人教版第3节 凸透镜成像的规律测试题

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第五章 透镜及其应用 第3节 凸透镜成像的规律凸透镜成像的规律如下表所示。物体到凸透镜的距离u像到凸透镜的距离v像的情况倒立或正立放大或缩小虚或实大于2倍焦距(u>2f)小于2倍焦距、大于1倍焦距(2f>v>f)倒立缩小实等于2倍焦距(u=2f)等于2倍焦距(v=2f)倒立等大实在2倍焦距和1倍焦距之间(2f>u>f)大于2倍焦距(v>2f)倒立放大实等于1倍焦距(u=f)不成像小于1倍焦距(u<f)像距大于物距(v>u)正立放大虚知识点1:探究凸透镜成像规律的实验提出问题 照相机、投影仪以及放大镜都是利用凸透镜成像规律制成的,但是它们的成像情况存在着虚与实、正与倒、大与小及远与近的不同。那么,凸透镜所成像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系呢?假设猜想 改变凸透镜的物距和像距,可以得到不同的像。那么,物距和像距是否就是影响凸透镜成像情况的主要因素呢?实验设计探究 [思考] 1.探究实验中物距、像距各具体指什么距离?怎样测定其大小?2.物距、像距的变化可引起凸透镜成像的变化,选取什么距离来做实验中的参照呢?3.凸透镜成像有实与虚的区别,它们都能用光屏承接吗?如何观察所成的实像或虚像呢?4.做该探究实验时,所用器材在放置时有什么要求呢?[实验设计方案] 1.实验目的:(1)把物体放在凸透镜2倍焦距以外,观察像的性质。(2)把物体放在凸透镜2倍焦距处,观察像的性质。(3)把物体放在凸透镜2倍焦距与1倍焦距之间,观察像的性质。(4)把物体放在凸透镜1倍焦距之内,观察像的性质。2.实验原理:凸透镜成像(光的折射成像)。3.实验器材:凸透镜、蜡烛、光屏、光具座(带刻度尺)、火柴。4.实验步骤:(1)如图所示,在桌面上放置好光具座,将蜡烛、凸透镜和光屏等器材按正确顺序安装在光具座上。点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏的高度,使它们的中心和烛焰中心大致在同一高度处。(其中F、F'点为焦点,P、P'点为二倍焦距点)(2)把蜡烛放在离凸透镜远大于2倍焦距的地方,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰像。观察这个像是倒立的还是正立的,是放大的还是缩小的。改变物距,重做这一步。(3)把蜡烛移向凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离等于2倍焦距,移动光屏,使光屏上出现明亮、清晰的烛焰像,观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。(4)把蜡烛再靠近凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离在2倍焦距与1倍焦距之间,移动光屏,使光屏上出现明亮、清晰的烛焰像,观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。改变物距,重做这一步。(5)把蜡烛移到凸透镜的1倍焦距内,无论怎样移动光屏,在光屏上都没有烛焰的像。如图所示,从光屏一侧透过透镜观察到烛焰的像,记下像的性质。改变物距,重做这一步。分析论证 按上述步骤操作,所得数据和观察结果如下表所示,从中可得出凸透镜成像规律。凸透镜焦距f=10 cm物距与焦距的关系物距u/cm像的性质像距v/cm像距与焦距的关系实虚大小正倒u>2f43实缩小倒13f<v<2fu>2f30实缩小倒15f<v<2fu=2f20实等大倒20v=2f2f>u>f18实放大倒23v>2f2f>u>f12实放大倒60v>2fu<f8虚放大正物像同侧——u<f6虚放大正物像同侧——在本实验的操作过程中,应注意以下几个问题:①在安装“探究凸透镜成像的规律”实验装置时,必须使烛焰、凸透镜和光屏三者中心在同一高度处,否则像有可能不能呈现在光屏上。②从光具座上读取物距和像距大小时,应注意读取蜡烛、凸透镜、光屏底座中央所对刻度线的数值。③因光具座的长度有限,故所调物距和像距的范围有限,选取物距时要根据实际情况而定,否则可能导致在屏上无法成像。【例】　物体在距凸透镜20 cm时成等大、倒立的实像,试判断物体距凸透镜30 cm时所成像应是　　　　　　　　　　。 答案:倒立、缩小的实像　点拨：物体在距凸透镜2倍焦距处时成等大、倒立的实像,再结合题述可知该凸透镜的焦距为10 cm,则物距为30 cm时,处在二倍焦距以外,由凸透镜成像规律知,此时成倒立、缩小的实像。知识点2:实验结论1.用作图法确认凸透镜成像的规律利用凸透镜的三条特殊折射光线作图,可巧妙记忆凸透镜成像的规律,如图所示,其中P、P'点为二倍焦距点,A1B1、A2B2、A3B3、A4B4为物体,对应的像分别是A1'B1'、A2'B2'、A3'B3'、A'B'。2.凸透镜成像的规律可用下面的顺口溜来记忆,即:实像倒,位异侧;虚像正,位同侧;一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小。拓展延伸 (1)根据凸透镜成像的规律,我们还可总结出物距变化和像的大小变化的规律:凸透镜成实像时,物近像远像变大,物远像近像变小;成虚像时,物远则像大,物近则像小。(2)当光屏上得到清晰的像时,用纸遮住透镜的下半部分,光屏上仍然能出现完整的像,但像的亮度变暗。因为用纸遮住透镜的下半部分,剩余部分仍可成清晰像,只不过透过去的光减少,导致所成的像变暗。诸如凸透镜摔掉了一块、凸透镜上落了个小飞虫等,都属于这种情况,可以成清晰像,但像变暗。(3)当物距非常大时,像距会非常小,几乎接近焦距,诸如“高空摄影”时胶片的位置如何放置类问题,就可从这个角度入手解决。(4)透镜成像时,若像距比物距大,则成放大像;若像距等于物距,则成等大像;若像距比物距小,则成缩小像,所以可根据像距和物距的大小关系,判断所成的是放大像、等大像,还是缩小像。【例】　在用焦距为10 cm的凸透镜来探究其成像规律的实验中:(1)如图所示,将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后,调节凸透镜和光屏的高度,使它们的中心与烛焰中心大致在　　　　,其目的是使像成在　　　　。 (2)当烛焰距凸透镜25 cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的　　　　、　　　　的实像,人们利用这个原理制成了　　　　。 答案:(1)同一高度;光屏中央　(2)倒立;缩小;照相机点拨：熟悉凸透镜成像规律,是正确解答这类题的关键。因为物距大于2倍焦距,所以成倒立、缩小的实像,是照相机的成像原理。 考点1:凸透镜成像规律的实验探究【例1】　小华想探究凸透镜成像规律。实验桌上有A、B、C三个凸透镜,其中凸透镜A的焦距为10 cm,凸透镜B的焦距为50 cm,凸透镜C的焦距未知。光具座上标尺的刻度范围如图所示。(1)小华想探究凸透镜成实像的规律,应选用　　　　(填“A”或“B”)凸透镜。实验过程中,他将点燃的蜡烛放置在距凸透镜25 cm处时,移动光屏,直到光屏上呈现出烛焰清晰的像,则该像是倒立、　　　　(填“放大”或“缩小”)的实像。 (2)小华将凸透镜C固定在光具座上50 cm刻线处,当蜡烛在光具座上30 cm到40 cm刻线之间时,烛焰的像是放大、倒立的实像;当蜡烛在光具座上0 cm到30 cm刻线之间时,烛焰的像是缩小、倒立的实像。由此可判断蜡烛在光具座上45 cm刻线处时,烛焰的像是放大、　　　　的　　　　像。 答案:(1)A;缩小　(2)正立;虚点拨：(1)受光具座长度的限制,应选择凸透镜A,当蜡烛放置在距凸透镜25 cm处时,物距大于2倍焦距,所以成缩小的实像;(2)根据题意,凸透镜C的焦距为10 cm,蜡烛在光具座上45 cm刻线处时,物距为5 cm,小于焦距,所以成正立、放大的虚像。考点2:凸透镜成像规律的灵活运用【例2】　某物体放在凸透镜前20 cm处时,在光屏上得到了物体倒立、缩小的清晰实像,则该凸透镜的焦距可能是(　　)　　A.20 cm               B.15 cm               C.10 cm                D.5 cm答案:D　点拨：根据凸透镜成像规律,当在光屏上成倒立、缩小的实像时,物距应大于2倍焦距,即20 cm>2f,则f<10 cm,故只有选项D正确。【例3】　某同学在探究凸透镜成像的规律时,在光屏上得到了一个清晰的烛焰的像(如图所示),为使光屏上清晰的像变大些,下列调节方法可行的是(　　)A.将蜡烛适当远离透镜,光屏适当靠近透镜B.将蜡烛适当靠近透镜,光屏适当远离透镜C.将透镜适当靠近蜡烛D.将透镜适当靠近光屏答案:B、C　点拨：因在光屏上成像,故此时凸透镜成的是实像。由凸透镜成实像时的规律“物近像远像变大,物远像近像变小”可知,要使光屏上的像变大,应适当减小物距,增大像距,故B、C项正确。