2020-2022年江苏中考物理3年真题汇编 专题05 光的折射和透镜(学生卷+教师卷)
展开专题05 光的折射和透镜
一、单选题
1.(2020·江苏南通)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,光屏上得到一个倒立、等大的实像,若想再模拟照相机的成像原理,应将
A.蜡烛和光屏都远离透镜 B.蜡烛和光屏都靠近透镜
C.蜡烛远离透镜且光屏靠近透镜 D.蜡烛靠近透镜且光屏远离透镜
【答案】C
【解析】
根据凸透镜成实像时,遵循物近像远像变大的特点知道,若想再模拟照相机的成像原理,即要得到缩小的实像,应增大物距,减小像距,则让蜡烛远离透镜,同时让光屏靠近透镜。
故选C。
2.(2020·江苏苏州)如图所示,烛焰在光屏上刚好成清晰的像。透镜不动,将蜡烛移至刻度处,移动光屏,在光屏上能观察到
A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像
C.正立、放大的实像 D.光屏上不能呈现像
【答案】D
【解析】
如图,物距、像距分别为
此时光屏上出现清晰的像,即
所以焦距为
将蜡烛移至刻度处时,物距变为
物距小于焦距,凸透镜成正立、放大的虚像,虚像不能用光屏承接,所以光屏上不能呈现像;故D符合题意。
故选D。
3.(2020·江苏淮安)将如图甲所示的黑白卡片放在一只未装满水的薄高脚玻璃杯后面,在高脚杯前方观察到的现象如图乙所示,此时装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个( )
A.凸透镜 B.凹透镜 C.凸面镜 D.凹面镜
【答案】A
【解析】
玻璃杯中有水的这一部分中间厚,边缘薄,相当于一个凸透镜。黑白卡片是左右颠倒的,成倒立、放大的实像。
故选A。
4.(2020·江苏徐州)人眼的晶状体相当于凸透镜,观察物体时,物体在视网膜上所成的像是( )
A.缩小的虚像 B.缩小的实像 C.放大的虚像 D.放大的实像
【答案】B
【解析】
若将人眼的晶状体当作凸透镜,视网膜当作光屏,那么在人观察物体时,物距往往要远大于2倍焦距,因此成的像应该是倒立、缩小的实像。
故选B。
5.(2022·江苏连云港)下列关于光现象描述正确的是( )
A.凹透镜对光有发散作用 B.佩戴凸透镜可以矫正近视眼
C.漫反射不遵循光的反射定律 D.白光是由红光和绿光混合而成的
【答案】A
【解析】
A.中间薄,边缘厚的透镜叫凹透镜,对光有发散作用,故A正确;
B.近视眼的晶状体太厚,折光能力太强,来自远处的光会聚在视网膜前,为了使像成在视网膜上,应配戴凹透镜矫正,因为凹透镜对光有发散作用,故B错误;
C.镜面发散和漫反射都遵循光的反射定律,故C错误;
D.太阳光经过三棱镜后形成一条由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等颜色组成的光带,这种现象叫光的色散现象,此实验说明了白光是多种色光组成的,故D错误。
故选A。
6.(2022·江苏苏州)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
【答案】C
【解析】
A.图中物距大于像距,由凸透镜成像规律可知成倒立缩小的实像,故A错误;
B.此时物距为
50.0cm-25.0cm=25.0cm
此时
u>2f
即
25.0cm>2f①
像距
v=67.0cm-50.0cm=17.0cm
此时
2f>v>f
即
2f>17.0cm>f②
由①②得
8.5cm
C.凸透镜成实像时,物近像远像变大,向右移动光屏,像距变大,应该减小物距,才能成清晰的像,再向左移动凸透镜到某位置一定能在光屏上看到清晰的像,故C正确;
D.凸透镜成实像时,物远像近像变小,只将蜡烛向左移动一段距离,物距变大,像距变小,像成在光屏的前面,远视眼镜是凸透镜,对光有会聚作用,放上远视眼镜使像更靠近凸透镜,不能在屏上再次看到清晰的像,故D错误。
故选C。
7.(2021·江苏常州)光从室外透过玻璃进人室内,下列光路图中正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
光从室外透过玻璃进人室内,光从空气折射进入玻璃,折射角小于入射角;再从玻璃折射进入空气,折射角大于入射角;由于光路可逆,空气中的两条光线平行,故ACD错误,B正确。
故选B。
8.(2022·江苏扬州)在天宫课堂中,航天员王亚平将空气注入水球,形成的气泡球与水球的球心都在O点。一束光线从空气射入水球的光路如图所示,其中球心O与入射点的连线为法线。则进入气泡球的折射光线可能为( )
A.① B.② C.③ D.④
【答案】A
【解析】
如图所示,连接O2与O,即为第二次折射的法线;
B.从水中斜射入空气,会发生偏折,而②是传播方向不变,故B不符合题意;
C.从水中斜射入空气,折射角大于入射角,故C不符合题意;
D.根据折射光线与入射光线分居法线两侧,故D不符合题意;
A.综上所述,只有①满足折射光线与入射光线分居法线两侧,且折射角大于入射角,故A符合题意。
故选A。
9.(2020·江苏泰州)如图是学校测温棚里的红外线测温仪,它既能测温,也能摄像,其镜头相当于凸透镜,它正常工作时所成像的性质是( )
A.正立放大的虚像 B.倒立缩小的实像
C.倒立放大的实像 D.正立缩小的实像
【答案】B
【解析】
摄像机的镜头与照相机的镜头类似,应用的凸透镜成实像时,,成倒立缩小的实像。
故选B。
10.(2020·江苏镇江)当蜡烛、透镜甲和光屏放置在图示位置时,烛焰在光屏上成清晰的像,现保持蜡烛和透镜的位置不变,将透镜甲更换为透镜乙后,需将光屏向左移动距离s,方可在光屏上再次成清晰的像。则
A.透镜甲的焦距为20cm B.透镜甲的焦距比乙的大
C.第二次所成的像是放大的 D.光屏移动的距离s<10cm
【答案】B
【解析】
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,即凸透镜的焦距是10cm,故A错误;
B.将透镜甲更换为透镜乙后,需将光屏向左移动距离s,方可在光屏上再次成清晰的像,说明更换为透镜乙后,成像更近,故透镜乙的焦距小于透镜甲的焦距,故B正确;
C.透镜乙的焦距小于透镜甲的焦距,因此更换为透镜乙后,物距大于2f,所成的像是缩小的,故C错误;
D.透镜甲的焦距为10cm,透镜乙的焦距小于透镜甲的焦距,若透镜乙的焦距为5cm以下,则像在5cm10cm之间,则光屏移动的距离s10cm,故D错误。
故选B。
二、填空题
11.(2020·江苏镇江)光在空气和水的分界面处同时发生反射和折射光路如图所示,其中折射角为_____(选填“1”、“2”或“3”),分界面为_____(选填“①”或“②”),分界面的_____方为水,当入射角减小时,反射光线与折射光线的夹角将变_____。
【答案】 2 ② 上 大
【解析】
根据光的反射定律,入射光线与法线的夹角为入射角,反射光线与法线的夹角为反射角,并且反射角等于入射角,由图可知,3、1是入射角和反射角,故①是法线,②是界面,所以CO是入射光线,OA是反射光线,OB为折射光线,其中折射角为2。
光在空气和水的分界面处同时发生反射和折射,如图所示,入射角3比折射角2小,光在光密介质中的角度小,因此分界面的上方是水。
当入射角减小时,折射角和反射角都会变小,因此反射光线与折射光线的夹角将变大。
12.(2020·江苏宿迁)小明在探究“凸透镜成像规律”的实验中,根据测量的数据,绘制了像距v随物距u变化的图象,如图所示,分析图象可知,当物距u=12cm时,物体通过凸透镜成倒立、______的实像,生活中的______(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用了这样的成像原理。
【答案】 缩小 照相机
【解析】
由图可知,当物距等于像距都等于10cm时,成倒立、等大的实像,此时的
u=v=10cm=2f
f=5cm
当物距u=12cm时,物距大于二倍焦距,物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像,其应用是照相机。
13.(2022·江苏连云港)小明在探究凸透镜成像特点时,将蜡烛、凸透镜、光屏放置在如图所示位置时,光屏上恰好出现等大的清晰的像,此凸透镜的焦距为___________。当蜡烛被移至刻度处,无论怎样移动光屏,光屏上始终接收不到像,要想观察到像可以从凸透镜的___________(选填“左”或“右”)侧用眼睛观察,生活中的___________是利用这个原理制成的。
【答案】 10.0 左 放大镜
【解析】
蜡烛恰好在光屏上成倒立、等大的像,由图可知,此时
u=v=20.0cm=2f
则f=10.0cm。
当蜡烛被移至刻度处,此时物距是7.0cm,物距小于焦距,成的是一个正立、放大的虚像,光屏上始终接收不到像,且像和物在凸透镜的同一侧,因此要想看到这个像,应从凸透镜的左侧透过凸透镜去观察。放大镜的原理是物距小于焦距,成正立放大的虚像,所以放大镜是利用这个原理制成的。
14.(2022·江苏无锡)用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律,当点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置时,光屏上呈现烛焰的倒立、____________的实像,若此时将光屏移走,烛焰通过凸透镜____________(选填“能”或“不能”)成实像,将蜡烛移至光具座上40cm处,人站在光屏一侧,通过凸透镜可以看到一个____________、放大的“烛焰”。
【答案】 放大 能 正立
【解析】
凸透镜焦距为10cm,如图所示的位置时,物距为15cm,物距处于一倍焦距和二倍焦距之间,根据凸透镜成像规律,光屏上呈现烛焰的倒立、放大的实像。
若此时将光屏移走,烛焰通过凸透镜依然能够成像,成像特点由物距大小来决定,与有无光屏无关。
将蜡烛移至光具座上40cm处,此时物距小于一倍焦距,根据凸透镜成像规律,此时凸透镜成正立、放大的虚像,不能呈现在光屏上,虚像与蜡烛在同一侧,故人应该站在光屏一侧,通过凸透镜观察虚像。
15.(2020·江苏常州)如图甲所示,一束太阳光通过三棱镜后,在光屏上呈现彩色光带。
(1)这种现象叫做光的______现象。
(2)把温度计放在色散光带红光的外侧,发现其示数变大,表明该处存在人眼看不见的______。
(3)将蓝底、红字的小纸片放在光屏上蓝光区域,小纸片呈现______底、______字。
(4)由上述实验现象可推知:红光照射下某凸透镜的焦距______(小于/等于/大于)蓝光照射下该凸透镜的焦距。
(5)如图乙所示,当用红光照亮物体E时,在光屏上恰好呈倒立、等大的实像:若改用蓝光照亮物体E时,应将光屏适当向______(左/右)移,才能呈现清晰的______(缩小/等大/放大)的像。
【答案】 (1)色散 (2)红外线 (3)蓝 黑 (4)大于 (5)左 缩小
【解析】
(1)太阳光经过三棱镜被分解为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种色光的现象叫作光的色散。
(2)红外线具有热效应,处于其中的物体温度会升高。
(3)不透明物体的蓝色部分能够反射蓝光,看起来是蓝色,红色部分不能反射蓝光,看起来是黑色,所以小纸片呈现蓝底、黑字。
(4)由甲图可知,红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫等七种色光经过三棱镜后折射角依次变大,因此平行于凸透镜主观的这些光线经过凸透镜后,折射角大的光线的先出现会聚点,即焦点,因此焦距短。
(5)红光照射时光屏上成倒立等大的实像,说明此时的物距等于2f,换蓝光照射时,根据(4)中结论可知,此时凸透镜的焦距变小,因此相当于物距变大,即u>2f,像距变小,所以像向透镜移动,我们此时要将光屏向左移动才能再次得到清晰的倒立缩小的像。
16.(2021·江苏连云港)如图所示,一支固定好的激光笔向空水槽底部固定点O打出一束激光。向水槽内加水使水面上升至A点,此时光斑在O点_______侧,这是因为发生了_______现象。打开水槽底部水龙头缓慢放水,同时观察到水槽底部光斑向___________移动。
【答案】 左 光的折射 右
【解析】
光从空气斜射入水中,发生折射,折射角小于入射角,折射光线靠近法线,所以光斑左移。
打开水槽底部水龙头缓慢放水,作出高水位和低水位的图。
由图可知,水槽底部光斑向右移。
17.(2021·江苏常州)2021年5月15日,中国探测器成功着陆火星、屈原在《天问》诗句中所表达的美好愿望成为现实,如图甲,“祝融号“火星车驶离平台的过程中,其后置照相机对着平台先后拍摄得到乙、丙、丁3张照片,照相机的镜头是一个 ______透镜,拍摄过程中相机镜头逐步 ______(向外伸/向内缩)。观看三张照片感觉平台是运动的,这是以 ______为参照物。
【答案】 凸 向内缩 相机镜头
【解析】
照相机镜头是凸透镜,利用凸透镜成像,由图可知,像变小,物距增大,像距减小,所以相机镜头逐步向内缩。
以相机镜头为参照物,平台位置改变,是运动的。
18.(2022·江苏泰州)孤艳阳下的天德湖畔树影婆娑,水中的鹅卵石清晰可见,湖面上的小鸟上下翻飞,景色美不胜收!其中地面上的树影是由光的_______形成的,游人看到水中的鹅卵石是光的______形成的,小鸟从水面飞上树梢,它在水中所成的像到水面距离的大小变化情况是_______。
【答案】 直线传播 折射 变大
【解析】
地面上的树影是光照射到不透明的物体,光照射不到的地方形成的黑暗区域,故是光的直线传播形成的。
水中的鹅卵石反射的光线由水中斜射入空气中时,在水面处发生折射,人眼逆着折射光线看过去,就看到了鹅卵石的像,故人看到鹅卵石是光的折射形成的。
小鸟在水中所成的像属于平面镜成像,像和物体到水面的距离相等,小鸟从水面飞上树梢,物距增大,故像到水面的距离增大。
三、作图题
19.(2022·江苏连云港)如图所示,一束光从空气斜射向水面,请画出这条入射光线的折射光线(注意角度特点并标出箭头方向)。
【答案】
【解析】
由图可知,法线已画出,根据光的折射规律,光从空气斜射入水中时,折射角应该小于入射角,据此在法线左侧做出折射光线,并且标出折射光线的方向。如图所示
20.(2022·江苏苏州)在图中画出垂直于玻璃砖的光线OP经过玻璃砖射出的光路图;
【答案】
【解析】
入射光线垂直射入玻璃,传播方向不变,从玻璃砖出来时会发生偏折,根据折射角大于入射角,画出折射光线,故如图所示:
21.(2020·江苏扬州)按照题目要求作图:作出入射光线对应的折射光线。
【答案】
【解析】
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点;从焦点发出的光线经过凸透镜后会平行于主光轴,据此作出折射光线,如图所示:
。
22.(2022·江苏扬州)如图,请完成光线通过凸透镜的光路图。(F是凸透镜的焦点)
【答案】
【解析】
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点,过焦点的光线经过凸透镜折射后光线与主光轴平行,光路图如下图所示:
23.(2022·江苏泰州)如图,请完成图中光通过透镜后的光路。
【答案】
【解析】
过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变,过焦点入射的光线经凸透镜折射后平行于主光轴,如图所示:
24.(2021·江苏无锡)图中物体AB在凸透镜两倍焦距以外,请画出AB经凸透镜所成像A'B′的大致位置。
【答案】
【解析】
画出从A点发出的平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点、通过光心的光线传播方向不变,折射光线的交点可得A点的像,垂直主光轴画出像A′B′。
四、实验题
25.(2021·江苏)在“探究凸透镜成像的规律”实验中:
(1)将凸透镜正对太阳,可在凸透镜后方得到一个最小、最亮的光斑,则光斑到凸透镜光心的距离为凸透镜的_____________。
(2)如图甲所示,此时烛焰在光屏上成清晰的像,则像的性质是__________。
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)保持烛焰和光屏位置不变,取走凸透镜,则光屏上( )
A.成正立、等大的实像 B.成倒立、等大的实像
C.成正立、等大的虚像 D.不成像
(4)保持烛焰和光屏位置不变,在原凸透镜位置换上另一个透镜模拟近视眼的成因。接着小莉和小华分别用自己的近视眼镜来模拟视力矫正。小莉的眼镜放在透镜前时,像仍成在光屏前方:小华的眼镜放在透镜前时,光屏上恰能成清晰的像.整个实验过程中用到的四块透镜如图乙所示,则放小华的眼镜时,实验所用的两块透镜分别是____________(填编号)。
【答案】 (1)焦距 (2)B (3)D (4)①③
【解析】
(1)凸透镜对光有会聚作用,会将平行于透镜主光轴的光会聚于主光轴上的一点,这个点叫做该透镜的焦点,从焦点到透镜光心的距离叫透镜的焦距。
(2)分析图可知,此时物距大于像距,又能在光屏上成像,说明物体放在了该透镜的两倍焦距以外,成倒立缩小的实像,故ACD不符合题意;B不符合题意。故选B。
(3)保持烛焰和光屏位置不变,取走凸透镜,光直接照射到光屏上,不能被会聚成像,所以此时光屏上不成像。故ABC不符合题意;D符合题意。故选D。
(4)由题可知,保持烛焰和光屏位置不变,在原凸透镜位置换上另一个透镜模拟近视眼的成因。形成近视眼是因为眼睛晶状体太厚,折光能力太强,成像在视网膜的前方。四块透镜中的①②为凸透镜来模拟眼睛,是由②换成了①;小华的眼镜放在透镜前时,光屏上恰能成清晰的像,说明小华的眼镜对光的发散作用比小莉的大,是凹透镜中的③。故实验所用的两块透镜分别是①③。
26.(2021·江苏)小娟对有关光学实验进行比较研究。
(1)探究凸透镜成像规律时,调节器材使烛焰和光屏的中心位于透镜的______上。器材在图示位置时,观察到光屏上呈现烛焰清晰的像,则该像为倒立、______实像,若将蜡烛移至35cm处,此时凸透镜对烛焰发出的光起______作用;
(2)将图中的透镜换为带小孔的遮光板,烛焰的像成在光屏下方,要让像成在光屏中央,应将小孔向______调节,此时的像与图中透镜所成的像相比,像的大小______。
【答案】 (1)主光轴 等大 会聚 (2)上 不变
【解析】
(1)探究凸透镜成像规律时,为了使烛焰的像成在光屏的中央,需调节烛焰、透镜和光屏的中心在同一高度,也就是使烛焰和光屏的中心位于透镜的主光轴上。
分析图可知,此时像距等于物距,说明蜡烛放在了该透镜的两倍焦距处,成倒立等大的实像。
凸透镜对所有照射到透镜上的光都有会聚作用。
(2)小孔成像时,成倒立的实像,烛焰的像成在光屏下方,需将蜡烛和光屏向下调节或者将小孔向上调节,使像成在光屏的中央。
将透镜换成小孔,像距等于物距,还是成倒立等大的实像,所以和透镜所成的像相比,像的大小不变。
27.(2020·江苏盐城)小华做“探究凸透镜成像规律”实验:
(1)将平行光______凸透镜,移动光屏,直至光屏上形成一个最小最亮的光斑,如图甲所示,该凸透镜的焦距为______cm;
(2)将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧,调节它们的高度,使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上,这样做目的是使像呈现在______;
(3)将蜡烛移动到图乙所示位置,需向______侧移动光屏,直至在光屏上找到______的倒立、缩小的实像。
【答案】 (1)正对 10.0 (2)主光轴 光屏的中央 (3)右 烛焰清晰
【解析】
(1)由图甲可知,将平行光正对凸透镜,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,焦距是焦点到透镜光心的距离,凸透镜的焦距为
f=60.0cm-50.0cm=10.0cm
(2)为了使像成在光屏的中央,需要使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。
(3)由图乙可知,物距
u=50.0cm-20.0cm=30.0cm>2f
像距
2f>v>f
20.0cm>v>10.0cm
需要向右移动光屏,直至在光屏上找到烛焰清晰的倒立、缩小的实像。
28.(2020·江苏南京)小明做“探究凸透镜成像规律”实验:
(1)调整实验器材高度时,蜡烛 ______ (选填“需要”或“不需要”)点燃;
(2)他用同一凸透镜做了两次实验,如图甲、乙所示,光屏上均有清晰的像(未画出),其中成缩小像的是图 ______ ;
(3)凸透镜的焦距可能是 ______ (填字母);
A.5cm B.8cm C.10cm D.15cm
(4)在图乙中将一镜片放在烛焰和透镜之间后,光屏上的像变模糊了,将光屏向左移动,光屏上再次出现清晰的像,则所加镜片可以矫正图 ______ (选填“丙”或“丁”)的视力缺陷。
【答案】 (1)需要 (2)甲 (3)C (4)丁
【解析】
(1)只有将蜡烛点燃,才可以调整烛焰、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度。
(2)图甲中物距大于像距,光屏上成倒立、缩小的实像。
(3)图乙中,物距小于像距,成倒立、放大的实像,物距
u=50cm-32cm=18cm
2f>18cm>f①
像距
v=73cm-50cm=23cm
23cm>2f②
由①②得到
11.5cm>f>9cm
故选C。
(4)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,说明该镜片将光线会聚了,对光线起到会聚作用的是凸透镜,可以矫正远视眼,远视眼的晶状体较薄,会聚能力较弱,看近处的物体时,将像成在视网膜的后面,丁图是远视眼,此镜片可以矫正丁图的视力缺陷。
29.(2021·江苏扬州)“一双好眼睛,能更好地探索未来”,小丽了解到人眼的晶状体相当于凸透镜,眼睛是如何看清远近不同物体的?她对这一问题产生了浓厚兴趣;
(1)首先用平行光正对凸透镜A照射,如图甲所示,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距f=______cm;
(2)然后适当调整凸透镜A和光屏的位置,移动蜡烛,使烛焰在光屏上成清晰的像,如图乙所示;接着她将凸透镜A换为焦距稍大的凸透镜B,并保持位置不变,移动蜡烛,使烛焰在光屏上再次成清晰的像,如图丙所示,可见小丽研究的问题是:当凸透镜成实像时保持______距离不变,探究______的关系;
(3)通过探究发现,当人眼观察近处物体时,晶状体的焦距变______。
【答案】 (1)10.0 (2)光屏到凸透镜 远近不同物体成清晰的像与凸透镜焦距 (3)短
【解析】
(1)图甲中,用平行光正对位于10.0cm刻度处的凸透镜A照射,在位于20.0cm刻度的光屏上出现一个最小最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为
f=20.0cm-10.0cm=10.0cm
(2)小丽提出的问题是“眼睛是如何看清远近不同物体的?”,实验中凸透镜相当于人眼的晶状体,光屏相当于视网膜,蜡烛相当于物体,因为眼球的前后距离是不变的,故乙、丙两图中保持光屏到凸透镜的位置不变,改变了凸透镜的焦距,调整蜡烛到凸透镜的距离,使光屏上再次出现清晰的像。这一过程中,保持了光屏到凸透镜距离不变,探究远近不同物体成清晰的像与凸透镜焦距的关系。
(3)当人眼观察近处物体时,物距减小,若晶状体的焦距不调节,根据凸透镜成像规律可知,此时像距会变大,所成的像会位于视网膜的后方。为了使像前移到视网膜上,则通过晶状体的光线要更加会聚,所以晶状体的凸度要变大,焦距要变短。
30.(2021·江苏苏州)用蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上进行”探究凸透镜成像规律”的实验,
(1)当蜡烛,凸透镜,光屏在光具座标尺上位置如图时,在光屏上能成________、缩小的实像,生活中的________(照相机/放大镜/幻灯机)就是利用这个原理制成的;
(2)这个凸透镜的焦距可能是________;
A.8cm B.12cm C.16cm D.20cm
(3)若仅将图中凸透镜移动到刻度值为________cm处,光屏上可再次呈现一个清晰的像;
(4)若仅将图中光屏向右移动一小段距离,在凸透镜和烛焰之间放置一个合适的________(近视/远视)眼镜,可使光屏上再次得到烛焰清晰的像。
【答案】 (1)倒立 照相机 (2) B (3)40 (4)近视
【解析】
(1)由蜡烛,凸透镜,光屏在光具座标尺上位置可知,此时物距大于像距,根据凸透镜成像的规律可知,在光屏上能成倒立、缩小的实像。生活中的照相机就是利用这个原理制成的。
(2)由图可知,此时物距为
u=50.0cm-20.0cm=30.0cm
根据凸透镜成像的规律,成倒立缩小的实像时,u>2f,即f<15.0cm;
像距为
v=70.0cm-50.0cm=20.0cm
此时2f>v>f,则10.0cm<f<20.0cm。综上所述,可得10.0cm<f<15.0cm,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
(3)在光的折射现象中,光路是可逆的,当移动后的物距等于原来的像距时,可以再次成像,故将凸透镜置于40.0cm刻度线时可以再次成像。
(4)将图中光屏向右移动一小段距离,此时像位于光屏之前,要想在光屏上再次得到清晰的像,需要将光适当发散,故要在凸透镜和蜡烛之间放置适当的凹透镜,近视眼镜就是凹透镜。
31.(2021·江苏泰州)小明在做模拟“视力的缺陷与矫正”的实验中。
(1)他将凸透镜、光屏在光具座上组装好,然后把凸透镜正对较远处的窗户,移动光屏,在图示位置的光屏上得到窗户清晰的像,则该凸透镜的焦距约为___________cm。
(2)将凸透镜固定在光具座上不动,接着小明把蜡烛点燃,并调整烛焰和光屏的中心位于凸透镜的_________,然后将蜡烛移动到光具座的35cm刻度线处,并移动光屏,直到光屏上得到烛焰清晰的倒立、________的实像,日常生活中的________(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一规律制成的。
(3)小明将蜡烛移到光具座最左端,拿来一副近视眼镜放在凸透镜的左侧并靠近凸透镜后,移动光屏,在光屏上得到清晰的像。拿去眼镜,将光屏向________(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动适当距离后,光屏上的像又重新清晰了,说明近视眼看远处物体时,像落在视网膜的________(选填“前方”或“后方”)。
【答案】 (1)10.0 (2)主光轴 放大 投影仪 (3)靠近 前方
【解析】
(1) 把凸透镜正对较远处的窗户,相当于平行光,在图示位置的光屏上得到窗户清晰的像,相当于焦点,所以焦距为10.0cm。
(2)使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,其目的是使像成在光屏的中央。
将蜡烛移动到光具座的35cm刻度线处,物体在一倍焦距到二倍焦距之间,成倒立、放大的实像,投影仪利用这个规律制成。
(3)近视眼镜是凹透镜,发散光线,拿去眼镜,像会变近,光屏要靠近透镜,说明近视眼看远处物体时,像落在视网膜的前方。
32.(2021·江苏宿迁)用如图所示装置探究平面镜成像特点。
(1)将蜡烛、薄玻璃板、光屏和刻度尺按如图所示放置,则在光屏上______(选填“能”或“不能”)呈现烛焰的像,说明物体通过平面镜成的是______像;
(2)用焦距为8cm的凸透镜替换薄玻璃板,若不改变蜡烛的位置,则应将光屏向______(选填“左”或“右”)移动,才能在光屏上呈烛焰清晰的像,生活中的______(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这样的成像原理工作的。
【答案】 (1)不能 虚 (2)左 照相机
【解析】
(1)薄玻璃板相当于平面镜,平面镜成虚像,不能成在光屏上。
(2)由题可知物距大于两倍焦距,成倒立缩小实像,像距在一倍二倍焦距之间,即在刻度38.0~46.0cm之间,所以光屏左移,照相机就是利用这样的成像原理工作的。
33.(2021·江苏淮安)如图所示,用焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)为了使像成在光屏中央,应调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的___________上。
(2)如图所示,当蜡烛距离凸透镜15cm时,移动光屏,可在光屏上找到一个清晰的倒立、___________ (填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。在照神相机、投影仪、放大镜中,成像情况与之类似的是___________。
(3)当光屏上成清晰的像时,用白纸遮住凸透镜的上半部分,则烛焰的像亮度将___________。
【答案】 (1)主光轴 (2)放大 投影仪 (3)变暗
【解析】
(1)为了使像成在光屏中央,便于观察,应调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。
(2)由图中可知,当蜡烛距离凸透镜15cm时,此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距,故此时所成的像为倒立、放大的实像;成像情况与之类似的是投影仪。
(3)用白纸遮住凸透镜的上半部分时,凸透镜的剩余部分对光仍然具有偏折能力,但因遮住了上半部分,故入射光线将减少,因此烛焰的像亮度将变暗。
34.(2021·江苏镇江)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。
【答案】 (1)主光轴 (2)倒立 实 (3)照相机 (4)5 等大
【解析】
(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)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)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)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。
35.(2022·江苏泰州)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。
【答案】 2.0 放大 远视
【解析】
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
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。
凸透镜对光线具有会聚作用,可以用于矫正远视眼。
五、解答题(共0分)
36.(2020·江苏徐州)如图所示是医用笔形手电筒的小灯泡,它的玻璃泡前部中央厚,边缘薄,请你解释这样做的物理道理:______。
【答案】中央厚边缘薄构成了一个玻璃凸透镜,灯丝位于该凸透镜的焦点上,发出的发散光线经过凸透镜汇聚后平行于主光轴射出,能够射得远,光线集中、强度大
【解析】
中央厚边缘薄构成了一个玻璃凸透镜,灯丝位于该凸透镜的焦点上,发出的发散光线经过凸透镜汇聚后平行于主光轴射出,能够射得远,光线集中、强度大。
37.(2021·江苏无锡)如图所示,平行光通过图中左侧虚线框(其中放置一块透镜)后,在右侧光屏上形成一个圆形光斑,该光斑的直径比透镜大。请你判断虚线框中是否是凸透镜,说出接下来的操作及判断方法。(不添加其它器材)
(1)操作:将光屏______;
(2)判断方法:______。
【答案】 向左移动 若光斑一直变小,则为凹透镜;若光斑先变小后变大,则为凸透镜
【解析】
(1)凸透镜对光线有会聚作用,且光线会在焦点后又会发散;而凹透镜对光有发散作用。因为此时光屏上成的是光斑,不是最小最亮的点,所以应该将光屏向左移动。
(2)根据透镜对光线的作用可判断,在光屏向左移动的过程中,若光斑一直变小,则为凹透镜;若光斑先变小后变大,则为凸透镜。
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