内容正文:
第四章 神奇的透镜
常考题型·精准突破
考点一 凸透镜与凹透镜
题型1透镜的辨别(基础)
题型2透镜对光的作用(高频)
题型3焦点、焦距与光路图(重点)
考点二 探究:凸透镜成像的规律
题型1成像规律基础(高频)
题型2成像实验探究(重点·实验必考)
题型3成像动态变化与应用(难点)
考点三 神奇的"眼睛"
题型1眼睛的成像原理(基础)
题型2近视与远视的矫正(高频)
题型3 透镜的应用
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 凸透镜与凹透镜
◆题型1透镜的辨别(基础)
1.(多选)下列关于透镜的说法中,错误的是( )
A.焦距越长,透镜对光的折射作用越强
B.凸透镜只对平行光有会聚作用
C.凸透镜两个焦点之间的距离叫做焦距
D.平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点
【答案】ABCD
【解析】A.透镜对光的折射作用随焦距增大而减弱,故A错误;
B.凸透镜对所有入射光线都有会聚作用,故B错误;
C.焦距是单个焦点到透镜光心的距离,不是两个焦点的间距,故C错误;
D.只有平行于主光轴的光线经凸透镜折射后才会聚于焦点,故D错误。
本题选择描述错误的,故选ABCD。
2.2025年1月20日,第九届亚冬会火种在黑龙江哈尔滨成功采集。采火装置是一块直径达60厘米的“冰透镜”,用冰透镜可以点燃火种是因为冰透镜相当于______透镜,利用了其对光线有____________作用。在点燃火种时,需要把火种放在冰透镜的____________上。
【答案】凸 会聚 焦点
【解析】冰透镜具有中间厚、边缘薄的特征,故相当于凸透镜,对光线有会聚作用。
平行光经凸透镜折射后会聚于焦点,焦点处温度较高可点燃火种,故点燃火种时需将火种放在冰透镜的焦点上。
3.(多选)一束跟主光轴平行的光通过透镜的光路如图所示,下列说法中错误的是( )
A.O点为该凸透镜的焦点
B.任意一束平行光经过凸透镜后都可以会聚于F点
C.若把图中凸透镜的上半部分用手遮住,则该凸透镜对光将仍然具有会聚作用
D.若在F点放一个发光的小灯泡,则该凸透镜对小灯泡发出的光将不具有会聚作用
【答案】ABD
【解析】A.O点为凸透镜的光心,F点为焦点,故A错误,符合题意;
B.只有平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后才会聚于焦点F,故B错误,符合题意;
C.遮住凸透镜上半部分,下半部分仍能折射光线,对光仍具有会聚作用,故C正确,不符合题意;
D.在F点放发光小灯泡,光经凸透镜折射后平行于主光轴射出,折射光线比入射光线更靠近主光轴,凸透镜对光仍具有会聚作用,故D错误,符合题意。
故选ABD。
◆题型2透镜对光的作用(高频)
4.第九届亚洲冬季运动会的火种采集环节,首次采用“以冰燃火”的创意方式,如图所示。其原理是利用像________(选填“凸”或“凹”)透镜一样能折射太阳光的冰透镜,将大范围的平行太阳光________到一个极小的焦点上,使火种温度急剧升高而点燃。
【答案】凸 会聚
【解析】由凸透镜对光有会聚作用可知,冰透镜相当于凸透镜,可将平行太阳光会聚到焦点处。
5.根据所示光路判断出虚线框中是凹透镜的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】A.图中入射光线为会聚光线,折射光线变为发散光线,光线相对于入射光线延长线远离主光轴偏折,说明透镜对光线有发散作用,是凹透镜,故A符合题意;
BCD.图中入射光线均为发散光线,折射光线变为会聚光线或平行光线,光线相对于入射光线延长线靠近主光轴偏折,说明透镜对光线有会聚作用,是凸透镜,故BCD不符合题意。
故选A。
6.(多选)下列有关透镜的说法中,错误的是( )
A.不论是凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的
B.凸透镜对光线起会聚作用,凹透镜对光线起发散作用
C.凸透镜有焦点,凹透镜没有焦点
D.薄透镜就是凹透镜
【答案】CD
【解析】A.透镜需透过光线,由玻璃等透明材料制成,故A正确;
B.凸透镜对光线起会聚作用,凹透镜对光线起发散作用,符合透镜对光的作用规律,故B正确;
C.凸透镜有实焦点,凹透镜有虚焦点,两种透镜都存在焦点,故C错误;
D.薄透镜包含薄凸透镜和薄凹透镜两类,并非仅指凹透镜,故D错误。
本题选择描述错误的,故选CD。
◆题型3焦点、焦距与光路图(重点)
7.完成如图中光路图。
【答案】
【解析】延长线经过凹透镜焦点的入射光线,经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴;过凹透镜光心的光线其传播方向不变。
8.如图所示,图中为烛焰S的像,请通过光路作图在正确的位置画出透镜、标出一个焦点F的位置。
【答案】
【解析】因为通过凸透镜光心的光线方向不变,所以连接物像的点S、S′,与主光轴交于O点,则O点为凸透镜的光心,过O点垂直主光轴作出凸透镜,根据焦点的定义,由点S发出的平行光线,会聚到S′点上,此时这条光线与主光轴的交点F便是焦点,如下图所示:
9.我国西汉时期的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示,假设O为冰透镜的光心,F为冰透镜的焦点,请完成光路图。
【答案】
【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点,已知两条入射光线平行于主光轴,它们经过凸透镜后的折射光线一定经过凸透镜右侧的焦点,根据入射点和焦点两点确定一条直线画出对应的折射光线,如图所示:
考点二 探究:凸透镜成像的规律
◆题型1成像规律基础(高频)
10.小庆用焦距为的凸透镜探究凸透镜成像规律。如图所示,实验中他将蜡烛放在光具座的位置,移动光屏观察烛焰的成像情况,蜡烛在处时,光屏上可得到清晰倒立__________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像,这种像在生活中的应用是__________(选填“投影仪”“照相机”或“放大镜”)。接着小庆用手遮住部分凸透镜,这时光屏上烛焰的像__________(选填“是”或“不是”)完整的。
【答案】缩小 照相机 是
【解析】由题意知,凸透镜焦距,由图可知蜡烛在10cm刻度处,凸透镜在50cm刻度处,物距
满足的条件,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像;凸透镜成倒立、缩小实像的典型生活应用是照相机,投影仪利用的是物距在一倍到二倍焦距间成倒立放大实像的规律,放大镜利用的是物距小于一倍焦距的正立放大虚像的规律;
遮住部分凸透镜后,剩余的透镜部分仍能折射光线,使烛焰每个点发出的光线都有部分通过透镜的剩余部分会聚到光屏上形成完整的像,只是透过的光线变少,像会变暗,但像依然是完整的。
11.孔雀鱼因其颜色艳丽、活泼好动而成为人们的新宠。由于其体型较小,水族馆常将它放在球形鱼缸中供人观赏。如图所示,球形鱼缸和水相当于______(选填“凸透镜’或“凹透镜”),人们看到的孔雀鱼是它通过球形鱼缸所成的______(选填“正立”或“倒立”)、放大的______(选填“实”或“虚”)像。
【答案】凸透镜 正立 虚
【解析】当从鱼缸侧面看水中鱼时,球形鱼缸和水的共同作用相当于一个凸透镜,鱼在1倍焦距以内,由凸透镜成像规律可知,成正立、放大的虚像。
12.自拍时很多人喜欢把镜头抬高,这是因为抬高镜头,人的下巴和嘴离镜头较远,所成的像较_____;而眼睛离镜头较近,成的像会较_____。(均选填“大”或“小”)因此,达到了“大眼”和“瘦脸”的视觉效果。
【答案】小 大
【解析】根据凸透镜成像规律可知,当凸透镜成实像时,物距变大像距变小像变小,物距变小像距变大像变大;因此,当抬高镜头时,人的下巴和嘴离镜头较远,所成的像较小,而眼睛离镜头较近,成的像会较大。
◆题型2成像实验探究(重点·实验必考)
13.如图是小明同学在做探究“凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)调整实验器材,为了使像成在光屏中央,需要调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上;
(2)如图所示,此时光屏上恰好可以成清晰的像,则成的是倒立______(填“放大”、“缩小”或“等大”)的像,应用此原理可以制成______(填“照相机”或“投影仪”);
(3)随着实验的进行,蜡烛逐渐变短,此时像将______(填“偏上”或“偏下”),为了使像回到光屏中央,可以将凸透镜向______(填“上”或“下”)移动;
(4)若已在光屏上成清晰的像,此时用遮光布遮住烛焰的上半部分,则所成的烛焰的像为____________(选填“不完整的像”、“亮度相同的完整像”或“亮度稍暗的完整像”);
(5)小明继续操作,将图中的透镜更换为另一块焦距稍小的透镜,光屏上的像变模糊了,为使光屏上再次得到清晰的像,
方法①:仅将光屏______(选填“靠近”或“远离”)透镜;
方法②:仅将蜡烛向______(选填“左”或“右”)移动;
方法③:仅将凸透镜______(选填“靠近”、“远离”、“远离和靠近均可”)烛焰适当距离。
【答案】(1)主光轴;(2)缩小 照相机;(3)偏上 下;(4)不完整的像;(5)靠近 右 靠近
【解析】(1)实验过程中,调整凸透镜和光屏的高度,使蜡烛、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度,则烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,目的是使烛焰的像成在光屏的中央。
(2)由图可知,物体到凸透镜的距离大于光屏到凸透镜的距离,光屏上恰好可以成清晰的像,则物距大于像距,由凸透镜成像规律可知,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用此原理制成的。
(3)由于凸透镜成倒立的实像,蜡烛燃烧逐渐变短,则蜡烛相对于凸透镜向下移动,则其成的像向上移动,所以其成的像在光屏上将偏上;要使蜡烛的像仍然成在光屏的中心,则像需要向下移动,所以应该把凸透镜向下移动。
(4)当用遮光布遮住烛焰的上半部分,则烛焰的上半部分不能通过凸透镜在光屏上成像,光屏上只有烛焰的下半部分像,所以所成的烛焰的像为不完整的像。
(5)更换焦距更小的透镜后,透镜的会聚能力变强,光线会提前会聚:
方法①:将光屏靠近透镜,就能承接在更靠前的像点上;
方法②:根据“物近像远像变大”,向右移动蜡烛减小物距,可让像距对应变大,重新在原光屏位置成清晰像;
方法③:将凸透镜靠近烛焰,相当于减小物距、同时增大像距,也能让像重新成在光屏上。
14.某小组做探究“凸透镜成像规律”的实验。
(1)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,由此判断需要用___________(A/B)透镜完成实验;
(2)实验前,将烛焰和光屏的中心调整在凸透镜的主光轴上,目的是______________________;
(3)实验过程中,蜡烛由于燃烧而逐渐变短,则烛焰的像在光屏上的位置会向___________(上/下,下同)移动,为了能让烛焰的像回到光屏的中央,可将凸透镜向___________调节;
(4)用LED光源代替蜡烛进行了进一步实验探究,LED光源的高度。经过认真测量,记录了像高和物距u的数据。在坐标上描出了像高和物距u的图像如丁图所示。由丁图可知,该凸透镜的焦距为___________cm,当时,光屏上成倒立、___________的实像,要使光屏上的像变小,可以将LED光源适当___________(远离/靠近)凸透镜,并移动光屏。
【答案】(1)B;(2)使像成在光屏的中央;(3)上 下;(4)10 等大 远离
【解析】(1)如图甲,A透镜对光有发散作用,B透镜对光有会聚作用,说明B是凸透镜,所以应选B透镜进行实验。
(2)实验前调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,本质是让三者中心位于凸透镜的主光轴上,目的是保证烛焰的像能够成在光屏的中央,便于观察成像。
(3)凸透镜成倒立实像时,像与物体的运动方向相反,蜡烛燃烧变短向下移动,则烛焰的像会向上移动;
根据“通过光心的光线传播方向不变”可知,要让像回到光屏中央,可将凸透镜向下调节,带动像向下回落至光屏中心。
(4)当物距时,凸透镜成倒立、等大的实像,此时像高与物高相等,已知LED光源高10cm,由丁图可知,当像高时,物距,因此,则焦距
当时,由凸透镜成像规律可知,成倒立、等大的实像;
根据凸透镜成实像规律,物远像近像变小,要让实像变小,需要增大物距,因此将LED光源适当远离凸透镜,再移动光屏承接像。
15.某物理小组用如图所示的蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等器材做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)如图甲所示,平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑,该凸透镜的焦距为________cm;
(2)点燃蜡烛后,调节烛焰、凸透镜和光屏的位置,使它们的中心在________,目的是使像成在光屏的中央;
(3)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时,移动光屏,可得到一个清晰的倒立、________的实像;________就是利用这个原理制成的(选填“照相机”或“投影仪”);
(4)实验过程中,突然飞来一只昆虫附在凸透镜上,这时看到光屏上蜡烛的像是________(选填“完整”或“不完整”)的像;光屏上________昆虫的影子(选填“有”或“没有”);
(5)蜡烛燃烧变短后,烛焰成在光屏上的像会________(选填“上”或“下”)移一些;
(6)小红在完成如图乙实验后保持蜡烛和光屏的位置不变,向右匀速直线移动透镜,后再次在光屏上得到了一个清晰的像,她移动透镜的速度为________m/s。
【答案】(1)10.0;(2)同一高度;(3)放大 投影仪;(4)完整 没有;(5)上;(6)0.05
【解析】(1)平行于主光轴的光经凸透镜后会聚在最小、最亮的光斑处,这个点就是凸透镜的焦点,焦点到透镜光心的距离为焦距。由甲图可知,刻度尺的分度值为1cm,故该凸透镜的焦距为10.0cm。
(2)实验前调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,是为了让三者的中心的大致在同一高度,保证烛焰的像能够成在光屏中央。
(3)由乙图可知,物距,满足,根据凸透镜成像规律,成倒立、放大的实像;投影仪就是利用这个原理制成的。
(4)昆虫附在凸透镜上,只挡住了部分入射光线,透镜其余部分仍能折射光线,完整承接烛焰所有点发出的光,因此光屏上的像仍是完整的,只是像的亮度会变暗。
昆虫离透镜太近(在焦点内),不能在光屏上成实像,所以光屏上 没有 昆虫的影子。
(5)根据经过光心的光线传播方向不变可知,蜡烛燃烧变短,即烛焰向下移动时,则像会向光屏的上方移动。
(6)透镜未移动前,物距,像距,向右匀速直线移动透镜,后再次在光屏上得到了一个清晰的像,说明光路可逆,再次成像时,新的物距,新的像距,即透镜要移动到15cm刻度处。
透镜移动距离:,时间
则透镜移动的速度为
◆题型3成像动态变化与应用(难点)
16.手机用好了能帮助学生学习,娱乐,给生活增加乐趣,但长时间玩手机会对学生的视力造成很大的影响。请根据以下情景回答:
(1)用手机拍照时,手机的镜头相当于______镜。如图所示是时下流行的用自拍杆拍照的情景,与直接拿手机自拍相比,使用自拍杆增大了______(填“物距”或“像距”);
(2)当相机远离被拍的人时,所成的像______;
(3)手机拍摄远近不同的物体不需要调焦的原因是因为手机镜头焦距较______(选填“大”或“小”),拍摄时物距都远大于______倍焦距,像距变化的范围比较小,所以不需要调焦。
【答案】(1)凸透 物距;(2)变小;(3)小 二
【解析】(1)[1]手机的镜头相当于凸透镜,因为凸透镜可以成倒立、缩小的实像,这与手机拍照的成像原理相符。
[2]用自拍杆拍照时,与直接拿手机自拍相比,使用自拍杆增大了物距。根据凸透镜成像规律,物距增大,像距减小,像变小,这样可以拍摄到更大范围的景物。
(2)根据凸透镜成像规律,当相机远离被拍的人时,物距增大,像距减小,所成的像变小。
(3)[1]手机拍摄远近不同的物体不需要调焦的原因是因为手机镜头焦距较小。
[2]拍摄时物距都远大于二倍焦距,此时像距变化的范围比较小,所以不需要调焦。
17.小明同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,根据记录的数据绘制了关系图象,如图甲所示,二者之间的关系满足。
(1)求该凸透镜的焦距f;
(2)当时,求像距v的大小;
(3)若换一个的凸透镜,放在图乙中处,要想在光屏上承接倒立、放大的实像,则蜡烛和光屏放在光具座的范围是多少?
【答案】(1);(2);(3)见解析
【解析】(1)由图甲可知,当
凸透镜成倒立、等大的实像,该凸透镜的焦距
(2)根据题意可知,物距和像距的关系满足,当,时,代入上式可知
解得。
(3)若换一个的凸透镜,放在图乙中处,要想在光屏上承接倒立、放大的实像,此时物距,像距,即
解得。故蜡烛放在光具座上20~35cm范围,光屏放在80~100cm范围。
18.如图甲所示是修表师傅使用的一种“寸镜”,其内部有一个凸透镜,修表师傅可以利用该“寸镜”看清楚手表内部的微小结构。
(1)“寸镜”的工作原理可以用图乙中的________图说明;
(2)在维修手表的过程中,修表师傅感觉看到的“微小结构”有点小,他想看到的“微小结构”再大一些,则他需要使“寸镜”适当________(选填“靠近”或“远离”)手表的被观察部分。
【答案】(1)D;(2)远离
【解析】(1)“寸镜”是一种凸透镜,用于观察微小结构。当物体位于凸透镜的焦点(F)和透镜之间时,成正立、放大的虚像。这正是“寸镜”观察微小物体的工作原理。
A.物体位于两倍焦距(2F)以外,形成倒立、缩小的实像,不符合“寸镜”的原理,故A不符合题意;
B.物体位于二倍焦点(F)上,成倒立、等大的实像,不符合“寸镜”的原理,故B不符合题意;
C.物体位于焦点(F)和两倍焦距(2F)之间,形成倒立、放大的实像,不符合“寸镜”的原理,故C不符合题意;
D.物体位于焦点(F)以内,成正立、放大的虚像,符合“寸镜”的工作原理,故D符合题意。
故选D。
(2)凸透镜成虚像时,满足规律:在一倍焦距范围内,物距越大(透镜离物体越远),像越大。因此要看到更大的像,需要让寸镜适当远离被观察部分。
考点三 神奇的"眼睛"
◆题型1眼睛的成像原理(基础)
19.眼球的结构如图甲所示,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,在视网膜上成___________(填“正立”或“倒立”)、缩小的像。眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状,当睫状体放松时,晶状体比较___________(填“厚”或“薄”),对光的偏折能力比较___________(填“强”或“弱”),从而看清远处的物体。青少年如果不注意用眼,就容易形成近视眼,图乙中能解释近视眼成因的是___________(填标号)。
【答案】倒立 薄 弱 A
【解析】照相机是利用凸透镜成倒立缩小的实像的原理制成的,由凸透镜成像规律可知,物体在二倍焦距外成倒立、缩小的实像。
睫状体放松时,晶状体较薄,对光的偏折能力较弱,可使远处物体的像成在视网膜上,从而看清远处的物体。
近视眼的成因是远处物体的像成在视网膜前方,图A符合该成像特点。
20.如图所示的是人的眼球结构图,正常人的眼睛通过对晶状体的调节,可以看清近处和远处的物体。利用所学的物理知识回答下列问题:
(1)人眼球的工作原理类似于___________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(2)视网膜相当于___________(选填“光源”“凸透镜”或“光屏”);
(3)人在看物体时,视网膜上成的是___________(选填“倒立”或“正立”“放大”或“缩小”“实”或“虚”)像。
【答案】(1)照相机;(2)光屏;(3)倒立、缩小、实
【解析】(1)照相机的工作原理就是利用凸透镜成倒立、缩小的实像,和人眼球成像规律一致;投影仪成放大的实像、放大镜成放大的虚像,均与人眼成像不同。
(2)视网膜用来承接所成的像,符合光学中光屏的作用。
(3)人眼看物体时,物体到晶状体(凸透镜)的距离远大于二倍焦距,根据凸透镜成像规律,视网膜上成倒立、缩小的实像。
21.小明透过凸透镜镜片观察邮票上的文字(如图甲)时观察到的是_________(选填“虚”或“实”)像;将此镜片放在蜡烛和光屏之间,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,然后在镜片前放置一眼镜(如图乙),光屏上的像变模糊了,向后移动光屏,像又清晰了,则镜片前的眼镜是_________(选填“近视”或“远视”)眼镜。
【答案】虚 近视
【解析】透过凸透镜观察邮票时物距小于一倍焦距,由凸透镜成像规律可知成正立、放大的虚像。
因放置眼镜后需向后移动光屏才能得到清晰的像,说明该眼镜对光有发散作用,像距变大;近视眼镜是凹透镜,对光有发散作用,远视眼镜是凸透镜,对光有会聚作用;因此该眼镜为近视眼镜。
◆题型2近视与远视的矫正(高频)
22.小明用如图甲所示装置模拟人眼看远、近不同位置物体时晶状体的调节情况,注射器注水或吸水可以调节水透镜的凸起程度,从而改变水透镜的焦距,当物体位于较远处时,光屏上成倒立、______(选填“放大”“等大”或“缩小”)的像;当物体位于较近处时,应向左推注射器活塞,使水透镜的焦距变______(选填“长”或“短”)。若注射器被卡住,无法改变水透镜的焦距,则给水透镜“戴上”适当度数的______(选填“近视”或“远视”)眼镜同样可以在光屏上得到清晰的像,该眼镜可以矫正图乙中______图所示的视力缺陷(选填“a”或“b”)。
【答案】缩小 短 远视 a
【解析】当物体位于较远处时,物距大于二倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,光屏上成倒立、缩小的实像。
当物体位于较近处时,根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”可知,像距变大。若仍然想使得像成在光屏上,应向左推注射器活塞,向水透镜注水,让水透镜变厚,折光能力变强,使得水透镜的焦距变短,提前成像。
若注射器被卡住,无法改变水透镜的焦距,可以使用对光具有会聚作用的凸透镜,即远视眼镜,也能起到提前成像的作用,同样可以在光屏上得到清晰的像。
a图成像于视网膜后方,是远视眼,应用凸透镜矫正;b图成像于视网膜前方,是近视眼,应用凹透镜矫正。所以该远视眼镜可以矫正图乙中a图所示的视力缺陷。
23.我国青少年近视高发,已达50%以上,爱眼护眼迫在眉睫。如图所示,___________(甲/乙)图表示近视眼成像原理,应佩戴___________(丙/丁)图的眼镜进行矫正,它是___________(凸透镜/凹透镜)。
【答案】乙 丁 凹透镜
【解析】近视眼的成因是晶状体折光能力过强,远处物体的像成在视网膜前方,图乙中光线会聚在视网膜前方,因此乙表示近视眼的成像原理。
矫正近视眼需要利用对光线有发散作用的凹透镜,使像后移到视网膜上;
图丙是放大镜,成正立放大的虚像,放大镜属于凸透镜;而近视镜成正立缩小的虚像,图丁成缩小的像,是近视镜,因此应佩戴丁图的眼镜进行矫正。
24.明代张宁在《方洲杂言》中说:“老人目昏,不辨细字,张此物于双目,字明大加倍。”句中的“此物”属于______(选填“凸透镜”或“凹透镜”),可用来矫正_____(选填“远视眼”或“近视眼”)。
【答案】凸透镜 远视眼
【解析】[1]该物体能使字成正立、放大的虚像,这符合凸透镜作为放大镜的成像特性,因此此物属于凸透镜。
[2]远视眼的成因是晶状体折光能力较弱,导致像成在视网膜后方,而凸透镜对光线具有会聚作用,能使像前移到视网膜上,因此该透镜可用来矫正远视眼。
◆题型3透镜的应用
25.戴近视眼镜的小强发现其眼镜与爷爷的老花镜外观相同,为了区别它们,他把其中一副眼镜靠近物理课本,发现课本上的文字变大了,说明这副眼镜是________(选填“近视镜”或“老花镜”),没戴这副眼镜之前,所看物体成像在人眼视网膜________(选填“前”或“后”)。眼镜度数规定是(f为透镜焦距,单位为米),度数为值的100倍,若该副眼镜的度数是500度,则该透镜的焦距为________米。
【答案】老花镜 后 0.2
【解析】因凸透镜物距小于焦距时成正立放大虚像,凹透镜成正立缩小虚像,能使文字变大的为凸透镜即老花镜。老花镜矫正远视眼,远视眼未戴镜时物体成像在视网膜后方。
眼镜的度数是公式中D值的100倍,已知度数为500度,
26.小华利用水滴、放大镜、平面镜、透明玻璃杯和可目镜调支架等制作了一台“水滴显微镜”(如图甲)。调节支架高度,适当调整标本、水滴和放大镜三者之间的距离实现了与图乙所示光学显微镜相似的成像效果。
(1)水滴相当于显微镜的__镜,标本经过水滴成倒立__的实像;
(2)若要让标本放大倍数更高,可以使水滴适当__(填“靠近”或“远离”)标本。
【答案】物 放大 靠近
【解析】(1)[1]从图甲可以看到,水滴靠近标本,所以水滴相当于光学显微镜中的物镜。
[2]水滴相当于显微镜的物镜,物镜有放大的作用,即标本经过水滴成倒立放大的实像。
(2)[3]若要让标本放大倍数更高,水滴相当于凸透镜,根据凸透镜的动态成像规律,物近像远像变大,则可以使水滴适当靠近标本。
27.小红准备了焦距为5 cm的A凸透镜和焦距为50 cm的B凸透镜,两个可以套在一起的圆筒自制天文望远镜。她将___________(选填“A”或“B”)透镜作为物镜,另一个作为目镜,如图固定在圆筒的两端;远处天体通过物镜成___________(选填“正立”、“倒立”)、___________(选填“放大”、“缩小”)的像;在透镜焦距一定的情况下,物镜的直径比较大,是为了使成像更___________(选填“大”或“亮”)。
【答案】B 倒立 缩小 亮
【解析】[1]天文望远镜的原理是:物镜用焦距较大的凸透镜,目镜用焦距较小的凸透镜,本题中B凸透镜焦距50cm更大,因此选B作为物镜。
[2][3]远处天体到物镜的距离远大于物镜的2倍焦距,根据凸透镜成像规律,此时通过物镜成倒立、缩小的实像。
[4]物镜直径越大,能会聚的入射光线越多,进入望远镜的光更多,因此成像更亮。
综合攻坚·知能拔高
1.如图所示,某兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凸透镜,并利用液体透镜探究“凸透镜成像规律”。下列分析不正确的是( )
A.按照图甲测出水凸透镜的焦距,如果将该水透镜放在图乙所示位置,光屏上恰能成倒立、放大的实像
B.若在图乙中蜡烛和透镜间放一近视眼镜,要再次成清晰的像,需将光屏向左移动
C.若保持图乙中透镜位置不变,将蜡烛向右移动,要在光屏上得到清晰的像,光屏应向右移动
D.如图甲所示,在透镜中继续注入少许水,发现焦点位置左移,这一现象说明:凸透镜的凸出程度越大,焦距越小
【答案】B
【解析】A.由图甲可知凸透镜的焦距为
由图乙可知,物距
根据凸透镜成像规律可知,物距在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像,故A正确,不符合题意;
B.把近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,由于近视眼镜是凹透镜,对光线有发散作用,所以通过凸透镜的光线比以前会聚得要晚了,像距更大了,因此要得到清晰的像,需将光屏远离凸透镜,即将光屏向右移动,故B错误,符合题意;
C.凸透镜成倒立、放大的实像,像距大于物距,将蜡烛向右移动,物距减小,像距变大,像变大,光屏应向右移动,故C正确,不符合题意;
D.在透镜中继续注入少许水,焦点左移,即焦距减小,说明水透镜的凸出程度越大,焦距越小,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.如图,小明将凸透镜(f=10cm)固定在光具座40cm的位置。下列说法正确的是( )
①将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,像逐渐变小
②当蜡烛烧短,烛焰的像将变得靠上,此时可将透镜抬高一定距离,使像再次回到光屏中央
③将蜡烛放在10cm处,移动光屏,光屏上可得到倒立缩小的清晰像
④当光屏上成清晰像时,在贴近凸透镜左侧位置放一远视镜片,向右移动光屏,光屏上仍能得到清晰的像
A.①③ B.①②③ C.②③ D.①③④
【答案】A
【解析】①根据“无论实像或虚像,物靠近焦点像变大”可知,蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,即蜡烛远离焦点,所成的虚像将变小,故①正确;
②随着实验的进行,蜡烛由于燃烧逐渐变短,烛焰远离主光轴向下移动,光屏上的像逐渐向上移动。为了使像完整的成在光屏的中央,可将光屏向上移动或将蜡烛向上移动,或者将凸透镜向下移动。故②错误;
③当蜡烛放在10cm处,物距,成倒立缩小的实像,故③正确;
④若在蜡烛和透镜间放一远视眼镜,远视眼镜为凸透镜,对光线有会聚作用,此时所成的像将靠近透镜,所以应向左移动光屏,故④错误。
故A正确,BCD错误。
故选A。
3.小阳学习了望远镜的原理之后,自己动手制作了一个望远镜,结构如图甲所示,其中物镜的焦距为20cm,目镜的焦距为5cm。经过不断的调试,他看到了远处物体最大最清晰的像(成像原理的光路图如图乙所示)。对于该望远镜下列说法错误的是( )
A.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近
B.此时物镜和目镜之间的距离约为25cm
C.眼睛看到的是远处物体的倒立的实像
D.望远镜的放大倍率为4
【答案】C
【解析】A.物体大于两倍焦距时,经过物镜折射后,成倒立的缩小的实像,成实像时,物远像近,物体无限远,像无限接近物镜的焦点,故A正确,不符合题意;
B.远处的物体落在物镜的焦点附近,而像需要在目镜的焦距以内,才能够成像,故此时物镜和目镜之间的距离约为25cm,故B正确,不符合题意;
C.经过物镜,成倒立的缩小的实像,再经过目镜,成正立的放大的虚像,故眼睛看到的是远处物体的倒立的虚像,故C错误,符合题意;
D.望远镜的放大倍率为,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.长时间近距离使用电子产品容易引发近视,下列关于近视眼成像与矫正的说法及对应图示分析,正确的是( )
A.近视眼是因为晶状体折光能力过弱,导致像成在视网膜前方
B.近视眼的成像情况对应丙图,需佩戴丁图中的透镜矫正
C.近视眼的成像情况对应乙图,矫正时应选用甲图的光学元件
D.若矫正时佩戴眼镜的度数过高,会使像成在视网膜后方,类似乙图的成像效果
【答案】D
【解析】A.近视眼是晶状体折光能力过强,会聚能力太强导致像成在视网膜前方,不是折光能力过弱,故A错误;
BC.近视眼成像对应丙图,但矫正需要佩戴凹透镜,丁图是远视眼用的凸透镜,故BC错误;
D.近视矫正用凹透镜对光线起发散作用,让原本落在视网膜前的像后移到视网膜上;如果眼镜度数过高,凹透镜发散作用过强,会让像过度后移,最终成在视网膜后方,和乙图远视眼的成像效果一致,故D正确。
故选D。
5.如图甲是通过一个透镜观察一个印有字母的纸的情形,则用此透镜可以矫正如图乙中______(选填“A”或“B”)眼睛的视力。
【答案】A
【解析】甲图中透镜成倒立、缩小的像,可知该透镜为凸透镜,凸透镜可以用来矫正远视眼,图乙中A的像成在视网膜后方,是远视眼,因此甲图中的透镜可以用来矫正A图眼睛的视力。
6.如图甲,是动画片《猫和老鼠》中的画面,老师给大家展示了一个神奇的现象,把一个装水的玻璃杯放在该画面前,透过水杯看到老鼠变“胖”了,还掉头奔向猫,如图乙,装水的圆柱形玻璃杯相当于______(选填“凸透镜”或“凹透镜”),透过水杯看到的是老鼠的______(选填“实”或“虚”)像,该现象中的成像原理与______(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相同。
【答案】凸透镜 实 投影仪
【解析】装有水的圆柱形玻璃杯中间厚、边缘薄,相当于一个凸透镜。
透过水杯看到变“胖”的老鼠是放大的像,还掉头奔向猫,说明像是倒立的,可知所成的是实像。
投影仪是利用物距在一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大实像的原理工作的,与此时漫画中老鼠的成像原理相同。
7.从指尖创制到万物探理,跨学科实践活动开启物理“新视界”。
小王同学设计了如图所示的望远镜,凸透镜A为物镜,凸透镜B为目镜,A的焦距应_____________(选填“大于”“小于”或“等于”)B的焦距,A的作用相当于_____________(选填“照相机”或“放大镜”),用该望远镜看远处物体时A、B间的距离应_____________(选填“大于”或“小于”)看较近处物体时A、B间的距离。
【答案】大于 照相机 小于
【解析】望远镜由物镜(凸透镜A)和目镜(凸透镜B)组成:
物镜A负责收集远处物体的光线,形成一个倒立、缩小的实像,为了收集更多光线并使成像清晰,物镜的焦距通常设计得较长;
目镜B将物镜所成的实像作为“物体”,进一步放大,形成一个正立、放大的虚像,供人眼观察,为了实现放大效果,目镜的焦距需要较短;
为了让物镜成的实像刚好落在目镜的焦距之内,从而使目镜能够将其作为放大镜使用,故物镜的焦距必须大于目镜的焦距,因此A的焦距应大于B的焦距。
望远镜中物镜A成倒立、缩小的实像,相当于照相机。
物距越大(物体越远),像距越小,物镜成的像会更靠近物镜,为了让像仍然落在目镜的焦点以内,需要缩小物镜和目镜的间距,因此看远处物体时A、B间的距离应小于看较近处物体时A、B间的距离。
8.如图所示,在探究“凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、透镜、光屏的位置如图所示,光屏上成一个清晰的像,应用这一原理可制成___________(选填“照相机”或“幻灯机”);保持蜡烛和光屏位置不变,再将蜡烛___________透镜,同时将光屏___________(后两个空选填“远离”或“靠近”)透镜,才能在光屏上再次成一个清晰的像。
【答案】幻灯机 远离 靠近
【解析】由物距小于像距可知,此时成倒立、放大的实像,应用为幻灯机。
因凸透镜成实像时,物距增大则像距减小,故将蜡烛远离透镜,同时将光屏靠近透镜,可再次成清晰的实像。
9.如图是探究“凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)为了使烛焰的像呈现在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在________。
(2)当蜡烛位于图甲中的B处时,移动光屏到D处,观察到光屏上呈现清晰的像,则该凸透镜焦距为________cm。
(3)紧接着用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分,发现光屏上呈现的像是________(选填“完整”或“不完整”)的,像的亮度与原来相比________。
(4)当把蜡烛向右移动5cm,屏上的像变得模糊。要使像变清晰光屏应向右适当移动,此时光屏上的像应该是________的实像。
(5)当老师要求各小组测量物距为30cm时像距是多少,所有小组用的透镜焦距都一样的情况下,三个小组测出像距的大小分别为13cm、15cm、18cm,你认为可能的原因是________。
(6)小明因为实验时间太长,蜡烛越烧越短,光屏上的像将逐渐向________移动,此时可以将透镜向________调节。
【答案】(1)同一高度;(2)10.0;(3)完整 变暗;(4)倒立、放大;(5)光屏上没有成最清晰的像,就进行了像距测量;(6)上 下
【解析】(1)调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度,目的是让烛焰的像成在光屏中央,方便观察。
(2)由甲图,蜡烛在 30.0cm 刻度处,透镜在 50.0cm 刻度处,光屏在 70.0cm 刻度处,物距,像距,满足,所以,焦距
(3)挡住凸透镜下半部分,上半部分仍然可以透过光线成像,所以像依旧是完整的;透过透镜的光变少,因此像的亮度变暗。
(4)原来物距,蜡烛向右移动 5cm,物距变为15.0cm,此时,成倒立、放大的实像。
(5)同一焦距、同一物距,测出像距差别大,最常见原因是没有找到最清晰的像就记录像距,不同小组对 “清晰像” 的判断标准不一样。
(6)蜡烛燃烧变短,烛焰向下移动,根据过光心的光线传播方向不变,光屏上的像向上移动;要让像回到光屏中央,可以把凸透镜向下调节。
10.小王佩戴眼镜后深知爱眼护眼的重要性,于是和小组同学开展了“保护视力,远离近视”的项目学习活动。下面是小组同学交流的实践过程,请帮助他们完成以下内容。
(1)眼睛的视物原理:
①小组同学查询到人的眼球结构如图所示。为了探究眼睛的视物原理,小组同学组装如图乙的实验装置,其中用点燃的蜡烛代替物体,水透镜模拟眼睛中的___________,光屏模拟眼睛中的___________。现将水透镜放在光具座上,点燃蜡烛,调节器材高度,使光源的中心、透镜的中心和光屏的中心在___________。
②调节器材的位置至图乙的位置,此时向右移动光屏至“71cm”刻度处,光屏上出现清晰的像,该像是( )
A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像
C.倒立、等大的实像 D.正立、放大的虚像
③根据此时的实验情况,可以推测目前水透镜的焦距可能为( )
A.10cm B. C.21cm D.30cm
④小组同学保持水透镜焦距不变,将光源靠近透镜方向移动模拟观察近处的物体,为了在光屏上再次得到清晰的像,光屏应___________(选填“远离”或“靠近”)水透镜方向移动。然而根据资料,眼睛主要依靠睫状肌调节晶状体的厚度使像成在视网膜上,于是小组同学保持水透镜、发光物位置不变,通过注射器使水透镜的焦距___________(选填“变大”或“变小”),使光屏上重新成清晰的像。
(2)近视眼的形成原因
在上述实验基础上,小王模拟近视眼视物情况,此时应___________水透镜中的水(选填“增大”或“减少”),从而导致折光能力过强,使像成在视网膜的___________(选填“前方”或“后方”)。
(3)如何矫正近视眼
用如图丙的水透镜放在光具座上的合适位置,代替眼镜模拟近视眼矫正视力,请在丁图中画出光线经过两种透镜后的光路图___________。根据两种透镜对光的作用,小组应选择图丙中的___________透镜(选填“A”或“B”)放于原来的水透镜前,这是因为该透镜对光有___________作用。
【答案】(1)晶状体 视网膜 同一高度 B B 远离 变小;(2)增大 前方;(3) B 发散
【解析】(1)水透镜模拟眼睛的晶状体(起折射作用),光屏模拟视网膜(成实像);实验中需调节三者中心在同一高度,使像成在光屏中央。
图乙中物距(蜡烛到透镜)大于像距(透镜到光屏),根据凸透镜成像规律,此时成倒立、缩小的实像(与眼睛视物原理一致)。故选B。
由图可得,物距,像距,根据,计算得
故ACD不符合题意,B符合题意。故选B。
光源靠近透镜(物距减小),像距应增大,故光屏需远离透镜;眼睛通过睫状体调节晶状体厚度(焦距变小),使像成在视网膜上,因此需减小水透镜的焦距。
(2)近视眼是晶状体折光能力过强,对应水透镜中加水(增大厚度),使折光能力增强,像成在视网膜(光屏)的前方。
(3)先画平行光经凹透镜发散反向延长线过左侧焦点,平行光经凸透镜会聚到右侧焦点,过光心传播方向不变。
近视眼需用凹透镜矫正,凹透镜对光有发散作用,图丙中B是凹透镜,可使光线先发散,再经晶状体会聚,使像成在视网膜上。
11.凸透镜成像时的物距、像距和焦距之间满足的关系。透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度,用表示,即,平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的焦度乘以100的值。
当一个物体距离凸透镜时,另一侧距离凸透镜的光屏上正好呈现清晰的像,则该凸透镜的焦距是多少?此时所成像的特点是怎样的?
【答案】焦距为,成像特点为倒立、放大的实像。
【解析】本题考察凸透镜成像公式的应用及成像特点分析。已知物距,像距,光屏上呈现清晰的像,说明成实像。
根据题干公式代入已知值
即焦距。
物距,又由于
满足
根据凸透镜成像规律,当时,成倒立、放大的实像。
综上,该凸透镜焦距为,成像特点为倒立、放大的实像。
12.在研究凸透镜成像的实验过程中,细心的同学发现,当成实像时物距(u)、像距(v)和焦距(f)间存在着一定的关系,进一步对数据进行研究发现,要成清晰的实像必须满足:。求:
(1)若现用一焦距为10cm的凸透镜做成像实验,当物距为14cm时,此时光屏应在透镜右侧距透镜多少cm的地方才能成清晰的像?
(2)若在(1)的条件下将蜡烛远离透镜1cm,则光屏应该向左端移动多少cm才能再次成清晰的像?
【答案】(1)35cm;(2)5cm
【解析】(1)已知凸透镜的焦距f = 10cm,物距u= 14cm。根据凸透镜成像公式:,将已知数据代入公式得
解得像距 。所以,此时光屏应在透镜右侧距透镜35cm的地方才能成清晰的像。
(2)当蜡烛远离透镜1cm后,新的物距为
根据凸透镜成像公式,此时的像距为,有,将数据代入公式得
解得新的像距。光屏需要移动的距离为
因为新的像距(30cm) 小于原来的像距(35cm),所以,光屏应该向左端移动5cm才能再次成清晰的像。
13.作图题。
(1)小明在物理实践课上,利用太阳光测量凸透镜的焦距。让放大镜正对着太阳光,当光屏上出现最小、最亮的光斑时,请在图中画出相应的入射光线和折射光线。
(2)如图所示,凹透镜右侧的焦点与凸透镜的光心重合,两透镜的焦距相等,在图中补全两条光线经过两透镜的光路图。
(3)如图所示,凸透镜的焦距为2cm,从光源M发出三条光线,请在图中画出入射光线a、b经过凸透镜之后的折射光线。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】【小题1】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点,如图所示:
【小题2】根据凹透镜的特殊光线可知,延长线过虚焦点的入射光线,折射后会平行于主光轴射出,过光心的传播方向不变;凸透镜的特殊光线中平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后会过焦点,过焦点射入的光线折射后会平行于主光轴,作图如下:
【小题3】如图所示,光源M在二倍焦距外,从光源M发出的三条光线经过透镜折射后,一定会会聚在一个点上。入射光线a过光心,传播方向不变,该折射光线与过焦点的折射光线会聚在一点M′,入射光线b经凸透镜折射后,折射光线经过点M′,如图所示:
14.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)由图甲可知,该凸透镜的焦距是________________cm,实验前,在摆放凸透镜、蜡烛和光屏时,要求三者的中心在_________________。
(2)如图乙所示,若想在光屏上(光屏未画出)得到烛焰清晰放大的实像,则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四个位置中的___________位置。
(3)若把图丙中的凸透镜换成“另一个更薄、焦距更长的凸透镜”,光屏上原来清晰的像变得模糊不清,要想重新得到清晰的像,应将光屏向_______________(填“远离透镜”或“靠近透镜”)的方向移动;也可以不改变光屏的位置,在图丙凸透镜左侧的方框A中放一个焦距适合的_______________透镜进行调节,这就是_______________(填“近视”或“远视”)眼矫正原理。
【答案】(1)10.0 同一高度;(2)c;(3)远离透镜 凸 远视
【解析】(1)由图甲可知,凸透镜的焦距
为了使像成在光屏的中央,实验前,在摆放凸透镜、蜡烛和光屏时,要求三者的中心在同一高度。
(2)当物距处于f和2f之间时,凸透镜成倒立放大的实像,所以若想在光屏上得到烛焰清晰放大的实像,蜡烛应该在c位置。
(3)换用焦距更长(更薄)的凸透镜,凸透镜会聚能力变弱,像距变大,像会成在光屏后方,所以要想重新得到清晰的像,光屏要远离透镜。
若光屏不动,需要在方框A处放置一个凸透镜,对光线提前会聚,使像前移落到光屏上,该原理和远视眼的矫正原理相同,远视眼用凸透镜矫正。
15.《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”
(1)如图(a)所示,古人利用做成凸透镜的冰,使易燃物燃烧。这是利用了凸透镜对光有_____作用。对光有发散作用的是___透镜,它的特点是中间比边缘______(选 “A.厚”或“B.薄”)。
(2)请将图(b)、(c)中入射光线通过透镜后的折射光线补全。
(3)图(d)是光在空气和玻璃两种介质中传播的实验。其中入射光线是_____,折射角的度数为_____°,界面的____________为玻璃。(最后一空选 “A.左侧”、“B.右侧”、“C.上侧”、“D.下侧”)。
(4)将一个凸透镜正对着太阳光,距凸透镜20cm处得到最小最亮的光斑。若将一个物体放在凸透镜前45cm处,则在凸透镜的另一侧所成像的性质( )
A.倒立、缩小的实像 B.正立、缩小的实像
C.倒立、放大的实像 D.正立、放大的虚像
【答案】(1)会聚 凹 B;(2);(3)BO 40° B;(4)A
【解析】(1)凸透镜对光有会聚作用。
凹透镜对光有发散作用;特点是中间薄,边缘厚。
(2)通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点,据此作图。
(3)由图可知,,,则NN′是法线,折射光线和反射光线均与入射光线分居法线两侧,因此BO是入射光线,为入射角,OA是反射光线,OC是折射光线;折射角是折射光线与法线的夹角;由图可知,OC与NN′的夹角为 ,因此折射角为40°;入射光线BO,折射光线OC,且折射角小于入射角,光线从空气斜射入玻璃,折射角小于入射角,因此玻璃在MM′的右侧,故选B。
(4)太阳光可视为平行光,平行光经凸透镜折射后会聚于焦点;根据题意,将凸透镜正对着太阳光,在距凸透镜20cm处得到一个最小最亮的光斑,则这个光斑就是凸透镜的焦点,所以该凸透镜的焦距为20cm;当把物体放在凸透镜前45cm处时,此时,成倒立、缩小的实像,故选A。
16.光电鼠标的原理是发光二极管的光照射鼠标垫时,反射的光经凸透镜再进入鼠标的光学感应器(相当于光屏),用以记录移动动作,以此捕捉移动位置的不同画面。图中光学感应器、凸透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生________(选填“镜面反射”或“漫反射”),光通过凸透镜时发生________(选填“反射”“折射”或“直线传播”),凸透镜在生活中还可应用于________(填写一种)。
(2)若凸透镜距鼠标垫 7mm,光学感应器距凸透镜3mm,则在光学感应器上所成的像是________(选填“倒立”或“正立”)、________(选填“放大”或“缩小”)的________(选填“实”或“虚”)像。
(3)将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时,电脑显示器上的光标并不移动,这是因为像成在光学传感器的________(选填“上”或“下”)方,而且所成的像________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)漫反射 折射 照相机;(2)倒立 缩小 实;(3)下 变小
【解析】(1)[1]粗糙表面会使光向各个方向反射,发生漫反射。
[2]光穿过凸透镜时会发生偏折,属于折射现象。
[3]凸透镜在生活中可应用于照相机、放大镜、投影仪等,任意填一种合理即可。
(2)[1][2][3]本题中物距u=7 mm,像距v=3 mm,,根据凸透镜成像规律,成倒立缩小的实像。
(3)[1][2]鼠标悬空后,物距(鼠标垫到凸透镜的距离)变大,根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”:像距会减小,原本像成在感应器上,现在像距变小,像成在光学感应器的下方,且像变小,无法被感应器清晰捕捉,因此光标不移动。
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第四章 神奇的透镜
常考题型·精准突破
考点一 凸透镜与凹透镜
◆题型1透镜的辨别(基础)
1.ABCD
2.凸 会聚 焦点
3.ABD
◆题型2透镜对光的作用(高频)
4.凸 会聚
5.A
6.CD
◆题型3焦点、焦距与光路图(重点)
7.
8.
9.
考点二 探究:凸透镜成像的规律
◆题型1成像规律基础(高频)
10.缩小 照相机 是
11.凸透镜 正立 虚
12.小 大
◆题型2成像实验探究(重点·实验必考)
13.(1)主光轴;(2)缩小 照相机;(3)偏上 下;(4)不完整的像;(5)靠近 右 靠近
14.(1)B;(2)使像成在光屏的中央;(3)上 下;(4)10 等大 远离
15.(1)10.0;(2)同一高度;(3)放大 投影仪;(4)完整 没有;(5)上;(6)0.05
◆题型3成像动态变化与应用(难点)
16.(1)凸透 物距;(2)变小;(3)小 二
17.(1);(2);(3)见解析
解:(1)由图甲可知,当
凸透镜成倒立、等大的实像,该凸透镜的焦距
(2)根据题意可知,物距和像距的关系满足,当,时,代入上式可知
解得。
(3)若换一个的凸透镜,放在图乙中处,要想在光屏上承接倒立、放大的实像,此时物距,像距,即
解得。故蜡烛放在光具座上20~35cm范围,光屏放在80~100cm范围。
18.(1)D;(2)远离
考点三 神奇的"眼睛"
◆题型1眼睛的成像原理(基础)
19.倒立 薄 弱 A
20.(1)照相机;(2)光屏;(3)倒立、缩小、实
21.虚 近视
◆题型2近视与远视的矫正(高频)
22.缩小 短 远视 a
23.乙 丁 凹透镜
24.凸透镜 远视眼
◆题型3透镜的应用
25.老花镜 后 0.2
26.物 放大 靠近
27.B 倒立 缩小 亮
综合攻坚·知能拔高
1.B
2.A
3.C
4.D
5.A
6.凸透镜 实 投影仪
7.大于 照相机 小于
8.幻灯机 远离 靠近
9.(1)同一高度;(2)10.0;(3)完整 变暗;(4)倒立、放大;(5)光屏上没有成最清晰的像,就进行了像距测量;(6)上 下
10.(1)晶状体 视网膜 同一高度 B B 远离 变小;(2)增大 前方;(3) B 发散
11.焦距为,成像特点为倒立、放大的实像。
解:本题考察凸透镜成像公式的应用及成像特点分析。已知物距,像距,光屏上呈现清晰的像,说明成实像。
根据题干公式代入已知值
即焦距。
物距,又由于
满足
根据凸透镜成像规律,当时,成倒立、放大的实像。
综上,该凸透镜焦距为,成像特点为倒立、放大的实像。
12.(1)35cm;(2)5cm
解:(1)已知凸透镜的焦距f = 10cm,物距u= 14cm。根据凸透镜成像公式:,将已知数据代入公式得
解得像距 。所以,此时光屏应在透镜右侧距透镜35cm的地方才能成清晰的像。
(2)当蜡烛远离透镜1cm后,新的物距为
根据凸透镜成像公式,此时的像距为,有,将数据代入公式得
解得新的像距。光屏需要移动的距离为
因为新的像距(30cm) 小于原来的像距(35cm),所以,光屏应该向左端移动5cm才能再次成清晰的像。
13.(1);(2);(3)
14.(1)10.0 同一高度;(2)c;(3)远离透镜 凸 远视
15.(1)会聚 凹 B;(2);(3)BO 40° B;(4)A
16.(1)漫反射 折射 照相机;(2)倒立 缩小 实;(3)下 变小
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第四章 神奇的透镜
常考题型·精准突破
考点一 凸透镜与凹透镜
题型1透镜的辨别(基础)
题型2透镜对光的作用(高频)
题型3焦点、焦距与光路图(重点)
考点二 探究:凸透镜成像的规律
题型1成像规律基础(高频)
题型2成像实验探究(重点·实验必考)
题型3成像动态变化与应用(难点)
考点三 神奇的"眼睛"
题型1眼睛的成像原理(基础)
题型2近视与远视的矫正(高频)
题型3 透镜的应用
综合攻坚·知能拔高
常考题型·精准突破
考点一 凸透镜与凹透镜
◆题型1透镜的辨别(基础)
1.(多选)下列关于透镜的说法中,错误的是( )
A.焦距越长,透镜对光的折射作用越强
B.凸透镜只对平行光有会聚作用
C.凸透镜两个焦点之间的距离叫做焦距
D.平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点
2.2025年1月20日,第九届亚冬会火种在黑龙江哈尔滨成功采集。采火装置是一块直径达60厘米的“冰透镜”,用冰透镜可以点燃火种是因为冰透镜相当于______透镜,利用了其对光线有____________作用。在点燃火种时,需要把火种放在冰透镜的____________上。
3.(多选)一束跟主光轴平行的光通过透镜的光路如图所示,下列说法中错误的是( )
A.O点为该凸透镜的焦点
B.任意一束平行光经过凸透镜后都可以会聚于F点
C.若把图中凸透镜的上半部分用手遮住,则该凸透镜对光将仍然具有会聚作用
D.若在F点放一个发光的小灯泡,则该凸透镜对小灯泡发出的光将不具有会聚作用
◆题型2透镜对光的作用(高频)
4.第九届亚洲冬季运动会的火种采集环节,首次采用“以冰燃火”的创意方式,如图所示。其原理是利用像________(选填“凸”或“凹”)透镜一样能折射太阳光的冰透镜,将大范围的平行太阳光________到一个极小的焦点上,使火种温度急剧升高而点燃。
5.根据所示光路判断出虚线框中是凹透镜的是( )
A. B.
C. D.
6.(多选)下列有关透镜的说法中,错误的是( )
A.不论是凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的
B.凸透镜对光线起会聚作用,凹透镜对光线起发散作用
C.凸透镜有焦点,凹透镜没有焦点
D.薄透镜就是凹透镜
◆题型3焦点、焦距与光路图(重点)
7.完成如图中光路图。
8.如图所示,图中为烛焰S的像,请通过光路作图在正确的位置画出透镜、标出一个焦点F的位置。
9.我国西汉时期的《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”这是利用冰透镜对日聚焦取火的最早记载。如图所示,假设O为冰透镜的光心,F为冰透镜的焦点,请完成光路图。
考点二 探究:凸透镜成像的规律
◆题型1成像规律基础(高频)
10.小庆用焦距为的凸透镜探究凸透镜成像规律。如图所示,实验中他将蜡烛放在光具座的位置,移动光屏观察烛焰的成像情况,蜡烛在处时,光屏上可得到清晰倒立__________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像,这种像在生活中的应用是__________(选填“投影仪”“照相机”或“放大镜”)。接着小庆用手遮住部分凸透镜,这时光屏上烛焰的像__________(选填“是”或“不是”)完整的。
11.孔雀鱼因其颜色艳丽、活泼好动而成为人们的新宠。由于其体型较小,水族馆常将它放在球形鱼缸中供人观赏。如图所示,球形鱼缸和水相当于______(选填“凸透镜’或“凹透镜”),人们看到的孔雀鱼是它通过球形鱼缸所成的______(选填“正立”或“倒立”)、放大的______(选填“实”或“虚”)像。
12.自拍时很多人喜欢把镜头抬高,这是因为抬高镜头,人的下巴和嘴离镜头较远,所成的像较_____;而眼睛离镜头较近,成的像会较_____。(均选填“大”或“小”)因此,达到了“大眼”和“瘦脸”的视觉效果。
◆题型2成像实验探究(重点·实验必考)
13.如图是小明同学在做探究“凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)调整实验器材,为了使像成在光屏中央,需要调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上;
(2)如图所示,此时光屏上恰好可以成清晰的像,则成的是倒立______(填“放大”、“缩小”或“等大”)的像,应用此原理可以制成______(填“照相机”或“投影仪”);
(3)随着实验的进行,蜡烛逐渐变短,此时像将______(填“偏上”或“偏下”),为了使像回到光屏中央,可以将凸透镜向______(填“上”或“下”)移动;
(4)若已在光屏上成清晰的像,此时用遮光布遮住烛焰的上半部分,则所成的烛焰的像为____________(选填“不完整的像”、“亮度相同的完整像”或“亮度稍暗的完整像”);
(5)小明继续操作,将图中的透镜更换为另一块焦距稍小的透镜,光屏上的像变模糊了,为使光屏上再次得到清晰的像,
方法①:仅将光屏______(选填“靠近”或“远离”)透镜;
方法②:仅将蜡烛向______(选填“左”或“右”)移动;
方法③:仅将凸透镜______(选填“靠近”、“远离”、“远离和靠近均可”)烛焰适当距离。
14.某小组做探究“凸透镜成像规律”的实验。
(1)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,由此判断需要用___________(A/B)透镜完成实验;
(2)实验前,将烛焰和光屏的中心调整在凸透镜的主光轴上,目的是______________________;
(3)实验过程中,蜡烛由于燃烧而逐渐变短,则烛焰的像在光屏上的位置会向___________(上/下,下同)移动,为了能让烛焰的像回到光屏的中央,可将凸透镜向___________调节;
(4)用LED光源代替蜡烛进行了进一步实验探究,LED光源的高度。经过认真测量,记录了像高和物距u的数据。在坐标上描出了像高和物距u的图像如丁图所示。由丁图可知,该凸透镜的焦距为___________cm,当时,光屏上成倒立、___________的实像,要使光屏上的像变小,可以将LED光源适当___________(远离/靠近)凸透镜,并移动光屏。
15.某物理小组用如图所示的蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等器材做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)如图甲所示,平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑,该凸透镜的焦距为________cm;
(2)点燃蜡烛后,调节烛焰、凸透镜和光屏的位置,使它们的中心在________,目的是使像成在光屏的中央;
(3)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时,移动光屏,可得到一个清晰的倒立、________的实像;________就是利用这个原理制成的(选填“照相机”或“投影仪”);
(4)实验过程中,突然飞来一只昆虫附在凸透镜上,这时看到光屏上蜡烛的像是________(选填“完整”或“不完整”)的像;光屏上________昆虫的影子(选填“有”或“没有”);
(5)蜡烛燃烧变短后,烛焰成在光屏上的像会________(选填“上”或“下”)移一些;
(6)小红在完成如图乙实验后保持蜡烛和光屏的位置不变,向右匀速直线移动透镜,后再次在光屏上得到了一个清晰的像,她移动透镜的速度为________m/s。
◆题型3成像动态变化与应用(难点)
16.手机用好了能帮助学生学习,娱乐,给生活增加乐趣,但长时间玩手机会对学生的视力造成很大的影响。请根据以下情景回答:
(1)用手机拍照时,手机的镜头相当于______镜。如图所示是时下流行的用自拍杆拍照的情景,与直接拿手机自拍相比,使用自拍杆增大了______(填“物距”或“像距”);
(2)当相机远离被拍的人时,所成的像______;
(3)手机拍摄远近不同的物体不需要调焦的原因是因为手机镜头焦距较______(选填“大”或“小”),拍摄时物距都远大于______倍焦距,像距变化的范围比较小,所以不需要调焦。
17.小明同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,根据记录的数据绘制了关系图象,如图甲所示,二者之间的关系满足。
(1)求该凸透镜的焦距f;
(2)当时,求像距v的大小;
(3)若换一个的凸透镜,放在图乙中处,要想在光屏上承接倒立、放大的实像,则蜡烛和光屏放在光具座的范围是多少?
18.如图甲所示是修表师傅使用的一种“寸镜”,其内部有一个凸透镜,修表师傅可以利用该“寸镜”看清楚手表内部的微小结构。
(1)“寸镜”的工作原理可以用图乙中的________图说明;
(2)在维修手表的过程中,修表师傅感觉看到的“微小结构”有点小,他想看到的“微小结构”再大一些,则他需要使“寸镜”适当________(选填“靠近”或“远离”)手表的被观察部分。
考点三 神奇的"眼睛"
◆题型1眼睛的成像原理(基础)
19.眼球的结构如图甲所示,眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,在视网膜上成___________(填“正立”或“倒立”)、缩小的像。眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状,当睫状体放松时,晶状体比较___________(填“厚”或“薄”),对光的偏折能力比较___________(填“强”或“弱”),从而看清远处的物体。青少年如果不注意用眼,就容易形成近视眼,图乙中能解释近视眼成因的是___________(填标号)。
20.如图所示的是人的眼球结构图,正常人的眼睛通过对晶状体的调节,可以看清近处和远处的物体。利用所学的物理知识回答下列问题:
(1)人眼球的工作原理类似于___________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(2)视网膜相当于___________(选填“光源”“凸透镜”或“光屏”);
(3)人在看物体时,视网膜上成的是___________(选填“倒立”或“正立”“放大”或“缩小”“实”或“虚”)像。
21.小明透过凸透镜镜片观察邮票上的文字(如图甲)时观察到的是_________(选填“虚”或“实”)像;将此镜片放在蜡烛和光屏之间,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的像,然后在镜片前放置一眼镜(如图乙),光屏上的像变模糊了,向后移动光屏,像又清晰了,则镜片前的眼镜是_________(选填“近视”或“远视”)眼镜。
◆题型2近视与远视的矫正(高频)
22.小明用如图甲所示装置模拟人眼看远、近不同位置物体时晶状体的调节情况,注射器注水或吸水可以调节水透镜的凸起程度,从而改变水透镜的焦距,当物体位于较远处时,光屏上成倒立、______(选填“放大”“等大”或“缩小”)的像;当物体位于较近处时,应向左推注射器活塞,使水透镜的焦距变______(选填“长”或“短”)。若注射器被卡住,无法改变水透镜的焦距,则给水透镜“戴上”适当度数的______(选填“近视”或“远视”)眼镜同样可以在光屏上得到清晰的像,该眼镜可以矫正图乙中______图所示的视力缺陷(选填“a”或“b”)。
23.我国青少年近视高发,已达50%以上,爱眼护眼迫在眉睫。如图所示,___________(甲/乙)图表示近视眼成像原理,应佩戴___________(丙/丁)图的眼镜进行矫正,它是___________(凸透镜/凹透镜)。
24.明代张宁在《方洲杂言》中说:“老人目昏,不辨细字,张此物于双目,字明大加倍。”句中的“此物”属于______(选填“凸透镜”或“凹透镜”),可用来矫正_____(选填“远视眼”或“近视眼”)。
◆题型3透镜的应用
25.戴近视眼镜的小强发现其眼镜与爷爷的老花镜外观相同,为了区别它们,他把其中一副眼镜靠近物理课本,发现课本上的文字变大了,说明这副眼镜是________(选填“近视镜”或“老花镜”),没戴这副眼镜之前,所看物体成像在人眼视网膜________(选填“前”或“后”)。眼镜度数规定是(f为透镜焦距,单位为米),度数为值的100倍,若该副眼镜的度数是500度,则该透镜的焦距为________米。
26.小华利用水滴、放大镜、平面镜、透明玻璃杯和可目镜调支架等制作了一台“水滴显微镜”(如图甲)。调节支架高度,适当调整标本、水滴和放大镜三者之间的距离实现了与图乙所示光学显微镜相似的成像效果。
(1)水滴相当于显微镜的__镜,标本经过水滴成倒立__的实像;
(2)若要让标本放大倍数更高,可以使水滴适当__(填“靠近”或“远离”)标本。
27.小红准备了焦距为5 cm的A凸透镜和焦距为50 cm的B凸透镜,两个可以套在一起的圆筒自制天文望远镜。她将___________(选填“A”或“B”)透镜作为物镜,另一个作为目镜,如图固定在圆筒的两端;远处天体通过物镜成___________(选填“正立”、“倒立”)、___________(选填“放大”、“缩小”)的像;在透镜焦距一定的情况下,物镜的直径比较大,是为了使成像更___________(选填“大”或“亮”)。
综合攻坚·知能拔高
1.如图所示,某兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凸透镜,并利用液体透镜探究“凸透镜成像规律”。下列分析不正确的是( )
A.按照图甲测出水凸透镜的焦距,如果将该水透镜放在图乙所示位置,光屏上恰能成倒立、放大的实像
B.若在图乙中蜡烛和透镜间放一近视眼镜,要再次成清晰的像,需将光屏向左移动
C.若保持图乙中透镜位置不变,将蜡烛向右移动,要在光屏上得到清晰的像,光屏应向右移动
D.如图甲所示,在透镜中继续注入少许水,发现焦点位置左移,这一现象说明:凸透镜的凸出程度越大,焦距越小
2.如图,小明将凸透镜(f=10cm)固定在光具座40cm的位置。下列说法正确的是( )
①将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,像逐渐变小
②当蜡烛烧短,烛焰的像将变得靠上,此时可将透镜抬高一定距离,使像再次回到光屏中央
③将蜡烛放在10cm处,移动光屏,光屏上可得到倒立缩小的清晰像
④当光屏上成清晰像时,在贴近凸透镜左侧位置放一远视镜片,向右移动光屏,光屏上仍能得到清晰的像
A.①③ B.①②③ C.②③ D.①③④
3.小阳学习了望远镜的原理之后,自己动手制作了一个望远镜,结构如图甲所示,其中物镜的焦距为20cm,目镜的焦距为5cm。经过不断的调试,他看到了远处物体最大最清晰的像(成像原理的光路图如图乙所示)。对于该望远镜下列说法错误的是( )
A.远处的物体经过物镜成像在物镜的焦点附近
B.此时物镜和目镜之间的距离约为25cm
C.眼睛看到的是远处物体的倒立的实像
D.望远镜的放大倍率为4
4.长时间近距离使用电子产品容易引发近视,下列关于近视眼成像与矫正的说法及对应图示分析,正确的是( )
A.近视眼是因为晶状体折光能力过弱,导致像成在视网膜前方
B.近视眼的成像情况对应丙图,需佩戴丁图中的透镜矫正
C.近视眼的成像情况对应乙图,矫正时应选用甲图的光学元件
D.若矫正时佩戴眼镜的度数过高,会使像成在视网膜后方,类似乙图的成像效果
5.如图甲是通过一个透镜观察一个印有字母的纸的情形,则用此透镜可以矫正如图乙中______(选填“A”或“B”)眼睛的视力。
6.如图甲,是动画片《猫和老鼠》中的画面,老师给大家展示了一个神奇的现象,把一个装水的玻璃杯放在该画面前,透过水杯看到老鼠变“胖”了,还掉头奔向猫,如图乙,装水的圆柱形玻璃杯相当于______(选填“凸透镜”或“凹透镜”),透过水杯看到的是老鼠的______(选填“实”或“虚”)像,该现象中的成像原理与______(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相同。
7.从指尖创制到万物探理,跨学科实践活动开启物理“新视界”。
小王同学设计了如图所示的望远镜,凸透镜A为物镜,凸透镜B为目镜,A的焦距应_____________(选填“大于”“小于”或“等于”)B的焦距,A的作用相当于_____________(选填“照相机”或“放大镜”),用该望远镜看远处物体时A、B间的距离应_____________(选填“大于”或“小于”)看较近处物体时A、B间的距离。
8.如图所示,在探究“凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、透镜、光屏的位置如图所示,光屏上成一个清晰的像,应用这一原理可制成___________(选填“照相机”或“幻灯机”);保持蜡烛和光屏位置不变,再将蜡烛___________透镜,同时将光屏___________(后两个空选填“远离”或“靠近”)透镜,才能在光屏上再次成一个清晰的像。
9.如图是探究“凸透镜成像规律”的实验装置。
(1)为了使烛焰的像呈现在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在________。
(2)当蜡烛位于图甲中的B处时,移动光屏到D处,观察到光屏上呈现清晰的像,则该凸透镜焦距为________cm。
(3)紧接着用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分,发现光屏上呈现的像是________(选填“完整”或“不完整”)的,像的亮度与原来相比________。
(4)当把蜡烛向右移动5cm,屏上的像变得模糊。要使像变清晰光屏应向右适当移动,此时光屏上的像应该是________的实像。
(5)当老师要求各小组测量物距为30cm时像距是多少,所有小组用的透镜焦距都一样的情况下,三个小组测出像距的大小分别为13cm、15cm、18cm,你认为可能的原因是________。
(6)小明因为实验时间太长,蜡烛越烧越短,光屏上的像将逐渐向________移动,此时可以将透镜向________调节。
10.小王佩戴眼镜后深知爱眼护眼的重要性,于是和小组同学开展了“保护视力,远离近视”的项目学习活动。下面是小组同学交流的实践过程,请帮助他们完成以下内容。
(1)眼睛的视物原理:
①小组同学查询到人的眼球结构如图所示。为了探究眼睛的视物原理,小组同学组装如图乙的实验装置,其中用点燃的蜡烛代替物体,水透镜模拟眼睛中的___________,光屏模拟眼睛中的___________。现将水透镜放在光具座上,点燃蜡烛,调节器材高度,使光源的中心、透镜的中心和光屏的中心在___________。
②调节器材的位置至图乙的位置,此时向右移动光屏至“71cm”刻度处,光屏上出现清晰的像,该像是( )
A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像
C.倒立、等大的实像 D.正立、放大的虚像
③根据此时的实验情况,可以推测目前水透镜的焦距可能为( )
A.10cm B. C.21cm D.30cm
④小组同学保持水透镜焦距不变,将光源靠近透镜方向移动模拟观察近处的物体,为了在光屏上再次得到清晰的像,光屏应___________(选填“远离”或“靠近”)水透镜方向移动。然而根据资料,眼睛主要依靠睫状肌调节晶状体的厚度使像成在视网膜上,于是小组同学保持水透镜、发光物位置不变,通过注射器使水透镜的焦距___________(选填“变大”或“变小”),使光屏上重新成清晰的像。
(2)近视眼的形成原因
在上述实验基础上,小王模拟近视眼视物情况,此时应___________水透镜中的水(选填“增大”或“减少”),从而导致折光能力过强,使像成在视网膜的___________(选填“前方”或“后方”)。
(3)如何矫正近视眼
用如图丙的水透镜放在光具座上的合适位置,代替眼镜模拟近视眼矫正视力,请在丁图中画出光线经过两种透镜后的光路图___________。根据两种透镜对光的作用,小组应选择图丙中的___________透镜(选填“A”或“B”)放于原来的水透镜前,这是因为该透镜对光有___________作用。
11.凸透镜成像时的物距、像距和焦距之间满足的关系。透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度,用表示,即,平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的焦度乘以100的值。
当一个物体距离凸透镜时,另一侧距离凸透镜的光屏上正好呈现清晰的像,则该凸透镜的焦距是多少?此时所成像的特点是怎样的?
12.在研究凸透镜成像的实验过程中,细心的同学发现,当成实像时物距(u)、像距(v)和焦距(f)间存在着一定的关系,进一步对数据进行研究发现,要成清晰的实像必须满足:。求:
(1)若现用一焦距为10cm的凸透镜做成像实验,当物距为14cm时,此时光屏应在透镜右侧距透镜多少cm的地方才能成清晰的像?
(2)若在(1)的条件下将蜡烛远离透镜1cm,则光屏应该向左端移动多少cm才能再次成清晰的像?
13.作图题。
(1)小明在物理实践课上,利用太阳光测量凸透镜的焦距。让放大镜正对着太阳光,当光屏上出现最小、最亮的光斑时,请在图中画出相应的入射光线和折射光线。
(2)如图所示,凹透镜右侧的焦点与凸透镜的光心重合,两透镜的焦距相等,在图中补全两条光线经过两透镜的光路图。
(3)如图所示,凸透镜的焦距为2cm,从光源M发出三条光线,请在图中画出入射光线a、b经过凸透镜之后的折射光线。
14.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)由图甲可知,该凸透镜的焦距是________________cm,实验前,在摆放凸透镜、蜡烛和光屏时,要求三者的中心在_________________。
(2)如图乙所示,若想在光屏上(光屏未画出)得到烛焰清晰放大的实像,则烛焰应位于透镜左侧a、b、c、d四个位置中的___________位置。
(3)若把图丙中的凸透镜换成“另一个更薄、焦距更长的凸透镜”,光屏上原来清晰的像变得模糊不清,要想重新得到清晰的像,应将光屏向_______________(填“远离透镜”或“靠近透镜”)的方向移动;也可以不改变光屏的位置,在图丙凸透镜左侧的方框A中放一个焦距适合的_______________透镜进行调节,这就是_______________(填“近视”或“远视”)眼矫正原理。
15.《淮南万毕术》记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”
(1)如图(a)所示,古人利用做成凸透镜的冰,使易燃物燃烧。这是利用了凸透镜对光有_____作用。对光有发散作用的是___透镜,它的特点是中间比边缘______(选 “A.厚”或“B.薄”)。
(2)请将图(b)、(c)中入射光线通过透镜后的折射光线补全。
(3)图(d)是光在空气和玻璃两种介质中传播的实验。其中入射光线是_____,折射角的度数为_____°,界面的____________为玻璃。(最后一空选 “A.左侧”、“B.右侧”、“C.上侧”、“D.下侧”)。
(4)将一个凸透镜正对着太阳光,距凸透镜20cm处得到最小最亮的光斑。若将一个物体放在凸透镜前45cm处,则在凸透镜的另一侧所成像的性质( )
A.倒立、缩小的实像 B.正立、缩小的实像
C.倒立、放大的实像 D.正立、放大的虚像
16.光电鼠标的原理是发光二极管的光照射鼠标垫时,反射的光经凸透镜再进入鼠标的光学感应器(相当于光屏),用以记录移动动作,以此捕捉移动位置的不同画面。图中光学感应器、凸透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生________(选填“镜面反射”或“漫反射”),光通过凸透镜时发生________(选填“反射”“折射”或“直线传播”),凸透镜在生活中还可应用于________(填写一种)。
(2)若凸透镜距鼠标垫 7mm,光学感应器距凸透镜3mm,则在光学感应器上所成的像是________(选填“倒立”或“正立”)、________(选填“放大”或“缩小”)的________(选填“实”或“虚”)像。
(3)将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时,电脑显示器上的光标并不移动,这是因为像成在光学传感器的________(选填“上”或“下”)方,而且所成的像________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
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