【中考物理】鲁教版2023届第一轮复习分类专题—凸透镜成像原理实验(基础篇)含解析
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这是一份【中考物理】鲁教版2023届第一轮复习分类专题—凸透镜成像原理实验(基础篇)含解析,共42页。试卷主要包含了实验题等内容,欢迎下载使用。
【中考物理】鲁教版2023届第一轮复习分类专题—凸透镜成像原理实验(基础篇)
一、实验题
1.小明用如图所示的透镜来探究凸透镜成像规律,该透镜的焦距为_______cm。实验中,小明保持凸透镜在光具座上的位置不变,把点燃的蜡烛放在“20cm”刻度线处,移动光屏,烛焰可在光屏上成倒立、________(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的像,生活中利用这类透镜来矫正______眼的视力缺陷。
2.近视程度不同的同学需要佩戴焦距不同的眼镜。为了探究近视眼的矫正过程,组装如图甲所示的实验装置,其中“F”字样的光源代替可视物体,光屏模拟视网膜。选用如图乙所示的2号凸透镜模拟晶状体,打开“F”光源,调节各个元件的位置,直到光屏上呈现倒立缩小的清晰像,正常眼睛的视物模型便组装完成。
请回答下列问题:
(1)模拟近视眼视物情况,选择图乙中的___________(填序号)号透镜替代2号透镜安装在光具座上后,光屏上的像变模糊;
(2)用如图丙所示的水透镜模拟近视眼矫正视力。应将水透镜置于光具座上的___________(选填“A”“B”或“C”)点,缓慢调节水透镜中的水量,当水透镜形成焦距合适的___________透镜时,光屏上呈现清晰的像,近视眼的成像情况得到改善;
(3)更换焦距更小的凸透镜模拟近视程度更严重的眼睛晶状体,为了改善视网膜上的成像情况,实验时需要用注射器___________(选填“抽取”或“注入”)适量水;
(4)根据上述实验,近视程度更严重的同学应选择焦距更大还是更小的透镜来矫正呢?___________,请结合透镜对光的作用来分析选择的理由:___________。
3.小海用图1装置进行“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)挑选透镜时,小海把两个透镜甲、乙分别正对太阳光,在光屏上出现了如图2所示光斑,他应该选择______ (选填“甲”或“乙”)透镜来进行实验;
(2)选好透镜后,小海将凸透镜正对太阳光,调节凸透镜与光屏间的距离,直到光屏上形成一个最小、最亮的光斑,如图3所示,凸透镜的焦距是______ cm;
(3)实验前应调节烛焰中心、透镜中心,光屏中心在______,实验时凸透镜位于50cm刻度线处,使蜡烛位于25cm刻度线处,移动光屏,在光屏上成清晰倒立的、______ (选填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像,______ (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)是依据此原理制成的。若此时固定透镜位置不变,调换蜡烛和光屏的位置,光屏上______选填“能”、或“不能”)成清晰的像。
(4)给凸透镜“戴上”一副“近视眼镜”,发现光屏上的像变得模糊,为了再次得到清晰的像,光屏应______ (选填“靠近”或“远离”)透镜。
4.小凤同学准备做“探究凸透镜成像的规律”实验:
(1)实验前,应调节烛焰与光屏,使它们的中心和凸透镜的光心在_______上;接着按图甲的方式测出所用凸透镜的焦距是__________cm;
(2)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时,在光屏上可得到一个清晰的倒立、_____(选填“放大”或“缩小”)的实像。保持透镜在图乙位置不变,向左适当移动蜡烛,则需同时向______(选填“左”或“右”)适当移动光屏,直到再次出现清晰的像从而记录相关数据。实验中由于蜡烛燃烧变短了,此时观察到光屏上烛焰的像向_________(选填“上”或“下”)移动;
(3)重新调节实验器材后,保持透镜在图丙位置不变,移动蜡烛至光具座28cm刻度线处(蜡烛和光屏位置未画出),要想观察到蜡烛此时通过透镜所成的像,应该______(选填“从左向右看”或“从右向左看”),观察到的像是图丁中的_________(选填“1”、“2”、“3”、“4”);
(4)如图戊所示,小凤在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏适当远离透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则这副眼镜是用来校正_________(选填“近视眼”或“远视眼”);
(5)旁边的小明同学用另一凸透镜也顺利完成了实验,根据记录的实验数据得到了如图己所示的图像,线段MN为凸透镜成像的像距倒数和物距倒数的对应关系,根据图像信息可知该小组所用凸透镜的焦距为______cm。
5.在“探究凸透镜成像规律实验”中:
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上,点燃蜡烛,调整它们的高度使烛焰的中心、凸透镜的中心和光屏的中心大致在______;
(2)如图(a)所示,光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推断,保持蜡烛和光屏的位置不变,只移动透镜______厘米刻度处,光屏上可再次成清晰、倒立、______的实像;
(3)实验一段时间后,原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方的位置,如图(b)所示,能让像重新回到光屏中心的操作是______。(选填序号)
①光屏下调 ②蜡烛上调 ③透镜上调
6.小强同学探究凸透镜成像的规律如图装置,凸透镜的焦距是 10cm。
(1)点燃蜡烛后,应调节烛焰、凸透镜和光屏,使它们的中心在___________上;
(2)将实验器材按图中甲位置放置后,光屏上成清晰的像,应用此规律工作的是___________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。实验一段时间后,光屏上的像“跑” 到图乙所示的位置,若要像重新回到光屏中央,应将凸透镜向___________移(选填“上”或“下”);
(3)小强同学进一步探究:如图丙所示,凸透镜的焦距为 10cm,保持光屏位置不变,让蜡烛和凸透镜分别以 2cm/s 和 1cm/s 的速度从图示位置同时匀速向左运动,经过 ___________s,光屏上成清晰的像。
(4)图丁是 2021 年 12 月 9 日“天宫课堂”中,航天员王亚平为大家直播演示“神奇的太空小水球”实验,如图甲是通过水球成了一个倒立的___________(选填“实”或“虚”)像的瞬间。随后,王亚平向水球里注射一个气泡,神奇的一幕发生了,水球里竟然形成了一正一反的两个人像,如图戊注入气泡后,中间部分相当于两个___________组成的(选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”)。
7.如图所示,在“探究凸透镜成像的规律”实验中,烛焰在距离凸透镜8cm处时,在距离凸透镜15cm处的光屏上成倒立的像,保持蜡烛和光屏不动,现把凸透镜向光屏方向移动7cm,烛焰将成______、(选填“正立”或“倒立”)______、(选填“放大”或“缩小”)______(选填“实”或“虚”)像。
8.在“探究凸透镜成像规律的实验”中:
(1)如图甲所示,是小贾同学确定焦距时所做的实验,一束平行主光轴的光线经凸透镜后,在光屏上形成一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为_________cm;
(2)如图乙所示,小贾同学保持蜡烛和凸透镜的位置不变,左右移动光屏,在光屏上_________(选填“能”或“不能”)得到清晰的烛焰像。此时取下光屏,从原光屏处透过透镜看蜡烛,看到的是烛焰_________的像(选填“正立”或“倒立”);
(3)在图乙中保持蜡烛的位置不安,把凸透镜向右移到刻度为30cm处,适当调节光屏(光具座足够长),光屏上能成一个_________的像;此时保持凸透镜位置不变,仅将蜡烛和光屏对调,光屏上又能成一个_________的像(两空均选填“放大”、“缩小”或“等大”);
(4)实验一段时间后,蜡烛因燃烧变短,所成像移动屏顶端,要使像能够成在光屏的中央,应将凸透镜向___________(选填“上”或“下”)调整;
(5)小贾同学在调整凸透镜时,手上的墨水涂在了透镜中央,形成了一个黑色指纹,则此时在光屏上看到蜡烛的像__________。
A.像变暗且正中间出现黑斑
B.像亮度不变中间出现指纹的影像
C.像变暗形状不受影响
9.如图甲,小青同学取两支完全相同的蜡烛A和B探究平面镜成像特点,把点燃的蜡烛A放在玻璃板前,在玻璃板后面移动蜡烛B。实验中移动蜡烛B使它和蜡烛A的像重合后,又进行了如下操作。
(1)记录B的位置,测量A、B到镜面的距离均为10cm,再移去蜡烛B,在蜡烛B的位置放一光屏,发现光屏上并没有出现蜡烛A的像,这说明平面镜所成的像是_______像;
(2)保持蜡烛A和光屏位置不动,撤去玻璃板,在AB连线中点处放一凸透镜,发现光屏上恰好成清晰的像,该凸透镜的焦距为_______cm;
(3)如图所示,仅将玻璃板由图中甲的位置水平向右平移至乙的位置时,蜡烛A的成像情况是_______。
A.蜡烛成像仍在B处
B.蜡烛成像在B处右侧
C.蜡烛无法通过玻璃板成像
10.如图是小丽探究凸透镜成像规律的实验装置。
(1)如图甲,小丽用一束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,则凸透镜的焦距f=_______cm;
(2)接着小丽将蜡烛、凸透镜、光屏安装在光具座上,然后调节三者的高度,使烛焰中心、透镜中心和光屏中心在___________上,目的是_____________;
(3)当小丽将蜡烛、光屏的位置调到如图乙所示时,在光屏上得到了清晰的像,此时凸透镜所成的是_________(选填“正立”或“倒立”)、_________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。保持透镜位置不动,向右适当移动蜡烛,应将光屏向_________移动才能在光屏上得到清晰的像;
(4)若保持图乙中蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜移到________cm刻度线处,能够在光屏上得到清晰的像。一段时间后,小丽发现烛焰所成的像在光屏中心偏上,她应将蜡烛向_______调节,可以使像回到光屏中心。
11.某实验小组用一凸透镜做“探究凸透镜成像规律”实验,进行了以下实验步骤:
(1)将凸透镜正对太阳,在另一侧移动光屏,距凸透镜10cm处,光屏接收到一个最小、最亮的光斑,由此可知,该凸透镜的焦距为 ___________cm。
(2)如图所示,将光具座上点燃的蜡烛的火焰、透镜、光屏三者的中心调节在 ___________,其目的是使像成在光屏的中央。
(3)把蜡烛移动到B处,移动光屏可得到倒立、___________的实像(选填“放大”或“缩小”);再将蜡烛移动到A处,并移动光屏可得到倒立、___________的实像(选填“放大”或“缩小”),此成像原理应用于生活中的 ___________(选填“照相机”或“投影仪”)。
12.小双与小菱在用焦距为10cm的凸透镜来探究其成像规律的实验中:
(1)小双将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上,为了使像成在光屏中心,小双调节烛焰中心、透镜中心和光屏中心在______;
(2)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、______的实像。此时所成的像与______所成的像性质相同(照相机、投影仪、放大镜);
(3)保持(2)中蜡烛位置不变,小菱用焦距为fB(fB<fA)的凸透镜B替换凸透镜A,将凸透镜B仍固定在光具座45cm刻线处;移动光屏,为使在光屏上仍得到烛焰清晰的像,应该将光屏向______(靠近、远离)凸透镜B的方向移动;
(4)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;
(5)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______(远离、靠近)透镜。
13.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,小明使用凸透镜A的焦距f1=15cm。
(1)如图甲,调整高度后,小明应把光屏在_____(选填①、②或③)区域前后移动,才能得到倒立_____的实像(选填“放大”“缩小”或“等大”),这是_____(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的应用原理;
(2)在实验时,小明用该凸透镜观察小红的眼睛,看到小红的眼睛如图乙所示,则小红的眼睛距离凸透镜_____cm(填距离范围);
(3)在实验过程中,小明发现蜡烛越烧越短,为了能在光屏上显示完整的像,他应该将光屏适当的向_____移动(选填“上”或“下”);
(4)保持蜡烛和凸透镜位置不变,小明又用焦距为f2的凸透镜B替换凸透镜A。发现光屏上的像变模糊,通过向左移动光屏,在光屏上才得到清晰的像。由此现象可以判断:凸透镜B的焦距f2_____15cm(选填“>”、“<”或“=”)。
14.在“天宫课堂”的水球实验中,小玉看到王亚平老师的倒立、缩小的像,如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。
(1)小玉找到了一个焦距未知的凸透镜,用一束平行光正对凸透镜照射,移动光屏,直到光屏上出现最小最亮的光斑,如图乙所示。则凸透镜的焦距是 ___________cm。
(2)如图丙所示,将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。点燃蜡烛,调整它们的高度到合适的位置。
(3)将凸透镜固定在50cm刻度线处,蜡烛移动到20cm刻度线处,向 ___________(填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动光屏,直到出现烛焰倒立、___________的实像。
(4)在(3)的基础上,更换成另一个焦距为9cm的凸透镜,光屏上的像变模糊了,此现象与 ___________(填“近视眼”或“远视眼”)成因相似。为了使光屏上的像恢复清晰,可向 ___________(填“靠近”或“远离”)凸透镜的方向移动蜡烛。
(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 ___________(填“①”“②”或“③”)。
①向下调光屏
②向上调凸透镜
③向上调蜡烛
15.小明用凸透镜、蜡烛、光屏和刻度尺等器材,探究凸透镜成像的规律。
(1)测量焦距:如图甲所示,让一束平行光经过凸透镜,在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。此现象说明了凸透镜对光具有_______作用,并可得出此透镜的焦距为_______cm;
(2)如图乙所示,移动光屏到适当位置,可在光屏上得到一个清晰的倒立、_____(填“放大”或“缩小”)的_____像,依据此原理,人们制成的光学仪器是______。(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”);
(3)当蜡烛与凸透镜距离等于20cm时,可在光屏上得到一个清晰的倒立、____(填“放大”“等大””或“缩小”)的实像;
(4)当蜡烛与凸透镜距离小于_____cm时,无论怎么移动光屏,屏上都得不到蜡烛的像;
(5)用照相机拍照时,要想成的像更大,除了更换相机镜头外,还可以________。
16.在探究凸透镜成像规律的实验中:
(1)如图甲,平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距f=______cm;实验前应调节烛焰和光屏中心位于 ______上;
(2)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时,在光屏上可得到一个清晰的像,生活中利用这个规律制成的光学仪器是 ______。如果此时保持蜡烛和光屏的位置不变,把凸透镜移到它们的中间位置,移动光屏可以在光屏上成 ______(放大/等大/缩小)的像;
(3)在实验时,发现光屏上出现的像只有中间清晰,两侧却较模糊,小明只对凸透镜进行了调整,就在光屏上得到了清晰的像,他的调整是 ______。
17.小明在复习凸透镜成像的知识时想到了“太空教师”王亚平给我们展示的“天宫课堂”中的水球成像实验,于是利用水透镜(注射器和弹性膜制成的凸透镜)、蜡烛、光屏、光具座等器材进行探究,小明在测量水透镜焦距时发现:当向水透镜里注水时,水透镜的焦距将变小;当从水透镜里抽水时,水透镜的焦距将变大。
(1)如图甲所示,一束平行于主光轴的光线射向水透镜,在光屏上得到一个最小最亮光斑,则此时水透镜的焦距为______cm;
(2)将实验器材按图乙位置放置,光屏上成清晰的像,这与生活中______原理相同;
(3)在图乙所示的实验情景下,该同学从水透镜中抽水发现光屏上的像变模糊了,为了使像再次清晰,他应将蜡烛适当______透镜;若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个______透镜。
18.在探究“近视眼的矫正”课外实验中,小明同学用水袋做成一个水凸透镜来模拟人眼晶状体,并与注射器相连,其凸起程度可通过注射器注水或吸水量来调节。
(1)当该水透镜正对太阳光时,在光屏上得到一个最小最亮的点,如图甲所示,可知此时该透镜的焦距f=______cm;
(2)在调整烛焰(模拟远处所视物)、水透镜、光屏(模拟人眼视网膜)在光具座上的位置,如图乙所示,此时在光屏上得到了烛焰清晰的像,然后再向水凸透镜内______(填“注入”或“吸取”)适量的水来模拟近视眼,发现光屏上原来清晰的像变模糊了。若将光屏向靠近透镜的方向移动适当距离,再次得到清晰的像。说明近视眼将远处的物体成像在视网膜______(选填“前”或“后”)方;
(3)若光屏不移动,要让光屏上得到清晰的像,则应在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的______透镜;
(4)下列四幅图,分别表示近视眼、远视眼成像情况和矫正做法,以其中第______图属于远视眼患者示意图;第______图表示矫正远视眼的做法。
19.小嘉做“探究凸透镜成像的规律”实验,他正确组装和调试实验器材,先使蜡烛距凸透镜的距离大于凸透镜的两倍焦距。
① 他将蜡烛分别置于光具座上的不同位置,并移动光屏,直到光屏上观察到清晰的像,成像情况如图(a)和(b)所示;
分析比较图(a)和(b)中像距、像的大小随物距的变化关系及相关条件,可得出的初步结论是:当物距大于凸透镜的两倍焦距时,物体通过凸透镜成倒立缩小的实像,______。
② 在实验中,小嘉好奇地把自己的近视眼镜(凹透镜)放在蜡烛和凸透镜之间,移动光屏,发现仍可以在光屏上成像;拿开眼镜后,像变得模糊不清;把光屏向靠近凸透镜的方向移动,又可以得到一个清晰的像。结合上述实验现象和科学课中有关眼球的结构(如图(c)所示)及作用(晶状体和角膜共同的作用相当于凸透镜,视网膜相当于光屏),可推测近视眼患者不戴近视眼镜时看不清远处的物体,可能是因为物体的像成在视网膜的______(选填“前”或“后”)方,依据是______。
20.小明利用一个纸筒、凸透镜和半透明薄膜自制了如图甲所示的模型照相机。在使用时发现,被拍摄物体和照相机的距离有变化时,像会变得不清晰。老师告诉小明,当物距改变时,照相机可通过伸缩镜头或调节镜头焦距两种方式再次得到清晰的像。为了验证老师的说法,小明选取了蜡烛、多个不同焦距的凸透镜、光具座等器材进行实验探究:
(1)实验前应将烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心调至___________;
(2)当蜡烛、光屏、凸透镜在如图乙所示位置时,光屏上成清晰的像。将蜡烛向左调节到某一位置时,凸透镜向___________(选填“左”或“右”)调节,光屏上再次成清晰倒立缩小的像。得出:当物距改变时,伸缩镜头可以再次获得清晰的像;
(3)小明将蜡烛、光屏、凸透镜调回如图乙所示位置。将蜡烛向左调节到某一位置时,换用焦距___________(选填“更大”或“更小”)的凸透镜,光屏上再次成清晰的像。得出:当物距改变时,调节镜头焦距可以再次获得清晰的像;
(4)蜡烛燃烧一段时间后,光屏上的像位置偏高,小明将光具座左侧抬高,___________(选填“可以”或“不可以”)使像回到光屏中央;
(5)请在图丙中画出烛焰S发出的平行于主光轴的光线经过凸透镜后的折射光线。( )
21.在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)如甲图所示,平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则凸透镜f=__________cm;
(2)如图乙所示,光屏上接收到了_________像,小明用不透明的纸挡住凸透镜的上半部,则光屏上所成的像是__________(选填“完整的”、“不完整的”或“不成像”);
(3)如图丙所示,保持蜡烛的位置不变,移动透镜至图丙所示刻度线处,则人眼应该在图中_________(选填“A”、 “B”或“C”)处且朝着相应方向,才能观察到烛焰的像;
(4)图丁中,点燃蜡烛,经过凸透镜在光屏上成清晰的、倒立的缩小的实像。然后,在烛焰和凸透镜之间放一副近视眼镜,发现光屏上的像变模糊了。不改变眼镜和透镜的位置,要使光屏上再次呈现晰的像,可以进行的操作是:将光屏 _________(选填“靠近”或“远离”)透镜适当距离。
22.小林用蜡烛、凸透镜(焦距10cm)、光屏在光具座上进行“探究凸透镜成像的规律”的实验。
(1)实验在_______(选填“较亮”或“较暗”)的环境下进行,现象更明显;
(2)蜡烛、透镜和光屏位置如图甲所示,光屏上会出现烛焰清晰_______(选填“放大”“等大”或“缩小”)的像,此现象和生活中_______(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的原理相同;保持凸透镜位置不变,增大物距后,将光屏移动到适当位置,光屏上会重新出现烛焰清晰的像,该像与移动前的像相比会_______(选填“变大”“变小”或“不变”);
(3)保持凸透镜位置不变,移动蜡烛至图乙所示位置,在透镜_______(选填“左侧”或“右侧”)通过透镜可以观察到烛焰_______(选填“正立”或“倒立”)的像;
(4)在成像清晰的情况下,用一张不透明纸把透镜上半部分遮挡住,看到的像会如何变化?_______(选填“像部分消失”“像完整亮度不变”或“像完整亮度变暗”);
(5)将图甲中的透镜换成焦距f=5cm的凸透镜,光屏上烛焰的像变模糊。将蜡烛向_______(选填“左”或“右”)移动适当距离,光屏上重新出现烛焰清晰的像;若不移动蜡烛,在蜡烛和透镜之间放置一个度数适当的_______(选填“近视”或“远视”)镜片,光屏上也会重新出现烛焰清晰的像。
23.如图所示,小明利用凸透镜成像原理来研究电影放映时银幕上的影像情况。
(1)进入影院,小明发现银幕表面较为粗糙,观众在不同位置都可以看到银幕上的影像,这是因为光在银幕上发生了_______反射。
(2)小明在银幕上看到了清晰的影像,这个影像相对于胶片上的图案是_______(填“正立”或“倒立”)的。同时,影像又是放大的,是因为胶片放在了距离镜头_______(填答案序号)的位置。
A.一倍焦距以内 B.一倍焦距到二倍焦距之间 C.二倍焦距以外
(3)放映过程中影像大小超出了银幕边界,要使影像缩小到银幕范围且仍然清晰,在放映机镜头靠近银幕的同时,还要将胶片到镜头的距离调_______(填“大”或“小”)一些。
24.小明用蜡烛、凸透镜(焦距10cm)、光屏在光具座上进行“探究凸透镜成像的规律”的实验。
(1)实验在___________(选填“较亮”或“较暗”)的环境下进行,现象更明显;
(2)蜡烛、透镜和光屏位置如图甲所示,光屏上会出现烛焰清晰___________(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的像,此现象和生活中___________(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)的原理相同;保持凸透镜位置不变,增大物距后,将光屏移动到适当位置,光屏上会重新出现烛焰清晰的像,该像与移动前的像相比会___________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)保持凸透镜位置不变,移动蜡烛至图乙所示位置,在透镜右侧通过透镜可以观察到烛焰___________(选填“正立”或“倒立”)的像;
(4)将图甲中的透镜换成焦距f=5cm的凸透镜,光屏上烛焰的像变模糊。将蜡烛向___________(选填“左”或“右”)移动适当距离,光屏上重新出现烛焰清晰的像;若不移动蜡烛,在蜡烛和透镜之间放置一个度数适当的___________(选填“近视”或“远视”)镜片,光屏上也会重新出现烛焰清晰的像。
25.小明同学利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验。凸透镜固定在光具座50cm刻度处。
(1)实验前将烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调节到同一高度,目的是 ___________。实验时蜡烛固定在40cm刻度处时,移动光屏,在光屏上始终得到一个大小不变的光斑,则该凸透镜的焦距为 ___________cm;
(2)当他将三个元件移动到如图所示的位置时,光屏上恰好出现了烛焰倒立、___________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的清晰实像,利用该成像规律制成光学仪器是 ___________(选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”);若向左移动蜡烛,为了在光屏上得到清晰的像,光屏应向_______(选填“左”或“右”)移动,移动速度_______(选填“大于”“等于”或“小于”)蜡烛移动速度;若保持蜡烛和光屏不动,将凸透镜移动到 ___________cm刻度处时,仍能在光屏上成清晰的像,依据是 ____________;
(3)在成像清晰的情况下,用一张不透明纸把透镜上半部分遮挡住,看到的像会如何变化?___________(选填“像部分消失”“像完整亮度不变”或“像完整亮度变暗”)。
26.小王研究微距相机的成像情况。他先把相机调整到焦距为的普通模式,改变物体与镜头的距离,相机内感光元件上的成像情况如图(a)(b)所示。由于物体距镜头太近时,感光元件上无法成像,因此他将相机切换到微距模式,调整焦距为,再将物体置于距镜头非常近的位置,此时在感光元件上能成清晰的像,如图(c)所示。
(1)分析比较图(a)与(b)可知:同一镜头成实像时,物距变小,______;
(2)观察图(c)可知:微距模式下相机成的像是______的(选填“放大”或“缩小”),据此可判断微距模式下物距与像距的大小关系是______,此时相机的焦距______普通模式的焦距(选填“大于”“等于”或“小于”)。
27.小雅同学利用如图所示装置“探究凸透镜成像的规律”。
(1)小雅利用图甲所示的方法,使平行于主光轴的光线通过凸透镜A会聚在光屏上,从而确定所使用的凸透镜A的焦距fA=___________cm;
(2)小雅将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上,并调节烛焰中心、透镜中心和光屏中心在同一高度上,这是为了 ___________;
(3)如图乙所示,小雅将凸透镜A固定在光具座上40cm刻线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上10cm刻线处,移动光屏,最终可以光屏上呈现出烛焰的倒立、___________的实像;
(4)保持(3)中蜡烛位置不变,小雅用焦距为fB(fB<fA)的凸透镜B替换凸透镜A,将凸透镜B仍固定在光具座40cm刻线处;移动光屏,为使在光屏上仍得到烛焰清晰的像,应该将光屏向 ___________(填“靠近”或“远离”)凸透镜B的方向移动。
28.在探究“凸透镜成像特点”实验中,让烛焰,凸透镜、光屏三者中心在同一高度。
(1)当蜡烛,凸透镜、光屏在光具座标尺上位置如图所示时,这个像的成像原理与 ___________(选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”)相同;
(2)请根据物距与像距大小关系,推断这个凸透镜的焦距可能是 ___________(选填序号);
A.8cm
B.10cm
C.12cm
D.15cm
(3)把蜡烛向左移动一小段距离,发现光屏上烛焰的像变模糊了;
①小明为了使光屏上再次得到清晰的像,应调整光屏向 ___________(选填“左”或“右”)移动;
②小芳不移动光屏,将一下眼镜片放在凸透镜和烛焰之间,发现光屏上的像也变清晰了,则该眼镜片是 ___________(选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片。
(4)光屏上得到发光体清晰的像时,小明不小心用手指尖触摸到凸透镜,此时光屏上 ___________(选填“会有指尖的像”、“会出现指尖的影子”或“发光体的像暗了一些”)。
29.如图所示,小红同学在探究凸透镜成像规律的实验中,将蜡烛、焦距等于10cm的凸透镜、光屏放在光具座上,调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度,把凸透镜固定在50cm刻度线处。
(1)要在光屏上能观察到烛焰清晰的像,应将光屏向___________(填“左”或“右”)移动;
(2)若把烛焰向右移动5cm,再次移动光屏得到清晰的像,此时像将___________(填“变大”“变小”或“不变”);
(3)如果把烛焰和光屏位置互换,会在光屏上成___________(填“放大”或“缩小”)的像;
(4)此时的成像原理与___________(填“照相机”或“幻灯机”)的成像原理相同。若将近视眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间,光屏上原来清晰的像变模糊了,应该向___________(填“靠近”或“远离”)透镜方向移动光屏,可再次得到清晰的像。
30.小林用图甲装置来探究凸透镜成像的规律。
(1)实验前,应调整烛焰和光屏的中心在凸透镜的___________上。
(2)当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时,恰好在光屏上成清晰的像,所成的像是___________(填“正立”或“倒立”)的___________(填“实”或“虚”)像。
(3)保持凸透镜位置不变,将图甲中蜡烛和光屏的位置互换,此时光屏上所成像的特点与___________ (填“照相机”“放大镜”或“投影仪”)相同。
(4)小林进行了进一步探究:如图乙所示,凸透镜的焦距为10cm,保持光屏位置不变,让蜡烛和凸透镜分别以2cm/s和1cm/s的速度,从图示位置同时匀速向左运动,经过___________s,光屏上成清晰___________(填“放大”“等大”或“缩小”)的像。
31.明明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)明明把实验装置正确安装并调节后如图所示,此时他在光屏上看到了烛焰清晰的倒立的像;凸透镜的光心是O点,请在光屏上画出烛焰的像_______(保留作图痕迹);
(2)实验中,明明把凸透镜换成一个焦距更大的凸透镜,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,则应将光屏________(选填“向左”或“向右”)移动适当距离才能重新得到清晰的像。
32.小滨同学“探究凸透镜成像的规律”。
(1)如图甲所示,小滨让凸透镜正对平行光,调整凸透镜到光屏的距离,光屏上会出现一个很小、很亮的光斑,则该凸透镜的焦距f=________cm;
(2)小滨在组装器材时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上,目的是让烛焰的像成在_________;
(3)如图乙所示,小滨将凸透镜固定在50cm刻度线处,当蜡烛距凸透镜15cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个倒立、________(选填“缩小”、“等大”或“放大”)的实像,利用该成像规律制成的光学仪器是________(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)。此时,若在凸透镜与光屏之间放置一远视镜片,要在光屏上成清晰的像,光屏应向________(选“左”、“右” )移动;
(4)小滨在实验过程中,光屏上得到清晰的像,突然,一只飞虫落到了凸透镜表面上,则光屏上出现________。
A.飞虫的像 B.飞虫的影子 C.仍是烛焰的像
33.小吴将水充入一个透明塑料模具中,制成“水凸透镜”,并用此装置探究凸透镜成像规律。
(1)将水凸透镜固定到光具座上,用平行光照射透镜,前后移动光屏,直到光屏上呈现一个最小最亮的光斑,如图甲所示,测出水凸透镜的焦距为 _____cm;
(2)实验前,将蜡烛置于光具座上,并让烛焰、透镜和光屏中心处于 _____;
(3)若将蜡烛、水透镜、光屏依次放在光具座如图乙所示的位置上时,光屏上恰好呈现清晰倒立、_____(选填“放大”或“缩小”)的实像,这与生活中 _____(选填“放大镜”、“照相机”或“投影仪”)的成像原理相同;
(4)保持图乙中各物体位置不变,将装水的注射器连接上水凸透镜,如图丙所示,缓慢向透镜中注水,水凸透镜厚度增加,光屏上的像逐渐模糊,为使像变清晰,应当向 _____(选填“左”或“右”)移动光屏,重新呈现的像与之前的像相比 _____(选填“更大”、“更小”或“大小不变”),同组的小南认为,如果不移动蜡烛和光屏,而将一个度数适当的老花镜紧贴着放在水凸透镜左侧,也能使光屏上的像重新清晰,你认为小南的说法是 _____(选填“正确”或“错误”)的。
34.小明在复习凸透镜成像的知识时想到了2021年12月9日“太空教师”王亚平给我们展示的“天宫课堂”中的水球成像实验,于是利用水透镜(注射器和弹性膜制成的凸透镜)、蜡烛、光屏、光具座等器材进行探究,小明在测量水透镜焦距时发现:当向水透镜里注水时,水透镜的焦距将变小;当从水透镜里抽水时,水透镜的焦距将变大。
(1)如图甲所示,一束平行于主光轴的光线射向水透镜,在光屏上得到一个最小最亮光斑,则此水透镜的焦距为_______cm。
(2)再将蜡烛置于光具座上,并让烛焰、水透镜光心和光屏中心处于_______。
(3)将实验器材按图乙位置放置,光屏上成清晰的像,此像应该是倒立、_______(选填“放大”或“缩小”)的实像,这与生活中_______(选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”)原理相同。
(4)王亚平在天宫课堂上展示了一个中间充有气泡的水球,透过这个水球我们可以看到“一正一倒”两个缩小的像,如图丙所示,中间气泡中形成的缩小、正立的像_______(填“是”或“不是”)凸透镜成像的结果,倒立的像是水球所成的倒立、缩小的实像,若王亚平靠近水球,倒立的像_______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(5)在图乙所示的实验情景下,该同学从水透镜中抽水发现光屏上的像变模糊了,为了使像再次清晰,他应将蜡烛适当_______(选填“靠近”或“远离”)透镜;若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个_______(选填“凸”或“凹”)透镜。
35.在用焦距为10cm的凸透镜来探究凸透镜成像规律的实验中,小刚将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,如图所示。
(1)将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上,并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在______。
(2)当把蜡烛放在光具座上如图所示位置,点燃蜡烛,移动光屏,可在光屏上得到烛焰清晰的倒立、______的实像(选填“放大”或“缩小”),如图所示的生活中的实际应用是______。
(3)若遮住凸透镜的下半部分,则烛焰在光屏上的成像情况是______(选填“完整的像”、“一半的像”或“无法成像”)。
(4)实验过程中,蜡烛会逐渐变短,为了使蜡烛的像能始终成像在光屏的中央,应将光屏向______调整(选填“上”或“下”)。
(5)若把图中的凸透镜看作眼睛的晶状体,光屏看作视网膜,当“眼睛”戴上近视眼镜时,烛焰刚好在“视网膜”上成一清晰的像;若取下近视眼镜,则清晰的像会成在“视网膜”的______(选填“前面”或“后面”)。
答案:
1. 12.0 放大 远视
【详解】[1]由图得,凸透镜的光心在刻度尺的40.0cm位置。平行于主光轴的光通过凸透镜后会聚的点为焦点,因此该凸透镜的焦点在刻度尺52.0cm位置,故透镜的焦距为
[2]小明保持凸透镜在光具座上的位置不变,把点燃的蜡烛放在“20cm”刻度线处,此时物距为
在一倍焦距和两倍焦距之间,凸透镜成的像为放大、倒立的实像。
[3]凸透镜对光线具有会聚作用,可以用于矫正远视眼。
2. 3 B 凹 抽取 更小 见解析
【详解】(1)[1]由题意可知,图乙所示的2号凸透镜模拟晶状体,近视眼成像在视网膜前,近视眼的晶状体比正常人眼睛的晶状体对光的会聚能力更强,故模拟近视眼视物情况,选择图乙中的3号透镜替代2号透镜安装在光具座上后,光屏上的像变模糊。
(2)[2][3]矫正近视眼使用凹透镜,将凹透镜放置于物与凸透镜之间,使成的像正好处于视网膜处,即应将水透镜置于光具座上的B点。当使用的凹透镜焦距合适时,光屏上呈现清晰的像,近视眼的成像情况得到改善。
(3)[4]更换焦距更小的凸透镜模拟近视程度更严重的眼睛晶状体,物成的像在视网膜之前,且距离视网膜更远,使用凹透镜改善视网膜情况时,应使用对光线发散能力更强的凹透镜,即可用注射器抽取适量水。
(4)[5][6]近视程度更严重的同学,其晶状体焦距更小,对光的会聚能力更强,故需用对光发散能力更强、焦距更小的凹透镜矫正。
3. 乙 10.0 同一高度 缩小 照相机 能 远离
【详解】(1)[1]图甲光斑的中间比较暗,图乙中间出现亮斑,所以甲对光线具有发散作用,是凹透镜,乙对光线具有会聚作用,是凸透镜,所以要选择乙透镜探究凸透镜成像的规律。
(2)[2] 由图像可知平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于一点,即焦点,焦点到光心的距离即为焦距,因此焦距为
f=60.0cm-50.0cm=10.0cm
(3)[3]实验时为了使烛焰的像呈现在光屏的中央,实验前应调节烛焰中心、透镜中心,光屏中心在同一高度。
[4][5]实验时凸透镜位于50cm刻度线处,使蜡烛位于25cm刻度线处,物距为
u=50cm-25cm=25cm
因为u>2f,移动光屏,在光屏上成清晰倒立的、缩小的实像。照相机是依据此原理制成的。
[6]根据在光的折射中,光路是可逆的,若此时固定透镜位置不变,调换蜡烛和光屏的位置,光屏上能成清晰的像。
(4)[7] 近视眼镜是凹透镜,对光线具有发散作用,会使像延后会聚,为了再次得到清晰的像,光屏应远离透镜。
4. 同一高度 10.0 缩小 左 上 从右向左看 2 近视眼 20
【详解】(1)[1]在探究凸透镜成像规律实验中,为了使实像能够成在光屏中心,通常将烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致调到在同一高度上。
[2]如图甲知,平行于主光轴的经凸透镜会聚一点,该点到凸透镜光心距离即为焦距,故焦距为
(2)[3]从乙图可知,物距
像距
像距小于物距,根据凸透镜成像规律知,此时成倒立缩小的实像。
[4]根据凸透镜成像规律知,成实像时物体远离凸透镜,像靠近凸透镜且像变小。所以保持透镜在图乙位置不变,向左适当移动蜡烛,即远离凸透镜,则需同时向左适当移动光屏,减小像距,直到再次出现清晰的像从而记录相关数据。
[5]由于凸透镜成倒立的实像,所以实验中由于蜡烛燃烧变短了,此时观察到光屏上烛焰的像向上移动。
(3)[6][7]保持透镜在图丙位置不变,移动蜡烛至光具座28.0cm刻度线处(蜡烛和光屏位置未画出),此时物距为
即物体在凸透镜的一倍焦距以内,根据凸透镜成像规律知,此时成正立放大的虚像,且像与物体位于凸透镜的同一左侧,所以要想观察到蜡烛此时通过透镜所成的像,从右向左看,观察到的像是图丁中的2。
(4)[8]如图戊所示,小凤在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏适当远离透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,像距变大了,说明这副眼镜对光有发散作用,为凹透镜,所以这副眼镜是用来校正近视眼。
(5)[9]线段MN为凸透镜成像的像距倒数和物距倒数的对应关系,如图己所示,当物距等于像距
所以此时像距等于物距等于
根据凸透镜成像规律知,当物体位于二倍焦距处时,像距等于物距,所以该小组所用凸透镜的焦距为
5. 同一高度 55.0 缩小 ②
【详解】(1)[1]调整它们的高度使烛焰的中心、凸透镜的中心和光屏的中心大致在同一高度,这样利用通过光心的光线传播方向不变,像就可以成在光屏的正中央。
(2)[2][3]如图(a)所示,物距为
像距为
根据光路可逆,当物距等于30.0cm,像距为15.0cm时,仍然可以成像,故此时凸透镜的位置为
物距大于像距,物距在两倍的焦距外,成的是倒立的缩小的实像。
(3)[4]①若光屏下调,像将继续上偏,故①不符合题意;
②若蜡烛上调,烛焰的中心、凸透镜中心的连线下偏,像向下移动,故② 符合题意;
③若透镜上调,烛焰的中心、凸透镜中心的连线继续上偏,像向上移动,故③不符合题意。
故选②。
6. 同一高度 投影仪 下 5 实 凹透镜
【详解】(1)[1]凸透镜成像实验中,把凸透镜、蜡烛、光屏放在同一条直线上,点燃蜡烛,调整蜡烛、凸透镜,光屏的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度,烛焰的像才能呈现在光屏的中央位置。
(2)[2]由甲图可知,蜡烛在一倍焦距和二倍焦距之间,根据凸透镜的成像规律,此时成倒立放大的实像,其应用是投影仪。
[3]当凸透镜成倒立的实像,物体向下移动,像向上移动,由图乙知,像落在光屏的上方,要使像成在光屏的中央,应将凸透镜向下调整,也可以将蜡烛向上移动,像就向下移动。
(3)[4]由丙图可知,物距为15cm,在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实像,在二倍焦距以外,此时光屏在距透镜15cm处,光屏上没有清晰的像。当蜡烛和凸透镜分别以 2cm/s 和 1cm/s 的速度从图示位置同时匀速向左运动时,物距和透镜到光屏二点距离是等距离增加的,当物距增加5cm到20cm等于二倍物距时,透镜到光屏的距离恰好也等于20cm,根据凸透镜的成像规律,此时光屏上成清晰的像,由可知蜡烛和凸透镜经过5s后,光屏上成清晰的像。
(4)[5]由图示可知,像为倒立、缩小的实像,那么水球相当于凸透镜。
[6]王亚平向水球里注射一个气泡,水球因此被气泡变为了两部分,中间是空气,气泡周围是水。这个时候整个水球就变成了两个透镜,外圈成为了一个凸透镜,所以呈现出一个倒立的像,内圈相当于变成了两个凹透镜的组合,这个时候又出现了一个正立的像。
7. 倒立 缩小 实
【详解】[1] [2] [3]由题意得,物距
像距
保持蜡烛和光屏不动,根据光路的可逆性,现把凸透镜向光屏方向移动7cm,物距变为
像距变为
则物距大于像距时,凸透镜成倒立、缩小的实像,应用于照相机。
8. 15 不能 正立 放大 缩小 下 C
【详解】(1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以该凸透镜的焦距
(2)[2][3]由图乙可知,此时的物距
烛焰在凸透镜1倍焦距以内,成正立放大的虚像,光屏不能承接虚像。
(3)[4]在图乙中保持蜡烛的位置不安,把凸透镜向右移到刻度为30cm处,此时物距
这时,fv>f,所以光屏向右移动,移动到60cm到70cm刻度线之间,所以光屏远离凸透镜。
(4)[4][5]原来凸透镜的焦距是10.0cm,更换成另一个焦距为9cm的凸透镜,凸透镜的焦距变小,折光能力变强,使像成在视网膜的前方,和近视眼的成因相似。凸透镜的焦距变小,折光能力变强,使像提前会聚,要使光屏上的像恢复清晰,要使物距减小,或使像距减小,所以要向靠近凸透镜的方向移动蜡烛。
(5)[6]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,由于光线过光心不改变方向,可以把光屏向上移动,或凸透镜向下移动,或蜡烛向上移动,故选③。
15. 会聚 10.0 缩小 实 照相机 等大 10 减小物距
【详解】(1)[1][2]如图,平行于凸透镜主光轴的一束平行光,经凸透镜后,会聚成一个最小、最亮的光斑,光斑的位置便是焦点,说明了凸透镜对光具有会聚作用,测出光斑到凸透镜的距离,便是焦距。据图知,凸透镜的焦距是
f=40.0cm-30.0cm=10.0cm
(2)[3][4][5]由图乙可知,物距
u=50.0cm-10.0cm=40.0cm>2f
光屏上能得到倒立、缩小的实像,根据这一原理制成照相机。
(3)[6]当蜡烛与凸透镜距离等于20cm时,物距等于2倍焦距,可在光屏上得到一个清晰的倒立、等大的实像。
(4)[7]当蜡烛与凸透镜距离小于10cm时,此时物距小于焦距,光屏上不能成像。
(5)[8]凸透镜成实像时,物距越小,则像距越大,像也越大,想成的像更大,应该减小物距。
16. 10.0 凸透镜的主光轴 投影仪 缩小 见解析
【详解】(1)[1]平行光经凸透镜折射后会聚于焦点,焦点到凸透镜光心的距离即为焦距,由题可知,平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则该光斑的位置即为焦点,所以该凸透镜的焦距为
[2]为了使像呈现在光屏的中央,实验前应调节烛焰和光屏中心位于凸透镜的主光轴上。
(2)[3]由图乙可知,此时物距小于像距,根据凸透镜成像的规律可知,此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间,像距大于二倍焦距,成倒立、放大的实像,生活中利用这个规律制成的光学仪器是投影仪。
[4]此时蜡烛与光屏之间的距离为
如果此时保持蜡烛和光屏的位置不变,把凸透镜移到它们的中间位置,则移动后的物距为
所以移动后的物距大于二倍焦距,根据凸透镜成像的规律可知,移动光屏可以在光屏上成缩小的实像。
(3)[5]光屏上出现的像只有中间清晰,两侧较模糊,说明中间部分的物距此时正好在光屏上成清晰的像,两侧部分的物距大于或小于中间部分的物距,故应适当扭转凸透镜,使凸透镜与光屏平行,在光屏上得到清晰的像,所以小明的调整是适当扭转凸透镜,使凸透镜与光屏平行。
17. 12.0 照相机 远离 凸
【详解】(1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以由图甲可知,凸透镜的焦距为
f=52.0cm-40.0cm=12.0cm
(2)[2]由图乙可知,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,可应用于照相机。
(3)[3]该同学从水透镜中抽水,凸透镜的凸度变小,焦距变大,在物距不变的情况下,像距会变大,为使像再次清晰,需要增大物距,应将蜡烛适当远离透镜。
[4]若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,需要使光线提前会聚,故可在蜡烛与水透镜之间的位置安装一个凸透镜。
18. 10.0 注入 前 凹 ② ④
【详解】(1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以由图可知该凸透镜的焦距
(2)[2][3]根据近视眼的成因,向水凸透镜内注入水,凸透镜变厚,此时凸透镜对光的折射作用变强,像将成在光屏之前,即近视眼将远处的物体成像在视网膜之前。
(3)[4]要使像能成在原来光屏的位置,应在烛焰和水凸透镜间加一个焦距合适的凹透镜,光屏上也能得到清晰的像。说明近视眼镜是凹透镜。
(4)[5][6]远视眼的晶状体较薄,会聚能力较弱,像落在视网膜的后方;②图的入射光线会聚在视网膜的后方,所以②图表示了远视眼的成像情况;为了使光线会聚在原来的会聚点前面的视网膜上,就需要在光线进入人的眼睛以前会聚一下,因此配戴对光线具有会聚作用的凸透镜来矫正,即④图能正确表示远视眼的矫正情况。
19. 物距增大,像距减小,像变小 前 见解析
【详解】①[1]由图(a)和(b)知,物距大于像距时,光屏上承接到的是蜡烛缩小、倒立的实像。此时的物距大于二倍焦距。(a)比(b)图的物距小,像距大,像也更大,所以当物距增大时,像距变小,像变小。
②[2][3]由操作可知,将近视眼镜拿走后,原来能在光屏上成的清晰的像变模糊了,将光屏靠近凸透镜时,又能得到清晰的像,这说明眼镜拿走后,像成在光屏前,而视网膜相当于此操作中的光屏,所以近视眼是远处物体的像成在视网膜前。
20. 同一高度 右 更大 不可以
【详解】(1)[1]实验前需要将烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心调至同一高度,这样做的目的是使像呈现在光屏中央。
(2)[2]如图乙所示位置时,光屏上成倒立缩小的实像。此时将蜡烛向左调节到某一位置时,物距增大,根据凸透镜成像规律,此时像距应该减小,故凸透镜应该向右移动,使得光屏上再次呈现清晰的像。
(3)[3]如图乙所示位置时,光屏上成倒立缩小的实像。此时将蜡烛向左调节到某一位置时,物距增大,根据凸透镜成像规律,此时像的位置在原来光屏的左边,故可换用焦距更大的凸透镜,会聚能力更弱,使得原本提前会聚所成的像回到原来的光屏上。
(4)[4]蜡烛燃烧一段时间后变短,可知光屏上像的位置偏高,将光具座左侧抬高,没有改变烛焰中心和凸透镜光心之间的位置关系,根据通过光心的光线传播方向不变,可知像在光屏上的位置不会发生改变,即不可以使像回到光屏中央。
(5)[5]烛焰S发出的平行于主光轴的光线经过凸透镜后会经过凸透镜右侧焦点,故连接入射点和右侧焦点,作出折射之后的光线,如图所示:
21. 10.0 倒立、放大的实 完整的 B 远离
【详解】(1)[1]由图甲中,平行光线经凸透镜后会聚到一点,最小、最亮的光斑处便是凸透镜焦点的位置,所以凸透镜的焦距为
f=20.0cm-10.0cm=10.0cm
(2)[2]图乙中,物距是
25.0cm-10.0cm=15.0cm
物距大于1倍焦距小于2倍焦距,成倒立、放大的实像。
[3]用不透明的纸遮住凸透镜的上半部,物体上任一点射向凸透镜的下半部的光线,经凸透镜折射后,仍然能会聚成完整的像,由于成像光线减少,所成的像会变暗。
(3)[4]由图丙可知,物距是6.0cm,物距小于焦距,则凸透镜成正立放大的虚像,光屏上接不到,虚像与成像物体在凸透镜同侧,所以应从与烛焰高度大致相等的B处透过凸透镜观察。
(4)[5]近视眼镜的镜片为凹透镜,对光有发散作用,可使光线的会聚点推迟延后;因此,不改变烛焰、眼镜和透镜的位置时,要使光屏上再次呈现清晰的像,可以进行的操作是将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离。
22. 较暗 缩小 照相机 变小 右侧 正立 像完整亮度变暗 右 近视
【详解】(1)[1]在较暗的环境下进行,可以使光路更加清晰,所以实验应该在较暗的环境下进行。
(2)[2][3]物体到凸透镜的距离是物距,像到凸透镜的距离是像距,已知凸透镜的焦距f=10cm,从图上看透镜在光具座刻度50.0cm处,而蜡烛在光具座20.0cm处,物距
u=50.0cm-20.0cm=30.0cm
物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,其应用是照相机。
[4]凸透镜成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小,保持凸透镜位置不变,增大物距后,像距会变小,像变小。
(3)[5][6]保持凸透镜位置不变,移动蜡烛至图乙时,物距
u=50.0cm-43.0cm=7cm2f,即
①
像距
此时2f>v>f,即
②
综合①②得
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[3]把蜡烛向左移动一小段距离,物距增大,像距减小,故应调整光屏向左移动。
[4]若将蜡烛向左移动一小段距离,物距变大,像距应减小,若要成清晰像,光屏应向左移动。若不移动光屏,应使光线发散一些,所以在蜡烛和透镜之间放置一个合适的凹透镜,光屏上的像又变清晰,则该眼镜片是近视眼镜的镜片。
(4)[5]不小心用手指指尖触摸了凸透镜,由于凸透镜的其他部分仍能会聚光线而成像,所以光屏上呈现的仍然是烛焰完整的像,只是此时的像比手指指尖触摸前的像要暗一些。
29. 左 变大 放大 幻灯机 远离
【详解】(1)[1]已知凸透镜的焦距f=10cm,将点燃的蜡烛移动到光具座上20cm刻线处,此时物距为
u=50cm-20cm=30cm
当物距u>2f,成倒立、缩小的实像,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,故将光屏向左移动到合适位置时,才能观察到烛焰清晰的倒立的像。
(2)[2]若把烛焰向右移动5cm,蜡烛靠近凸透镜,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大,移动光屏得到清晰的像,此时像将变大。
(3)[3]如果把烛焰和光屏位置互换,根据折射现象中光路可逆,此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距,成倒立放大实像。
(4)[4]此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距,成倒立放大实像,生活中与幻灯机的成像原理相同;
[5]若将近视眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间,近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,光屏上再次得到清晰的像需要将光屏向远离凸透镜的方向移动。
30. 主光轴 倒立 实 照相机 5 等大
【详解】(1)[1]实验前,应调整烛焰和光屏的中心在凸透镜的主光轴上,这样像才能成在光屏的中央。
(2)[2][3]如题图甲所示,当凸透镜位于甲所示位置时,恰好在光屏上成清晰的像,由图可知此时物距小于像距,即物距在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像。
(3)[4]保持凸透镜位置不变,将图甲中蜡烛和光屏的位置互换,则像距在一倍焦距和二倍焦距之间,物距大于二倍焦距,根据光在折射时光路的可逆性可知,此时成倒立、缩小的实像,照相机就是利用这个原理制成的。
(4)[5][6]由图乙知此时物距等于像距等于15cm,且蜡烛向左移动的速度是凸透镜向左移动速度的2倍,设它们移动时间t后物距和像距相等,都等于2倍焦距,即20cm,则可得
2cm/s×t+15cm - 1cm/s ×t=20cm
解得
t=5s
此时光屏上成清晰等大的实像。
31. 向右
【详解】(1)[1]要在光屏上画出烛焰的像,根据凸透镜特殊光线的作法,经过光心的光线,其传播方向不变,可知从烛焰的顶部或底部作出两条光线,这两条光线,经过光心,然后在光屏上成像,烛焰的像如下图所示
(2)[2]由题意可知,光屏上已成了一个清晰的像,这时把凸透镜换成一个焦距更大的凸透镜,保持蜡烛和凸透镜的位置不变,蜡烛更加靠近焦点了,根据凸透镜的动态成像规律,所成的清晰像远离凸透镜,应将光屏向右移动适当距离才能重新得到清晰的像。
32. 10.0 光屏正中央 放大 投影仪 左 C
【详解】(1)[1]平行主光轴的光线会聚于一个很小、很亮的光斑,这个光班称为焦点,焦点到光心的距离是焦距,故焦距为
30.0cm-20.0cm=10.0cm
(2)[2]点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上,烛焰的中心发出的光线经过凸透镜的光心传播方向不变,故当烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上,像成在光屏的正中央。
(3)[3][4]当蜡烛距凸透镜15cm时,物距在一倍焦距和两倍的焦距之间,成的是倒立的放大的实像,投影仪就是利用这一原理制成的。
[5]远视眼是晶状体太薄,折光能力变弱,需要佩戴凸透镜,故远视镜片是凸透镜,当在凸透镜与光屏之间放置一远视镜片,对光线有会聚作用,故需要将光屏向左移动。
(4)[6] A.飞虫在1倍焦距以内,成的是虚像,无法用光屏承接,故A不符合题意;
B.影子是光照射不到的地方形成区域,而凸透镜成像原理是烛焰发出光线经过凸透镜折射后形成的像,经光屏反射后进入人眼,人就可以看到像,光屏上比较亮,不会形成影子,故B不符合题意;
C.凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,小虫落在透镜上后,整个物体发出的光虽有一小部分被挡住,但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同,仍是烛焰的像,大小不变;由于透镜的一小部分被遮住,因此折射出的光线与原来相比减少了,像将完好,但亮度会变暗。故C符合题意。
故选C。
33. 10.0 同一高度 放大 投影仪 左 更小 错误
【详解】(1)[1]用平行光照射透镜,再把光屏放在它的另一侧,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑,光斑到凸透镜的距离为焦距,从图中可知凸透镜的焦距
f=60.0cm-50.0cm=10.0cm
(2)[2]为使像成在光屏的中央,应让烛焰、透镜光心和光屏中心处于同一高度。
(3)[3][4]蜡烛如图乙所示位置放置时,光屏上恰好呈现清晰的像,此时物距
u=50.0cm-35.0cm=15.0cm
此时
f
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