人教版八年级上册第3节 凸透镜成像的规律习题
展开知识点一、实验:探究凸透镜成像的规律
1.知识回顾:
(1)焦距(f):透镜的焦点到透镜中心的距离;
(2)物距(u):物体中心到透镜中心的距离;
(3)像距(v):像的中心到透镜中心的距离。
2.实验装置图
3.实验步骤
(1)在阳光或相距很远(例如5m)的灯光下用聚焦法测定凸透镜的焦距;
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在一条直线上,调整蜡烛、凸透镜进行实验 和光屏的高度,使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度上(如下图所示);
(3)把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置(u>2f),调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(u>2f),重做实验;
(4)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u=2f,调整光屏到透镜的距离,直到在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距;
(5)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使f(6)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u=f,移动光屏并观察,看能否成像;
(7)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在光具座上,并调整它们的高度.使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度上,使烛焰的清晰像能成在光屏中心,便于观察。
(2)每次实验中,只能通过移动光屏使光屏上得到清晰的像,而不能通过移动蜡烛使光屏上得到清晰的像。
(3)在光具座上做实验时,最好选用焦距为10cm左右的凸透镜。若焦距过大,将无法调节物距和像距。
(4)在探究物距满足f基础自测:
1.小明利用如图所示装置探究凸透镜成像规律。他将焦距为10cm的薄凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,调节烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心在同一高度。
(1)当烛焰、凸透镜和光屏位置如图所示时,光屏上呈现一个清晰的像,生活中的___________(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)利用了这个成像原理。
(2)若将凸透镜挡住一半,在光屏上___________(选填“能”或“不能”)观察到完整的蜡烛的像。
(3)保持透镜在50cm刻度线处不动,如果想在光屏上得到更大的清晰的像,应进行的操作是___________。(选填字母)
A.将蜡烛左移,光屏左移 B.将蜡烛右移,光屏左移
C.将蜡烛左移,光屏右移 D.将蜡烛右移,光屏右移
2.做探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)将一束平行光正对着凸透镜照射,然后在主光轴上左右移动光屏直至出现一个最小、最亮的光斑。由图可知,该凸透镜的焦距是 ___________cm。
(2)点燃蜡烛后,为了能够使像成在光屏的中心处,接下来应该如何操作:___________。
(3)如图乙所示,蜡烛和凸透镜的位置不变,此时应将光屏向 ___________移动才能得到清晰的像,像的特点是倒立、___________的实像,生活中的 ___________就是利用这个规律制成的。
(4)蜡烛随着燃烧而变短,光屏上的像将向 ___________(选填“上”或“下”)移动。
(5)在实验过程中,当光屏上出现清晰的像时,用不透光的纸板挡住凸透镜的上半部,此时光屏上的像将 ___________。
A.像的大小、形状不变,像的亮度变暗
B.像的上半部消失
C.像的下半部消失
D.像缩小一半
3.如图所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置,透镜固定在光具座的50.0cm刻度处,蜡烛和光屏各位于光具座上0cm和100.0cm刻度处。
(1)实验时,调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度上,使像成在光屏的中央。为了能从不同方向看到光屏上的像,光屏应选用__(选填“光滑”或“粗糙”)的白板;
(2)将蜡烛和光屏以相同大小的速度同时向靠近凸透镜方向移动,当光屏位于70.0cm时恰好在光屏上看到一个清晰的像,则该透镜的焦距是__cm;
(3)实验时,保持凸透镜在光具座上50.0cm刻度线处,将蜡烛移至光具座上10.0cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像的性质是倒立的、__(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像,__(选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”)就是根据这一原理工作的;此时,将蜡烛和光屏的位置对调,__(选填“向左”“向右”或“不”)移动光屏,会在光屏上得到一个清晰的像;
(4)如果向右移动蜡烛后,不移动光屏,要在光屏上得到清晰的像,应该在蜡烛和光屏之间放上一个__透镜(选填“凸”或“凹”)。
知识点二、凸透镜成像的规律及应用
1.凸透镜成像的规律及应用
(1)u>2f时,2f> v >f,成倒立、缩小的实像;应用:照相机、摄像机、摄像头。
(2)u=2f时,v=2f,成倒立、等大的实像;应用:测焦距、微焦摄影。
(3)2f>u>f,v >2f,成倒立、放大的实像;应用:投影仪、幻灯机、电影机。
(4)u=f,不成像。
(5)u<f,v>u,成正立、放大的虚像;应用:放大镜。
2.成像图解:
3.凸透镜成像的理解
(1)实像异侧,虚像同侧:凸透镜所成的实像都是倒立的,且物、像位于凸透镜两侧;凸透镜所成的虚像都是正立的,且物、像位于凸透镜同侧。
(2)一倍焦距处是成实像和虚像的分界点:当物距大于一倍焦距时成实像,当物距等于一倍焦距时不成像,当物距小于一倍焦距时成虚像。
(3)二倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点:当物距大于二倍焦距时成缩小的实像,当物距等于二倍焦距时成等大的实像,当物距小于二倍焦距时成放大的像。
(4)动态规律:①凸透镜成实像时,物体离凸透镜越近,像离凸透镜越远,像越大;物体离凸透镜越远,像离凸透镜越近,像越小;概括为“物近像远像变大,物远像近像变小”。
②凸透镜成虚像时,物体离凸透镜越近,像离凸透镜越近,像越小;物体离凸透镜越远,像离凸透镜越远,像越大;概括为“物近像近像变小,物远像远像变大”。
③凸透镜成像时,物体和像的移动方向相同。
4.简记口诀:
一倍焦距分虚实,
二倍焦距分大小,
实像物在焦点外,
物近像远像变大。
虚像物在焦点内,
物远像远像变大。
实像总在异侧倒,
虚像总在同侧正。
像的大小像距判,
像距大像远像大。
基础自测
4.让一个凸透镜正对太阳光,在距透镜8cm处得到一个最小最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前17cm处,经这个凸透镜所成的像是( )
A.缩小的实像B.放大的实像C.缩小的虚像D.放大的虚像
5.某凸透镜的焦距为10厘米,当物体沿主光轴从距透镜15厘米处向30厘米处移动时,则( )
A.像变大,像距变大B.像先变大后变小,像距变大
C.像变小,像距变小D.像先变小后变大,像距变小
6.图是小华在园博苑拍摄的郁金香特写,若要拍摄郁金香花海盛景,可采用的方法是( )
A.更换短焦距镜头,使像变大B.更换长焦距镜头,使像变小
C.相机靠近郁金香,使像变大D.相机远离郁金香,使像变小
7.如图所示,蜡烛通过凸透镜在光屏上呈现一个最清晰的烛焰像,下列说法正确的的是( )
A.焦距可能为 10cmB.可能是一个等大的虚像
C.焦距为 18cmD.一定是一 放大的实像
考点突破
考点1.探究凸透镜成像的规律
方法:1.探究凸透镜成像规律时的注意事项:
(1)明白一种方法:用平行光聚焦法测量凸透镜的焦距。
(2)记住一个中心:实验时应使烛焰凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度。
(3)学会一个调节:调节蜡烛、光屏在光具座上的位置。
(4)理解一条规律:凸透镜成像的规律。
(5)明确一个应用:凸透镜成像在实际生活中的应用。
2.理解
(1)利用烛焰进行实验,可以成更清晰的像。
(2)此处的“高度”不可改为“直线”,调节时,应先点燃蜡烛。
(3)清晰像的确定:光屏向前移,烛焰的像变模糊;光屏向后移,烛焰的像也变模糊,则这个位置就是成清晰像的位置。
(4)移动光屏的方法:每次实验中,应先让光屏贴近凸透镜,再逐渐远离凸透镜,直至观察到光屏上出现清晰的像(或一直都没看到清晰的像),而不能随意左右移动光屏。
(5)多次测量:在同一个物距范围内取两组以上的物距探究,是为了排除偶然因素,使实验结论更具有普遍性。
例1.(2022·辽宁锦州·中考真题)小明做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图甲所示,将一束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;
(2)小明在某次实验中,将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上如图乙所示的位置,光屏上呈现清惭的像,此像是倒立、______的实像,生活中______(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是依据此成像原理制成的;
(3)保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至如图丙所示位置,则人眼在图中______(选填“A”或“B”)处能观察到烛焰的像;
(4)小明在图乙中烛焰和凸透镜之间的适当位置放一副眼镜,发现光屏上原本清晰的像变模糊了。将蜡烛向靠近凸透镜方向移动适当距离后,光屏上再次得到清晰的像,则该眼镜是______(选填“近视”或“远视”)眼镜。
例2.(2022·湖南益阳·中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验时:
(1)若发现凸透镜表面沾满了灰尘,下面去除灰尘的方法中最合理的是:___________(选填序号);
A.直接用手将灰尘擦去
B.先用水冲洗,再用柔软纸巾轻轻擦干
C.用毛巾将灰尘擦去
(2)要能在光屏上成像,必须将蜡烛和光屏安放在凸透镜的___________(选填“同侧”或“异侧”),并且烛焰、光心和光屏的中心在同一水平直线上;
(3)做完实验后,将凸透镜平放在物理课本封面上,通过透镜看到书名《物理》的“物”字形状是下图中的___________。
A. B.
C. D.
考点2.凸透镜成像的应用
方法:1.光学器材的调节
确要求是将像放大还是缩小→明确工作原理及成像特点→根据“物近像远像变大,物远像近像变小”进行调节。
2.通过图像确定凸透镜的焦距:
抓住关键点,理清解题思路。(1)在图像中找到u=v对应点;(2)根据u=v=2f的关系式求出凸透镜的焦距;(3)根据凸透镜成像的规律及其应用,判断选项。
例3.(2022·山西·中考真题)如图所示,是创新小组的同学们自制的照相机。在较暗的教室内,让凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像,若想在半透明膜上成实验楼更大清晰的像,下列做法正确的是( )
A.相机向前移,纸筒向前伸B.相机向后移,纸筒向后缩
C.相机不移动,纸筒向后缩D.相机和纸筒的位置均不变
例4.(2022·上海·中考真题)把放大镜正对太阳光,可在距放大镜10cm处得到一个最小最亮的光斑;若用此放大镜来放大观察邮票上的细小部分,则邮票到透镜的距离应该( )
A.小于10cmB.等于10cm
C.在10cm到20cm之间D.大于20cm
例5.(2022·湖北宜昌·中考真题)如图所示是一种常见的投射灯,它的成像镜头可简化为一一个凸透镜,能把投影片ab投射到地面,下图中能正确反映其成像原理的示意图是( )
A.
B.
C.
D.
例6.(2021·山东东营·中考真题)如图所示,小明同学在探究凸透镜成像的规律时,记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图象。下列说法正确的是( )
A.凸透镜焦距为20cm
B.物距为5cm时,可以通过移动光屏承接到清晰的像
C.物距为15cm时,成放大的像,根据这一原理可以制成投影仪
D.物距由15cm增大到30cm的过程中,在光屏上看到的像一直是变大的
第3节 凸透镜成像的规律
双基过关
知识点一、实验:探究凸透镜成像的规律
1.知识回顾:
(1)焦距(f):透镜的焦点到透镜中心的距离;
(2)物距(u):物体中心到透镜中心的距离;
(3)像距(v):像的中心到透镜中心的距离。
2.实验装置图
3.实验步骤
(1)在阳光或相距很远(例如5m)的灯光下用聚焦法测定凸透镜的焦距;
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在一条直线上,调整蜡烛、凸透镜进行实验 和光屏的高度,使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度上(如下图所示);
(3)把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置(u>2f),调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(u>2f),重做实验;
(4)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u=2f,调整光屏到透镜的距离,直到在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距;
(5)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使f(6)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u=f,移动光屏并观察,看能否成像;
(7)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在光具座上,并调整它们的高度.使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度上,使烛焰的清晰像能成在光屏中心,便于观察。
(2)每次实验中,只能通过移动光屏使光屏上得到清晰的像,而不能通过移动蜡烛使光屏上得到清晰的像。
(3)在光具座上做实验时,最好选用焦距为10cm左右的凸透镜。若焦距过大,将无法调节物距和像距。
(4)在探究物距满足f基础自测:
1.小明利用如图所示装置探究凸透镜成像规律。他将焦距为10cm的薄凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,调节烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心在同一高度。
(1)当烛焰、凸透镜和光屏位置如图所示时,光屏上呈现一个清晰的像,生活中的___________(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)利用了这个成像原理。
(2)若将凸透镜挡住一半,在光屏上___________(选填“能”或“不能”)观察到完整的蜡烛的像。
(3)保持透镜在50cm刻度线处不动,如果想在光屏上得到更大的清晰的像,应进行的操作是___________。(选填字母)
A.将蜡烛左移,光屏左移 B.将蜡烛右移,光屏左移
C.将蜡烛左移,光屏右移 D.将蜡烛右移,光屏右移
【答案】 照相机 能 D
【解析】(1)[1]由图知道,物距大于像距,根据凸透镜成像的特点知道,此时成倒立缩小的实像,能够说明照相机的成像原理。
(2)[2]遮住凸透镜的上半部,物体上任一点射向凸透镜的下半部,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小不发生变化,折射光线减少,会聚成的像完整但变暗。
(3)[3]保持透镜在50cm刻度线处不动,如果想在光屏上得到更大的清晰的像,应使物距缩小,则像距变大,所以应将蜡烛右移,同时光屏也向右移。
故选D。
2.做探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)将一束平行光正对着凸透镜照射,然后在主光轴上左右移动光屏直至出现一个最小、最亮的光斑。由图可知,该凸透镜的焦距是 ___________cm。
(2)点燃蜡烛后,为了能够使像成在光屏的中心处,接下来应该如何操作:___________。
(3)如图乙所示,蜡烛和凸透镜的位置不变,此时应将光屏向 ___________移动才能得到清晰的像,像的特点是倒立、___________的实像,生活中的 ___________就是利用这个规律制成的。
(4)蜡烛随着燃烧而变短,光屏上的像将向 ___________(选填“上”或“下”)移动。
(5)在实验过程中,当光屏上出现清晰的像时,用不透光的纸板挡住凸透镜的上半部,此时光屏上的像将 ___________。
A.像的大小、形状不变,像的亮度变暗
B.像的上半部消失
C.像的下半部消失
D.像缩小一半
【答案】10.0 调至烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度 左 缩小 照相机 上 A
【解析】(1)[1]平行光线经凸透镜折射后变成会聚光线,说明凸透镜对光线有会聚作用;由图知,光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点处,焦点到凸透镜的距离为
60.0cm﹣35.0cm=10.0cm
则凸透镜的焦距是10.0cm。
(2)[2]把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在桌面上,点燃蜡烛,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上,这样做的目的是使像能成在光屏的中央。
(3)[3] [4] [5]蜡烛和凸透镜的位置不变,此时的物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,其应用是照相机;此时的像距在一倍焦距和二倍焦距之间,应将光屏向左移动才能得到清晰的像;
(4)[6]凸透镜成倒立的实像,蜡烛变短,相对于凸透镜向下移动,所以其像向上移动;
(5)[7]用不透光的纸板遮挡住凸透镜的左半部,凸透镜的右半部分仍能够使光线折射而成完整的像,但由于折射后会聚的光线少,使像看起来变暗,故选A。
3.如图所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置,透镜固定在光具座的50.0cm刻度处,蜡烛和光屏各位于光具座上0cm和100.0cm刻度处。
(1)实验时,调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度上,使像成在光屏的中央。为了能从不同方向看到光屏上的像,光屏应选用__(选填“光滑”或“粗糙”)的白板;
(2)将蜡烛和光屏以相同大小的速度同时向靠近凸透镜方向移动,当光屏位于70.0cm时恰好在光屏上看到一个清晰的像,则该透镜的焦距是__cm;
(3)实验时,保持凸透镜在光具座上50.0cm刻度线处,将蜡烛移至光具座上10.0cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像的性质是倒立的、__(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像,__(选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”)就是根据这一原理工作的;此时,将蜡烛和光屏的位置对调,__(选填“向左”“向右”或“不”)移动光屏,会在光屏上得到一个清晰的像;
(4)如果向右移动蜡烛后,不移动光屏,要在光屏上得到清晰的像,应该在蜡烛和光屏之间放上一个__透镜(选填“凸”或“凹”)。
【答案】粗糙 10.0 缩小 照相机 不 凸
【解析】(1)[1]凹凸不平的表面会把平行的入射光线向着四面八方反射,这种反射叫漫反射。为了从不同方向观察光屏上的像,光屏应选用粗糙的白板。
(2)[2]凸透镜固定在光具座的50.0cm刻度处,蜡烛和光屏各位于光具座上0cm和100.0cm刻度处,将蜡烛和光屏以相同大小的速度同时向靠近凸透镜方向移动,当光屏位于70cm时恰好在光屏上看到一个清晰的像,像距为
v=70.0cm-50.0cm=20.0cm
此时的光屏移动了
l=100.0cm-70.0cm=30.0cm
蜡烛也移动30.0cm,位于30.0cm处,物距为
u1=50.0cm-30.0cm=20.0cm
像距等于物距,则该透镜的焦距为
(3)[3][4]实验时,保持凸透镜在光具座上50.0cm刻度线处,将蜡烛移至光具座上10.0cm刻度线处,此时的物距
u2=50.0cm-10.0cm=40.0cm>2f
移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像的性质是倒立的、缩小的实像,照相机就是根据这一原理工作的。
[5]此时,将蜡烛和光屏的位置对调,根据光路的可逆性,不移动光屏,会在光屏上得到一个清晰的像。
(4)[6]凸透镜成实像时,物距变小,像距变大,如果向右移动蜡烛(物距变小),则像距应变大,若不移动光屏,要在光屏上得到清晰的像,根据凸透镜对光线有会聚作用,故可在烛焰和透镜之间放置一个凸透镜。
知识点二、凸透镜成像的规律及应用
1.凸透镜成像的规律及应用
(1)u>2f时,2f> v >f,成倒立、缩小的实像;应用:照相机、摄像机、摄像头。
(2)u=2f时,v=2f,成倒立、等大的实像;应用:测焦距、微焦摄影。
(3)2f>u>f,v >2f,成倒立、放大的实像;应用:投影仪、幻灯机、电影机。
(4)u=f,不成像。
(5)u<f,v>u,成正立、放大的虚像;应用:放大镜。
2.成像图解:
3.凸透镜成像的理解
(1)实像异侧,虚像同侧:凸透镜所成的实像都是倒立的,且物、像位于凸透镜两侧;凸透镜所成的虚像都是正立的,且物、像位于凸透镜同侧。
(2)一倍焦距处是成实像和虚像的分界点:当物距大于一倍焦距时成实像,当物距等于一倍焦距时不成像,当物距小于一倍焦距时成虚像。
(3)二倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点:当物距大于二倍焦距时成缩小的实像,当物距等于二倍焦距时成等大的实像,当物距小于二倍焦距时成放大的像。
(4)动态规律:①凸透镜成实像时,物体离凸透镜越近,像离凸透镜越远,像越大;物体离凸透镜越远,像离凸透镜越近,像越小;概括为“物近像远像变大,物远像近像变小”。
②凸透镜成虚像时,物体离凸透镜越近,像离凸透镜越近,像越小;物体离凸透镜越远,像离凸透镜越远,像越大;概括为“物近像近像变小,物远像远像变大”。
③凸透镜成像时,物体和像的移动方向相同。
4.简记口诀:
一倍焦距分虚实,
二倍焦距分大小,
实像物在焦点外,
物近像远像变大。
虚像物在焦点内,
物远像远像变大。
实像总在异侧倒,
虚像总在同侧正。
像的大小像距判,
像距大像远像大。
基础自测
4.让一个凸透镜正对太阳光,在距透镜8cm处得到一个最小最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前17cm处,经这个凸透镜所成的像是( )
A.缩小的实像B.放大的实像C.缩小的虚像D.放大的虚像
【答案】A
【分析】根据阳光聚焦方法得到焦距:太阳光射到地球上是平行光,平行于主光轴的光线经凸透镜会聚后得到凸透镜的焦点;根据凸透镜成像的三种情况确定成像情况。当u>2f时,成倒立、缩小的实像;当f【解析】将一个凸透镜正对太阳光,在距透镜8cm处得到一个最小亮点,则凸透镜的焦距f=8cm;一个物体放在这个透镜前17cm处,此时u>2f,成倒立、缩小的实像。
故选A。
5.某凸透镜的焦距为10厘米,当物体沿主光轴从距透镜15厘米处向30厘米处移动时,则( )
A.像变大,像距变大B.像先变大后变小,像距变大
C.像变小,像距变小D.像先变小后变大,像距变小
【答案】C
【解析】由凸透镜成像时物像移动规律可知:凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小。当物体沿主光轴从距透镜15cm处向30cm处移动,物距大于一倍焦距,成倒立的实像,此时物距不断增大,则像距不断缩小,所成的像也变小。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
6.图是小华在园博苑拍摄的郁金香特写,若要拍摄郁金香花海盛景,可采用的方法是( )
A.更换短焦距镜头,使像变大B.更换长焦距镜头,使像变小
C.相机靠近郁金香,使像变大D.相机远离郁金香,使像变小
【答案】D
【解析】A.更换短焦距镜头,透镜的会聚能力会更强,则像距会变小,故像变小,但是物距不变,相机拍摄的范围不变,所以不能拍摄郁金香花海盛景。故A不符合题意;
B.更换长焦距镜头,透镜的会聚能力会变弱,则像距会变长,故像变大,但是物距不变,相机拍摄的范围不变,所以不能拍摄郁金香花海盛景。故B不符合题意;
CD.拍完近景,若要拍花海,根据凸透镜成实像时的特点,则需增加物距,同时像距减小,像变小。故C不符合题意,D符合题意。
故选D。
7.如图所示,蜡烛通过凸透镜在光屏上呈现一个最清晰的烛焰像,下列说法正确的的是( )
A.焦距可能为 10cmB.可能是一个等大的虚像
C.焦距为 18cmD.一定是一 放大的实像
【答案】D
【解析】AC.由图中可知,此时物距小于像距,故由凸透镜的成像规律可知,此时像距大于二倍焦距,由图中可知,像距为v=40.0cm,故可得
v=40.0cm>2f①
此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距,由图中可知,此时物距为u=30.0cm,故可得
f联立①②,解得凸透镜的焦距范围为
15.0cm
BD.因此时物距小于像距,故由凸透镜的成像规律可知,此时所成的像一定是一个放大的实像,故B错误,D正确。
故选D。
考点突破
考点1.探究凸透镜成像的规律
方法:1.探究凸透镜成像规律时的注意事项:
(1)明白一种方法:用平行光聚焦法测量凸透镜的焦距。
(2)记住一个中心:实验时应使烛焰凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度。
(3)学会一个调节:调节蜡烛、光屏在光具座上的位置。
(4)理解一条规律:凸透镜成像的规律。
(5)明确一个应用:凸透镜成像在实际生活中的应用。
2.理解
(1)利用烛焰进行实验,可以成更清晰的像。
(2)此处的“高度”不可改为“直线”,调节时,应先点燃蜡烛。
(3)清晰像的确定:光屏向前移,烛焰的像变模糊;光屏向后移,烛焰的像也变模糊,则这个位置就是成清晰像的位置。
(4)移动光屏的方法:每次实验中,应先让光屏贴近凸透镜,再逐渐远离凸透镜,直至观察到光屏上出现清晰的像(或一直都没看到清晰的像),而不能随意左右移动光屏。
(5)多次测量:在同一个物距范围内取两组以上的物距探究,是为了排除偶然因素,使实验结论更具有普遍性。
例1.(2022·辽宁锦州·中考真题)小明做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图甲所示,将一束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;
(2)小明在某次实验中,将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上如图乙所示的位置,光屏上呈现清惭的像,此像是倒立、______的实像,生活中______(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是依据此成像原理制成的;
(3)保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至如图丙所示位置,则人眼在图中______(选填“A”或“B”)处能观察到烛焰的像;
(4)小明在图乙中烛焰和凸透镜之间的适当位置放一副眼镜,发现光屏上原本清晰的像变模糊了。将蜡烛向靠近凸透镜方向移动适当距离后,光屏上再次得到清晰的像,则该眼镜是______(选填“近视”或“远视”)眼镜。
【答案】 10.0 放大 投影仪 B 远视
【解析】(1)[1]由图可知,平行光线经过凸透镜后会聚于一点,这一点就是焦点;焦点到光心的距离是焦距,由图可知,该凸透镜的焦距为
f=50.0cm-40.0cm=10.0cm
(2)[2][3]由乙图可知,物距u=15.0cm,由于f(3)[4]保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至如图丙所示位置,此时物距
u=7.0cm<10.0cm
根据凸透镜成像规律可知,此时成正立、放大的虚像,像与物位于凸透镜的同侧,所以人眼在图中B处能观察到烛焰的像。
(4)[5]在图乙中烛焰和凸透镜之间的适当位置放一副眼镜,发现光屏上原本清晰的像变模糊了。将蜡烛向靠近凸透镜方向移动适当距离后,光屏上再次得到清晰的像,说明所放的透镜对光有会聚作用,是凸透镜,而远视眼镜片是凸透镜制成的,所以该眼镜是远视眼镜。
例2.(2022·湖南益阳·中考真题)在“探究凸透镜成像的规律”实验时:
(1)若发现凸透镜表面沾满了灰尘,下面去除灰尘的方法中最合理的是:___________(选填序号);
A.直接用手将灰尘擦去
B.先用水冲洗,再用柔软纸巾轻轻擦干
C.用毛巾将灰尘擦去
(2)要能在光屏上成像,必须将蜡烛和光屏安放在凸透镜的___________(选填“同侧”或“异侧”),并且烛焰、光心和光屏的中心在同一水平直线上;
(3)做完实验后,将凸透镜平放在物理课本封面上,通过透镜看到书名《物理》的“物”字形状是下图中的___________。
A. B.
C. D.
【答案】 B 异侧 A
【解析】(1)[1]AC.凸透镜表面沾满了灰尘,因为灰尘是颗粒,用手擦拭或用毛巾擦,可能会划伤显凸透镜,故AC不符合题意;
B.先用水冲洗,再用柔软纸巾轻轻沿着一个方向擦可减少对凸透镜的划伤,故B符合题意。
故选B。
(2)[2]在光屏上成像,即成的是实像,是来自烛焰的光通过凸透镜折射后会聚在光屏上形成的,所以必须将蜡烛和光屏安放在凸透镜的异侧,并且烛焰、光心和光屏的中心在同一水平直线上。
(3)[3]做完实验后,将凸透镜平放在物理课本封面上,课本与凸透镜的距离很近,小于一倍焦距,根据凸透镜成像的规律,此时通过透镜看到书名《物理》的“物”成正立、放大的虚像。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
考点2.凸透镜成像的应用
方法:1.光学器材的调节
确要求是将像放大还是缩小→明确工作原理及成像特点→根据“物近像远像变大,物远像近像变小”进行调节。
2.通过图像确定凸透镜的焦距:
抓住关键点,理清解题思路。(1)在图像中找到u=v对应点;(2)根据u=v=2f的关系式求出凸透镜的焦距;(3)根据凸透镜成像的规律及其应用,判断选项。
例3.(2022·山西·中考真题)如图所示,是创新小组的同学们自制的照相机。在较暗的教室内,让凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像,若想在半透明膜上成实验楼更大清晰的像,下列做法正确的是( )
A.相机向前移,纸筒向前伸B.相机向后移,纸筒向后缩
C.相机不移动,纸筒向后缩D.相机和纸筒的位置均不变
【答案】A
【解析】A.相机向前移,物距减小,根据凸透镜成像规律可知,像距会变大,像也变大,所以纸筒向前伸来增大像距,则可在半透明膜上成更大的清晰的像,故A正确;
B.相机向后移,物距增大,根据凸透镜成像规律可知,像将变小,故B错误;
C.相机不移动,物距不变,所像距也不会变,所以纸筒向后缩不能得到更大清晰的像,故C错误;
D.相机和纸筒的位置均不变,像的大小不会发生变化,故D错误。
故选A。
例4.(2022·上海·中考真题)把放大镜正对太阳光,可在距放大镜10cm处得到一个最小最亮的光斑;若用此放大镜来放大观察邮票上的细小部分,则邮票到透镜的距离应该( )
A.小于10cmB.等于10cm
C.在10cm到20cm之间D.大于20cm
【答案】A
【解析】凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在焦点,并且焦点到光心的距离为焦距,因此透镜的焦距为
若用此放大镜来放大观察邮票上的细小部分,物距应小于焦距时,所成像是正立放大的虚像,则邮票到透镜的距离应该小于焦距f,即
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
例5.(2022·湖北宜昌·中考真题)如图所示是一种常见的投射灯,它的成像镜头可简化为一一个凸透镜,能把投影片ab投射到地面,下图中能正确反映其成像原理的示意图是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】由图结合题意可知,灯内部较小的投影片在地面成倒立、放大的实像,根据凸透镜成像规律可知,此时投影片位于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间,其实像在凸透镜另一侧二倍焦距之外,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
例6.(2021·山东东营·中考真题)如图所示,小明同学在探究凸透镜成像的规律时,记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图象。下列说法正确的是( )
A.凸透镜焦距为20cm
B.物距为5cm时,可以通过移动光屏承接到清晰的像
C.物距为15cm时,成放大的像,根据这一原理可以制成投影仪
D.物距由15cm增大到30cm的过程中,在光屏上看到的像一直是变大的
【答案】C
【解析】A.凸透镜成倒立、等大的实像根据图像时
u=v=2f=20cm
所以
f=10cm
故A错误;
B.物距为5cm时,成正立放大的虚像,不能通过移动光屏承接到清晰的像,故B错误;
C.当u=15cm时,2f>u>f,成倒立、放大的实像.,根据这一原理可以制成投影仪,故C正确;
D.物距由15cm增大到30cm的过程中,像距变小,在光屏上看到的像一直是变小的,故D错误。
故选C。
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