
A.平面镜 B.凸透镜 C.凹透镜 D.三棱镜
13.如图所示装有水的圆柱形试管内留有一稍大空气泡,将试管水平放在白纸上方,让太阳光竖直照射到试管上,可以发现白纸上与空气泡相对应的位置上,有一椭圆,而其他部分是一条与试管平行的亮线,下列分析错误的是( )
A.该现象是因为光的折射
B.试管中充满水的部分相当于凸透镜
C.白纸上椭圆部分比周围亮
D.把白纸从贴近试管位置向下移动到较远处的过程中,亮线先变细后变粗
14.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,小明发现光屏上承接到的清晰的像与光源大小相等,下列说法正确的是( )
A.光屏上的像是虚像
B.透镜到光屏的距离与到光源的距离相等
C.仅将透镜向光屏方向适当移动,光屏会再次承接到清晰的像
D.光源靠近透镜,同时光屏远离透镜,光屏会承接到清晰的像且像越来越小
15.一花一世界,一草一天堂,透过水滴看事物,你会发现一个“颠倒”的精彩世界!如图透过水滴我们看到了颠倒的远处的树木和房屋,选项图中线段ab表示物体,能正确反映其成像原理的示意图是( )
A. B.
C. D.
16.如图是二维码扫描收银盒,它是一种影像式移动支付装置,其扫描摄像头为焦距等于5 cm的凸透镜,将二维码放置在扫码区则可生成倒立、缩小的实像。小明用凸透镜成像实验模拟收银盒成像规律,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
三、实验题(共25分)
17.某实验小组探究凸透镜成像的实验,装置如图:
(1)2025年哈尔滨亚冬会利用冰透镜进行火种采集,把冰磨制成凸透镜。主要是利用它对光线有___________作用。
(2)当蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示时,光屏上出现一个清晰的烛焰的像,这个像是___________(选填“放大”或“缩小”)的实像。
(3)小明同学把蜡烛向右移动一小段距离,发现光屏上烛焰的像变模糊了。要在光屏上得到烛焰清晰的像,他可以将光屏向___________(选填“左”或“右”)移动。
(4)完成上述探究后,小明同学把凸透镜换成一块薄玻璃板,玻璃板能使蜡烛正立、___________(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像,把光屏移到像所在的位置,光屏上___________(选填“有”或“没有)烛焰的像。
18.在做“探究凸透镜成像的规律”的实验中:
(1)如图甲所示,将一束平行光正对凸透镜,移动光屏,直到光屏上形成一个最小、最亮的光斑,该凸透镜的焦距为_______cm;
(2)如图乙所示,实验时,把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处,将烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调至_______;将蜡烛移至如图乙所示的位置,移动光屏,光屏上成清晰的倒立、_______的实像;
(3)将图乙中凸透镜换成大小相同、焦距稍大的凸透镜,需在光屏前适当位置放置_______镜才能在光屏上得到清晰的像。
答案以及解析
1.答案:凹透镜;发散
解析:为了获得最大观察范围,在小孔中最好嵌入凹透镜,因为其对光有发散作用。
2.答案:①③;会聚
解析:①③中间厚、边缘薄,为凸透镜,凸透镜对光有会聚作用。
3.答案:凸;相同
解析:装有水的矿泉水瓶中间厚、边缘薄,相当于一个凸透镜,对光有会聚作用,会形成高温区产生危险.“空气凹透镜”的玻璃砖可看作是两个凸透镜组合在一起了,而光经过凸透镜后会变得会聚,经过两个凸透镜变得更加会聚,因此它与装有水的矿泉水瓶对光的作用相同.
4.答案:凸;虚;小于
解析:放大镜属于凸透镜,用放大镜观察邮票时,邮票到透镜的距离小于透镜的焦距,看到的像是正立、放大的虚像。
5.答案:凸;可能
解析:因为凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线起发散作用,所以根据图示可知,光斑A一定是对光线起了会聚作用形成的,所以形成A光斑的是凸透镜。
光斑B可能是对光线起了发散作用形成的,也可能是光线经凸透镜会聚到焦点后,继续向前传播,形成放大的光斑,因此形成光斑A的一定是凸透镜,形成光斑B的可能是凹透镜。
6.答案:小;减小
解析:凸透镜成实像时,物远像近像变小。当航天员用该摄像机从近距离拍摄舱门,调整为远距离拍摄空间站全貌时,物距增大,像距变小,像变小。
7.答案:右;等大;上
解析:凸透镜的焦距为15 cm,由题图可知,此时物距,由凸透镜的成像规律可知,此时像距等于物距,即,成倒立、等大的实像,故应将光屏向右移动。蜡烛变短,即烛焰相对于凸透镜向下移动,所成的像将上移。
8.答案:B
解析:盛满水的矿泉水瓶符合中间厚、边缘薄的特点,因此盛满水的矿泉水瓶相当于凸透镜,对光线有会聚作用,故A正确,B错误;盛满水的矿泉水瓶相当于凸透镜,矿泉水瓶被压扁后,对光的偏折程度发生改变,焦距也会发生改变,故C正确;瓶子没有水时不是凸透镜,起不到会聚作用,发生危险的概率降低,故D正确。故选B。
9.答案:B
解析:凹透镜是中间薄、边缘厚的透镜。题图中属于凹透镜的是②,故B符合题意,A、C、D不符合题意。故选B。
10.答案:C
解析:图中眼镜片将字放大,成正立放大的虚像,所以眼镜片是凸透镜。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
11.答案:C
解析:由图知,折射光线相对于入射光线是发散的;凹透镜对光线有发散作用,ABD是凹透镜,故ABD不符合题意;
入射光线经透镜折射后变得会聚,凸透镜对光线有会聚作用,所以C是凸透镜,故C符合题意;
故选C。
12.答案:B
解析:要取火需要将光线会聚,所以应该将冰块制成对光有会聚作用的凸透镜,凸透镜会把光线集中在焦点上时,当把艾放在焦点上时,会随着温度的升高达到燃点时即可燃烧。
故选B。
13.答案:C
解析:圆柱形试管充满水的地方,中间比边缘厚,相当于凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用;由于气泡的存在,气泡周边的水形成中间薄、边缘厚的凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,所以白纸上椭圆部分比周围暗,该现象可以用光的折射来解释,故AB正确,C错误。试管中充满水的部分相当于凸透镜,亮线最细的位置相当于焦点的位置,如果把白纸从贴近试管向下移动的过程中,经过焦点时亮线最细,从焦点处向下继续移动时,亮线变粗,故D正确。故选C。
14.答案:B
解析:光屏上承接到的清晰的像与光源大小相等,由凸透镜成像规律可知,此时,成倒立、等大的实像,故A错误,B正确;仅将透镜向光屏方向适当移动,此时物距大于二倍焦距,根据凸透镜的成像规律可知,像距缩小,且像距的变化量小于物距的变化量,则光屏应从原位置向远离透镜方向移动,否则光屏不会再次承接到清晰的像,故C错误;光源靠近透镜,同时光屏远离透镜,由凸透镜成实像时物近像远像变大可知,光屏会承接到清晰的像且像越来越大,故D错误。故选B。
15.答案:A
解析:由图可知,透过水滴我们看到了颠倒的远处的树木和房屋,树木和房屋通过水滴成倒立、缩小的实像;根据凸透镜成像规律可知,当时,,成倒立、缩小的实像,故选A。
16.答案:C
解析:将二维码放置在扫码区则可生成倒立、缩小的实像,根据凸透镜的成像规律,此时物距大于二倍焦距,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,由于凸透镜的焦距为5 cm,所以,故A、B、D错误,C正确。
17.答案:(1)会聚
(2)缩小
(3)右
(4)等大;没有
解析:(1)把冰磨制成凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用。
(2)据图可知,此时物距大于像距,所以成倒立的缩小的实像。
(3)把蜡烛向右移动一小段距离,物距减小,凸透镜成像遵循物近像远像变大的规律,所以光屏向右移动可以使成像清楚。
(4)薄玻璃板成像属于平面镜成像,像的特点为正立的、等大的虚像。
平面镜成像为虚像,所以光屏上没有烛焰的像。
18.答案:(1)10.0
(2)同一高度;缩小
(3)凸透
解析:(1)图甲中,凸透镜与光屏的距离即为凸透镜的焦距,刻度尺的分度值为1cm,焦距
(2)实验中,将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到同一高度处,可使烛焰的像成在光屏中央。
蜡烛移动到光具座20cm刻度线处,则物距
此时物距大于二倍焦距,由凸透镜成像规律可知,成倒立、缩小的实像。
(3)凸透镜焦距稍大,对光的会聚能力减弱,为了能在光屏上得到清晰的像,应在光屏前适当位置放置对光具有会聚作用的凸透镜,才能在光屏上得到清晰的像。
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