内容正文:
3.3 凸透镜成像的规律(综合应用)
【基础练习】
1.小明同学用如图所示装置进行“探究凸透镜成像规律”实验。当调节蜡烛、透镜和光屏如图位置时,在光屏上可成清晰的像,则下列说法正确的是( )
A.凸透镜的焦距可能为15cm
B.图示烛焰成倒立、放大的实像是照相机的工作原理
C.将凸透镜向右移动适当的距离,光屏上可以成清晰的像
D.将透镜换为较大焦距的,向左移光屏可成清晰像
第1题图 第2题图
2.用焦距为15cm的凸透镜探究凸透镜成像规律。实验中将同一蜡烛先后放在光具座的a、b、c、d四个位置,如图所示。移动光屏观察烛焰的成像情况,则( )
A.蜡烛在a处时,成像特点与照相机成像特点相同
B.蜡烛在b处时,光屏上成的清晰像比在c处时大
C.蜡烛在c处时,成倒立缩小的实像
D.蜡烛在d处时,眼睛越过透镜可以在光屏上观察到清晰的像
3.在探究凸透镜成像的实验中,先用焦距为20cm的凸透镜甲进行实验,在凸透镜右侧的光屏上得到了清晰缩小的实像。接下来不改变发光体和凸透镜的位置,改用焦距为10cm的凸透镜乙继续进行实验。下列情形可能发生的是( )
A.光屏向右移,能接收到清晰缩小的实像 B.光屏向左移,能接收到清晰放大的实像
C.光屏向左移,能接收到清晰缩小的实像 D.无论怎样移动光屏都接收不到清晰的像
4.下列哪幅图中使用的不是凸透镜?( )
A.B.C. D.
5.小明把凸透镜正对着太阳,在距凸透镜10cm的光屏上得到一个最小、最亮的光斑,则凸透镜的焦距为_______ cm;小明用这个凸透镜探究成像规律时,各器材位置如图所示,光屏上承接到烛焰清晰的像(未画出烛焰的像)。此时烛焰的成像特点与________ (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像特点相同。若凸透镜位置不变,调换蜡烛和光屏的位置,仍能在光屏上得到清晰的像,这个像的性质为_____________ 。
第5题图 第6题图 第7题图
6.小海利用如题图所示装置探究物距在一倍焦距内的成像规律。他先将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻线处,后应将蜡烛放置在光具座上的 _____ (选填“A”“B”或“C”)处,再从透镜的 _____ (选填“左”或“右”)侧用眼睛可观察到烛焰的像;生活中利用此原理可以制成 ________ (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
7.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中:如果把点燃的蜡烛分别放在如图所示的a、b、c、d和e点,同时调整光屏的位置,则:蜡烛在 _____ 点,屏上的像最大;蜡烛在 _____ 点,屏上的像最小;蜡烛在 _____ 点,所成的像是虚像。
8.某小组同学利用图甲所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验:
(1)小明同学三次在光屏上看到烛焰的像如图乙所示,A′、B′、C′分别是蜡烛在A、B、C三个位置时在光屏上所成的像。在此之前调节仪器时,曾在光屏上看到窗外景物所成的清晰的像。这个像与图乙中烛焰_____ (选填“A”、“B”或“C”)的成像原理相同。蜡烛在C位置,光屏上得到了清晰的像,若将蜡烛稍微上移,屏上的像将_______ (选填“上移”或“下移”)。
(2)分析图乙信息,蜡烛远离凸透镜时,烛焰所成的像_______ (选填“靠近”或“远离”)凸透镜。因此用相机拍照,拍完近景再拍远景时,应将相机的镜头向_______ (选填“靠近”或“远离”)景物的方向移动一些,才能拍出清晰的照片。
(3)分析图乙信息,凸透镜所成的实像都是_____ (选填“正”或“倒”)立的。实验中,某同学把“上”形状的遮光板放在蜡烛和凸透镜之间,如图丙。则光屏上观察到的形状是_____ 。
【能力提高】
9.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,光具座上各元件位置如图所示,此时在光屏上恰好成一个清晰的像,则下列说法正确的是( )
①利用这一原理制成了投影仪
②该透镜的焦距f一定满足7.5cm<f<15cm
③若将蜡烛稍稍靠近凸透镜,则应将光屏远离凸透镜才能得到清晰的像
④若保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置互换,会在光屏上成一个清晰倒立、缩小的像
A.只有①② B.只有②③ C.只有③④ D.只有②③④
10.如图甲所示是小徽做“探究凸透镜成像规律”的实验的情景,此时光屏上恰好能得到一个清晰的像,图乙中线段AB表示物距的倒数与像距的倒数的变化关系,下列说法中正确的是( )
A.图甲中成像性质与照相机工作原理相同 B.根据图乙可知,该凸透镜的焦距为5cm
C.保持凸透镜的位置不变,将蜡烛和光屏位置互换可再次得到清晰放大的像
D.在蜡烛和凸透镜中间放一个近视镜,将光屏向右移动可得到清晰的像
11.如图所示,F1、F2是凸透镜的焦点,点光源S放在凸透镜前一倍焦距与两倍焦距之间(f<u<2f),S′是S经凸透镜所成的实像。当光源S沿平行于主光轴的方向以速度v匀速向靠近透镜的方向移动时(仍保持f<u<2f),像S′的移动情况是( )
A.以小于v的速度远离透镜匀速移动 B.以大于v的速度靠近透镜匀速移动
C.以小于v的速度靠近透镜匀速移动 D.以大于v的速度向远离透镜方向移动
第11题图 第12题图 第13题图
12.如图是小明通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u的关系图象,由图象可知凸透镜的焦距是 _______ cm,当物距为20cm时,所成的像是倒立、_______ (选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像;当物距为32cm时,其成像特点可应用于 ________ (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
13.在探究凸透镜成像规律时,小明将蜡烛沿主光轴由90cm刻度处移至120cm刻度处的过程中发现烛焰在图示位置光屏上的像一直比较清晰。若他再将蜡烛移至距透镜8cm处,所成像的性质是_________ (填“放大的像”、“等大的像”、“缩小的像”或“正立的像”)
14.在探究凸透镜成像规律的实验中,实验过程中不断移动蚀焰位置,观察到如图乙中①至⑤所示烛焰清晰的5个像,请按蜡烛到凸透镜距离由远到近对5个像进行排序,正确顺序为 __________ ;如图甲所示,若此时在光屏上观察到清晰的像,保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动透镜,_____ (选填“能”或“不能”)在光屏上再次观察到清晰的像;如果仅换用焦距更小的凸透镜进行实验,不再调整其他器材,要使光屏上出现清晰的像,则应在凸透镜与蜡烛间的适当位置再放一块 ________ (选填“凸透镜”或“凹透镜”)。
15.同学在探究凸透镜成像规律时发现,当成放大实像时,物距很小的改变会引起像的大小明显变化。于是对此进行了探究。
【问题】放大倍率(像高与物高之比)与物距和焦距存在怎样的关系?
【证据】(1)同学使用焦距f=10cm的凸透镜进行实验。应调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在_________ 。固定蜡烛,通过移动凸透镜使物距u在10cm至20cm之间,可在光屏上得到放大的实像。
(2)如图所示,光屏上出现烛焰清晰的像。若固定蜡烛位置,向右移动凸透镜,并调节光屏使光屏上再次出现清晰的像,则此时的像比变化前_____ 。
(3)如表1所示是实验中记录的数据(物高2cm),并计算后填写了像的放大倍率(放大倍率)。
表1
物距u/cm
12.0
13.0
14.0
15.0
16.0
17.0
18.0
19.0
像高/cm
10.0
6.6
5
4
3.3
2.8
2.5
2.2
放大倍率
5.0
3.3
2.5
2.0
1.7
1.4
1.3
1.1
【解释】由数据可知,当凸透镜成放大实像时,物距u越大,放大倍率越_____ 。
【交流】为了寻找放大倍率与u、f的定量关系,小明计算了(u﹣f)的值。
表2
u﹣f/cm
2
3
4
5
6
7
8
9
(4)分析表2中数据,发现放大倍率与(u﹣f)的乘积大致接近一个定值,这个值等于_______ cm。
(5)由此,可以得出结论:在成放大实像时,放大倍率与焦距f、物距0之间的关系式可表示为:放大倍率=____________________ 。
【素养训练】
16.如图所示,AB是凸透镜的主光轴,P、Q、S是在主光轴上的三个位置,把一物体放在Q处,像成在S处;把物体放在S处,凸透镜位置不变,像成在P处,则可判断凸透镜的位置在( )
A.P的左边 B.PQ之间 C.QS之间 D.S的右边
17.如图所示,凸透镜竖直放置,凸透镜焦距为f,现有一点光源S在凸透镜左侧,以凸透镜两倍焦距处为圆心,在经过主光轴的竖直平面内做顺时针圆周运动,直径为d,且f<d<2f;则在下列关于点光源所成的像的运动轨迹的各图中正确的是( )
A. B. C. D.
参考答案
1.C2.A3.C4.D 5.10;照相机;倒立、放大的实像。
6.C;右;放大镜。7.c;a;e
8.(1)A;下移;(2)靠近;远离;(3)倒;B。
7689.B10.D11.D
12.10;等大;照相机。13.放大的像。14.①②④⑤③;能;凹透镜。
15.(1)同一高度;(2)小;(3)小;(4)10;(5)。
16.B17.B
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