专题04 光的折射 透镜
考点01:光的折射现象
典例1.如图所示的四种现象中,属于光的折射现象的是( )
A. 树荫下的圆形光斑 B. 桥在水中形成的倒影
C. 水中的筷子好像弯折 D. 日晷面上呈现晷针的影子
【答案】C
【解析】【分析】
光在同一均匀介质中沿直线传播,光沿直线传播的实例有:小孔成像、影子、日食和月食等;
光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向就会发生偏转,光的折射形成的现象:放在有水的碗中的筷子看起来好像被“折断”了、放大镜、池水看起来变浅等;
光射到介质界面上会发生反射,光反射形成的现象:平面镜成像、水中的倒影、凹面镜成像。
正确区分三种光现象光的直线传播、光的反射、光的折射:一般来说:见到影子、日月食、小孔成像就联系到光的直线传播原理;见到镜子、倒影、潜望镜就联系到光的反射原理;见到水中的物体,隔着玻璃或透镜看物体就联系到光的折射原理。
【解答】
解:、树荫下的圆形光斑是太阳的像,由光沿直线传播形成,故A不符合题意;
B、水中倒影,水面相当于平面镜,属于平面镜成像,属于光的反射现象,故B不符合题意;
C、水中的筷子好像弯折,是光的折射现象,故C符合题意;
D、影子的形成是由于光沿直线传播形成的,故D不符合题意。
变式1-1.五一假期,在大明湖平静的湖水中,小红看到了“鸟在水中飞,鱼在云中游”的美丽画面。她所观察到的“飞鸟”和“游鱼”所对应的光学原理分别是________和________。
【答案】光的反射光的折射
【解析】略
考点02:光的折射及其应用
典例2.如图所示,小明看到水中处有一个圆形“物块”,他看到的“物块”是光从________射入________中而成的虚像.物块实际位置可能在、、三点中的________处.
【答案】水;空气;
【解析】解:小明看到水中处有一个圆形“物块”,是光从水斜射入空气中而成的;
光从水中斜射入空气中,折射光线远离法线,眼睛逆着折射光线,沿直线往回看,会看到位置偏高的虚像,
故物块的实际位置应比像的位置偏低,可能在处。
故答案为:水;空气;。
光从水中斜射入空气中,折射光线远离法线,眼睛逆着折射光线,沿直线往回看,会看到位置偏高的虚像,据此分析。
本题考查光的折射现象及其应用,属于对基础知识的考查。
变式2-1.标有甲、乙两点的筷子放在空碗中如图所示,向碗中加水至虚线处,观察到如图所示场景,此时看到筷子上的甲点或乙点,光的传播路径正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】解:
、看甲点时,甲点反射的光线进入人的眼睛,属于光的直线传播,故AB错误;
、筷子反射的光从水中斜射入空气时,在水与空气的交界面上发生折射,进入空气中的折射光线远离法线,而我们认为光是沿直线传播的,我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上,像的位置比实际位置偏高,看起来筷子向上弯折,故C正确,D错误。
故选:。
光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向会发生偏折,这种现象叫光的折射;光从水中斜射入空气时,传播方向将远离法线,折射角大于入射角。
本题考查了光的折射现象的解释,要知道光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角,这是解答此题的关键。
变式2-2.某同学在做光的折射和反射的探究实验时,描绘了一个实际的光路图,但没有标出法线、入射光线、反射光线以及入射角、反射角等,如图所示,则其中界面是,入射光线是______,入射角大小是______,折射角大小是______.
【答案】;;
【解析】解: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,
可得知是界面,是法线,所以是入射光线,是反射光线,
又因反射角等于入射角,则为反射角,为入射角,,
而是折射光线,折射光线与法线的夹角为折射角,为折射角等于.
故答案为:;;.
光的反射定律:反射光线、入射光线和法线都在同一平面内,反射光线、入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角;
光的折射定律:折射光线、入射光线和法线都在同一平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,当光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角,而当光从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角.
知道入射光线、反射光线和折射光线的关系,会根据光路图识别入射光线、反射光线或折射光线,并且会求入射角、反射角或折射角.
考点03: 透镜及其分类
典例3.以下镜片属于凹透镜的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】【分析】
根据凸透镜和凹透镜定义进行判断:中间比边缘厚的透镜是凸透镜,中间比边缘薄的透镜是凹透镜。
判断透镜是凸透镜还是凹透镜有多种方法:根据定义判断;根据能否成实像进行判断;根据对光线的作用是会聚还是发散进行判断。
【解答】
如图,中间比边缘厚的透镜是,即为凸透镜;中间比边缘薄的是,即为凹透镜。
故选:。
变式3-1.光线经过甲乙两透镜后的折射光线如图所示,下列对两透镜类型的分析正确的是( )
A. 甲透镜的折射光线会聚于一点,说明甲透镜是凸透镜
B. 乙透镜的折射光线是发散的,说明乙透镜是凹透镜
C. 甲透镜的折射光线比入射光线更向主光轴靠拢,说明甲透镜是凸透镜
D. 乙透镜的折射光线比入射光线更向主光轴靠拢,说明乙透镜是凸透镜
【答案】D
【解析】【分析】
根据凸透镜和凹透镜对光线的作用分析;凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。
【解答】
光线经过甲之后,折射光线推迟会聚了,故甲应为凹透镜;光通过乙透镜后折射光线会聚了,因此乙为凸透镜;故ABC错误、D正确。
考点04:光路图
典例4.如图所示,请将光路补充完整。
【答案】解:
平行于主光轴的光线经凹透镜折射后反向延长过焦点,过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变,如图所示:
【解析】在作凹透镜的光路图时,先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点三条特殊光线来作图。
凹透镜三条特殊光线的作图:延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴;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;过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。
变式4-1.根据入射光线和折射光线,请在图中虚线框内画出适当的透镜,并找出透镜的焦点。
【答案】解:
两条平行光线,经图示透镜折射后,变得发散,因此该透镜对光线有发散作用,为凹透镜。如图所示:
【解析】知道凸透镜有会聚光线的作用,凹透镜有发散光线的作用。根据入射光和折射光的方向,判断光线被会聚了还是发散了。若光线被会聚则填凸透镜,若光线被发散则填凹透镜。
在分析会聚、发散现象时,需要将折射光线与入射光线的传播方向进行比较。若比原来靠近主光轴则为会聚作用;若比原来远离主光轴,则为发散作用。
典例5.请在图中画出经过透镜前的入射光线。
【答案】解:通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;过凸透镜光心的光线传播方向不改变,如图所示:
【解析】在作凸透镜的光路图时,先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点三条特殊光线来作图。
凸透镜三条特殊光线的作图: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;过凸透镜光心的光线传播方向不改变。
变式5-1.两束光入射到凸透镜上的情况如图,为凸透镜的焦点,到凸透镜的距离为倍焦距,请在图中画出这两束光经过凸透镜后的折射光线。
【答案】
【解析】【分析】
在作凸透镜的光路图时,先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点三条特殊光线来作图。
凸透镜的三条特殊光线: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;过凸透镜光心的光线传播方向不改变。
【解答】
由凸透镜成像规律可知,物距等于倍焦距,像距等于倍焦距,过二倍焦距处的入射光线的折射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处;过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,如图所示:
考点05:实验:探究凸透镜成像的规律
典例6.在“探究凸透镜成像规律”的实验课上,小华同学进行了如下操作凸透镜的焦距为:
如图所示,小华在实验中发现,随着蜡烛的燃烧,烛焰在光屏上像的位置偏高了,为了使像仍成在光屏的中央,则应向______调节凸透镜。
小华调节好凸透镜的高度后,烛焰恰好在光屏中央成清晰的像,______填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”就是利用此成像原理制成的;若固定凸透镜的位置不动,将蜡烛移动到标尺处,调整光屏再次成像,则此时像的大小比刚才的要______些。
固定透镜位置不变,小华将蜡烛移到标尺处,此时应站在透镜______填“左”或“右”侧观察烛焰的像,当观察到像时,______填“有”或“没有”光进入人眼。
【答案】下 投影仪 小 右 有
【解析】解:由于蜡烛的燃烧,蜡烛变短,烛焰的中心位置变低,在凸透镜的主光轴下面且离主光轴越来越远,光屏上像的位置偏高,为了使像仍成在光屏的中央,应将烛焰相对于凸透镜向上移动,即向下调节凸透镜;
由图知,像距大于物距,根据凸透镜成像特点可知,此时成倒立放大的实像,投影仪是根据这个原理制成的;
将蜡烛移动到标尺处,即将蜡烛向左移动,根据凸透镜成实像动态规律,物距变大,像和像距都会变小,所以应将光屏向左移动才能再次在光屏上成清晰的像,此时像的大小比刚才的要小;
将蜡烛移到标尺处,物距小于焦距,成正立放大的虚像,此时像和蜡烛在凸透镜的同侧,此时应站在透镜右侧观察蜡烛的像,当观察到蜡烛的像时,有光线进入人眼。
故答案为:下;投影仪;小;右;有。
若像偏高,则应将烛焰相对于凸透镜向上运动,根据此判断凸透镜的移动方向;
根据像距与物距的关系,确定成像的特点;根据成实像时,物近像远像变大的特点判断光屏的移动方向和像的大小变化;
能够看到像,是因为看到光线进入人眼;当物距小于焦距时,凸透镜成正立放大的虚像,像和物体在凸透镜的同侧。
本题是探究凸透镜成像规律的实验,不仅要熟练掌握规律内容,而且要掌握器材的调节及有关问题的解决。
考点06:物距、像距、焦距与成像性质的关系
典例7.如图是我国航天员王亚平在太空授课的情景,在微重力环境下,水滴收缩成一个接近完美球体的水球,从前方能看到水球中的像,能正确反映其成像原理的示意图是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】【分析】
本题考查凸透镜成像的规律以及物距、像距和像之间的关系。
凸透镜成实像时,物距大于倍焦距,成倒立缩小的实像。
【解答】
根据图示可知,王亚平经过水球成的是倒立、缩小的实像,此时的物距大于二倍焦距,像距在一倍焦距和二倍焦距之间,故A正确。
故选:。
变式7-1.在探究凸透镜成像规律实验中,当烛焰位于距离凸透镜一倍焦距以内时,人眼观察到烛焰成像的情形是图中的:( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】当物距小于一倍焦距时,物体通过凸透镜在蜡烛的同侧成正立的放大的虚像,且像距大于物距,只有选择项中所示的情况符合这个规律。
变式7-2.如图所示,发光二极管组成的红旗图案放在凸透镜之前,与凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间,则红旗在光屏上所成清晰的像可能是下图中的( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】 解:
已知,则成倒立、放大的实像,而“倒立”是指物体上下、左右均颠倒,故选B.
考点07:凸透镜成像规律的动态应用
典例8.如图所示,是创新小组的同学们自制的照相机.在较暗的教室内,让凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像,若想在半透明膜上成实验楼更大清晰的像,下列做法正确的是( )
A. 相机向前移,纸筒向前伸 B. 相机向后移,纸筒向后缩
C. 相机不移动,纸筒向后缩 D. 相机和纸筒的位置均不变
【答案】A
【解析】【分析】
在该模型中,凸透镜是照相机的镜头,半透明膜相当于照相机的底片。根据选择项中提到的操作结合凸透镜成像规律加以分析即可得到答案。
在判定其成像情况时,可根据照相机的工作原理来判定:照相机是根据凸透镜在物距大于二倍焦距时的成像情况制成的,此时凸透镜成是倒立缩小的实像。
【解答】
A、相机向前移,纸筒向前伸,即物距减小,像距变大,根据凸透镜成像规律可知,物近像远像变大,故A正确;
B、相机向后移,纸筒向后缩,即物距增大,像距变小,根据凸透镜成像规律可知,物远像近像变小,故B错误;
C、、相机不动,即物距不变,根据凸透镜成像规律可知,物距不变,凸透镜成像大小不变,故C、D错误。
变式8-1.某凸透镜的焦距为,当物体从距离透镜处向焦点移动过程中,它的像( )
A. 先是逐渐变小的实像,然后是逐渐变大的虚像
B. 一直都是倒立的像,且是不断变小的实像
C. 一直都是倒立的像,且是不断变大的实像
D. 都是实像,先是越来越小,后越来越大
【答案】C
【解析】由“物近像远像变大”可知,当物体从距离透镜处向焦点移动过程中,像逐渐变大,且一直为倒立的实像,故ABD不符合题意,符合题意。
故选C。
考点08:照相机与眼球 视力的矫正
典例9.小花用水凸透镜模拟人眼的晶状体,光屏相当于视网膜如图。当用注射器向胶膜内注水,水凸透镜的凸起程度增加,光屏上原来清晰的像变模糊了;将蜡烛靠近水凸透镜,光屏上再次得到清晰的像,此过程模拟的眼睛及该眼睛的矫正方法是( )
A. 近视眼 用凸透镜矫正 B. 远视眼 用凸透镜矫正
C. 近视眼 用凹透镜矫正 D. 远视眼 用凹透镜矫正
【答案】C
【解析】解:当用注射器向胶膜内注水,水凸透镜的凸起程度增加,焦距变小,对光的会聚能力增强,光屏上原来清晰的像变模糊了,将蜡烛靠近水凸透镜,光屏上再次得到清晰的像,这说明像成在光屏的前方,这是近视眼的成因,由于凹透镜对光线具有发散作用,所以可以用凹透镜矫正近视眼。
故选:。
近视眼是晶状体对光的会聚能力增强,远处物体的像成在视网膜的前方,应佩戴凹透镜矫正;
远视眼是晶状体对光的会聚能力减弱,使近处物体的像成在了视网膜的后面,需要佩戴凸透镜进行矫正。
本题主要考查学生对近视眼和远视眼的成因,以及矫正方法的理解和掌握,是一道基础题,也是中考的热点。
变式9-1.如图甲所示是现代城市很多路口安装的监控摄像头,它可以拍下违章行驶或发生交通事故时的现场照片。摄像头的镜头相当于一个 透镜,它的工作原理与 填“照相机”“投影仪”或“放大镜”相似。如图乙和丙是一辆汽车经过路口时与一辆自行车相撞后被先后拍下的两张照片,由图可以看出汽车是逐渐 填“靠近”或“远离”摄像头。
【答案】凸照相机远离
【解析】对比可知,丙图中车的像小,则车离摄像头远。
一、单选题
1.人在岸上透过池水看池塘底部,下列光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】【分析】
本题考查光的折射定律的应用,要解决此题,需要掌握光的折射规律:折射光线与入射光线和法线在同一平面内;折射光线与入射光线分居法线两侧;当光从空气斜射入水里或其它透明介质中时,折射光线向法线方向偏折,折射角小于入射角,当光从水或玻璃等透明介质斜射入空气中时,折射角大于入射角。
在作光的折射光路图时要注意:不管光从哪种介质斜射向哪种介质,在光疏质密度比较小的物质里面的角入射角或折射角较大;在光密质密度比较大的物质里面的角入射角或折射角较小,即“疏大密小”。角度越小,光线越靠近法线。
【解答】
解:人在岸上透过池水看池塘底部,池底的光线由水中斜射入空气时,在水面处发生折射,折射角大于入射角,折射光线进入人眼,人眼会逆着折射光线的方向看去,就会觉得池底变浅了,
图中光的传播方向错误,图没有发生折射,图光的传播方向错误,故只有D正确。
2.光从某一透明介质斜射入空气中,入射角为,折射角可能为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】解:当光从某种透明介质斜射入空气中时,折射光线远离法线,折射角大于入射角,入射角为,则折射角一定大于,故ABC错误,D正确。
故选:。
光从水或其它透明介质斜射入空气中时折射角大于入射角,入射角增大时,折射角也随着增大。
此题考查了光的折射规律,要掌握其内容,特别注意入射角和折射角的大小关系。
3.光通过透镜的光路如图所示,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】【分析】
凸透镜有三条特殊光线:过光心的光线其传播方向不变;过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。
凹透镜有三条特殊光线:过光心的光线传播方向不变,平行于主光轴的入射光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点,指向另一侧焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴。
在作凸透镜或凹透镜的光路图时,先确定所给光线的特点再根据透镜的光学特点来作图。
【解答】
A.对于凸透镜,过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴,故A错误;
B.对于凸透镜,平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚于一点,这一点是焦点,故B正确;
C.对于凹透镜,平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线通过焦点,故C错误;
D.对于凹透镜,过焦点的光线不属于特殊光线,此时折射光线应远离主光轴,故D错误。
4.小科同学将凸透镜正对太阳,在纸面上得到一个并非最小的光斑,此时光斑到凸透镜的距离为。若凸透镜远离纸面的过程中光斑一直变大,则该凸透镜的焦距( )
A. 一定小于 B. 一定等于
C. 一定大于 D. 可能小于,也可能大于
【答案】A
【解析】解:由于光斑到凸透镜的距离为时,即像距为时,纸上呈现一个并非最小的光斑,这个光斑可能是焦点之后的,也可能是焦点之前的光斑,所以凸透镜的焦距;若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大,说明凸透镜的焦点不在光斑之后,故焦点应在光斑之前,因此一定小于。
故BCD错误,故A正确。
故选:。
根据纸上呈现一个并非最小的光斑,这个光斑可能是焦点之后的,也可能是焦点之前的光斑,根据凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大可推断焦点在光斑之前,从而判断焦距。
此题考查的是凸透镜的成像规律,理解“光屏上得到最小物象”时,像距即为焦距是解答此类问题的关键。
5.在“探究凸透镜成像的规律”实验时,某小组测量出物距和像距的数据,并绘制成如图所示的图象,根据图象可知( )
A. 该凸透镜的焦距
B. 当物距时,成正立、放大的虚像,放大镜利用了这条规律
C. 当物距时,成倒立、放大的实像,幻灯机利用了这条规律
D. 若把物体从距凸透镜处向距凸透镜处移动过程中,所成的像会逐渐变大
【答案】D
【解析】解:、由图可知,,所以,故A错误;
B、当物距时,,成倒立、放大的实像,应用于投影仪,故B错误;
C、当物距时,,成正立、放大的虚像,应用于放大镜,故C错误;
D、物体从距凸透镜处移动到处的过程中,物距大于焦距,成实像,凸透镜成实像时,物距减小,像距增大,像变大,故D正确。
故选:。
根据凸透镜成像的四种情况和应用进行判断:,成倒立、缩小的实像,,应用于照相机和摄像机;
,成倒立、等大的实像,,一般用来求凸透镜的焦距;
,成倒立、放大的实像,,应用于幻灯机和投影仪;
,成正立、放大的虚像,应用于放大镜和老花镜;
当物距大于焦距时,凸透镜成实像,凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小。
本题考查凸透镜成像规律,关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可。
6.如图所示,通过水球看到王亚平的像。以下说法错误的是( )
A. 实验中没有光屏,该像是虚像 B. 水球相当于凸透镜
C. 王亚平与她的像在水球的异侧 D. 若王亚平逐渐远离水球,她的像会逐渐变小
【答案】A
【解析】【分析】
凸透镜能成实像,成实像时,像和物在凸透镜的异侧;凸透镜成实像时,物距变大,像距变小,像变小。
凸透镜成像的规律:当时,成倒立、缩小的实像;其应用是照相机;当时,成倒立、放大的实像;其应用是投影仪;当时,成正立、放大的虚像;其应用是放大镜。
本题考查凸透镜成像的规律以及物距、像距和像之间的关系,属于常见题型。
【解答】
水球具有中间厚,边缘薄的特点,因此水球相当于一个凸透镜,此时王亚平到水球的距离与水球焦距的关系是大于倍焦距,成倒立、缩小的实像,且像与王亚平位于凸透镜的两侧,其应用相当于照相机,如果王亚平距离水球更远一点,物距变大,像距变小,像变小;综上所述,A错误,BCD正确。
故选:。
7.如图所示,小丽拿自己的近视眼镜给凸透镜“戴上”,光屏上出现烛焰清晰的像,而拿走眼镜光屏上烛焰的像变得模糊。为了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是( )
A. 将蜡烛远离凸透镜 B. 将光屏靠近凸透镜
C. 将光屏远离凸透镜 D. 将蜡烛和光屏同时远离凸透镜
【答案】B
【解析】解:近视镜片属于凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,有近视镜片时,凸透镜所成的像会后移;拿走近视镜片后,蜡烛烛焰的像成在光屏的前面,即凸透镜所成的清晰的像应该在光屏和透镜之间,所以应将光屏向靠近凸透镜方向移动或将蜡烛靠近凸透镜,才能得到清晰的烛焰的像,故B正确。
故选:。
近视眼镜是凹透镜,首要的问题是知道凹透镜对光线有发散作用,拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上,光屏上出现烛焰清晰的像,而蜡烛烛焰的像实际上在光屏前;拿走近视眼镜则烛焰的像变得模糊,原因是烛焰清晰的像在光屏的前面,可以用缩小像距和调节物距的方法使烛焰清晰的像承接在光屏上。
凸透镜成实像的规律:,成倒立缩小的实像;,成倒立等大的实像;,成倒立放大的实像。凸透镜成实像时,若在凸透镜前放一凹透镜,像将远离透镜移动;若在凸透镜前放一凸透镜,像将靠近透镜移动。
8.如图,是相同焦距拍摄的同一小孩的照片,则拍摄时,物距、像距的比较情况是( )
A. 甲的物距、像距都比乙大 B. 甲的物距、像距都比乙小
C. 甲的物距比乙大,甲的像距比乙小 D. 甲的物距比乙小,甲的像距比乙大
【答案】C
【解析】【分析】
要解决此题,首先知道照相机是根据凸透镜成像原理制成的。
需要掌握凸透镜成像的规律。知道成实像时的动态变化规律是:物近像远像变大,物远像近像变小。
此题主要考查了照相机的制作原理及凸透镜成像的规律及应用,是一道基础性题目,只要搞清成像特点与物距之间的关系,掌握成实像时的动态变化规律,便可以解决此题。
【解答】
由图知,甲照片的像比乙的像小,根据凸透镜成像的规律,成的像越小,此时的物距越大,像距越小;
所以拍摄甲照片时,相机与小孩的距离较大物距较大,像距小;拍摄乙照片时,物距小,像距大;故ABD错误,C正确。
故选:。
二、填空题
9.如图所示是小明在岸上看到水中鱼的光路光的传播方向未标出。点为小明的眼睛,和分别为水中的鱼和小明看到鱼的虚像。图中的折射光线是________选填“”或“”,入射角的大小为________。
【答案】
【解析】【分析】
本题考查了光的折射规律的应用,属于基础题。
【解答】
观察水中鱼时,鱼反射的光线斜射入空气中时,发生折射,折射角大于入射角,折射光线远离法线,折射光线进入人的眼睛,所以为折射光线;
由图可知,入射光线与界面之间的夹角为,则入射角为。
故答案为:;。
10.鱼在清澈的水中游动,可以看得很清楚,但我们沿着看到的方向叉过去却叉不到鱼,这是因为发生了________。有经验的渔民都知道,只有瞄准鱼的________选填“上方”或“下方”才能叉到鱼。
【答案】光的折射;下方
【解析】【分析】
本题主要以生活中的现象为背景,考查了光的折射现象,难度不大。
结合光的折射规律,可对题干中的现象做出分析和解答。
【解答】
水中的鱼所反射的光经过水与空气的界面时发生折射,折射角大于入射角,人逆着光线看去,看到的是鱼变高的虚像,所以只有瞄准“鱼”的下方才能叉到鱼。
11.如图所示的透镜中,对光有会聚作用的有_______;对光有发散作用的有_______.
【答案】、、 、、
【解析】【分析】
根据凸透镜和凹透镜定义进行判断:中间比边缘厚的透镜是凸透镜,凸透镜对光线具有会聚作用;中间比边缘薄的透镜是凹透镜,凹透镜对光线具有发散作用。
判断透镜是凸透镜还是凹透镜有多种方法:还有根据定义判断、根据成像情况进行判断、根据对光线的作用进行判断。
【解答】
对光线有会聚作用的透镜的是凸透镜,对光线有发散作用的透镜的是凹透镜;如图,透镜中间比边缘厚是凸透镜;透镜中间比边缘薄是凹透镜。
故答案为:、、;、、。
12.如图,在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡,使太阳光从试管的正上方向下照,观察试管下方的白纸,可以发现白纸上空气泡下方处较______选填“亮”或“暗”,这是因为太阳光射向空气泡和水如同射向______透镜一样,出射光线会______选填“发散”或“会聚”。
【答案】暗;凹;发散
【解析】【分析】
掌握透明的材料都可以制成凸透镜和凹透镜,透明的材料不同,但是对光线的作用是相同的。
透明的材料都可以制成凸透镜和凹透镜,材料不同,对光线的作用是相同的。
中间比边缘薄的是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用。
【解答】
由于气泡的存在,气泡周边的水形成中间薄边缘厚的凹透镜,凹透镜对光线有发散的作用,故在气泡的下面对应的位置较暗。
故答案为:暗;凹;发散。
13.如图所示是装有水的圆柱形玻璃杯。将铅笔靠近玻璃杯的后面,透过玻璃杯可以看到笔尖指向左侧,此时成像为正立、________的虚像。如果将铅笔由靠近玻璃杯的位置向远处慢慢移动,你会看到笔尖指向________侧。
【答案】放大; 右.
【解析】解:如图是装有水的圆柱形玻璃杯,其构造相当于一个凸透镜,即中间厚,边缘薄,所以将铅笔靠近玻璃杯的后面,相当于将铅笔放在凸透镜的倍焦距以内,故能看到铅笔一个正立放大的虚像;如果将铅笔由靠近玻璃杯的位置向远处慢慢移动,即当铅笔与玻璃杯的距离大于该“凸透镜”的倍焦距后,即成倒立的像处于倍焦距和倍焦距之间,成倒立放大的实像;处于倍焦距以外,成倒立、缩小的实像,故你会看到笔尖指向会改变,即指向右侧。
故答案为:放大;右。
由凸透镜成像的规律知,当物距在一倍焦距以内时,得到正立、放大的虚像;物体在一倍焦距到二倍焦距之间时,得到倒立、放大的实像;物体在二倍焦距以外时,得到倒立、缩小的实像。
此题主要考查凸透镜成像规律的应用,属于一道光学综合题。此实验最好亲自做一下比较好。
14.视力正常的小明把凸透镜贴近眼睛,观察远处的房屋,眼前“模糊”了,此时来自远处房屋的光会聚在视网膜的________选填“前”或“后”方。当他伸直手臂时,如图所示,通过凸透镜观察到房屋清晰的________选填“实”或“虚”像,像的位置在凸透镜的________选填“左”或“右”侧。
【答案】前;实;右
【解析】【分析】
本题主要考查凸透镜对光线的作用和凸透镜成像规律 ,凸透镜成像规律在凸透镜成像习题的应用非常广泛。
凸透镜对光线有会聚作用,
凸透镜成像情况跟物体到凸透镜的距离有关:
,成倒立、缩小的实像,物像异侧.
,成倒立、放大的实像,物像异侧.
,,成正立、放大的虚像,物像同侧。
【解答】
视力正常的小明把凸透镜贴近眼睛,由于凸透镜对光线有会聚作用,因此此时来自远方房屋的光会聚在视网膜的前方,所以小明的眼前“模糊”了;
用它观察远处的房屋,房屋在凸透镜的二倍焦距以外,成倒立、缩小的实像,此时物像异侧,像的位置在凸透镜的右侧。
故答案为:前;实;右。
三、作图题
15.如图所示,画出入射光线由空气进入水中的折射光线,并标出折射角和入射角。
【答案】
【解析】【分析】
此题考查光的折射光路图的画法;
光的折射规律:折射光线、入射光线、法线在同一平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,光由空气斜射入其它透明介质时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;当光由其它透明介质斜射进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角。
【解答】
光由空气斜射入水中时,折射光线和入射光线位于法线的两侧,折射角小于入射角,据此画出折射光线,并标出折射角,如图所示:
16.如图所示,湖边上方、两点中有一点是路灯,另一点是潜水员在水下处看到路灯的像,请画出潜水员看到路灯像的光路图.
【答案】解:连接,与界面的交点即为入射点,就是折射光线,连接,就是入射光线,即可完成水下处的人看到路灯的光路图,如图所示:
【解析】光从空气中斜射入水中时,折射角小于入射角,潜水员在水下处逆着光的传播方向看到路灯的像会比路灯本身偏高一点,所以是路灯的虚像点,是路灯的发光点。
作图时注意入射光线和折射光线用实线画,折射光线的反向延长线用虚线画,另外光线箭头方向很容易画错。
17.根据图中给出的入射光线,画出相应的折射光线。
【答案】解:
对于凸透镜,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴;
对于凹透镜,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;延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴,如图所示:
【解析】在作凸透镜、凹透镜的光路图时,先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点三条特殊光线来作图。
凸透镜的三条特殊光线: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;过凸透镜光心的光线传播方向不改变。
凹透镜三条特殊光线的作图:延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴;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;过凹透镜光心的光线传播方向不改变。
四、实验探究题
18.如图所示,在“探究凸透镜成像规律”的实验中,凸透镜焦距为。
实验前,应调整蜡烛、凸透镜、光屏,使烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在______。
将器材调整到图所示的位置,光屏上呈现出倒立、______的像选填“放大”、“缩小”或“等大”;再将蜡烛移到刻度线处,保持透镜的位置不变,移动光屏后,又呈现清晰的像,该成像原理可应用于______选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”。
固定蜡烛和光屏,利用一张不透明的纸板遮住凸透镜的上半部分,则所成的像与原来所成的像相比,像的亮度将______选填“变亮”、“变暗”或“不变”。
在蜡烛和凸透镜间靠近凸透镜放一个老花镜,发现像变得模糊。若不改变蜡烛和凸透镜的位置,应适当向______选填“左”或“右”移动光屏,才能重新在光屏上得到清晰的像。
【答案】同一高度 等大 投影仪 变暗 左
【解析】解:为使像成在光屏的中央,应调节蜡烛、凸透镜和光屏,使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度;
由图可知,,光屏上恰好能成烛焰清晰的等大的实像,此时,故;
若将蜡烛移到刻线处,凸透镜位置保持不变,此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间,凸透镜成倒立、放大的实像,其应用是投影仪;
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,因此光屏上所成的像仍然是完整的,遮住凸透镜的上半部,折射光线减少,会聚成的像变暗;
老花镜是凸透镜,凸透镜有会聚光线的作用,使会聚的光线提前会聚,像会向左移动,应适当向左移动光屏,才能重新在光屏上得到清晰的像。
故答案为:同一高度;等大;投影仪;变暗;左。
为使像成在光屏的中央,应调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度;
光屏上恰好能成烛焰清晰的像,,据此得出焦距的长度;物距在一倍焦距和二倍焦距之间,凸透镜成倒立、放大的实像,其应用是投影仪;
物体由无数点组成,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。所以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;
老花镜是凸透镜,凸透镜有会聚光线的作用。
此题探究了凸透镜成像的规律,考查了学生对实验操作的要求。一定要注意实验前的调整工作。为使像成在光屏的中央,应使凸透镜、烛焰、光屏的中心大致在同一高度处。同时考查了凸透镜成像的规律,要熟记规律,特别注意成像特点与物距之间的关系。
19.【活化知识,还原生活】眼睛是人体重要的器官之一,小冰想弄清楚晶状体的厚度对眼睛成像远近的影响。根据凸透镜成像的规律,他用凸透镜和球形半透明的塑料盒自制了一个简易眼睛模型,模型上的凸透镜相当于人眼的晶状体,后面的塑料盒相当于视网膜,将蜡烛和模型放在光具座上。
我们观察物体时,物体在视网膜上能成______实像。
如图甲所示,调节蜡烛到合适的高度后,移动蜡烛的位置,模型上成清晰的像,此时,像的位置在______之间。
如图乙所示,给模型换上一块焦距小的凸透镜,像变模糊了。移动蜡烛,直到成清晰的像,发现蜡烛的位置离凸透镜近了。这表明焦距小的凸透镜厚度大,对光的______作用强。此时,若蜡烛远离凸透镜,像的位置会______凸透镜,模型上的像就不清晰了。
小冰分析,当晶状体变厚时,远处物体成像在视网膜前方,所以就只能看清______的物体。
为了保护视力,你应该______。写出一点
【答案】倒立、缩小;一倍与二倍焦距; 会聚或折射 靠近; 近处;注意保持看书写字的距离
【解析】解:我们观察物体时,物体在视网膜上能成倒立缩小的实像;如图所示可知物体在倍焦距开外,所以成倒立缩小的实像,故而像距在倍焦距和倍焦距之间。焦距小的凸透镜对光的会聚或折射作用越强,当蜡烛远离凸透镜,像会靠近凸透镜。晶状体变厚,远处物体成像在视网膜前方,是近视眼的成像情况,故而只能看清近处的物体。为了保护视力,需要注意保持看书写字的距离。
故答案:倒立、缩小; 一倍与二倍焦距; 会聚或折射 靠近 ;近处; 注意保持看书写字的距离
一、单选题
1.喷水鱼因特殊的捕食方式而得名,能喷出一股水柱,准确击落空中的昆虫作为食物。下列各图中能正确表示喷水鱼看到昆虫像的光路图的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】【分析】
本题常出现的问题是不能确定折射点,在两种介质的界面上,折射和反射同时发生时,根据折射定律作出折射光线。
光的折射定律:折射光线、入射光线、法线在同一个平面内,折射光线、入射光线分居法线两侧,当光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;当光由水中或其它透明介质斜射进入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角,完成折射光路图。
【解答】
根据光的折射定律可知,光从空气中斜射入水中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角,所以C正确,D错误;
射水鱼在水中看到水面上方的昆虫等猎物,是因为水面上方的昆虫等猎物“发出”的光射向水面,发生折射,再进入射水鱼的眼睛中,因此光的传播路线是由空气水中,所以AB错误。
故选C。
2.某校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯。池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,在点形成一个亮斑,如图所示。往池内注水,水面升至位置时,站在池旁的人看到亮斑的位置在点;如果水面升至位置时,人看到亮斑的位置在点,则( )
A. 点在点的上方,点在点的上方 B. 点在点的下方,点在点的上方
C. 点在点的上方,点在点的下方 D. 点在点的下方,点在点的下方
【答案】B
【解析】解:
往池内注水,水面升至位置时,发生折射,根据折射角大于入射角画出折射光线,点如下图所示:
水面上升至位置时,光在水中沿直线传播,经水池侧壁反射后,光线从水中斜射向空气中,折射角大于入射角,折射光线远离法线,如下图所示:
通过上图可知:我们在上方看起来,光斑的虚像在点,即在的上方。
故选:。
水面升至位置时,光从水斜射入空气中时,入射光线、折射光线以及法线在同一平面内,折射角大于入射角,确定折射光线的方向;
光在同种、均匀、透明介质中沿直线传播。
本题重点考查的是作反射光线和折射光线,理解并掌握光的反射定律和折射定律是解决此题的关键。此题通过作图说明,学生一目了然,效果更好。
3.小星同学利用太阳光测量凸透镜的焦距,方法如图所示.他注意到让凸透镜正对阳光,但没有仔细调节纸片与透镜的距离,在纸片上的光斑并不是最小时,就测出了光斑到凸透镜中心的距离,那么,凸透镜的实际焦距 ( )
A. 一定小于 B. 一定大于
C. 可能等于 D. 可能小于、也可能大于
【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了学生对凸透镜的认识,记住平行光会聚在焦点上,还是继续直线传播的。焦点前后光斑都比焦点光斑大。
太阳光可看做是平行光,平行光照射到凸透镜上经过折射后会聚到焦点,若光屏到透镜的距离小于或大于焦距的距离,则在光屏上形成的光斑都不是最小的。
【解答】
只有在焦点处得到的光斑最小、最亮,在焦点之前和焦点之后光斑都不是最小。
当测量距离为时,焦距可能大于,也可能小于。
,
故选D。
4.平行光线经如图所示的中空玻璃砖后将会( )
A. 会聚 B. 发散 C. 仍为平行光 D. 无法判断
【答案】B
【解析】【试题解析】
【分析】
可以看作是两个凹透镜组合在一起了,而凹透镜对光线有发散作用。
本题容易答成是会聚的,是由于没有看清题意中强调的是“中空”的玻璃砖,这样的玻璃砖相当于两个凹透镜,对光线有发散作用。
【解答】
空玻璃砖可看作是两个凹透镜组合在一起了,而光线经过凹透镜后会变得发散,经过两个凹透镜变得更加发散。
故选B。
5.一光源发出的光经凸透镜后平行射出,若把凸透镜浸没在水中如图所示,使光线仍平行射出,则需( )
A. 把光源上移一些 B. 把光源下移一些
C. 不需移动光源 D. 条件不足,无法不断
【答案】B
【解析】【分析】
本题考查了水对凸透镜焦距的影响,有一定的难度,需要认真分析。
过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后与主光轴平行,所以放在焦点上的点光源发出的光经凸透镜折射后是平行光线。但光线从空气斜射入水时会发生折射,由于折射光线偏离了原来的传播方向,再经凸透镜折射后就不再是平行光。根据以上两点即可得出答案。
【解答】
根据光路的可逆性,我们假设是从水底有一束平行光线向上射出,经过凸透镜和水面的两次折射后到达光源。如图,
通过透镜边缘的红线经过透镜折射后,在水面以下的部分的延长线通过透镜的焦点无论中间是否有水,但是经过水面时,根据折射角大于入射角因为光线是由水射向空气,这时光线应该远离法线向下偏折一些,即图中折射后的蓝色光线;通过透镜中心的平行光线,在经过透镜和水面时方向不变,竖直向上,即图中绿线;那么,蓝线与绿线的交点就是光源的位置;
所以,与原来的位置比较可知:光源的位置应下移一些。
故B正确,ACD错误。
6.如图所示,点光源位于凸透镜的主光轴上凸透镜位置未画出,当点光源位于点时,像成在点;当点光源位于点时,像成在点,已知,,则凸透镜的焦距大小为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】解:根据题意和凸透镜成像规律,凸透镜可能位于之间,或者的左侧。若位于之间,设物距为,则:
;,
联立无解;
若位于的左侧,则:
;,
联立求解得。
故选:。
光学中最基本的高斯成像公式:,即物距的倒数加上像距的倒数等于焦距的倒数。
本题需要学生了解凸透镜成像的动态规律及物距像距焦距之间的计算公式,此题难度较大。
7.如图甲所示,把一支铅笔水平地放在空玻璃瓶的后方,透过玻璃瓶观察到的情形如图乙;将玻璃瓶灌满水后,将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,同时透过玻璃瓶观察铅笔的像.关于以上实验,下列说法正确的是( )
A. 如图乙,人能透过空玻璃观察到铅笔是光的反射成像,此像是虚像
B. 人透过装水的玻璃瓶可以观察到如图所示的像,此像是虚像
C. 人通过盛水的玻璃瓶可以观察到如图所示的像,此像是实像
D. 人通过盛水的玻璃瓶可以观察到如图所示的像,此像是实像
【答案】C
【解析】【分析】
此题主要考查凸透镜成像规律的应用,涉及到光的反射、光的折射、凸透镜成像的规律等知识,属于一道光学综合题.此实验最好亲自做一下比较好。
由凸透镜成像的规律知,当物距在一倍焦距以内时,得到正立、放大的虚像;物体在一倍焦距到二倍焦距之间时,得到倒立、放大的实像;物体在二倍焦距以外时,得到倒立、缩小的实像。
【解答】
把一支铅笔水平地放在空玻璃瓶的后方,透过玻璃瓶观察到图乙的像是光的折射成像,此像是虚像,故A错误;
玻璃瓶装满水相当于一个凸透镜.当铅笔由靠近瓶子的位置逐渐远离时,透过透镜会看到正立、放大的虚像,并且像逐渐变长;如图;
当到达某一位置时,铅笔尖忽然改变方向,成倒立、放大的实像,如图;继续移动像逐渐变短,如图;只有图情形不能在以上过程中观察到。
综上分析ABD错误,C正确。
故选C。
8.在凸透镜主轴上的一物点,物距大于焦距,如果沿直径对称切除透镜很小一部分,如图所示,再把上、下半截透镜向原主轴位置合拢,则成像情况与原来相比:
A. 相同
B. 成两个像,上半截透镜成像点上移,上半截透镜成像点下移
C. 成两个像,上半截透镜成像点下移,下半截透镜成像点上移
D. 不能成像
【答案】C
【解析】【分析】
由透镜成像的原理我们知道,透镜所成的实像是由光线汇聚而成的,又因为这里物距大于焦距,所以一定是成实像;因为通过透镜中心的光线其传播方向不变,其他的光线都会会聚在主光轴上,物体放出的光线不止一条,去掉透镜的一小截仍然能会聚光线成像,只是成的像暗淡一点;若我们不合拢两截透镜那么他所成的像由以上分析便可得知,像除了暗淡一点之外没有其他变化;若合拢,我们可以假想得到相当于有两个透镜在成像,上面一个下面一个,只是上面的透镜向下移,下面的透镜向上移。
此题主要考查凸透镜成像的应用,有一定难度,是一道竞赛题。【解答】
如果沿直径对称切除透镜很小一部分;相当于把凸透镜分成了上下两个小凸透镜,这两个小凸透镜的焦点及焦距和光心与原来的大凸透镜是一样的,不移动时主光轴、焦点都是重合的,当把上面的小凸透镜下移后,该小凸透镜的主光轴也向下移,相当于物体向上移,当然成像要向下移;下面的小凸透镜与之相反,像向上移。
故选 C。
9.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将高度为的物体沿主光轴从远处向透镜的焦点靠近,已知透镜的焦距为则下列反映像距或像高随物距变化的关系图象中,可能正确的是
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】本题考查凸透镜成像规律的综合应用,难度不大。
根据凸透镜成实像的规律:,物体靠近,像远离,像变大的特点解析。
【解答】
根据凸透镜成像规律可以知道,当凸透镜成实像时,,物距减小,像距变大,像变大;当物体从远处沿凸透镜主光轴向凸透镜的焦点靠近时,物距变小,像距变大,像变大,但像总是成在焦点以外,即像距总是大于焦距;
A.表示凸透镜成实像时,像距小于焦距,与凸透镜成像规律不符;另外还表示了成虚像的情况,且不便测出像距,故A不符合题意;
B.表示物距增大,像距增大,故B不符合题意;
C.表示物体从远处沿凸透镜主光轴向透镜的焦点靠近,物距减小,像高变大,即像变大,故C符合题意;
D.表示物距减小时像逐渐变大,但像高最多等于物高,不符合在焦距和倍焦距之间成放大实像的规律,故D不符合题意。
故选C。
10.马路上的一种球形交通摄像头能拍清楚几百米远的物体如图所示为这种摄像头成像的示意图,镜头与像屏的位置都不变,两者间距很小图中是透镜的光心,是主光轴与屏的交点,是线段的中点,被跟踪的汽车前车牌在靠近摄像头时总能在屏上成清晰的像在车驶近摄像头的过程中( )
A. 透镜的焦距不变且右侧焦点一定在点与点之间
B. 透镜的焦距不变且右侧焦点一定在点与点之间
C. 透镜的焦距变化且右侧焦点一定在点与点之间
D. 透镜的焦距变化且右侧焦点一定在点与点之间
【答案】D
【解析】【分析】
此题考查了学生对凸透镜成像规律的应用,不仅要掌握成像特点与物距、像距的关系,同时要自己做出规律性的总结,如物距变化和像距变化的大小关系。
根据凸透镜成像的规律:根据凸透镜成实像的几种情况判断:
,成倒立、缩小的实像,,应用是照相机;
,成倒立、放大的实像,,应用是投影机;
,成倒立、等大的实像。
【解答】
摄像机的镜头与照相机的镜头类似,其原理是:物距时,凸透镜成倒立、缩小的实像,且;
由题意可知,被跟踪的汽车前车牌在靠近摄像头时总能在屏上成清晰的像,
因为镜头与像屏的位置都不变,即像距不变,所以透镜的焦距是变化的,且满足光屏离镜头的距离在和之间的条件,即;
由此可得:,且,
即:;
因为是线段的中点,
所以,即透镜右侧焦点一定在点和点之间变化。
故选D。
11.在儿童乐园,摄影师给卡通人照相,在对焦时,发现毛玻璃上卡通人像的位置如图甲所示。为了使毛玻璃上卡通人像的位置如图乙所示,摄影师应当将镜头适当地( )
A. 向下并且向左移 B. 向下并且向右移 C. 向上并且向左移 D. 向上并且向右移
【答案】B
【解析】【分析】
凸透镜在成实像时,像与物比较,应该是上下左右都互换,根据图甲像的位置,确定物所在凸透镜主光轴的位置,然后进行调节。
此题考查了对倒立实像的理解,倒立是指像和物体的上下、左右都颠倒;像偏向哪儿,在调节时,需将物体相对于凸透镜向哪儿调节
【解答】
解:图甲显示像在毛玻璃的左侧上方,说明卡通人在凸透镜主光轴的右侧下方,要使像如图乙所示,必须调节卡通人到凸透镜的主光轴上,所以镜头应该向右侧下方移动。
故选:。
二、填空题
12.如图,、和是射到空气和玻璃界面上的入射线、反射线和折射线三条光线,则______是法线,反射角为______度,折射角为______度.
【答案】
【解析】解:由于反射角等于入射角,故C是入射光线,是反射光线,则是折射光线,是界面,是法线,反射角和入射角为,折射角为.
故本题答案为:;;.
光线从一种介质斜射向另一种介质时,在界面将发生反射和折射,注意入射光线和反射光线具有对称性,在界面的同侧,入射光线和折射光线不对称,分别在界面的两侧,故先由反射角等于入射角判断出入射光线和反射光线,再判断其它.
本题考查了光的反射定律和折射规律的应用.解题的关键是由反射定律判断出入射光线和反射光线.
13.渔夫大明的眼睛在空气中处看到水中处有一条鱼,眼睛看到的是 选填“”或“”处鱼的 选填“虚像”或“实像”,这是由于发生光的折射,折射角 选填“小于”、“等于”或“大于”入射角导致的。若在处发射一束激光照亮水中的鱼,光束应朝向 选填“”、“”或“”处。
【答案】 虚像 大于
【解析】解:看到水中的鱼,是鱼反射的光线经过水面折射后进入人的眼睛,由于折射角大于入射角,人的眼睛逆着光线看去,看到的是变高的鱼的虚像;所以眼睛看到的是处鱼的虚像;
若在处发射一束光照亮水中的鱼,根据光路可逆可知,光束应朝向处。
故答案为:;虚像;大于;。
人看到水中的鱼,是鱼反射的光射入了人眼,人看到的是变高的鱼的虚像;据此分析。
本题考查了光的折射,对于看水中的物体,要记住看到的都是水中物体的虚像,真实物体总在这虚像的下方。
14.如图所示,虚线框内为一透镜,为透镜的主光轴,是透镜光心,双箭头和单箭头是射向透镜的两条光线.已知光线通过透镜之后与交于点,光线通过透镜之后与交于点.该透镜是______透镜,焦距______选填“大于”、“小于”或“等于”
【答案】凸;小于
【解析】解:由图中可知,双箭头和单箭头是射向透镜的两条光线.经透镜的作用后光线会聚,由此可判定此透镜为凸透镜;
因为平行主光轴的光线经凸透镜后会聚焦点,而光线如果不发生折射,他将射向的外侧,又因为不是平行主光轴的光线,所以经凸透镜折射后光线一定在焦点的左侧,所以此时小于焦距.
故答案为:凸;小于.
根据光线经透镜后会聚的特点,可判定此透镜为凸透镜,再根据平行主光轴的光线经凸透镜后会聚焦点,可知点在焦点的左侧,然后即可判定和焦距的关系.
此题首先根据光线经透镜后的折射情况,确定出该透镜的类型,然后再根据光线会聚的特点与平行主光轴的光线经凸透镜后会聚焦点作比较,然后即可得出正确答案.
15.计算眼镜度数的公式是的单位,某同学将一凸透镜放在太阳光下,让太阳光垂直镜面照射,调节透镜与地面间的距离,当在地面上出现很亮的小圆点时,测得亮点到透镜的距离是,用此凸透镜做眼镜的镜片时,它属于______眼镜选填:“近视”、“远视”,它的度数______度。用此凸透镜做照相机的镜头合适吗?答:______。
【答案】远视;;不合适
【解析】【分析】
近视眼的晶状体会聚能力过强,像呈在视网膜的前方,应佩戴凹透镜矫正;远视眼的晶状体会聚能力弱,像呈在视网膜的后方,应佩戴凸透镜矫正;凸透镜对光有会聚作用,可利用将凸透镜正对太阳光法测出焦距,再利用题目中所给的公式计算出眼镜的度数来。
利用照相机拍照时,物体应该在距透镜大于倍焦距的地方,在底片上成倒立缩小的实像,像即底片在距透镜大于焦距小于倍焦距的位置。
此题是一道材料分析题,考查的是我们对于凸透镜焦距和老花镜度数的关系,答案可利用材料给出的信息进行解答,此题通过论联系实际可激发学生的学习兴趣.同时也考查了照相机的成像特点即应用。
【解答】
用凸透镜做的眼镜属于远视眼镜;
由题意可知该凸透镜的焦距,所以它的度数度;
根据照相机成像原理,底片应该在距透镜大于焦距小于倍焦距的位置,即大于小于,照相机的镜头到底片的距离最小应该是,这样长的照相机不好携带、操作,所以用此凸透镜做照相机的镜头不合适。
故答案为:远视;;不合适。
三、实验探究题
16.光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验.他在光屏上画出互相垂直的和两条线段并相交于点,如下图甲所示.
小华将玻璃砖的一个表面与齐平放置,让激光电筒发出的光线从点到点入射,他看到了如图乙所示的光路为同一直线你认为出现光线是因为______所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是______;
接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,使线段水平并向水槽中慢慢注水至水面与齐平,入射光线应从点向点射入,这是为了保证______,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的______相同;
小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图为折射光线,分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是______;
若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则______射出的折射光线更远离法线。
如图所示,将透明的薄壁厚度可忽略不计方形水槽水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束,小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。
图水槽中未注水时可在侧壁上处得到一个光点,注入一定量的水后,光点移至处,这是由于光在水面处发生了光的折射现象,此时入射角______角为折射角,选填“大于”“等于”或“小于”
为使处的光点移至处,则应使水槽中的水量______,若间距离为,则水面高度的变化量 ______选填“”“”或“”;
如图所示,小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射,为使光束第一次从水面射出后沿方向传播,则激光笔照射的方向应满足的条件是______,且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区______选填“”“”或“”内。
【答案】有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播 和 入射光线重合 介质 玻璃 玻璃 小于 增加 平行于
【解析】解:光线到,光的传播路线没有改变,说明光在同一种均匀介质中传播,所以可以判断有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播。本实验探究光的折射规律,要记录光的折射光线和入射光线,所以要记录的两条光线是和。
探究光在玻璃和水的折射能力,要控制入射光线相同,还要控制点所在的介质相同,观察折射光线和折射角的变化情况,所以入射光线应从点向点射入,这是为了保证入射光线重合,并且介质相同。
如乙丙图,当光在空气中传播时入射,传播;当光线从空气斜射入水中,入射,传播;当光线从空气斜射入玻璃中,入射,传播,比较两条折射光线和,偏离更多,所以玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是玻璃。
光从空气斜射入玻璃中的偏折能力比在水中的偏折能力强,根据光路是可逆的,当光从玻璃斜射入空气中时的偏折能力比光从水中斜射入空气中时的偏折能力强,所以从玻璃中射出的折射光线更远离法线。
水槽中未加水时,由于光的直线传播,激光射到侧壁上的点,当水槽中加水时,光点下移到点位置,这是由于光的折射现象引起的,当光从水中射入空气中时,折射角大于入射角,此时入射角小于角;
因入射角和折射角都不变,要使处的光点向上移到处,则应使水槽中的水量增加;若间距离为,因两次折射光线是平行的,如下面图所示,则水面高度的变化量大于;
将激光笔移至虚线框内向水槽底部厚度可忽略不计照射,因光从空气斜射进入水中和从水斜射进入空气中时,两次发生折射,一次折射角减小,另一次折射角增大,则最终的折射光线与最初的入射光线是平行的,所以激光笔应该与平行入射到区域的位置,才能实现,如下面图所示;
。
故答案为:有部分光线并没有通过玻璃砖,而依旧在空气中传播;和;入射光线重合;介质;玻璃;玻璃;小于;增加;;平行于;。
光在同种均匀介质中沿直线传播。探究光的折射规律,一定要记录光的折射光线和入射光线;
探究物体问题时一般要控制其他量不变,这是物理上常用的控制变量法;
光在同种均匀介质中沿直线传播,当遇到另一种介质时光线发生偏折,光线偏折的角度越大,偏折能力越大;
根据光路可逆的性质进行分析;
根据光的折射现象可知,光从一种介质斜射入另一种介质时,其传播方向一定发生改变;光从水中射入空气中时,折射角大于入射角。折射角随入射角的改变而改变;
要使点的光移到处,则应使水槽内的水量增加,若间距离为,由几何关系可知水面高度的变化量应大于;
因为光在水中和空气中发生折射时在空气中的角度较大则为了使光束第一次从水面射出后沿方向传播,激光笔应该与平行入射到区域的位置,才能实现。
本题考查了光的折射规律的应用,知道光的折射规律的内容是解题的关键。
17.要探究凸透镜成像的规律,阳阳跟老师一起研制了如图所示的实验装置,用水透镜模拟眼睛,光屏模拟视网膜,通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。
蜡烛、水透镜和光屏在光具座上的位置如图甲所示,此时烛焰的像偏光屏的上方像未画出,应 填“向上”或“向下”调节蜡烛使像成在光屏的中心,调整后在光屏上成了一个清晰的像,该像为倒立、 的实像。
用水透镜模拟正常眼睛看远处景物,将图甲中的蜡烛移动到光具座上处,光屏不动,此时应对水透镜 填“注水”或“抽水”,使其焦距变 填“长”或“短”,才能在光屏上重新得到一个清晰的像。
用水透镜模拟近视眼,如图乙所示。若不戴近视镜时恰好能够看到图中位置上的蜡烛,在图中的虚线框内安装上适当度数的近视镜的镜片,则将能看清蜡烛位置 填“左侧”或“右侧”的物体。
水凸透镜与常用的凸透镜相比,优点是 。
【答案】向上;缩小;抽水;长;左侧;可以通过改变水透镜里面水的多少改变水透镜的焦距
【解析】实验时,首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在同一高度上,目的是使像成在光屏中心,此时烛焰的像偏光屏的上方像未画出,应将蜡烛向上调节三者摆放位置如图甲所示,在光屏上成一个清晰的像,此时,成倒立、缩小的实像。用水透镜模拟正常眼睛,将图甲中的蜡烛移动到光具座上处,物距增大,光屏不动,像距不变,也就是需要透镜对光线的会聚能力减弱,所以此时应对水透镜抽水,使其焦距变长,才能在光屏上重新得到一个清晰的像。近视镜片是凹透镜,对光线有发散作用,水凸透镜前放置近视镜的镜片后,透镜的折光能力减弱,则可以看清物距更远的物体,即图中蜡烛位置左侧的物体。水凸透镜与常用的凸透镜相比,优点是可以通过改变水透镜里面水的多少改变水透镜的焦距。
18.如图甲所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置,透镜固定在光具座的刻度处,蜡烛和光屏各位于光具座上和刻度处.
实验时,应把凸透镜、光屏和________的中心调到同一高度上;
小明将蜡烛和光屏以相同大小的速度同时向靠近凸透镜方向移动,当光屏位于时恰好在光屏上看到一个清晰的像,则该透镜的焦距是________;
如图乙所示,小明将凸透镜固定在刻度处,蜡烛移至刻度处,则需要将光屏移至刻度________选填“”、“”或“以上”范围内,光屏上才有可能得到最清晰的像,此时的像是倒立、________的实像;
接着,小明取下光屏直接用眼睛在________位置选填“”、“”或“”也能看见清晰的像;
小明将光屏重新安装回原位,光屏上依旧出现清晰的像,此时小华将一副眼镜的镜片放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像变得模糊,小华让小明把光屏向远离凸透镜的方向移动一些,则光屏上的像又变清晰了,可知小华放置的是________镜片选填“近视”或“远视”;
在第步实验的基础上,保持蜡烛和光屏的位置不动,只要将凸透镜向________移动,能在光屏上再次出现清晰的像.
【答案】烛焰;
;
;缩小;
;
近视;
左
【解析】【分析】
此题主要考查了探究“凸透镜成像规律”的实验,关键是要熟记凸透镜成像的规律。
实验时,应把凸透镜的光心、光屏的中心和烛焰的中心调到同一高度上,以使像成在光屏的中央,便于观察;
由图得物距大小,判断物距与焦距的关系,根据凸透镜成像规律得成像性质;
根据物距和焦距的关系确定凸透镜成像性质和像距大小;
光线经凸透镜会聚于视网膜也能看到清晰的像;
根据凸透镜和凹透镜对光线的作用确定透镜类型;近视镜片是凹透镜,远视镜片是凸透镜;
根据光在折射时光路是可逆的进行分析。
【解答】
实验时,应把凸透镜的光心、光屏的中心和烛焰的中心调到同一高度上;
由甲图知,蜡烛和光屏到凸透镜的距离相等,均为,当将蜡烛和光屏以相同大小的速度同时向靠近凸透镜方向移动,当光屏位于时,此时物体和光屏到凸透镜的距离仍相等,即:,当时,凸透镜成倒立、等大的实像,,故其焦距:;
将凸透镜固定在刻度处,蜡烛移至刻度处,则此时的物距为:,由于:当时,凸透镜成倒立、缩小的实像,;故此时像距:,故应将光屏移至范围内,光屏上才有可能得到最清晰的像,此时的像是倒立、缩小的实像;
光线经凸透镜会聚于视网膜也能看到清晰的像,故可取下光屏直接用眼睛在位置也能看见清晰的像;
小明将光屏重新安装回原位,光屏上依旧出现清晰的像,此时小华将一副眼镜的镜片放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像变得模糊,小华让小明把光屏向远离凸透镜的方向移动一些,则光屏上的像又变清晰了,说明此眼镜对光线具有发散作用,故为凹透镜,故小华放置的是近视镜片;
由于光在折射时光路是可逆的,故在第步实验的基础上,保持蜡烛和光屏的位置不动,只要将凸透镜向左移动,使物距与原来的像距相等,则像距也正好等于原来的物距,能在光屏上再次出现清晰的像。
故答案为:烛焰;;;缩小;;近视;左。
四、综合题
19.阅读短文,回答问题。
眼睛与透镜
人类和某些动物的眼睛很像一架照相机。眼球内富有弹性的晶状体相当于一个凸透镜,视网膜相当于光屏。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成清晰的像,如图所示。
眼睛与照相机的不同之处是:人的眼睛是通过调节焦距来获得清晰的像,普通照相机是通过改变像距使像变得清晰的。
眼睛的调节是有限度的,晶状体变得最扁时能够看到的最远点,叫远点,正常眼睛的远点在无限远处。晶状体变得最凸时能看清的最近点,叫近点,正常眼睛的近点约距人眼。看物体时间较长也不易感到疲劳的距离叫明视距离,正常眼睛的明视距离为。从眼的光心向物体两端所引的两条直线的夹角叫视角。视角越大,对物体的观察就越清楚。
常见的视力缺陷有近视和远视,它们都是由于人眼的调节功能降低,不能使物体的像成在视网膜上引起的。近视眼的视网膜到晶状体的距离过远或者是晶状体曲度过大,会聚光的本领变强,经调节后远处物体的像落在视网膜的前方,需要配戴度数合适的近视眼镜来矫正,利用凹透镜能使光发散的特点,使像向后移到视网膜上。而远视眼的视网膜到晶状体的距离过近或者是晶状体过于扁平,会聚光的本领变弱,经调节后近处物体的像仍落在视网膜的后方,需要配戴度数合适的远视眼镜加以矫正,利用凸透镜能使光会聚的特点,使像向前移到视网膜上。
透镜的材质多样,常见的有树脂和玻璃。透镜的焦距 能表示凸透镜会聚光线或凹透镜发散光线本领的大小,用“”表示对光有会聚作用,“”表示对光有发散作用。焦距越短,透镜折光本领越大,所以可用焦距 的倒数表示透镜的这种折光本领,叫做透镜的焦度,即,式中 的单位是, 的单位是。平时我们说的镜片度数,就是透镜的焦度 乘以的值。凸透镜的度数是正数,凹透镜的度数是负数。
人眼视网膜上所成的像是___________选填“正立”或“倒立”、___________选填“放大”“缩小”或“等大”的实像;
人的眼睛是通过调节___________来获得清晰的像,小华的视力正常,当她用平面镜仔细观察自己的脸部时,应当把镜子拿到离眼睛___________处最为合适;
隐形眼镜是一种直接贴在眼睛角膜表面的超薄镜片,可随眼球的运动而运动。目前使用的软质隐形眼镜由甲醛丙烯酸羟乙酯制成,中心厚度只有。如图是某人观察物体时,物体在眼球内成像的示意图,则该人的视力缺陷是___________选填“近视”或“远视”,应配戴的这种隐形眼镜镜片边缘的厚度___________选填“大于”或“小于”;
眼睛的晶状体越凸,焦距越___________选填“长”或“短”。透镜的度数越大,焦距越___________选填“长”或“短”;
和的眼镜片中,___________是近视眼镜片,它的焦距是___________。
【答案】倒立;缩小;焦距;;近视;大于;短 ;短; ;。
【解析】人类的眼睛很像一架照相机,视网膜上成倒立缩小的实像;
由材料可知,人的眼睛是通过调节焦距来获得清晰的像;正常眼睛的明视距离为,当她用平面镜仔细观察自己的脸部时,平面镜成像时像和物体到平面镜的距离相等,所以镜子和眼睛的距离为;
由图可知,像成在视网膜的前方,该人的视力缺陷是近视。近视眼需要配戴度数合适的近视眼镜来矫正,近视眼镜是凹透镜,中间薄,边缘厚,所以这种隐形眼镜镜片边缘的厚度大于;
近视眼的视网膜到晶状体的距离过远或者是晶状体曲度过大,会聚光的本领变强,说明晶状体越凸,焦距越短;眼镜度数越大,透镜焦度越大,根据透镜焦度得到透镜焦度越大,透镜的焦距越小;
凸透镜对光有会聚作用,用“”表示对光有会聚作用,用“”表示凸透镜,凹透镜对光有发散作用,用“”表示对光有发散作用,用“”表示凹透镜,近视眼镜是凹透镜,所以是近视眼镜片,镜片的度数是焦度乘以,眼镜片焦度为,则其焦距为。
故答案为:倒立;缩小;焦距;;近视;大于;短 ;短; ;。
【分析】
解答本题需掌握: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
知道凹透镜的形状特点是中间薄边缘厚。
本题主要考查学生对近视眼和远视眼的成因,以及矫正方法的理解和掌握,是中考的热点。专题04 光的折射 透镜
考点01:光的折射现象
典例1.如图所示的四种现象中,属于光的折射现象的是( )
A. 树荫下的圆形光斑 B. 桥在水中形成的倒影
C. 水中的筷子好像弯折 D. 日晷面上呈现晷针的影子
变式1-1.五一假期,在大明湖平静的湖水中,小红看到了“鸟在水中飞,鱼在云中游”的美丽画面。她所观察到的“飞鸟”和“游鱼”所对应的光学原理分别是________和________。
考点02:光的折射及其应用
典例2.如图所示,小明看到水中处有一个圆形“物块”,他看到的“物块”是光从________射入________中而成的虚像.物块实际位置可能在、、三点中的________处.
变式2-1.标有甲、乙两点的筷子放在空碗中如图所示,向碗中加水至虚线处,观察到如图所示场景,此时看到筷子上的甲点或乙点,光的传播路径正确的是( )
A. B.
C. D.
变式2-2.某同学在做光的折射和反射的探究实验时,描绘了一个实际的光路图,但没有标出法线、入射光线、反射光线以及入射角、反射角等,如图所示,则其中界面是,入射光线是______,入射角大小是______,折射角大小是______.
考点03: 透镜及其分类
典例3.以下镜片属于凹透镜的是( )
A. B. C. D.
变式3-1.光线经过甲乙两透镜后的折射光线如图所示,下列对两透镜类型的分析正确的是( )
A. 甲透镜的折射光线会聚于一点,说明甲透镜是凸透镜
B. 乙透镜的折射光线是发散的,说明乙透镜是凹透镜
C. 甲透镜的折射光线比入射光线更向主光轴靠拢,说明甲透镜是凸透镜
D. 乙透镜的折射光线比入射光线更向主光轴靠拢,说明乙透镜是凸透镜
考点04:光路图
典例4.如图所示,请将光路补充完整。
变式4-1.根据入射光线和折射光线,请在图中虚线框内画出适当的透镜,并找出透镜的焦点。
典例5.请在图中画出经过透镜前的入射光线。
变式5-1.两束光入射到凸透镜上的情况如图,为凸透镜的焦点,到凸透镜的距离为倍焦距,请在图中画出这两束光经过凸透镜后的折射光线。
考点05:实验:探究凸透镜成像的规律
典例6.在“探究凸透镜成像规律”的实验课上,小华同学进行了如下操作凸透镜的焦距为:
如图所示,小华在实验中发现,随着蜡烛的燃烧,烛焰在光屏上像的位置偏高了,为了使像仍成在光屏的中央,则应向______调节凸透镜。
小华调节好凸透镜的高度后,烛焰恰好在光屏中央成清晰的像,______填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”就是利用此成像原理制成的;若固定凸透镜的位置不动,将蜡烛移动到标尺处,调整光屏再次成像,则此时像的大小比刚才的要______些。
固定透镜位置不变,小华将蜡烛移到标尺处,此时应站在透镜______填“左”或“右”侧观察烛焰的像,当观察到像时,______填“有”或“没有”光进入人眼。
考点06:物距、像距、焦距与成像性质的关系
典例7.如图是我国航天员王亚平在太空授课的情景,在微重力环境下,水滴收缩成一个接近完美球体的水球,从前方能看到水球中的像,能正确反映其成像原理的示意图是( )
A. B. C. D.
变式7-1.在探究凸透镜成像规律实验中,当烛焰位于距离凸透镜一倍焦距以内时,人眼观察到烛焰成像的情形是图中的:( )
A. B.
C. D.
变式7-2.如图所示,发光二极管组成的红旗图案放在凸透镜之前,与凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间,则红旗在光屏上所成清晰的像可能是下图中的( )
A. B. C. D.
考点07:凸透镜成像规律的动态应用
典例8.如图所示,是创新小组的同学们自制的照相机.在较暗的教室内,让凸透镜对着明亮的室外,拉动纸筒,在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像,若想在半透明膜上成实验楼更大清晰的像,下列做法正确的是( )
A. 相机向前移,纸筒向前伸 B. 相机向后移,纸筒向后缩
C. 相机不移动,纸筒向后缩 D. 相机和纸筒的位置均不变
变式8-1.某凸透镜的焦距为,当物体从距离透镜处向焦点移动过程中,它的像( )
A. 先是逐渐变小的实像,然后是逐渐变大的虚像
B. 一直都是倒立的像,且是不断变小的实像
C. 一直都是倒立的像,且是不断变大的实像
D. 都是实像,先是越来越小,后越来越大
考点08:照相机与眼球 视力的矫正
典例9.小花用水凸透镜模拟人眼的晶状体,光屏相当于视网膜如图。当用注射器向胶膜内注水,水凸透镜的凸起程度增加,光屏上原来清晰的像变模糊了;将蜡烛靠近水凸透镜,光屏上再次得到清晰的像,此过程模拟的眼睛及该眼睛的矫正方法是( )
A. 近视眼 用凸透镜矫正 B. 远视眼 用凸透镜矫正
C. 近视眼 用凹透镜矫正 D. 远视眼 用凹透镜矫正
变式9-1.如图甲所示是现代城市很多路口安装的监控摄像头,它可以拍下违章行驶或发生交通事故时的现场照片。摄像头的镜头相当于一个 透镜,它的工作原理与 填“照相机”“投影仪”或“放大镜”相似。如图乙和丙是一辆汽车经过路口时与一辆自行车相撞后被先后拍下的两张照片,由图可以看出汽车是逐渐 填“靠近”或“远离”摄像头。
一、单选题
1.人在岸上透过池水看池塘底部,下列光路图正确的是( )
A. B.
C. D.
2.光从某一透明介质斜射入空气中,入射角为,折射角可能为( )
A. B. C. D.
3.光通过透镜的光路如图所示,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
4.小科同学将凸透镜正对太阳,在纸面上得到一个并非最小的光斑,此时光斑到凸透镜的距离为。若凸透镜远离纸面的过程中光斑一直变大,则该凸透镜的焦距( )
A. 一定小于 B. 一定等于
C. 一定大于 D. 可能小于,也可能大于
5.在“探究凸透镜成像的规律”实验时,某小组测量出物距和像距的数据,并绘制成如图所示的图象,根据图象可知( )
A. 该凸透镜的焦距
B. 当物距时,成正立、放大的虚像,放大镜利用了这条规律
C. 当物距时,成倒立、放大的实像,幻灯机利用了这条规律
D. 若把物体从距凸透镜处向距凸透镜处移动过程中,所成的像会逐渐变大
6.如图所示,通过水球看到王亚平的像。以下说法错误的是( )
A. 实验中没有光屏,该像是虚像 B. 水球相当于凸透镜
C. 王亚平与她的像在水球的异侧 D. 若王亚平逐渐远离水球,她的像会逐渐变小
7.如图所示,小丽拿自己的近视眼镜给凸透镜“戴上”,光屏上出现烛焰清晰的像,而拿走眼镜光屏上烛焰的像变得模糊。为了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是( )
A. 将蜡烛远离凸透镜 B. 将光屏靠近凸透镜
C. 将光屏远离凸透镜 D. 将蜡烛和光屏同时远离凸透镜
8.如图,是相同焦距拍摄的同一小孩的照片,则拍摄时,物距、像距的比较情况是( )
A. 甲的物距、像距都比乙大 B. 甲的物距、像距都比乙小
C. 甲的物距比乙大,甲的像距比乙小 D. 甲的物距比乙小,甲的像距比乙大
二、填空题
9.如图所示是小明在岸上看到水中鱼的光路光的传播方向未标出。点为小明的眼睛,和分别为水中的鱼和小明看到鱼的虚像。图中的折射光线是________选填“”或“”,入射角的大小为________。
10.鱼在清澈的水中游动,可以看得很清楚,但我们沿着看到的方向叉过去却叉不到鱼,这是因为发生了________。有经验的渔民都知道,只有瞄准鱼的________选填“上方”或“下方”才能叉到鱼。
11.如图所示的透镜中,对光有会聚作用的有_______;对光有发散作用的有_______.
12.如图,在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡,使太阳光从试管的正上方向下照,观察试管下方的白纸,可以发现白纸上空气泡下方处较______选填“亮”或“暗”,这是因为太阳光射向空气泡和水如同射向______透镜一样,出射光线会______选填“发散”或“会聚”。
13.如图所示是装有水的圆柱形玻璃杯。将铅笔靠近玻璃杯的后面,透过玻璃杯可以看到笔尖指向左侧,此时成像为正立、________的虚像。如果将铅笔由靠近玻璃杯的位置向远处慢慢移动,你会看到笔尖指向________侧。
14.视力正常的小明把凸透镜贴近眼睛,观察远处的房屋,眼前“模糊”了,此时来自远处房屋的光会聚在视网膜的________选填“前”或“后”方。当他伸直手臂时,如图所示,通过凸透镜观察到房屋清晰的________选填“实”或“虚”像,像的位置在凸透镜的________选填“左”或“右”侧。
三、作图题
15.如图所示,画出入射光线由空气进入水中的折射光线,并标出折射角和入射角。
16.如图所示,湖边上方、两点中有一点是路灯,另一点是潜水员在水下处看到路灯的像,请画出潜水员看到路灯像的光路图.
17.根据图中给出的入射光线,画出相应的折射光线。
四、实验探究题
18.如图所示,在“探究凸透镜成像规律”的实验中,凸透镜焦距为。
实验前,应调整蜡烛、凸透镜、光屏,使烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在______。
将器材调整到图所示的位置,光屏上呈现出倒立、______的像选填“放大”、“缩小”或“等大”;再将蜡烛移到刻度线处,保持透镜的位置不变,移动光屏后,又呈现清晰的像,该成像原理可应用于______选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”。
固定蜡烛和光屏,利用一张不透明的纸板遮住凸透镜的上半部分,则所成的像与原来所成的像相比,像的亮度将______选填“变亮”、“变暗”或“不变”。
在蜡烛和凸透镜间靠近凸透镜放一个老花镜,发现像变得模糊。若不改变蜡烛和凸透镜的位置,应适当向______选填“左”或“右”移动光屏,才能重新在光屏上得到清晰的像。
19.【活化知识,还原生活】眼睛是人体重要的器官之一,小冰想弄清楚晶状体的厚度对眼睛成像远近的影响。根据凸透镜成像的规律,他用凸透镜和球形半透明的塑料盒自制了一个简易眼睛模型,模型上的凸透镜相当于人眼的晶状体,后面的塑料盒相当于视网膜,将蜡烛和模型放在光具座上。
我们观察物体时,物体在视网膜上能成______实像。
如图甲所示,调节蜡烛到合适的高度后,移动蜡烛的位置,模型上成清晰的像,此时,像的位置在______之间。
如图乙所示,给模型换上一块焦距小的凸透镜,像变模糊了。移动蜡烛,直到成清晰的像,发现蜡烛的位置离凸透镜近了。这表明焦距小的凸透镜厚度大,对光的______作用强。此时,若蜡烛远离凸透镜,像的位置会______凸透镜,模型上的像就不清晰了。
小冰分析,当晶状体变厚时,远处物体成像在视网膜前方,所以就只能看清______的物体。
为了保护视力,你应该______。写出一点
一、单选题
1.喷水鱼因特殊的捕食方式而得名,能喷出一股水柱,准确击落空中的昆虫作为食物。下列各图中能正确表示喷水鱼看到昆虫像的光路图的是( )
A. B.
C. D.
2.某校新建成一个喷水池,在池底的中央安装一只射灯。池内无水时,射灯发出的一束光照在池壁上,在点形成一个亮斑,如图所示。往池内注水,水面升至位置时,站在池旁的人看到亮斑的位置在点;如果水面升至位置时,人看到亮斑的位置在点,则( )
A. 点在点的上方,点在点的上方 B. 点在点的下方,点在点的上方
C. 点在点的上方,点在点的下方 D. 点在点的下方,点在点的下方
3.小星同学利用太阳光测量凸透镜的焦距,方法如图所示.他注意到让凸透镜正对阳光,但没有仔细调节纸片与透镜的距离,在纸片上的光斑并不是最小时,就测出了光斑到凸透镜中心的距离,那么,凸透镜的实际焦距 ( )
A. 一定小于 B. 一定大于
C. 可能等于 D. 可能小于、也可能大于
4.平行光线经如图所示的中空玻璃砖后将会( )
A. 会聚 B. 发散 C. 仍为平行光 D. 无法判断
5.一光源发出的光经凸透镜后平行射出,若把凸透镜浸没在水中如图所示,使光线仍平行射出,则需( )
A. 把光源上移一些 B. 把光源下移一些
C. 不需移动光源 D. 条件不足,无法不断
6.如图所示,点光源位于凸透镜的主光轴上凸透镜位置未画出,当点光源位于点时,像成在点;当点光源位于点时,像成在点,已知,,则凸透镜的焦距大小为( )
A. B. C. D.
7.如图甲所示,把一支铅笔水平地放在空玻璃瓶的后方,透过玻璃瓶观察到的情形如图乙;将玻璃瓶灌满水后,将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,同时透过玻璃瓶观察铅笔的像.关于以上实验,下列说法正确的是( )
A. 如图乙,人能透过空玻璃观察到铅笔是光的反射成像,此像是虚像
B. 人透过装水的玻璃瓶可以观察到如图所示的像,此像是虚像
C. 人通过盛水的玻璃瓶可以观察到如图所示的像,此像是实像
D. 人通过盛水的玻璃瓶可以观察到如图所示的像,此像是实像
8.在凸透镜主轴上的一物点,物距大于焦距,如果沿直径对称切除透镜很小一部分,如图所示,再把上、下半截透镜向原主轴位置合拢,则成像情况与原来相比:
A. 相同
B. 成两个像,上半截透镜成像点上移,上半截透镜成像点下移
C. 成两个像,上半截透镜成像点下移,下半截透镜成像点上移
D. 不能成像
9.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将高度为的物体沿主光轴从远处向透镜的焦点靠近,已知透镜的焦距为则下列反映像距或像高随物距变化的关系图象中,可能正确的是
A. B.
C. D.
10.马路上的一种球形交通摄像头能拍清楚几百米远的物体如图所示为这种摄像头成像的示意图,镜头与像屏的位置都不变,两者间距很小图中是透镜的光心,是主光轴与屏的交点,是线段的中点,被跟踪的汽车前车牌在靠近摄像头时总能在屏上成清晰的像在车驶近摄像头的过程中( )
A. 透镜的焦距不变且右侧焦点一定在点与点之间
B. 透镜的焦距不变且右侧焦点一定在点与点之间
C. 透镜的焦距变化且右侧焦点一定在点与点之间
D. 透镜的焦距变化且右侧焦点一定在点与点之间
11.在儿童乐园,摄影师给卡通人照相,在对焦时,发现毛玻璃上卡通人像的位置如图甲所示。为了使毛玻璃上卡通人像的位置如图乙所示,摄影师应当将镜头适当地( )
A. 向下并且向左移 B. 向下并且向右移 C. 向上并且向左移 D. 向上并且向右移
二、填空题
12.如图,、和是射到空气和玻璃界面上的入射线、反射线和折射线三条光线,则______是法线,反射角为______度,折射角为______度.
13.渔夫大明的眼睛在空气中处看到水中处有一条鱼,眼睛看到的是 选填“”或“”处鱼的 选填“虚像”或“实像”,这是由于发生光的折射,折射角 选填“小于”、“等于”或“大于”入射角导致的。若在处发射一束激光照亮水中的鱼,光束应朝向 选填“”、“”或“”处。
14.如图所示,虚线框内为一透镜,为透镜的主光轴,是透镜光心,双箭头和单箭头是射向透镜的两条光线.已知光线通过透镜之后与交于点,光线通过透镜之后与交于点.该透镜是______透镜,焦距______选填“大于”、“小于”或“等于”
15.计算眼镜度数的公式是的单位,某同学将一凸透镜放在太阳光下,让太阳光垂直镜面照射,调节透镜与地面间的距离,当在地面上出现很亮的小圆点时,测得亮点到透镜的距离是,用此凸透镜做眼镜的镜片时,它属于______眼镜选填:“近视”、“远视”,它的度数______度。用此凸透镜做照相机的镜头合适吗?答:______。
三、实验探究题
16.光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验.他在光屏上画出互相垂直的和两条线段并相交于点,如下图甲所示.
小华将玻璃砖的一个表面与齐平放置,让激光电筒发出的光线从点到点入射,他看到了如图乙所示的光路为同一直线你认为出现光线是因为______所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是______;
接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,使线段水平并向水槽中慢慢注水至水面与齐平,入射光线应从点向点射入,这是为了保证______,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的______相同;
小华最终在光屏上记录下了如图丙所示的光路图为折射光线,分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是______;
若激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则______射出的折射光线更远离法线。
如图所示,将透明的薄壁厚度可忽略不计方形水槽水平放置,固定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束,小彬通过缓慢改变水槽中的水量来探究光的传播现象。
图水槽中未注水时可在侧壁上处得到一个光点,注入一定量的水后,光点移至处,这是由于光在水面处发生了光的折射现象,此时入射角______角为折射角,选填“大于”“等于”或“小于”
为使处的光点移至处,则应使水槽中的水量______,若间距离为,则水面高度的变化量 ______选填“”“”或“”;
如图所示,小彬将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射,为使光束第一次从水面射出后沿方向传播,则激光笔照射的方向应满足的条件是______,且激光笔照射在水槽底部的位置必须在区______选填“”“”或“”内。
17.要探究凸透镜成像的规律,阳阳跟老师一起研制了如图所示的实验装置,用水透镜模拟眼睛,光屏模拟视网膜,通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。
蜡烛、水透镜和光屏在光具座上的位置如图甲所示,此时烛焰的像偏光屏的上方像未画出,应 填“向上”或“向下”调节蜡烛使像成在光屏的中心,调整后在光屏上成了一个清晰的像,该像为倒立、 的实像。
用水透镜模拟正常眼睛看远处景物,将图甲中的蜡烛移动到光具座上处,光屏不动,此时应对水透镜 填“注水”或“抽水”,使其焦距变 填“长”或“短”,才能在光屏上重新得到一个清晰的像。
用水透镜模拟近视眼,如图乙所示。若不戴近视镜时恰好能够看到图中位置上的蜡烛,在图中的虚线框内安装上适当度数的近视镜的镜片,则将能看清蜡烛位置 填“左侧”或“右侧”的物体。
水凸透镜与常用的凸透镜相比,优点是 。
18.如图甲所示是探究“凸透镜成像规律”的实验装置,透镜固定在光具座的刻度处,蜡烛和光屏各位于光具座上和刻度处.
实验时,应把凸透镜、光屏和________的中心调到同一高度上;
小明将蜡烛和光屏以相同大小的速度同时向靠近凸透镜方向移动,当光屏位于时恰好在光屏上看到一个清晰的像,则该透镜的焦距是________;
如图乙所示,小明将凸透镜固定在刻度处,蜡烛移至刻度处,则需要将光屏移至刻度________选填“”、“”或“以上”范围内,光屏上才有可能得到最清晰的像,此时的像是倒立、________的实像;
接着,小明取下光屏直接用眼睛在________位置选填“”、“”或“”也能看见清晰的像;
小明将光屏重新安装回原位,光屏上依旧出现清晰的像,此时小华将一副眼镜的镜片放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上的像变得模糊,小华让小明把光屏向远离凸透镜的方向移动一些,则光屏上的像又变清晰了,可知小华放置的是________镜片选填“近视”或“远视”;
在第步实验的基础上,保持蜡烛和光屏的位置不动,只要将凸透镜向________移动,能在光屏上再次出现清晰的像.
四、综合题
19.阅读短文,回答问题。
眼睛与透镜
人类和某些动物的眼睛很像一架照相机。眼球内富有弹性的晶状体相当于一个凸透镜,视网膜相当于光屏。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成清晰的像,如图所示。
眼睛与照相机的不同之处是:人的眼睛是通过调节焦距来获得清晰的像,普通照相机是通过改变像距使像变得清晰的。
眼睛的调节是有限度的,晶状体变得最扁时能够看到的最远点,叫远点,正常眼睛的远点在无限远处。晶状体变得最凸时能看清的最近点,叫近点,正常眼睛的近点约距人眼。看物体时间较长也不易感到疲劳的距离叫明视距离,正常眼睛的明视距离为。从眼的光心向物体两端所引的两条直线的夹角叫视角。视角越大,对物体的观察就越清楚。
常见的视力缺陷有近视和远视,它们都是由于人眼的调节功能降低,不能使物体的像成在视网膜上引起的。近视眼的视网膜到晶状体的距离过远或者是晶状体曲度过大,会聚光的本领变强,经调节后远处物体的像落在视网膜的前方,需要配戴度数合适的近视眼镜来矫正,利用凹透镜能使光发散的特点,使像向后移到视网膜上。而远视眼的视网膜到晶状体的距离过近或者是晶状体过于扁平,会聚光的本领变弱,经调节后近处物体的像仍落在视网膜的后方,需要配戴度数合适的远视眼镜加以矫正,利用凸透镜能使光会聚的特点,使像向前移到视网膜上。
透镜的材质多样,常见的有树脂和玻璃。透镜的焦距 能表示凸透镜会聚光线或凹透镜发散光线本领的大小,用“”表示对光有会聚作用,“”表示对光有发散作用。焦距越短,透镜折光本领越大,所以可用焦距 的倒数表示透镜的这种折光本领,叫做透镜的焦度,即,式中 的单位是, 的单位是。平时我们说的镜片度数,就是透镜的焦度 乘以的值。凸透镜的度数是正数,凹透镜的度数是负数。
人眼视网膜上所成的像是___________选填“正立”或“倒立”、___________选填“放大”“缩小”或“等大”的实像;
人的眼睛是通过调节___________来获得清晰的像,小华的视力正常,当她用平面镜仔细观察自己的脸部时,应当把镜子拿到离眼睛___________处最为合适;
隐形眼镜是一种直接贴在眼睛角膜表面的超薄镜片,可随眼球的运动而运动。目前使用的软质隐形眼镜由甲醛丙烯酸羟乙酯制成,中心厚度只有。如图是某人观察物体时,物体在眼球内成像的示意图,则该人的视力缺陷是___________选填“近视”或“远视”,应配戴的这种隐形眼镜镜片边缘的厚度___________选填“大于”或“小于”;
眼睛的晶状体越凸,焦距越___________选填“长”或“短”。透镜的度数越大,焦距越___________选填“长”或“短”;
和的眼镜片中,___________是近视眼镜片,它的焦距是___________。