卷子答案网-一个不只有答案的网站第五章 透镜及其应用
第3节 凸透镜成像的规律
基础过关全练
知识点 凸透镜成像的规律
1.【新素材·现代科技】(2022湖南郴州中考)2022年6月5日10时44分,神舟十四号飞船成功发射,我国空间站建设又跨出了关键一步。王大爷从报纸上看到这一消息时,感到无比自豪。他用放大镜读报时透过镜片看到的文字是 ( )
A.倒立、缩小的实像 B.正立、放大的虚像
C.倒立、放大的实像 D.正立、缩小的虚像
2.(2023山东鄄城期中)某同学在“探究凸透镜成像的规律”实验中,发现烛焰在光屏上成一个清晰的像,如图所示,下面选项中,工作原理与此现象相同的是( )
A.幻灯机 B.照相机 C.放大镜 D.投影仪
3.【教材P99T2变式】小华做作业时,动手进行了如下的实验探究:找一个圆柱形的玻璃瓶,里面装入水,把一支普通铅笔放在玻璃瓶的一侧,透过玻璃瓶,可以看到那支笔,如图所示。把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,不会观察到的现象是 ( )
A.先成虚像,后成实像
B.笔尖一直变长
C.到某一位置,笔尖突然改变方向
D.笔尖先变长,后变短
4.(2023宁夏同心模拟)某同学做探究凸透镜成像规律的实验,当他把蜡烛移到距离凸透镜32 cm 的地方时,在光屏上观察到如图所示的像,则该凸透镜的焦距可能是 (选填字母)。
A.10 cm B.20 cm C.30 cm D.40 cm
理由是 。
5.【新独家原创】凸透镜是应用最广泛的光学元件之一,其成像规律是设计光学器材的重要依据。为了探究凸透镜的成像规律,小明利用焦距为10 cm的凸透镜和下列器材进行实验。
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上, (选填“点燃”或“不点燃”)蜡烛,调节他们的高度,使 、凸透镜和光屏三者的中心大致在 。
(2)在如图所示的实验情形下,恰好在光屏上得到烛焰清晰的像。此像是 (选填“正立”或“倒立”)、 (选填“放大”或“缩小”)的实像, (选填“投影仪”“照相机”或“放大镜”)就是利用这一成像原理工作的。
(3)将蜡烛移动到光具座35 cm刻度线处,调节光屏位置,在光屏上得到了烛焰倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像。
(4)随着实验的进行,蜡烛逐渐变短,烛焰的像成在了光屏的 (选填“上方”或“下方”),若想让烛焰的像再次成在光屏的中央,小明可以将凸透镜和光屏向 (选填“上”或“下”)移动适当的距离。
(5)将蜡烛移动到光具座45 cm刻度线处,透过凸透镜可以看到烛焰 (选填“正立”或“倒立”)、放大的 (选填“实”或“虚”)像。此时,当蜡烛靠近凸透镜时,像逐渐变 。
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6.【跨学科·物理学与社会发展】(2022广西梧州中考,6,★☆☆)购物支付已进入“刷脸”时代,消费者结账时只需面对摄像头,经系统自动拍照扫描等,确认相关信息后,即可迅速完成交易。下列说法正确的是 ( )
A.摄像头相当于凹透镜
B.摄像头成像特点与照相机相同
C.“刷脸”时,面部位于摄像头两倍焦距以内
D.“刷脸”时,面部经摄像头成正立、缩小的实像
7.【学科素养·科学思维】(2022河南中考,9,★★☆)小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器,如图所示。盒底上放标本,盒盖上嵌入一凸透镜。有焦距为5 cm和10 cm的两种凸透镜,为了在盒盖上方附近,通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,凸透镜焦距f与盒高h选择合理的是( )
A. f=5 cm h=10 cm
B. f=10 cm h=12 cm
C. f=5 cm h=12 cm
D. f=10 cm h=6 cm
8.(2022陕西武功期中,14,★☆☆)如图是投影仪成像原理图。将凸透镜向上移动一点,并移动屏幕,使屏幕上再次成清晰的像,此时所成的像比之前更 (选填“大”或“小”);如果有一只飞虫停在透镜下表面,则屏幕上 (选填“一定能”“可能”或“不能”)出现飞虫的像。
9.【物理跨数学】(2022辽宁大连中山期末,24,★★☆)小明在“探究凸透镜成像规律”实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v随物体到凸透镜的距离u变化的图象,如图所示,该凸透镜的焦距为 cm,若物距为3.5 cm,则光屏上能得到 (选填“缩小”“放大”或“不变”)的像。
10.【实验探究·设计实验】(2022江西中考,19改编,★★☆)物理创新实验小组的同学探究凸透镜成像的规律。
【实验器材】蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等。
【进行实验与收集证据】
(1)测焦距:如图1所示,让凸透镜正对着太阳光,在它的另一侧找到最小最亮的光斑,说明凸透镜对光具有 作用,该凸透镜的焦距为 cm。
(2)组装实验装置:将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上,并对三者进行调节。如图2所示,是他们分别调节完的实验装置,其中调节正确的是 装置(填写字母序号),理由是 ,使像清晰地呈现在光屏的中央。
(3)设计实验表格:请将表格中①和②的内容补充到横线上:① ,② 。
物距u跟焦距f的关系 像的性质
① 大小 ②
【分析与论证】略
【拓展】在实验过程中,光屏上呈现了一个清晰的像,此时,某同学将焦距相同、直径更大的凸透镜替换原凸透镜,则光屏上呈现的像比原来的像 (选填“更大”“更小”或“更亮”)。
素养探究全练
11.【科学探究】小徐通过实验探究凸透镜成实像的规律,他选取焦距为10厘米的凸透镜、一个高度H为3.00厘米的发光体、光屏和光具座等进行实验。正确安装和调节实验器材进行实验,将测得的物距u、像距v、像高h像记录在表中,为了进一步探究凸透镜成实像时,像高h像与物距u、像距v之间的关系,他还进行了适当的运算,将相关数据记录在表中最后一列。
实验 序号 物距u /厘米 像距v /厘米 像高h像 /厘米 像距和物距的比值k
1 60.0 12.0 0.60 0.20
2 50.0 12.5 0.75 0.25
3 30.0 15.0 1.50 0.50
4 18.0 22.5 3.75 1.25
5 16.0 26.7 5.00 1.67
6 14.0 35.0 2.50
(1)根据实验序号1~5的数据,分析比较像距v、像高h像 随物距u的变化情况,可得出的初步结论:同一发光体通过同一凸透镜成实像时, 。
(2)根据实验序号1~5的数据,分析比较像高h像随像距和物距的比值k的变化情况,可得出的初步结论:同一发光体通过同一凸透镜成实像时, 。
(3)请根据表中信息判断,实验序号6中像高h像为 厘米。
(4)小徐在完成上述实验后,认为还可以通过更换或增加实验器材进行拓展探究。
示例:可以用黑色纸片遮挡部分凸透镜,探究遮挡物的形状及大小对凸透镜成像的影响。请仿照示例写出其他拓展探究方案(写出一个方案即可)。
答案全解全析
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1.B 根据放大镜的成像特点可知,放大镜成正立、放大的虚像。
2.B 由图可知,此时物距u大于2f,凸透镜成倒立、缩小的实像,照相机是根据这个原理工作的。
3.B 装水的玻璃瓶相当于一个凸透镜;铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,当其位置在一倍焦距以内时,装水的玻璃瓶相当于放大镜,成正立、放大的虚像;当其位置在一倍焦距与二倍焦距之间时,装水的玻璃瓶相当于投影仪,成倒立、放大的实像,当其位置在二倍焦距以外时,装水的玻璃瓶相当于照相机,成倒立、缩小的实像。
4.解析 由题意知,蜡烛烛焰经该凸透镜折射后成倒立缩小的实像,则物距u=32 cm,且u>2f,故f<16 cm,故该凸透镜的焦距可能是10 cm。
5.(1)点燃 烛焰 同一高度 (2)倒立 缩小 照相机 (3)放大 (4)上方 下 (5)正立 虚 小
解析 (1)只有先将蜡烛点燃,才能确定烛焰的中心,调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度,才能使像成在光屏的中央,便于观察;
(2)此时物距等于30 cm,大于二倍焦距,物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像,照相机就是利用这一原理工作的;
(3)将蜡烛移动到光具座35 cm刻度线处,物距等于15 cm,大于一倍焦距,小于二倍焦距,成倒立、放大的实像;
(4)物距大于一倍焦距,凸透镜成倒立的实像,蜡烛由于燃烧逐渐变短,相对于凸透镜向下移动,所以像逐渐向上移动,将凸透镜和光屏适当向下移,就可以让像成在光屏的中央;
(5)将蜡烛移动到光具座45 cm刻度线处,物距小于一倍焦距,经凸透镜折射后成正立、放大的虚像,当蜡烛逐渐靠近凸透镜时,根据凸透镜成像的规律可知烛焰的虚像逐渐变小。
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6.B 摄像头相当于一个凸透镜,当物距大于二倍焦距时,物体通过摄像头成倒立、缩小的实像,与照相机的成像特点相同,“刷脸”时,面部应位于摄像头两倍焦距之外。
7.D 为了在盒盖上方附近通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,物距应小于焦距。
8.小 不能
解析 将凸透镜向上移动一点,则物距增大,移动屏幕使屏幕上再次成清晰的像,像距变小,像变小;如果有一只飞虫停在透镜下表面,此时它的物距小于焦距,成的是正立的虚像,虚像不能成在光屏上。
9.2 放大
解析 根据凸透镜成像规律知,当u=2f时,u=v=2f,由图可知此时u=v=2f=4 cm,故焦距f=2 cm;当u=3.5 cm时,f
10.【进行实验与收集证据】(1)会聚 5 (2)见解析 (3)①倒正 ②虚实 【拓展】更亮
解析 【进行实验与收集证据】(1)凸透镜对光有会聚作用;最小、最亮的光斑所在的位置就是该凸透镜焦点的位置,焦点到透镜光心的距离就是焦距,则f=5 cm;
(2)蜡烛、凸透镜、光屏,三者在同一条直线上,三者的中心大致在同一高度,像才能成在光屏的中心,由图可知,C装置符合题意;
(3)像的性质包括像的大小、倒正、虚实,由此可知,①为倒正,②为虚实;
【拓展】用另一个与原凸透镜焦距相同、但镜面直径更大的凸透镜替换原凸透镜再次实验,通过凸透镜的光变多,所成的像与原来的像相比更亮。
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11.(1)像距v、像高h像随物距u的减小而增大
(2)像高h像与像距和物距的比值k成正比 (3)7.50 (4)更换不同焦距的凸透镜,探究焦距变化对成像的影响(合理即可)
解析 (1)分析实验序号1~5的数据可知,物距u变小时,像距v变大,像高h像也变大,故可得出结论:同一发光体通过同一凸透镜成实像时,像距v、像高h像随物距u的减小而增大。
(2)根据实验序号1~5的数据可知,像距和物距的比值k变大,像高h像也变大,且h像与k的比值为定值,可得出结论:同一发光体通过同一凸透镜成实像时,像高h像与像距和物距的比值k成正比。
(3)表格数据中,像高在数值上均为比值k的3倍,实验序号6中比值k=2.50,所以像高h像=3×2.50 cm=7.50 cm。
(4)实验中也可更换不同焦距的凸透镜,探究焦距变化对成像的影响。