2.3透镜成像
一.选择题(共12小题)
1.关于区分凸透镜和凹透镜,以下说法正确的是( )
A.放在太阳光下,出现一大块光斑的是凸透镜
B.用透镜观察景物,放大的是凹透镜
C.用手摸形状,中间较边缘薄的是凹透镜
D.以上做法都对
2.把一滴水银滴在玻璃板上,这滴水银大致可看成( )
A.凸面镜
B.凸透镜
C.平面镜
D.凹面镜
3.在森林里随地丢弃瓶子,雨水进入透明的瓶子后,被阳光照射可能会引发火灾,图中与此光学原理相同的是( )
A.凸透镜会聚光线
B.小孔成像
C.凹透镜发散光线
D.平面镜成像
4.小明在森林公园游玩时,看到地上一个丢弃的透明塑料瓶。她想如果下雨使瓶中进了水,就可能会成为森林火灾的元凶,于是她捡起瓶子丢进了垃圾桶。这其中引起火灾的主要原因( )
A.盛有水的透明塑料瓶相当于一凸透镜,对光线有发散作用
B.盛有水的透明塑料瓶相当于一凸透镜,对光线有会聚作用
C.盛有水的透明塑料瓶相当于一凹透镜,对光线有会聚作用
D.盛有水的透明塑料瓶相当于一凹透镜,对光线有发散作用
5.以下光学仪器或元件中,对光起发散作用的是( )
A.潜望镜
B.平面镜
C.凸透镜
D.凹透镜
6.在研究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛和透镜放在图所示的位置时,移动光屏到55cm刻度处,光屏上得到清晰的像。若透镜位置不变,将蜡烛移到25cm刻度处,则以下判断正确的是( )
①移动光屏,一定可以在屏上得到倒立放大的像
②移动光屏,可能在屏上得到倒立缩小的像
③移动光屏,再次成像的像距为30cm
A.只有①
B.①和②
C.①和③
D.②和③
7.小强用光具座做凸透镜成像实验时,把发光物体放在距凸透镜50厘米处时,能在光屏上找到一个清晰倒立缩小的像,则该凸透镜的焦距可能是( )
A.20厘米
B.30厘米
C.40厘米
D.50厘米
8.凸透镜成像,焦距是10厘米,蜡烛和凸透镜之间的距离是35厘米,能成像的性质是( )
A.放大实像
B.放大虚像
C.等大实像
D.缩小实像
9.人们在电影院里观看银幕上出现的情景,这些情景对人的眼睛而言( )
A.它是物
B.是放大正立的实像
C.是放大、正立的虚像
D.是放大、倒立的实像
10.我们能看见物体的原因是( )
A.有光线进入我们的眼睛
B.光照射在物体上产生了镜面反射
C.物体一定要发射或反射光
D.光照射在物体上产生了漫反射
11.如图所示来自远处物体光线经过某同学的眼球折光后的成像情况,则产生上述情况的原因和用于矫正的眼镜分别是( )
A.晶状体焦距过小,近视眼,凸透镜
B.晶状体焦距过小,近视眼,凹透镜
C.晶状体焦距过大,远视眼,凸透镜
D.晶状体焦距过大,远视眼,凹透镜
12.图中a、b是同一人的两幅照片,b图中他拿的眼镜( )
A.属于凸透镜,可用于矫正近视眼
B.属于凸透镜,可用于矫正远视眼
C.属于凹透镜,可用于矫正远视眼
D.属于凹透镜,可用于矫正近视眼
二.填空题(共7小题)
13.凸透镜对光线有
作用,如图所示的透镜中,图
是凸透镜,图
是凹透镜。(选填序号)
14.利用激光的平行度好,将激光束射入光盘,激光经过
(填“反射”或“折射”)后被光学装置接收,处理后就可以还原成声音和图象。激光还有一个特点是亮度高,如果激光照射到人眼,由于眼球的晶状体相当于
(填“凸透镜”或“凹透镜”),激光经过眼球
(填“会聚”或“发散”)在视网膜上,会严重灼伤视网膜,造成永久性伤害。
15.某同学用三个材料相同而厚度不同的凸透镜来研究它们对平行光的作用。研究过程如图中(a)、(b)、(c)所示。请仔细观察装置和实验现象,然后归纳得出初步结论:
(1)由(a)或(b)或(c)可得:凸透镜对平行光有
作用;
(2)由(a)和(b)和(c)可得:
。
16.如图所示光学元件是
,它对光线有
作用,通过它在一定范围内我们能看到一个
(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的
(选填“实”或“虚”)像。
17.许多家庭的门上都装有防盗门镜(俗称“猫眼”),从室内透过防盗门镜向外看,可以看到来客正立、缩小的像,由此可以断定,此时防盗门镜的作用相当于一个
透镜(选填“凸”或“凹”)。如果从室外透过防盗门镜向室内看,
(选填“能”或“不能”)看清室内物品。
18.小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时,其实验装置的示意图如图所示,a、b、c、d、e是主光轴上的五个点,F点和2F点分别是凸透镜的焦点和二倍焦距点。
在a、b、c、d、e这五个点中:
(1)把烛焰放在
点上,可以成正立,放大的虚像。
(2)把烛焰放在
点上,所成的像最小。
(3)把烛焰放在
点上是类似照相机成像。
(4)把烛焰放在
点上是类似投影仪成像。
19.某同学用如图所示的装置研究凸透镜成实像的规律,当他把焦距为10厘米的凸透镜放在如图所示的位置时,光屏上恰能成一个
的像,此时光屏应在光具座的
厘米刻度范围内移动(选填“60﹣70”或“大于70”);如果保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜向
移动,(选填“左”或“右”)就能在光屏上再次找到一个
的像。
三.作图题(共2小题)
20.在图中画出对应的折射光线。
21.如图所示,请画出入射光线a、b、c经过透镜后的折射光线。
四.实验探究题(共5小题)
22.为了“探究凸透镜成实像的规律”,某小组同学利用焦距为10厘米的凸透镜、物高L物为3.00厘米的发光体、光屏和光具座先后进行实验,实验步骤和操作均正确,并将每次实验测得的物距u、像距v、所成像的高L像分别记录在表中。
实验序号
物距u(厘米)
像距v(厘米)
像高L物(厘米)
1
60.0
12.0
0.60
2
50.0
12.5
0.75
3
30.0
15.0
1.50
4
18.0
22.5
3.75
5
15.0
6
14.0
35.0
7.50
(1)分析比较实验序号1与2与3与4与6中的像距v随物距u的变化情况及相关条件,可得出的初步结论是:当凸透镜成实像
。
(2)分析比较实验序号1与2与3中的物距u和像距v的大小关系及成像情况,可得出的初步结论是:
。
(3)进一步分析比较实验序号1与2与3与4与6中的物距u与像距v的比值和物高L物与像高L像的比值的关系,可得出的结论是:当凸透镜成实像,
。
(4)利用以上结论及相关规律把第5组数据补全。
、
。
23.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,用焦距f为8厘米的凸透镜和物高h物为5厘米的光源等器材进行实验,为了研究凸透镜成实像时,像的大小与物距u、像距v之间的关系,他们计算了物距与像距的比值k,并将相关数据记录在表1中。
表1:f=8厘米,h物=5厘米
序号
物距u(厘米)
像距v(厘米)
像高h像(厘米)
物距与像距的比值k
1
28.0
11.2
2.0
2.5
2
24.0
12.0
2.5
2.0
3
18.0
14.4
4.0
1.25
4
13.0
20.8
8.0
0.625
5
12.0
24.0
10.0
0.50
6
10.0
40.0
20.0
0.25
①根据实验序号1~3的物距与像距大小关系及相关条件,通过比较像高h像与
的大小关系,可得出初步结论是:同一凸透镜成缩小的实像时,
。
②根据实验序号1~6的数据及相关条件,分析比较像距v、像高h像随物距u的变化情况,可得出的初步结论是:同一凸透镜成实像时,
。
③综合分析比较实验序号1~6中物距与像距的比值k和像高h像的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同一凸透镜成实像时,
。
24.如图所示,物体MN放在凸透镜前,0cm处为凸透镜光心,M点发出的光线a平行于主光轴。
①凸透镜的焦距是
cm,物距是
cm;
②画出光线b经过光心后的光线;
③物体MN经凸透镜成的像M′N′相对于物是
(选填“放大”“等大”或“缩小”)
(选填“正立”或“倒立”)的。
25.某小组同学在“探究凸透镜成像的规律”实验中,选取焦距为10厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体、光屏和光具座进行实验。将测得的物距u、像距v以及所成像的像高L像分别记录在表一中。在得到凸透镜成实像的初步规律后,为了进一步研究,他们进行行适量的运算,将结果记录在表一的后两列中。
表一:f=10厘米,h物=3厘米
实验序号
u(厘米)
v(厘米)
L像(厘米)
(厘米﹣1)
(厘米﹣1)
1
60.0
12.0
0.60
0.017
0.083
2
50.0
12.5
0.75
0.020
0.080
3
30.0
15.0
1.50
0.033
0.067
4
20.0
20.0
3.00
0.050
0.050
5
17.0
24.3
4.29
0.059
0.041
6
15.0
30.0
6.00
0.067
0.033
7
13.0
43.3
9.99
0.077
0.023
8
12.0
60.0
15.00
0.083
0.017
①根据实验序号1~3的数据,分析比较u与v的大小关系及成像情况,可得出的初步结论是:当同一凸透镜成实像时,
,成缩小的像。
②根据实验序号4~8的数据,分析比较物距变化量△u与像距变化量△v的大小关系及成像情况:
(a)可得出的初步结论是:同一凸透镜成实像时,
。
(b)判断:当u=11厘米时,v
76.7厘米(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
③分析比较实验序号1、8(或3、6)中u与v的关系及相关条件,可知:当u=12.5厘米时,v=
厘米。
④进一步综合分析表一中运算的数据及相关条件可得出一定的规律,请根据这一规律在表二实验序号9中填入相应的数据。
表二f=5厘米,h物=3厘米
实验序号
(厘米﹣1)
(厘米﹣1)
9
0.15
26.小杨同学做“探究凸透镜成像的规律”实验,他选用焦距为15厘米,10厘米的两个透镜,高度H为3.00厘米的发光体进行实验,并把实验数据记录在表一和表二中。
表一(焦距15厘米,物高H=3.00厘米)
表二(焦距10厘米,物高H=3.00厘米)
实验序号
物距u(厘米)
像距v(厘米)
像高h(厘米)
像与物体的距离(厘米)
实验序号
物距u(厘米)
像距v(厘米)
像高h(厘米)
像与物体的距离(厘米)
1
20.0
60.0
9.00
80.0
6
60.0
15.00
2
22.5
45.0
6.00
67.5
7
14.0
35.0
7.50
49.0
3
30.0
30.0
3.00
60.0
8
18.0
22.5
40.5
4
40.0
24.0
1.80
64.0
9
35.0
14.0
1.20
49.0
5
45.0
22.5
1.50
67.5
10
60.0
12.0
0.60
72.0
①根据实验序号1、2、3、4、5或7、9、10数据中物距u、像距v、像高h的变化情况,可得出初步结论是:同一凸透镜成实像时,
。
②根据实验序号2与5或7与9的数据,发现同一凸透镜成实像时,当
,像与物体的距离相同。
③进一步分析表格中的数据,请你推断实验序号6中的物距u为
厘米,像与物体的距离为
厘米。
④进一步分析表格中的像距v、物距u、像高h、物高H的关系,可推断实验序号8中的像高为
厘米。
参考答案
一.选择题(共12小题)
1.【解答】解:A、放在太阳光下,出现一大块光斑,对光线起发散作用,因此是凹透镜,故A错误。
B、用透镜观察景物,放大的是凸透镜,故B错误;
CD、用手摸形状,中间较边缘薄的是凹透镜,边缘薄、中间厚的是凸透镜,故C正确,D错误。
故选:C。
2.【解答】解:所有液体都有表面张力,水银的表面张力很大,足可以支撑它的重力,由于张力是指向物体重心的,所以呈圆形。即一滴水银滴在玻璃板上,水银在玻璃上是球形的,而且水银是不透明的,所以把它可以看做是球面的一部分,是凸面镜。
故选:A。
3.【解答】解:在森林里随地丢弃瓶子,雨水进入透明的瓶子后,形成水凸透镜,水凸透镜对光线有会聚作用,能使太阳光会聚于一点,这点的温度很高,会把枯叶点燃,导致森林火灾。
A、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚成一点,这点是凸透镜的焦点,图示反映了凸透镜对光线有会聚作用。与题干的原理相同。
B、蜡烛发出的光线经过小孔射到光屏上,是小孔成像,小孔成像是光的直线传播形成的。与题干的原理不同。
C、平行于主光轴的光线经凹透镜折射后远离主光轴,说明凹透镜对光线具有发散作用。与题干的原理不同。
D、平面镜成像,属于光的反射现象。与题干的原理不同。
故选:A。
4.【解答】解:盛水的透明塑料瓶相当于一个凸透镜,可以将射来的太阳光会聚在一点上,会聚点的温度比较高,可能会引起火灾。因此,不能在森林里随意丢弃透明塑料瓶。
故选:B。
5.【解答】解:对光有发散作用的有:凹透镜和凸面镜,对光有会聚作用的有:凸透镜和凹面镜,平面镜使光线发生镜面反射,既不会聚也不发散。
故选:D。
6.【解答】解:当蜡烛和透镜放在图所示的位置时,移动光屏到55cm刻度处,光屏上得到清晰的像,物距u=30cm>2f,像距v=15cm,f<15cm<2f,解得7.5cm<f<15cm,
透镜位置不变,将蜡烛移到25cm刻度处,u′=15cm,根据光的可逆性,移动光屏,再次成像的像距为30cm,故①③正确;②错误;
故选:C。
7.【解答】解:小强当把物体放在距离凸透镜50cm处时,能在光屏上得到一个倒立缩小的实像。说明50cm>2f,所以f<25cm。
故选:A。
8.【解答】解:已知焦距f=10cm,蜡烛和凸透镜之间的距离u=35cm,则u>2f,成倒立、缩小的实像。
故选:D。
9.【解答】解:银幕上出现的情景是实像,但对于眼睛而言,银幕上出现的情景是物,还会在视网膜上成倒立、缩小的实像。
故选:A。
10.【解答】解:我们能看见物体是因为有光线进入我们的眼睛。我们能看到不发光的物体是因为它能反射光,将光线反射到我们眼睛里。
故选:A。
11.【解答】解:像成在视网膜的前面,说明晶状体的会聚能力太强,晶状体的焦距过小,所以应戴发散透镜即凹透镜进行矫正。
故选:B。
12.【解答】解:由图可知,当把眼睛片靠近眼睛时,发现眼睛被放大,所以该镜片是凸透镜;
凸透镜对光线有会聚作用,可以用来矫正远视眼;
故选:B。
二.填空题(共7小题)
13.【解答】解:我们通常把中间厚边缘薄的透镜称为凸透镜,所以图中AD为凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用;
我们把中间薄边缘厚的透镜称为凹透镜,所以图中BC为凹透镜,凹透镜对光线有发散的作用。
故答案为:会聚;AD;BC。
14.【解答】解:激光束射入光盘,经过反射后被光学装置接收,处理后就可以还原成声音和图象,这是利用了利用激光的平行度好这一特点。
如果激光照射到人眼,由于眼球的晶状体相当于凸透镜,凸透镜对光线的会聚作用,激光经过眼球会聚在视网膜上,会严重灼伤视网膜,造成永久性伤害,这是因为激光的亮度高。
故答案为:反射;凸透镜;会聚;
15.【解答】解:(1)根据图示可知,折射光线比入射光线靠近了主光轴,因此由(a)或(b)或(c)可得:凸透镜对平行光线有会聚作用;
(2)因为三个凸透镜的凹凸程度不同,材料相同,由图(a)和(b)和(c)可得:凸透镜的焦距是不同的,并且厚度越厚会聚作用越明显,即同种材料不同厚度的凸透镜,厚度越厚会聚作用越明显。
故答案为:(1)会聚;(2)同种材料不同厚度的凸透镜,厚度越厚会聚作用越明显。
16.【解答】解:由图知,该透镜的中间比边缘薄,所以它是凹透镜;凹透镜对光线有发散作用,凹透镜又叫发散透镜。凹透镜可以成像,通过它在一定范围内我们能看到一个正立、缩小的虚像。
故答案为:凹透镜;发散;缩小;虚。
17.【解答】解:门镜是由两块透镜组合而成。
(1)当我们从门内向外看时,物镜是凹透镜,目镜是凸透镜,凹透镜的焦距极短,它将室外的人或物成一缩小的正立虚像,此像正好落在目镜(凸透镜)焦点之内,此时的目镜起着放大镜的作用,最后得到一个较为放大的正立虚像。所以防盗门镜的作用相当于一个凹透镜。
(2)人从外向内看时,此时的门镜相当于一个凹透镜,凹透镜对光学有发散的作用,所以看不到屋内成像情况。
故答案为:凹;不能。
18.【解答】解:如图,e在一倍焦距以内成正立放大虚像,a,b在二倍焦距以外成倒立缩小实像,a较远,所成的像最小。
投影仪成像成倒立放大实像,所以物距大于一倍焦距小于二倍焦距,c,d在一倍焦距和二倍焦距之间。
照相机成像成倒立缩小实像,物距大于二倍,a,b在二倍焦距以外。
答案为:(1)e,(2)a,(3)a或b,(4)c或d。
19.【解答】解:把焦距为10厘米的凸透镜放在如图所示的位置时,此时的物距为35cm,物距大于二倍焦距,成的是倒立、缩小的实像;此时的像距在一倍焦距和二倍焦距之间,故光屏应在光具座的60﹣70厘米刻度范围内移动;在光的折射中,光路是可逆的,保持蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜向左移动,就能在光屏上再次找到一个倒立、放大的实像。
故答案为:倒立、缩小;60﹣70;左;倒立、放大。
三.作图题(共2小题)
20.【解答】解:①通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;如图所示:
②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点。如图所示:
③过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。如图所示:
21.【解答】解:①平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点;
②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。如图所示:
四.实验探究题(共5小题)
22.【解答】解:(1)分析比较实验序号1与2与3与4与6中的像距v随物距u的变化情况可知:当物距减小时,像距增大,即:像距随物距的减小而增大;
(2)分析比较实验序号1与2与3中的物距u和像距v的大小关系可知,当物距大于像距,凸透镜成缩小的实像;
(3)在实验序号1中,像距与物距的比值:==,像的高度与物体的高度的比值为:==;
在实验序号2中,像距与物距的比值:==,像的高度与物体的高度的比值为:==;
在实验序号3中,像距与物距的比值:==,像的高度与物体的高度的比值为:==;
依此类推………
根据以上数据可知,由此可知,凸透镜成实像时,像距与物距的比值等于像高与物高的比值;
(4)根据在光的折射现象中,光路可逆,由实验数据3可知,当u=15.0cm,v=30.0cm;
实验序号5中像距和物距的比值:==2,则像的高度与物体的高度的比值为:=2,所以L像=2L物=2×3.00cm=6.00cm。
故答案为:(1)像距随物距的减小而增大;(2)物距大于像距,凸透镜成缩小的实像;(3)像距与物距的比值等于像高与物高的比值;
(4)30.0;(5)6.00。
23.【解答】解:
①根据实验序号1~3的物距与像距大小关系及相关条件可知,凸透镜的焦距不变,物体的高度不变,通过比较像高h像与物高h物的大小关系可知:同一凸透镜成缩小的实像时,物距要大于像距。
②根据实验序号1~6的数据及相关条件,分析比较像距v、像高h像随物距u的变化情况,可知当同一物体经过同一透镜成实像时,物距越大,像距就越小,同时所成的像就越小,故可以得出初步结论是:同一物体经同一凸透镜成实像时,物距越大,像距越小,像越小。
③综合分析比较实验序号1~6中物距与像距的比值k和像高h像的数据及相关条件,可得出的初步结论是:同一凸透镜成实像时,同一物体,物距与像距的比值k越小,像高h像越大。
故答案为:①物高h物;物距大于像距;②物距越大,像距越小,像越小;③同一物体,物距与像距的比值k越小,像高h像越大。
24.【解答】解:①由图可知,光线a平行于主光轴,经凸透镜折射后与主光轴的交点即为焦点,光心O到这一点的距离为焦距,则该凸透镜的焦距为3.0
cm,物距为5.0cm。
②过凸透镜光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,据此画出光线b经光心后的光线,如图所示:
③由图知,物距u=5.0cm,2f>u>f,由凸透镜成像规律可知此时成倒立放大的实像,即物体MN经凸透镜成的像相对于物是放大的。
故答案为:①3.0;5.0;②见上图;③放大;倒立。
25.【解答】解:①由表中实验序号1~3的数据知,物距u大于像距v,像高L都小于发光体高h=3cm,所成像是缩小的实像,
所以可得出的初步结论是:当同一凸透镜成实像时,u>v时,成缩小的像。
②由表中实验序号4~8的数据知,物距变化量△u小于像距变化量△v,像高L逐渐变大且大于发光体高,所以像是放大的实像,
可得出的初步结论是:同一凸透镜成实像时,成放大的像时,△u<△v;
(b)由实验序号7、8两次实验知,△u=u7﹣u8=13.0cm﹣12.0cm=1cm,
△v=v8﹣v7=60.0cm﹣43.3cm=16.7cm,
当u=11厘米时,与第8次实验相比,△u′=12.0cm﹣11cm=1cm,
因为物距变化量△u小于像距变化量△v,所以△v′>△v=16.7cm,
所以此时v>v8+16.7cm=60.0cm+16.7cm=76.7cm,即v大于76.7cm。
③分析比较实验序号1、8(或3、6)中u与v可知,物距u与像距v互换后,物体经凸透镜仍成清晰像,
由第2次实验数据知,当u2=50.0cm时,v2=12.5cm,
所以,当u=12.5厘米时,v=50.0cm。
④由表一的1~8次实验数据知,+=0.017cm﹣1+0.083cm﹣1=0.020cm﹣1+0.080cm﹣1=...=0.083cm﹣1+0.017cm﹣1=0.1cm﹣1,
实验所使用的凸透镜焦距f=10cm,所以==0.1cm﹣1,
可得:+=,
表二中:f=5cm,则:==0.2cm﹣1,=0.15m﹣1,
所以本次实验中:=﹣=0.2cm﹣1﹣0.15m﹣1=0.05m﹣1。
故答案为:①u>v时;②(a)成放大的像时,△u<△v;(b)大于;③50;④0.05。
26.【解答】解:
①根据实验序号1、2、3、4、5或7、9、10数据可知,光屏上得到的都是实像,所以同一凸透镜成实像时,物距u越大,像距v越小,像高h越小;
②根据分析实验序号2与5或7与9的数据可知,物距u与像距v互换时,像与物体的距离相同;
③由与在光的折射现象中,光路可逆,所以实验6与实验10物距u与像距v互换,所以实验6中的物距u为12.0厘米,像与物体的距离为12.0+60.0=72.0厘米;
④在实验序号1中,像距与物距的比值:==3,像的高度与物体的高度的比值为:==3;
在实验序号2中,像距与物距的比值:==2,像的高度与物体的高度的比值为:==2;
在实验序号3中,像距与物距的比值:==1,像的高度与物体的高度的比值为:==1;
依此类推………
根据以上数据可知,由此可知,凸透镜成实像时,像距v与物距u的比值等于像高h与物高H的比值;
所以实验序号8中像距和物距的比值为==,则==,所以h=3.75cm。
故答案为:①物距u越大,像距v越小,像高h越小;②物距u与像距v互换时;③12.0;72.0;④3.75。
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日期:2021/9/15
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