苏科版八年级上册第四章 光的折射 透镜综合与测试单元测试课后测评
展开苏科版初中物理八年级上册第四章《光的折射 透镜》单元测试卷
考试范围:第四章;考试时间:75分钟;总分:80分
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
第I卷(选择题)
一、单选题(本大题共12小题,共24.0分)
1. 如图所示,渔夫叉鱼时,应瞄准哪个方向才能叉到鱼 ( )
A. 看到的鱼的前方
B. 看到的鱼的方向
C. 看到的鱼的上方
D. 看到的鱼的下方
2. 如图所示,春光明媚,小明到桃花岛游玩。粉红的桃花映在眼底,鱼儿在清澈的湖水中游动,湖边掩映着树木的倒影,暖阳下地上的人影……。对下列光现象的成因解释正确的是( )
A. 地上的“人影”——光的直线传播 B. 眼中的“花影”——光的反射
C. 水中的“树影”——光的直线传播 D. 水中的“鱼影”——光的反射
3. 下面关于光现象的图中,其中一幅与其它三幅的成因不相同的是( )
A. 海市蜃楼
B. 水中倒影
C. 白光透过三棱镜
D. 叉鱼的位置要偏下
4. 关于凸透镜,下列说法正确的是( )
A. 凸透镜只对平行光有会聚作用
B. 光通过凸透镜都会变成平行光
C. 中间厚的镜片是凸透镜
D. 凸透镜的焦距越小,它对光的会聚作用越强
5. 如图所示,向透明塑料袋内吹气后,将袋口扎紧,再在袋口下挂一重物,将它放入盛水的玻璃容器中,就成了一个“空气透镜”。当平行光束射到这个“空气透镜”上时,射出的激光束将成为( )
A. 会聚光束
B. 发散光束
C. 平行光束
D. 不能确定
6. 下列光学作图中,错误的是( )
A. 凹透镜聚光
B. 平面镜成像
C. 光从空气射入水中
D. 光的色散
7. 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
8. 做凸透镜成像实验时,将光具座上的蜡烛、凸透镜、光屏如图放置,光屏上呈现清晰的像。下列说法正确的是( )
A. 屏上的像是倒立放大的
B. 该凸透镜的焦距可能是8cm
C. 先向右移动光屏,再移动凸透镜到某位置一定能在光屏上看到清晰的像
D. 只将蜡烛向左移动一段距离,放上远视眼镜可在屏上再次看到清晰的像
9. 下列关于图中所示光学现象的描述或解释正确的是( )
A. 图甲中,小孔成的是倒立的虚像
B. 图乙中,人戴的凹透镜可以矫正远视眼
C. 图丙中,白光通过三棱镜可以被分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光
D. 图丁中,漫反射的光线杂乱无章,不遵循光的反射定律
10. 对下列四幅图阐述正确的是( )
A. 如图甲,近视眼看远处的物体,成像在视网膜后,用凸透镜矫正
B. 如图乙,远视眼看近处的物体,成像在视网膜前,用凹透镜矫正
C. 如图丙,显微镜的目镜的作用是使物体成倒立、放大的像
D. 如图丁,天文望远镜的物镜的作用是使远处的物体成倒立、缩小的像
11. 投影仪是教学中常用的仪器,如图所示是投影仪的结构图,在水平放置的凸透镜的正上方有一与水平面成45°角的平面镜,右边竖直放一屏幕。物体发出的光线经过凸透镜和平面镜后,可在屏上成一清晰的像。一教师在使用投影仪时,发现在屏幕上的画面太小,正确的调节方法是( )
A. 减小投影仪与屏幕间的距离,下调凸透镜,减小凸透镜到物体间的距离
B. 减小投影仪与屏幕间的距离,上调凸透镜,增大凸透镜到物体间的距离
C. 增大投影仪与屏幕间的距离,上调凸透镜,增大凸透镜到物体间的距离
D. 增大投影仪与屏幕间的距离,下调凸透镜,减小凸透镜到物体间的距离
12. 如图是航天员王亚平在“太空授课”时的情景,若她的脸离水球球心的距离是30cm,则该水球的焦距可能是( )
A. 10cm
B. 15cm
C. 20cm
D. 40cm
第II卷(非选择题)
二、填空题(本大题共4小题,共8.0分)
13. 在利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小华将凸透镜正对阳光,再把一张白纸放在它的下方,如图所示,当在纸上呈现一个并非最小的光斑时,测得这个光斑到凸透镜的距离为L.你认为凸透镜的焦距f______(可能大于/等于/一定小于)距离L.然后小华将凸透镜逐渐远离白纸,如果光斑变大,则凸透镜的焦距f一定______(大于/等于/小于)刚才测得的距离L。
14. 如图所示,在探究凸透镜成像规律的实验中,此时光屏上成清晰的像,这个像是倒立、______(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像;现保持凸透镜的位置不变,将光屏与蜡烛的位置对调,则光屏上 ______(选填“能”或“不能”)成清晰的像。
15. 近视眼看远处物体,像成在视网膜前方,需用 ______镜矫正;开普勒天文望远镜物镜的成像原理与 ______相似。
16. 小明将一只点燃的蜡烛放在凸透镜(f=10cm)前18 cm处,光屏上得到了烛焰倒立、________的清晰的像,然后他在蜡烛和凸透镜之间放置了一个远视眼镜片,光屏上烛焰的像变模糊了(如图所示),若想在光屏上重新得到清晰的像,他可将光屏________凸透镜。
三、作图题(本大题共2小题,共4.0分)
17. “五一国际劳动节”假期中,小明跟随爸爸学习钓鱼.如图所示,小明的眼睛位于N处,浮标位于水面的O处,鱼饵灯位于水下M处,此时小明发现鱼饵灯刚好被浮标挡住.已知N、O、M在同一竖直面内,请画出小明看到鱼饵灯灯光的光路图.
18. 如图所示,补全入射光线,画出像A′B′对应的物体AB。
四、实验探究题(本大题共2小题,共12.0分)
19. 图1是“探究光的折射规律”的实验光路。
(1)如图2,将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度,观察到光屏上无折射光线,得出结论:折射光线、入射光线与法线 ______。
(2)改变入射角的大小,观察折射光线和折射角的变化情况,记录如下:
入射角i
10°
20°
30°
40°
50°
60°
70°
80°
85°
折射角r
8°
15°
22°
29°
35°
41°
45°
47°
48°
折射光线亮度
亮→暗
分析实验数据发现:光从空气斜射入水时,折射角 ______入射角,折射角随入射角增大而 ______。
(3)由表格数据猜想,随着入射角的增大,反射光线的亮度变化情况为 ______。
20. 在探究凸透镜成像规律的实验中,小王同学所在的实验小组画出了如图甲所示的物距u和像距v对应关系图像。
(1)小王实验小组所用凸透镜的焦距是 ______cm;
(2)他们认真总结了凸透镜成像的规律,发现在图乙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是 ______(选填“A、B、C、D”中的一个选项);
(3)小组中小李同学,把自己的眼镜放在了蜡烛和凸透镜之间,如图丙,发现光屏上的像变模糊了,小李将光屏远离凸透镜移动时,像又变清晰了,他戴的是 ______眼镜。小组同学讨论,如果开始放上眼镜后,不移动光屏和凸透镜,只移动蜡烛,要想在光屏上成清晰的像,应将蜡烛 ______凸透镜(选填“远离”或“靠近”)。
五、综合题(本大题共4小题,共32.0分)
21. 如图所示为某光学仪器内部部分光路图。物镜是凸透镜,O为光心,F为物镜焦点。
(1)在图中画出光线a、b经物镜折射前的入射光线。
(2)目镜是______透镜(选填“凹”或“凸”)
(3)由光路可以判断,物体经物镜成一个______(选填“倒立”、“正立”)、______(选填“放大”、“等大”、“缩小”)的像。
(4)要使经物镜折射后的光线a经过C点,应使物镜沿主光轴水平______移动(选填“向左”或“向右”)
22. 正午时太阳的入射光与水平面的夹角θ=45°,如图有一座房子朝南的墙上有一个直径为W的圆窗,试设计一套采光装置达下列3个要求:
A.使得一束直径为2W的太阳光刚好全部进入窗口;
B.要求进入的光垂直墙面;
C.从一个平面镜,两个凸透镜,一个凹透镜中选用三个器件组成采光装置。(至少画出两种方案,本题只需画图写出结果即可)
试画出你所选用的三个器件的相对位置及该装置的光路图,并求出平面镜与水平面的夹角α及两透镜焦距的大小之比f1:f2。
23. 阅读短文,回答问题.
眼睛
如图甲是人的眼睛的结构图,它很像一架照相机.我们看物体时,是通过睫状体的伸缩来调节晶状体的弯曲程度,改变晶状体的焦距,使不同远近的物体都能在像距相同的视网膜上生成清晰的倒立实像.当睫状体放松时,晶状体比较薄,对光的偏折能力变小,远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上,眼球可以看清远处的物体;当睫状体收缩时,晶状体变厚,对光的偏折能力变大,近处物体射来的光会聚在视网膜上,眼睛就可以看清近处的物体.
若沉溺于上网或长时间近距离看书写字、看电视,容易使睫状体的调节负担过重不能使晶状体恢复原状,致使远处物体折射所形成的像落到了视网膜的前方,形成近视.近视眼可以通过佩戴眼镜加以矫正.近视程度越严重,戴的眼镜度数越大.眼镜的度数就是透镜焦距(以米为单位)的倒数的100倍.
(1)眼睛很像一架照相机,眼球内的晶状体相当于一个________,视网膜相当于光屏.
A.平面镜 B.凹面镜 C.凸透镜 D.凹透镜
(2)与照相机不同,人眼是真正的变焦系统,人眼看近处物体时,焦距较________(填“大”或“小”).
(3)近视眼的矫正需选用图乙中的________(填字母)透镜.
(4)某同学所配眼镜为400度,它的焦距是________cm.
24. 晓雯探究凸透镜的成像规律时进行了如下操作并得到了相关结论。
(1)当蜡烛、凸透镜、光屏三者的位置如图甲所示时,观察到光屏上呈现清晰的像,则该凸透镜的焦距为 ______cm。
(2)晓雯做了4次实验,所得实验数据如下表所示。请将所缺的实验数据和像的性质补充完整。
实验序号
物距u/cm
像距v/cm
像的性质
1
40
13
① ______
2
20
20
② ______
3
③ ______
40
倒立、放大的实像
4
6
无
正立、放大的虚像
(3)晓雯做第2次实验时,凸透镜上落了一只小虫,则光屏上所成的烛焰的像为 ______(选填“完整的像”或“不完整的像”)。
(4)晓雯做第3次实验时,由于实验时间较长,蜡烛燃烧变短,烛焰的像成在光屏的 ______半部分。如果想让像成在光屏中央,可以将凸透镜向 ______移动。(均选填“上”或“下”)
(5)若将一个眼镜片放在凸透镜和烛焰之间,光屏上的像变模糊了;将光屏向左移动,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜片是 ______(选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片。
(6)另一小组实验时对图中的装置进行了改进,将蜡烛换成带有“F”字样的LED灯,在光屏上贴上方格纸,如图乙所示。请写出改进后的优点 ______(一条即可)。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:
叉鱼时将鱼叉对准看到的鱼,不能叉到鱼,这是因为从鱼身上反射的光线由水中进入空气时,在水面上发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼逆着折射光线的方向看去,就会觉得鱼变浅了,眼睛看到的是鱼的虚像,在鱼的上方,所以叉鱼时要瞄准看到的鱼的下方,如图所示.
2.【答案】A
【解析】解:A、地上的“人影”是由于光的直线传播形成的,故A正确;
B、眼中的“花影”是由于光的直线传播形成的,故B错误;
C、水中的“树影”是指树在水中的倒影,属于平面镜成像,是由光的反射形成的,故C错误;
D、水中的鱼“影”,水中鱼反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射,折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是鱼的虚像,即鱼“影”是由光的折射形成的,故D错误。
故选:A。
(1)影子的形成、日月食以及小孔成像都是光沿直线传播形成的。
(2)“倒影”属于平面镜成像,是光的反射。
(3)水中上反射的光从水中斜射入空气中时,发生折射,折射光线远离法线,当人逆着折射光线的方向看时,看到的是鱼的虚像。
本题主要考查了光现象中的几种“影”,在学习过程中要注意区分。熟练掌握其原理;对于生活中的现象要善于分析和总结,达到学以致用的目的。
3.【答案】B
【解析】解:A、海市蜃楼是由于光的折射现象形成的,是光的折射;
B、湖中的倒影,是平面镜成像,是由光的反射形成的,是光的反射现象;
C、白光透过三棱镜,是光的色散现象,是由光的折射形成的;
D、看到水中的鱼是鱼的虚像,是由光的折射形成的;
所以与其它三幅的成因不相同的是B。
故选:B。
(1)光线传播到两种介质的表面上时会发生光的反射现象,例如水面上出现岸上物体的倒影、平面镜成像、玻璃等光滑物体反光都是光的反射形成的;
(2)光线在同种不均匀介质中传播或者从一种介质斜射入另一种介质时,就会出现光的折射现象,例如水池底变浅、水中筷子变弯、海市蜃楼、凸透镜成像等都是光的折射形成的。
本题通过日常生活中的现象考查了对光的折射、光的直线传播、光的反射的理解,考查了学生理论联系实际的能力,在学习过程中要善于利用所学知识解释有关现象。
4.【答案】D
【解析】解:A、凸透镜对任何光线都有会聚作用,不仅仅是对平行光线有会聚作用,故A错误;
B、只有过焦点的光通过凸透镜折射后会平行于主光轴,故B错误;
C、中间厚、边缘薄的镜片是凸透镜,故C错误;
D、凸透镜的焦距越短,对光线的会聚作用越强,故D正确。
故选:D。
据凸透镜的三条特殊光线以及凸透镜对光有会聚作用进行判断,凸透镜对任何光都有会聚作用,不仅仅是只对平行光线;
凸透镜的焦距越短,对光线的会聚作用越强,光线通过后偏折得越厉害。
此题主要考查了有关凸透镜对光线的特点,首先要掌握凸透镜对光线的会聚作用,并要理解会聚含义。
5.【答案】B
【解析】
【分析】
本题中的一个干扰因素就是那个凸形的气泡,学生往往只注意到了气泡的形状,而忽视了对光线起主要作用的其实是空气透镜。
要判断光线通过空气透镜后会怎样,关键是要看空气透镜属于什么透镜。图中,以空气为标准,可以把它分解为两个“水凹透镜”,这两部分都属于凹透镜,凹透镜对光有发散作用。
【解答】
如果同学们不对图片进行分析,很容易选A,这是错误的,因为凸形气泡不是玻璃元件,故它不是凸透镜。以空气为标准,可以把它分解为两个“水凹透镜”,是中间薄,边缘厚,因此对照过去的平行光有发散作用,所以B是正确的,ACD错误。
故选B。
6.【答案】A
【解析】解:
A、凹透镜对光线有发散作用,凸透镜对光线有会聚作用,故A错误;
B、平面镜所成的像与物体关于镜面是对称的,所成的像是虚像,故B正确;
C、光线从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角,故C正确;
D、在光的色散中,红光的偏转程度最小,紫光的偏折程度最大,故D正确。
故选:A。
(1)凹透镜对光线有发散作用;
(2)在平面镜成像的作图中物像对称,虚像用虚线画出;
(3)光从空气斜射入水中,折射角小于入射角;
(4)根据光的色散现象分析。
本题综合考查了凹透镜的三条特殊光线、光的折射光路图、平面镜成像和光的的色散,属于基础题目。
7.【答案】C
【解析】解:A、u=v=2f,凸透镜成倒立、等大的实像,如图,u=v=2f=20cm时,所以f=10cm,故A错误;
B、当u=5cm时,u
D、当物体从距凸透镜15cm处移动到30cm处的过程中,物距变大,像距应该变小,像变小,故D错误。
故选:C。
(1)根据凸透镜成像的四种情况和应用进行判断:
u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,应用于照相机和摄像机;
u=2f,成倒立、等大的实像,v=2f,一般用来求凸透镜的焦距;
2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f,应用于幻灯机和投影仪。
u
凸透镜成像的四种情况和应用,以及凸透镜成实像时,物距、像距、像之间的关系,是凸透镜成像习题的重要依据,一定要熟练掌握。
8.【答案】C
【解析】解:A、由图像可知,此时u>v,则凸透镜成倒立、缩小实像,故A错误;
B、由图可知,u=50cm−25cm=25cm,v=67cm−50cm=17cm,即25cm>2f,2f>17cm>f,则8.5cm
D、在图所示情况下,保持光屏和凸透镜的位置不变,将蜡烛向左移动一段距离后,物距变大,像距变小,成像于光屏前,为了使光屏上可成像,由于凹透镜对光有发散作用,应在凸透镜左侧附近安装一个焦距适当的凹透镜(远视眼镜片),才能在光屏上再次得到清晰的像,故D错误。
故选:C。
凸透镜成像的三种情况:①u>2f,成倒立、缩小的实像,此时2f>v>f。②2f>u>f,成倒立、放大的实像,此时v>2f。③u
此题是探究凸透镜成像的实验,考查了凸透镜成像的规律、焦距的测量及对实验的操作能力,要熟练掌握规律的内容,做到灵活应用。
9.【答案】C
【解析】本题应用辨析法。
小孔成的像是由实际光线形成的,可以用光屏接收到,符合实像的特征,不是虚像,A错误;
近视眼的形成是因为晶状体曲度过大,折光能力太强,使像成在视网膜前面,用凹透镜矫正,远视眼的形成是因为晶状体曲度过小,折光能力太弱,使像成在视网膜后面,用凸透镜矫正,B错误;
白光由各种色光组成,不同色光通过三棱镜后,偏折程度不同,白光可以被分解成七色光,这是光的色散现象,C正确;
镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律,D错误。
10.【答案】D
【解析】
【分析】
本题主要考查近视眼和远视眼的成因及矫正、显微镜的物镜和目镜的成像特点,属于基础题;
(1)远视眼是晶状体会聚能力减弱,使像成在了视网膜的后面,需要佩戴凸透镜进行矫正;
(2)近视眼是晶状体会聚能力增强,像成在视网膜的前方,应佩戴凹透镜矫正;
(3)显微镜的物镜成倒立、放大的实像;
(4)天文望远镜是由两组透镜组成,物镜成缩小的实像,目镜成放大的虚像。
【解答】
A.甲图中像成在了视网膜的后面,该眼睛是远视眼,远视眼应该佩戴凸透镜进行矫正;故A错误;
B.由图乙可知,像成在视网膜的前方,故该眼睛是近视眼,近视眼是晶状体曲度变大,会聚能力增强,即折光能力增强,应佩戴发散透镜,使光线推迟会聚;即用凹透镜矫正,故B错误;
C.显微镜的目镜相当于放大镜,成正立放大的虚像,故C错误;
D.天文望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立缩小的实像,这相当于照相机,故D正确。
11.【答案】D
【解析】【试题解析】
解:投影仪成倒立、放大的实像,因此要使屏幕上的画面变大,则需要减小物距,增大像距,即大投影仪与屏幕间的距离,下调凸透镜,减小凸透镜到物体间的距离,这样屏幕上较小的画面将变大。
故选:D。
投影仪成像的原理:f 根据凸透镜成实像时,物距减小,像距增大,像增大,来解决照相机、投影仪的成像需要;注意物距是透镜和投影片之间的距离,像距是投影机与幕布之间的距离,要注意区分。
12.【答案】A
【解析】解:由图可知,此时成的是倒立、缩小的实像,脸与球心的距离为物距u=30cm;
根据凸透镜成像的规律可知,物距u>2f,即30cm>2f,则f<15cm,故BCD错误,A正确。
故选:A。
根据图中信息可知,此时成的是倒立、缩小的实像,根据成像原理可以求出焦距的范围。
本题考查凸透镜成像的规律,能根据图信息找到成像的特点,然后利用物距与焦距的关系解题。
13.【答案】可能大于 小于
【解析】解:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚一点,这点是凸透镜的焦点,光线到达焦点并且继续向前射出,这个非最小的光斑可能在焦点之前,也可能在焦点之后。如果光斑在焦点之前,焦距会大于L,如果光斑在焦点之后,焦距会小于L。
如果凸透镜远离白纸,此时光斑变大,说明光斑在焦点之后,焦距小于L。
如果凸透镜远离白纸,此时光斑变小,说明光斑在焦点之前,焦距大于L。
故答案为:(1)可能大于;(2)小于。
(1)这个光斑可能是焦点之后的,也可能是焦点之前的光斑,从这两种可能进行分析。
(2)一定要明确焦点之前的光线是会聚的,焦点之后的光线是发散的。
本题要明确光线会聚成点之后,还沿原路继续向前射出。
14.【答案】放大 能
【解析】解:由图可知,此时的像距大于物距,成倒立、放大的实像,应用于投影仪。
因为光的折射中光路是可逆的,保持凸透镜的位置不变,将光屏与蜡烛的位置对调,此时像距小于物距,成倒立、缩小的实像。光屏上能接到像是实像。
故答案为:放大;能。
凸透镜成实像时,根据物距和像距的关系,能判断凸透镜的成像情况:像距小于物距,成倒立、缩小的实像,应用于照相机;像距等于物距,成倒立、等大的实像,一般测量凸透镜的焦距;像距大于物距,成倒立、放大的实像,应用于投影仪;
在光的折射中,光路是可逆的。
掌握凸透镜成像的两种判断方法:(1)根据物距和像距的关系判断。(2)根据物距和焦距的关系判断。
15.【答案】凹透 照相机
【解析】解:近视眼是晶状体曲度变大,会聚能力增强,即折光能力增强,应配戴发散透镜(凹透镜),使光线推迟会聚;
开普勒天文望远镜的物镜相对于凸透镜,观察物体时,物距大于2f,成倒立缩小的实像,与照相机的成像原理相似。
故答案为:凹透;照相机。
(1)近视眼是晶状体会聚能力增强,像成在视网膜的前方,应配戴凹透镜矫正;
(2)望远镜,首先通过物镜成倒立缩小的实像,这与照相机的成像原理相似;通过目镜成物体正立、放大的虚像,与放大镜的成像原理相似。
此题考查了望远镜物镜的成像特点,知道凸透镜成像的规律是关键,近视眼的矫正。
16.【答案】放大;靠近
【解析】
【分析】
此题考查了凸透镜成像规律的应用,要熟练掌握成像特点与物距、像距之间的关系及其应用。
(1)2f>u>f,成倒立、放大的实像;
(2)远视镜片是凸透镜,对光线具有会聚作用,会使像提前形成。
【解答】
(1)凸透镜焦距为10cm,将烛焰放在距离凸透镜18cm处,物距2f>u>f,此时成倒立放大的实像;
(2)将远视眼镜片放在蜡烛和凸透镜之间,远视镜片是凸透镜,对光线具有会聚作用,经过凸透镜的光线会比原来提前会聚成像,所以将光屏靠近凸透镜,才能在光屏上重新得到清晰的像。
故答案为:放大;靠近。
17.【答案】
【解析】解:
鱼饵灯刚好被浮标挡住,说明鱼饵灯的像M′与眼睛、浮标在同一直线上.在水中,鱼饵灯发出的光线入射到O点,在水面发生折射,折射光线进入人眼,折射光线好像是从虚像M′上发出的,使小明感觉鱼饵灯刚好被浮标挡住.
18.【答案】解:根据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凸透镜折射后将过焦点补全入射光线;两条入射光线的交点即为物体的端点A,再过A点垂直于主光轴作出物体AB。如图所示:
【解析】根据凸透镜的三条特殊光线补全入射光线,然后画出像A′B′对应的物体AB。
此题考查透镜光路图的画法,掌握凸透镜的三条特殊光线是关键。凸透镜的三条特殊光线:①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;③过凸透镜光心的光线传播方向不改变。
19.【答案】在同一平面上 小于 增大 变暗
【解析】解:(1)将有折射光线的半个光屏向后折转一个角度,就不会看到折射光线,只有当整个光屏为一平面时,才能够看到折射光线,说明折射光线、入射光线与法线在同一平面上;
(2)由表中数据可知,光从空气斜射到水面时,当入射角不断增大时,折射角也随之增大,故折射角随入射角的变化关系是:折射角随入射角的增大而增大,且折射角小于入射角。
(3)由表格数据猜想,随着入射角的增大,反射光线的亮度变暗。
故答案为:(1)在同一平面上;(2)小于;增大;(3)变暗。
(1)光屏可以显示光的传播路径,还可以利用可折转的光屏确定入射光线、折射光线和法线是否在同一平面内;
(2)光从空气斜射入水或其他介质中时,折射角小于入射角,折射角随入射角的改变而改变;
(3)随着入射角的增大,反射光线的亮度变暗。
本题主要考查了光的折射规律的实验,是一道创新题目。
20.【答案】8 B 近视 远离
【解析】解:(1)当u=2f 时,成倒立、等大的实像,此时像距v=2f,由图甲可知u=v=2f=16cm
所以焦距为f=12×16cm=8cm;
(2)A.根据凸透镜成像规律可知,当u>2f时,成倒立、缩小的实像,故选项A不符合题意;
B.凸透镜所成的实像都是倒立的,虚像都是正立的,在什么情况下也不能成正立、缩小的实像,故选项B符合题意。
C.根据凸透镜成像规律可知,当f D.根据凸透镜成像规律可知,当u
(3)小李把自己的眼镜放在了蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像变模糊了,将光屏远离凸透镜移动时,像又变清晰了,说明小李的眼镜对光有发散作用,由凹透镜对光有发散作用,且用凹透镜制成近视镜,所以他戴的眼镜是近视镜。
若将近视镜放在光蜡烛和凸透镜之间,像会远离凸透镜,所以将光屏向远离凸透镜的方向移动,才能使蜡烛的像变清晰;若不移动光屏,在光屏上仍成清晰的像,则相当于像距减小,所以需要增大物距,故将蜡烛远离凸透镜。
故答案为:(1)8;(2)B;(3)近视;远离。
(1)U=2f,光屏上得到倒立、等大的实像,求出焦距;
(2)根据物距和焦距的关系判断凸透镜成像情况,u>2f时,光屏上能得到倒立、缩小的实像;f (3)近视镜是凹透镜,且凹透镜对光线有发散作用,若将凹透镜放在蜡烛和凸透镜之间,光线经凹透镜发散后,成的像会远离凸透镜,据此判断蜡烛的移动方向。
此题是探究凸透镜成像的规律,主要考查了实验的探究过程及成像规律的应用。此题看似复杂,其实只要用心,仔细审题,并不难。
21.【答案】凸 倒立 放大 向左
【解析】解:(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点;过凸透镜光心的光线不改变方向。如图所示:
(2)望远镜由物镜和目镜组成,物镜和目镜都是凸透镜;
(3)望远镜的物镜相当于照相机,成倒立、缩小的实像;
(4)因光线a的入射点和光心的距离不变,且凸透镜的焦距不变,所以两次光线a的折射光线应平行,作出光线a经凸透镜后的光线经过C点的光路图,如图所示,所以应将凸透镜水平向左移动。
故答案为:(1)如上图;(2)凸;(3)倒立;缩小;(4)向左。
(1)凸透镜的三条特殊光线:过光心不改变方向;过焦点经凸透镜折射后平行于主光轴;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点;
(2)望远镜由物镜和目镜组成,物镜和目镜都是凸透镜;
(3)望远镜的物镜相当于照相机,成倒立、缩小的实像;望远镜的目镜相当于放大镜,成正立、放大的虚像;
(4)要使光线a经凸透镜后的光线经过C点,先作出其光路图然后即可知凸透镜移动方向。
此题主要考查的是透镜的光路图、凸透镜成像规律的应用及望远镜的原理,对学生要求较高,有一定难度。
22.【答案】解:方案一:采光装置由平面镜M和两个凸透镜L1、L2组成.透镜组置于平面镜M后面,装置中各元件的相对方位及光路图如图所示;平面镜与水平面的夹角α=22.5°;大凸透镜的直径为2W,小凸透镜的直径为W,根据相似三角形的知识可知,两透镜焦距的大小之比f1:f2=2:1;
方案二:采光装置由平面镜M和两个凸透镜L1、L2组成,透镜组置于平面镜M前面,装置中各元件的相对方位及光路图如图2所示;平面镜与水平面的夹角α=22.5°;大凸透镜的直径为2W,小凸透镜的直径为W,根据相似三角形的知识可知,两透镜焦距的大小之比f1:f2=2:1;
方案三、采光装置由平面镜M和一个凸透镜L1、一个凹透镜L2组成,透镜组置于平面镜M后面(也可在M前面即方案四),装置中各元件的相对方位及光路图如图3所示.平面镜与水平面的夹角α=22.5°;大凸透镜的直径为2W,小凸透镜的直径为W,根据相似三角形的知识可知,两透镜焦距的大小之比f1:f2=2:1;
【解析】凸透镜对光线具有会聚作用,凹透镜对光线具有发散作用,平面镜可以反射光线,根据题意选择合适的器件来完成光路。
本题关键要掌握平面镜、凸透镜的光学特性,知道光线经过凸透镜后会平行射出,作出光路图,利用几何知识结合求解。
23.【答案】(1)C;(2)小;(3)A;(4)25
【解析】(1)眼睛很像一架照相机,眼球内的晶状体相当于一个凸透镜.
(2)人眼看近处物体时,物距变小,像距变大,晶状体的焦距变小,像距变小,使像落在视网膜上.
(3)近视眼需用凹透镜矫正.
(4)眼镜的度数就是透镜焦距(以米为单位)的倒数的100倍,眼镜为400度,焦距的倒数是4 m−1,焦距为14m=0.25 m=25 cm.
24.【答案】10.0 倒立、缩小的实像 倒立、等大的实像 13 完整的像 上 下 远视 便于比较像与物的大小关系
【解析】解:(1)由图知,u=v=20.0cm,则可知20.0cm=2f,f=10.0cm;
(2)①在实验1中,此时u=40cm,v=13cm,u>v,成倒立、缩小的实像;
②在实验2中此时v=u=20cm,成倒立、等大的实像;
③实验3中,此时的物距等于实验1中的像距,由于光路可逆,所以实验3中的像距等于实验1中的物距,为13cm;
(3)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,会聚成的像变暗;
(4)由于蜡烛的燃烧,烛焰的高度逐渐降低,则像的位置会偏高,即成在光屏的上半部分,为使像重新回到光屏中央,应将凸透镜向下移动;
(5)图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间,光屏上的像变模糊了,将光屏向左移动,光屏上再次呈现清晰的像,说明镜片对光线有会聚作用,所以此镜片是凸透镜,是远视境的镜片;
(6)LED灯比烛焰更稳定,贴上方格纸能够更好的比较像与物的大小关系,并且无污染。
故答案为:(1)10.0; (2))①倒立、缩小的实像;②倒立、等大的实像;③13;(3)完整的像;(4)上;下;(5)远视;(6)便于比较像与物的大小关系。
(1)当物距等于2f时,成倒立、等大的实像,像距等于2f,根据其结合像距与物距的关系得出结论;
(2)①u>2f时,凸透镜成倒立、缩小的实像,2f>v>f;
②当u=v=2f时,凸透镜成倒立、等大的实像;
③据图得出物距和像距的关系,而后据物距的关系,结合规律分析即可判断;
(3)物体有无数点组成,物体上任一点射向凸透镜有无数条光线,经凸透镜折射后,有无数条折射光线会聚成该点的像。当遮住凸透镜的一部分,还有另外的部分光线,经凸透镜折射会聚成像;
(4)由于蜡烛的燃烧,烛焰的高度逐渐降低,则像的位置会偏高,即屏上像逐渐向上移动,为使像重新回到光屏中央,应将凸透镜向下移动;
(5)凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用;
(6)LED灯比烛焰更稳定,贴上方格纸能够更好的比较像与物的大小关系;
本题考查“探究凸透镜成像规律”的实验,关键掌握凸透镜成像规律及作用,属基础问题的考查,难度不大。
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