2023年浙江中考冲刺——凸透镜提优
一、选择题
1.在“探究凸透镜的成像特点”实验中,所用凸透镜的焦距为10cm,光屏是用表面涂有白漆的铁板制成。小科把“F”发光物置于离凸透镜13cm处,移动光屏,在光屏上找到清晰的像,如图所示。小科看到光屏上像的形状和大小分别是( )
A.、缩小 B.、放大
C.、放大 D.、缩小
2.如图所示,a、b、c、d是距凸透镜不同距离的四个点,F为焦点。下列几种光学仪器和眼睛的成像原理与物体在不同点时的成像情况相对应。下列说法正确的是( )
A.将物体放在焦点F时,所成的像最大
B.照相机是根据物体放在d点时的成像特点制成的
C.使用放大镜时的成像情况与物体放在a点时的,成像情况相似
D.幻灯机是根据物体放在c点时的成像特点制成的
3.小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器,如图所示。透明盒子底部放标本,盒盖上嵌入一凸透镜。有焦距为5cm和10cm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=5cm h=10cm B.f=10cm h=12cm
C.f=5cm h=12cm D.f=10cm h=6cm
4.2021年12月9日,我国航天员上了一堂精彩的太空授课,课上水球实验引人关注,王亚平老师站在距离水球30cm处,我们能看到王亚平老师倒立的像。接着向水球内注入气泡,能清楚的看到一正一反两个像,关于上述实验及现象说法正确的是( )
A.没有注入气泡的水球相当于一个凸透镜,且焦距f>15cm
B.注入气泡后,“正立”和“倒立”的像都是虚像。
C.倒立的像是光的折射形成的,这个像是实像。
D.正立的像是光的反射形成的,这个像是实像。
5.在“探究凸透镜的成像特点”实验中,所用凸透镜的焦距为f,光屏是用表面涂有白漆的铁板制成。小明把夜光显示的手表置于光具座上,移动光屏,当手表与光屏分别处于如图甲所示的位置时,小明看到光屏上呈现清晰的像。若此时手表表盘指针位置如图乙所示,则小明看到光屏上呈现的像为下图中的( )
A. B.
C. D.
二、探究题
6.在探究“凸透镜成像规律”的实验中,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上。
(1)正确调节好实验装置后,移动蜡烛至如图所示的位置,观察到光屏上有烛焰清晰的像(像未画出),由图可知,该凸透镜焦距范围是______(用含f的不等式表示)。
(2)如果把蜡烛和光屏互换位置,也恰好能成清晰的像,此时成的像的性质是______。
(3)如图在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是眼镜______(选填“近视”或“远视”)
7.放大镜是小文最喜欢的观察工具之一,在学校项目化“制作凸透镜”的学习中,更深刻的理解了凸透镜的相关知识。现在他决定按照上课时的方式重新教给小珊学习并一起合作完成。
项目化制作凸透镜
(1)情景导入,明确任务:观察放大镜的结构,发现是中间厚边缘薄的特点,并且还发现放大镜还标有具体的焦距f;
(2)收集资料,制定方案:经讨论决定采用以下器材:塑料可乐瓶,剪刀,热熔胶,水。用剪刀剪取塑料可乐瓶的凸起部位一样大小的两块,凸起部位朝外,中间装满水,弄热熔胶封闭连接处。然后测焦距。
(3)自主协作,具体实施:
如果你是小文,该怎么测焦距?①________
(4)点拨引导,过程检查:小文帮助小珊完成剪圆片和封口步骤,不让水流出。
(5)展示成果,修正完善:见下图。
(6)评估检测,拓展升华:由妈妈进行打分,请你帮小文的妈妈完善评价量规表:
制作水凸透镜的评价量规
评价指标 作品等级
优秀 合格 待改进
结构完整与美观效果 不漏水,有手柄且美观 不漏水、无手柄、美观 ②__________
(7)小文测出此凸透镜的焦距为,准备拿来巩固凸透镜成像规律。
(8)在探究凸透镜成像的规律时,有一组数据是将蜡烛、水凸透镜和光屏固定在如图甲所示的位置,请问此时是哪个工具的原理?(选填放大镜、投影仪或照相机),并说明理由?③_____________
(9)小文想起科学课上老师对甲装置进行了改进,将蜡烛换成带“F”形的LED灯,光屏贴上方格纸,如图乙所示,请写出改进后的一个优点:④__________
8.小盟在学习了凸透镜的知识后,想探究凸透镜的相关知识。
(1)小盟利用太阳光测量凸透镜的焦距,图一中操作方法最合理的是____________;
(2)小盟将“F”形带格点的LED灯、凸透镜、带格点的光屏按图二位置摆放在光具座上,此时光屏上出现清晰的像。然后将一远视眼镜固定在光具座40厘米处,为使清晰的像重新出现在光屏上,应将光屏向______移动;
(3)该实验中,小盟利用“F”形带格点的LED灯和带格点的光屏代替传统的蜡烛和普通光屏,具有的优点是____________(写出一点即可)
9.在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,如图所示,小明用高为4cm发光体(由发光二极管组成)作为物体,把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处不动,下表是小明记录的凸透镜成实像时的部分实验数据(数据记录时取整数):
实验次数 物距/cm 像距/cm 像高/cm
1 30 15 2
2 20 4
3 15 8
(1)分析表中数据可知,实验中所用凸透镜的焦距为______cm;
(2)当光屏上出现清晰实像时,将一镜片放在发光体和透镜之间后,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______(选填“近视”或“远视”)的视力缺陷;
(3)将物体、透镜及光屏置于光具座上(如图甲)做成像实验,记录每次成实像的物距u,像距v,物像间距L(u+v),绘出图线乙(以f为长度单位),由图乙可知,要想成实像,发光体与光屏的间距应满足L≥4f。物理学中有一个凸透镜成实像的“新概念”:放大率
结合甲、乙两图,可知当n>1时,像与物的距离随物距的减小而______。
10.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,小乐先将毛玻璃光屏、凸透镜、“F”字发光体置于光具座上,并使三者中心在同一高度;再使毛玻璃光屏和“F”字发光体逐渐远离凸透镜并保持与凸透镜距离相同,直至“F”字发光体在毛玻璃光屏上形成清晰的像,如图所示。
(1)由图可知该凸透镜的焦距是______cm;
(2)小乐从毛玻璃光屏背后观察到的清晰像的形状应是______;
(3)若“F”字发光体和凸透镜位置不变,将凸透镜换成焦距为5cm的,要使毛玻璃光屏上能得到清晰的像,应将毛玻璃光屏向______(选填“左”或“右”)移动适当距离。
11.小金在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,凸透镜的位置固定不动。在如图所示位置时,烛焰恰好在光屏上成清晰的像。
(1)由图可知,凸透镜焦距范围正确的是___________;
A.7.5cmC..22.5cm45cm
(2)图示位置的成像情况与___________的原理相同;
(3)若将蜡烛向右移动一小段距离,则应将光屏向___________(填“左”或“右”)移动适当距离可再次在光屏上成清晰的像,此时像的大小比原来的像要___________些。
12.实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律。当三个元件移动到图示位置时,光屏上出现了清晰的像。回答下列问题:
(1)实验前要调节_______________________的高低,使它们的中心大致处于同一高度;
(2)从图中读出物距为_________cm,并推算出焦距为_________(选填字母);
A.f<15cm B.15cm30cm
(3)关于本实验中得到的像在生活中的应用,举一个例子_________;
(4)如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变,遮住凸透镜的上半部,烛焰是否仍然成完整的像?_________。
13.在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)如图1,小明利用太阳光测量凸透镜的焦距,下列操作最合理的是___________;
(2)按图1中正确的操作,让镜面垂直于阳光,测出透镜与白纸间距s(单位cm)与对应的白纸被烤焦的时间t(单位min),绘出如图2所示的图像,可判断该透镜的焦距f为___________ cm;
(3)如果实验中固定好透镜和蜡烛后,发现无论如何移动光屏,光屏上只有一个与透镜大小几乎相同的光斑,其原因可能是___________;
(4)如图3,把一块焦距为15cm的凸透镜固定在50cm刻度线位置,蜡烛固定在15cm刻度线位的置时,光屏应在___________ (选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)区域内夯程移动,才能在光屏上得到清晰的倒立实像。
14.小明和同学们进行“凸透镜成像规律”的验证实验,选择的器材有蜡烛、焦距为10厘米的凸透镜、光屏和光具座等。
(1)如图甲,小明先把蜡烛和凸透镜固定不动,为了在光屏中心位置得到一个清晰的实像,还应该对光屏进行的操作有___________(选填序号,可多选)。
①上移 ②下移 ③左移 ④右移
(2)做验证“等大实像”的实验,当每组物距均为20cm时,发现有两个小组所测像距分别为17cm和22cm,与理论像距20cm相比偏差较大。除了测量误差外,出现这种情况的原因可能是由于___________。
(3)为了呈现更稳定、更清晰的像,可以用新型发光屏代替蜡烛。开启发光屏上相应开关显示字母(如图乙),开启“1”显示“F”,开启“2”显示“T”。为了更好地判断像的性质,应选择开启哪个开关,并说明理由。___________
15.现有两枚透镜A和B,已知一枚为凹透镜,另一枚为凸透镜(f= 10cm)。小乐想利用其中的凸透镜(f=10cm)探究“凸透镜成像规律”,其过程如下:
(1)将不同方向的入射光束分别穿过透镜A和B,其光路图如图甲所示,则透镜___________ (选填“A”或“B”)为凸透镜。
(2)如图乙所示,将蜡烛固定在光具座10cm 刻度线处,将凸透镜放置在16cm刻度线处,此时蜡烛的像应为图中的___________(选填序号)。 此成像规律的应用是___________(选填“照相机”“放映机”或“放大镜”)。
三、简答题
16.如图所示,凸透镜的主光轴与水面相平,F是凸透镜的焦点,一束与水面平行的光射到凸透镜上,经凸透镜折射后在水面上发生反射和折射。按要求完成光路作图(保留作图痕迹)。
试卷第2页,共9页
参考答案:
1.B
【详解】由于凸透镜的焦距为10cm,把“F”发光物置于离凸透镜13cm处,即物距大于一倍焦距,而小于二倍焦距,由凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像,由于凸透镜成倒立的实像是上下、左右都颠倒的,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.D
【详解】A.将物体放在焦点F时,不成像,故A错误;
B.物体放在d点,物距小于焦距,成正立、放大的虚像,应用于放大镜,故B错误;
C.物体放在a点,物距大于2倍焦距,成倒立、缩小的实像,应用于照相机,故C错误;
D.物体放在c点,物距大于1倍焦距小于2倍焦距,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机,故D正确。
故选D。
3.D
【详解】盒盖处安装凸透镜,盒底处有昆虫标本,要使凸透镜作放大镜使用时,物距必须小于焦距,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
4.C
【详解】\A.没有注入气泡的水球相当于一个凸透镜,成倒立缩小的实像,根据凸透镜成像规律可知,此时物距大于二倍焦距,即30cm>2f,解得f<15cm,故A错误;
BCD.凸透镜成像的原理是光的折射,且正立的像为虚像,倒立的像为实像,故C正确,BD错误。
故选C。
5.C
【详解】根据图片可知,此时光屏到凸透镜的距离小于手表到凸透镜的距离,即像距小于物距,那么此时应成倒立缩小的实像。所谓“倒立”,即上下颠倒后再左右颠倒,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6. 7.5【详解】(1)[1]根据题意知道,在光屏上有烛焰清晰的像由图知道,物距大于像距,所以,此时
由此解得
(2)[2]透镜不动,将蜡烛与光屏互换位置,根据光路的可逆性,光屏上仍能得到清晰的像,此时
根据凸透镜的成像规律知道,此时成倒立、放大实像。
(3)[3]将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,结果,光屏上原来清晰的像变模糊了,他只将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到蜡烛清晰的像,说明提前成像了,故放置的是使光线会聚的凸透镜,这种眼镜是用来矫正远视眼的。
7. 见解析 见解析 照相机,见解析 安全无污染
【详解】(3)[1]凸透镜一侧对准太阳,地面铺张白纸,照在白纸上出现一个最明亮的光斑,然后用刻度尺量取光斑到凸透镜中心的直线距离。
(6)[2]如果漏水、无手柄、不美观,需要改进。
(8)[3]图甲中物距
70.0cm-20.0cm=50.0cm
此时物距大于2倍焦距,成倒立缩小的实像,照相机应用此原理。
(9)[4]蜡烛换成LED灯的优点:实验现象更明显、便于观察、减少了污染等;光屏换成带有方格光屏的优点:便于比较像的大小。
8. C 左
见解析
【详解】(1)[1]利用太阳光测量凸透镜焦距,应让凸透镜正对太阳光,白纸应与凸透镜平行,来回移动透镜,找到最小最亮的光斑,光斑到透镜中心的距离即为焦距,故选C。
(2)[2]远视眼镜是凸透镜,将一远视眼镜固定在光具座40厘米处,凸透镜对光线具有会聚作用,像将靠近凸透镜,应当向靠近透镜的方向移动光屏,即将光屏向左移动才能得到一个清晰的像。
(3)[3]利用“F”形带格点的LED灯是稳定的光源,多次实验后,灯的高度不发生变化;光屏换成带格点的光屏便于比较像的大小。
9. 10 远视 增大
【详解】(1)[1]由于物体高为4cm,由表格中数据可知,当像高为4cm时,物距为20cm,由于成等大的实像,由凸透镜成像原理可知
20cm=2f
解得
f=10cm
(2)[2]将一镜片放在发光体和透镜之间后,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,说明镜片和透镜将像成在光屏前面,即会聚光的能力变强,所以镜片为凸透镜,可以矫正远视眼。
(3)[3]当n>1时,由题意可知,v>u,像高大于物体高,即成放大的实像,故
fv>2f
由物近像远像变大可知,物距的减小,像距增大,由乙图可知,物距减小的慢,像距增大的快,所以像与物的距离将增大。
10. 10.0 右
【详解】(1)[1]由图甲可知,物距为
u=60.0cm-40.0cm=20.0cm
像距
v=80.0cm-60.0cm=20.0cm
此时
u=v=20.0cm=2f
成倒立等大的实像,凸透镜的焦距
f=10.0cm
(2)[2]光屏上成倒立等大的实像,从毛玻璃光屏背后观察到的清晰像和光屏上的像是对称的,所以像的形状应是。
(3)[3]若“F”字发光体和凸透镜位置不变,将凸透镜换成焦距为5cm的,凸透镜的焦距变小,相当于物距变大,凸透镜成实像时,物远像近像变小,要使毛玻璃光屏上能得到清晰的像,应将毛玻璃光屏向右移动适当距离。
11. A 照相机 右 大
【详解】(1)[1]由图可知,蜡烛到凸透镜距离
u=50.0cm-5.0cm=45.0cm
光屏到凸透镜距离
v=65.0cm-50.0cm=15.0cm
u>v
所以光屏上所成的像是倒立、缩小的实像,由凸透镜成像规律可知
u>2f
f即有
45.0cm>2f
f<15.0cm<2f
解得
7.5cm故选A。
(2)[2]图中光屏上所成的像是倒立、缩小的实像,照相机根据此原理制成的。
(3)[3][4]凸透镜成实像时,物近像远像变大,若将蜡烛向右移动一小段距离,则物距变小,像距应变大,所以应将光屏向右移动适当距离可再次在光屏上成清晰的像,此时像的大小比原来的像要大一些。
12. 烛焰、凸透镜和光屏 40 B 照相机 是
【详解】(1)[1]实验前要调节烛焰、凸透镜和光屏的高低,使它们的中心大致处于同一高度,这样可以保证像成在光屏的中央。
(2)[2][3]根据图片可知,此时物距
u=50cm-10cm=40cm
像距
v=80cm-50cm=30cm
由于像距小于物距,此时成倒立缩小的实像,即
u>2f
f解得
15cm故选B。
(3)[4]当凸透镜成倒立缩小的实像时,应用为照相机。
(4)[5]如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变,遮住凸透镜的上半部,这时照射到凸透镜上的光线会减少,即所成像的亮度会减小,但是不会影响成像的性质,即蜡烛火焰的像仍然是完整的。
13. C 12 蜡烛刚好位于焦点处 Ⅱ
【详解】(1)[1]让凸透镜正对阳光,在凸透镜下面与镜面平行放一张白纸,调整白纸到凸透镜的距离,直到白纸上的亮点最小即可,此时凸透镜到白纸的距离就是焦距,故选C。
(2)[2]根据图2可知,当凸透镜到白纸的距离为12cm时,白纸被烤焦的时间最短为4s,说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高,这个点就是凸透镜的焦点,则测出透镜与白纸间距即为焦距
f=12cm
(3)[3]从凸透镜焦点射出的光线,经过凸透镜后与主轴平行,因此光屏上的光斑大小不变,则原因为:蜡烛刚好位于焦点处。
(4)[4]此时物距为
u=50cm-15cm=35cm>2f
此时成倒立缩小的实像,像距
f即像距在(50cm+12cm=62cm)和(50cm+24cm=74cm)之间,即光屏应该在II区域内。
14. ②③ 见解析 见解析
【详解】(1)[1]根据图片可知,此时光屏的位置偏高,为了使像成在光屏的中央,首先要将光屏向下移动,直至三者的中心在同一高度。此时的物距
u=50cm-20cm=30cm>2f
则像距
f即像应该在60cm和70cm刻度之间,因此光屏应该再向左移动,故选②③。
(2)[2]做验证“等大实像”的实验,当每组物距均为20cm时,发现有两个小组所测像距分别为17cm和22cm,与理论像距20cm相比偏差较大。除了测量误差外,可能是由于光屏上还没有出现清晰的像就测出了像距(或观察等大的像有偏差)。
(3)[3]为了更好地判断像的性质。
①应选择开启开关1,选择F,可以判断出像为上下、左右都相反(或T不能判断出像是否为左右相反);
②应该选择开启开关2,选择T,可以判断出像为上下相反。
15. A ④ 放大镜
【详解】(1)[1]由图A知道,光线经过透镜后会聚了,为凸透镜;由图B知道,光线经过透镜后发散了,为凹透镜。
(2)[2]根据题意知道,透镜的焦距f=10cm,将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处,将凸透镜放置在16cm刻度线处时,物距
u=6cm
由于
u<f
所以,凸透镜成正立、放大的虚像,故此时蜡烛的像应为④。
[3]根据题意知道,凸透镜成正立、放大的虚像,生活中的放大镜便是利用了这一成像特点制成的。
16.
【详解】由图示知,入射光线平行于主光轴,则通过凸透镜后的折射光线过焦点,此折射光线射向水面,在水面处发生反射和折射,根据反射定律中,反射角等于入射角,据此画出反射光线,再根据光从空气斜射向水中,折射角小于入射角,大致画出折射光线,所以作图如下: