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2024思维新同步 凸透镜和视力缺陷同步训练(较难)
一、选择题
1. 在做“探究凸透镜成像”的实验时,将焦距为10 cm的凸透镜和蜡烛放在光具座上,位置如图所示。则在光屏上( )
A. 成倒立、放大的实像 B. 成倒立、缩小的实像
C. 光屏上不会得到像 D. 像距大于10 cm小于20 cm
2. 青少年长期沉迷于手机、电脑会导致近视,下列关于近视的形成,叙述正确的是( )
A.晶状体曲度过小 B.眼球前后径过短
C.物像落在视网膜后方 D.晶状体曲度过大
3. 如图甲所示一幅漫画立在桌面上,小明把一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前,惊奇地发现,透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了,还掉头奔向猫,如图乙所示,下列关于此现象的说法正确的是( )
A.透过水杯看到变“胖”的老鼠是虚像
B.装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个凹透镜
C.将漫画逐渐靠近水杯,透过水杯看到的老鼠始终是掉头的
D.将漫画离水杯远一些,透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些
4. 小明家里有一个球形鱼缸,有一次小明观察鱼缸中的鱼时发现了一个奇怪的现象,从鱼缸上方和鱼缸侧方水平观察都能看到鱼,但是,从鱼缸侧方水平观察到得鱼比从鱼缸上方看到的鱼要大,对此现象,下列解释正确的是( )
A.从上方看到的鱼是折射成像,比实际的鱼位置浅,从侧面观察到的鱼是凸透镜成像,为正立放大的虚像
B.从上方看到的鱼是反射成像,比实际的鱼位置浅,从侧面观察到的鱼是凸透镜成像,为正立放大的实像
C.从上方看到的鱼是反射成像,比实际的鱼位置深,从侧面观察到的鱼是凸透镜成像,为正立放大的实像
D.从上方看到的鱼是折射成像,比实际的鱼位置深,从侧面观察到的鱼是凸透镜成像,为正立放大的虚像
5. 近年来流行一种“自拍神器”给旅行者自拍带来方便,如图所示,与直接拿手机自拍相比,利用“自拍神器”可以( )
A.减小物距 B.使像变大
C.增大取景范围 D.缩短景物到镜头的距离
6.如图所示,小明周末野外旅游时发现了一只漂亮的蝴蝶,他先用相机拍摄了蝴蝶休憩的照片甲,为了观察更清晰,他想拍摄一张放大的照片乙,此时,他应该( )
A.相机适当靠近蝴蝶,镜头略向外伸 B.相机适当靠近蝴蝶,镜头略向内缩
C.相机适当远离蝴蝶,镜头略向外伸 D.相机适当远离蝴蝶,镜头略向内缩
7.现代医学对近视的矫正有一种新的技术,就是用激光对近视患者的角膜进行适当的切削来矫正视力,这种对角膜进行切削的目的是( )
A.增长眼球前后方向的距离 B.缩短眼球的焦距
C.减少进入眼球的光 D.改变晶状体太厚的状态,减弱它的折光能力
8. 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
9. 在凸透镜前有一个物体,经凸透镜折射后在光屏上能成一个缩小的像。若物体以速度υ沿垂直于主光轴的方向缩短(物长不为零),则( )
A.物体在缩短的过程中,像也以υ的速度缩短
B.物体在缩短的过程中,像以小于υ的速度缩短
C.物体在缩短的过程中,像以大于υ的速度长高
D.物体在缩短的过程中,像以小于υ的速度长高
10.如图所示,甲是小艳利用某透镜观察到的小明眼睛的像;乙是小亮利用某眼镜观察到的课本上“物理”字的像。关于上述两种情况中所观察到的像或用到的光学仪器,下列说法正确的是( )
A.甲图中的像一定是虚像,像的位置可能在小艳的眼睛和透镜之间
B.甲图中的像可能是实像,像的位置可能在小明的眼睛和透镜之间
C.乙图中的像一定是虚像,该眼镜是近视镜
D.乙图中的像可能是实像,该眼镜是老花镜
11.结合如图所示的投影仪成实像的示意简图作判断。下列选项正确的是( )
A.凸透镜的作用是成缩小倒立的像
B.平面镜的主要作用是改变光的传播方向
C.屏幕的表面最好是光滑平整的,方便不同的人看清楚投影信息
D.如果图中h=40cm,则凸透镜的焦距可能是50cm
12.某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验,在光屏上得到了清晰的像,如图。他能继续向水凸透镜内注水,使水凸透镜的焦距变小,如果不改变蜡烛和凸透镜的位置,要在光屏上再次成清晰的像( )
A.光屏应向左移动,成缩小的像 B.光屏应向右移动,成放大的像
C.光屏应向左移动,成放大的像 D.光屏应向右移动,成缩小的像
13.张强同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验中,当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像。由此判断,他所用凸透镜的焦距为( )
A.一定大于20cm B.一定在10cm到16cm之间
C.一定小于8cm D.一定在8cm到10cm之间
14.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.、放大 B.、放大 C.、缩小 D.、缩小
15.找一个圆柱形的玻璃瓶,里面装满水。把一支铅笔水平地放在玻璃瓶的一侧,透过玻璃瓶,可以看到那支笔,如图所示。如果把铅笔沿水平方向由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,则透过玻璃瓶看到的像不可能的是( )
A.A B.B C.C D.D
二、填空题
16.如图所示是某凸透镜成实像时,像距v和物距u的关系图象。分析图象中有关数据可知,该透镜的焦距为 cm,A、B、C、D在凸透镜主光轴上,F为焦点。若保持凸透镜和光屏的位置不变,则物体放在 点时,可能在光屏上观察到物体的像,若将光屏移动到D点,刚好在光屏上呈现一个清晰的像,则该像的性质是 。
17.图甲所示是鱼眼与人眼的结构示意图,我们观察发现:鱼眼晶状体的形状比人眼更加 一些。像鱼这样的眼睛如果到陆地上观察物体,像将成在视网膜的前面。童话世界中生活在水里的美人鱼,上岸后,若要看清远处的物体,应该配戴 (填“近视眼镜”或“远视眼镜”),图中
(填“甲”或“乙”)为远视眼镜。
18.如图是小明戴上眼镜前、后观察到的远处帆船图案的情形。由此判断小明是 眼(选填“近视”或“远视”);他配戴的隐型眼镜的中心厚度为0.05mm,其边缘厚度 0.05mm(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
19.现在很多机场和高铁站的进站通道采用了人脸识别系统,识别系统的摄像机可以自动将镜头前1m处的人脸拍摄成数码照片传递给设备识别,此系统的摄像机的镜头其实就是相当于凸透镜,它对光线有 作用,它的焦距应小于 m。
20.为了研究眼的成像原理,小科自主研制了如图所示的实验装置。用水透镜模拟眼的晶状体,通过注水或抽水可改变水透镜凸度大小。光屏和水透镜固定在光具座如图所示的位置。点燃蜡烛后,调节水透镜凸度,直至光屏上成一个清晰倒立、 (填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像。若将点燃的蜡烛向左移动一小段距离,要使光屏上重新得到清晰的像,应对水透镜 (填“注水”或“抽水”)。
21.[2022·湖州] 三棱镜是一种重要的光学元件,光通过三棱镜的传播路线是怎样的呢?小越用红光以一定角度射到三棱镜上,光路图如图1所示。改变入射角度,光路图如图2、图3所示。
(1)经过两次折射后,红光均向三棱镜的_____________(选填“顶角A”或“底面BC”)偏折。这个规律对于其他的单色光成立吗?小越选用其他不同的单色光重复上述实验,发现了同样的规律。
(2)了解了小越的探究后,老师建议小越把凸透镜分割成两部分进行思考,如图4所示。小越经过分析和综合,理解了凸透镜对光具有__________作用的原因。
(3)利用三棱镜还可以进行的探究实验是______________________________________。
22.如图所示,两束光线经过一个透镜后相交于主光轴上的A点,取走透镜后,光线相交于B点,则该透镜为 透镜;若入射光线射向光心,则该光线通过透镜将会 (选填“偏折”或“不偏折”)。
23.透镜的焦距f的长短标志着折光本领的大小,焦距越短,折光本领越大,通常把透镜焦距的倒数叫作透镜的焦度,用φ表示,即φ=。如果某透镜的焦距是0.5m,它的焦度就是:φ=m=2m。平时说的眼镜片的度数,就是镜片的透镜焦度乘100的值。例如,400度远视镜片的透镜角度是4m﹣1,它的焦距是0.25m。
注意:凸透镜(远视镜片)的度数是正数,凹透镜(近视镜片)的度数是负数。
如图所示是小明的眼睛看物体时的成像情况,则他的眼病是 ,需要用来矫正的透镜是 。若他所戴眼镜镜片的焦距为0.2m,则该镜片的焦度为= m﹣1,度数为 度。
三、探究题
24.(2022 博白县模拟)在探究凸透镜成像规律时,小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源,又用同样的白色方格板做成光屏,实验使用的凸透镜焦距为10cm,实验装置如图1所示。
(1)实验时,首先调节光源、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度上,其目的是 。
(2)凸透镜固定在光具座零刻度上,小明将光源移至40cm时,在光屏上出现倒立、缩小的 (选填“实”或“虚”)像;如果小明将光源移至8cm刻度时,他通过凸透镜看到光源的 (选填“倒立”或“正立”)、放大的虚像。
(3)光源“F”放在15cm处,其大小如图2所示,凸透镜固定在光具座零刻度线上,如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住,则光屏上所成的像是图3中的 。
25.在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)如图甲,平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距f= 厘米;(2)如图乙,光屏上呈现清晰的像,此像的性质是 的实像,若保持蜡烛和光屏位置不变,移动透镜至 厘米刻度线处,光屏上能再次呈现清晰的像;
(3)由于蜡烛变短,像成在了光屏上方,要使像重新成在光屏的中心,应把凸透镜往 调;
(4)实像与物的最小距离为 cm;
(5)如图丙,保持蜡烛位置不变,移动透镜至16cm刻度线处,则人眼在图中 处能观察到烛焰的像;
(6)如图丁,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”)。
26.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)实验用光具座长1m,如果有焦距为10cm、30cm的两块凸透镜,为完成全部探究,应该选择焦距 cm的凸透镜;
(2)实验前应点燃蜡烛,观察烛焰、凸透镜和光屏的中心是否在 ,这样做的目的是 ;
(3)当蜡烛、凸透镜和光屏的相对位置如图甲所示时,光屏上出现清晰的像,则像是 、 (“放大”、“等大”、“缩小”)的实像;
(4)实验中,不但虚像可以用肉眼直接看到,实像也可以用肉眼直接看到。如图乙所示,在(3)的基础上,拿掉光屏,用肉眼在 (选填“A”、“B”或“C”)位置沿图示方向能看到这个实像;
(5)在(3)的基础上,当光屏略微向右移动时,光屏上的像将会模糊,如果蜡烛与凸透镜不动,那么,在凸透镜前放置 (选填“凸”或“凹”)透镜,才可能在光屏上得到清晰的像,这其实就是 (选填“近视眼”或“远视眼”)的矫正原理;
(6)若烛焰位于凸透镜主轴上的点P,对称切除透镜很小一部分,如图丙所示,再把上、下半截透镜向原主光轴位置靠拢合在一起,则烛焰能成 个像。
思维新同步 凸透镜和视力缺陷(参考答案)
一、选择题
1. 【答案】 A
【解析】 A 【解析】根据凸透镜成像的规律分析根据图片可知,此时物距u=30cm-14cm=16cm,因为10cm<16cm<20cm,所以f2. 【答案】D
【解析】【考点】近视、远视形成的原因及矫正方法.
【分析】(1)近视眼:如果晶状体的凸度过大,或眼球前后径过长,远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像就会落在视网膜的前方,导致看不清远处的物体,形成近视眼。近视眼戴凹透镜加以矫正。
(2)远视眼:如果眼球晶状体的曲度过小,或眼球前后径过短,近处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像,就会落在视网膜的后方,导致看不清近处的物体,形成远视眼。远视眼戴凸透镜进行矫。
【解答】解:ABC、晶状体的曲度过小和眼球前后径过短,物像落在视网膜后方,都是远视眼的成像原因及特点,ABC错误。
D、晶状体的凸度过大大或眼球前后径过长,形成的物像就会落在视网膜的前方,形成近视眼,D正确。
故选:D。
3. 【答案】D
【解析】【考点】凸透镜成像的应用;生活中的透镜;光的折射现象及其应用.
【分析】透明玻璃杯可以看成是中间厚边缘薄的柱形透镜,物体置于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时,成倒立、放大的实像;凸透镜成实像时,物距变大,像距变小,像变小。
【解答】解:AB、圆柱形玻璃杯盛满水,圆柱形玻璃杯中的水中间厚边缘薄,形成水凸透镜;该凸透镜能使图片横向放大、颠倒;由乙图可知,此时的老鼠的像与甲图中的老鼠相比,是放大的,左右颠倒的实像,故AB错误;
C、将漫画逐渐靠近水杯,当物距小于焦距时,成正立、放大的虚像,透过水杯看到的老鼠还是向右跑的,不是掉头的,故C错误。
D、若将漫画离水杯再远一些,物距变大,像距变小,像变小,透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些,故D正确;
故选:D。
【点评】水、玻璃、水晶、冰等透明物质,都可以制成凸透镜和凹透镜,虽然材料不同,对光线的作用相同,成像性质相同。
4. 【答案】A
【解析】【考点】光的折射现象及其应用;生活中的透镜.
【分析】答此题要明确以下知识点:
(1)当光线从水中斜射入空气中时,折射角大于入射角。
(2)凸透镜成像时,U<f,成正立、放大的虚像。
【解答】解:(1)从上方看鱼,当鱼反射的光线从水中斜射入空气中时,发生折射,折射角大于入射角。所以逆着折射光线看上去,看到的鱼的位置稍高一点,即看到鱼的像比实际的鱼位置浅;
(2)从侧面看到的鱼,鱼的身体和玻璃缸之间的水形成中间厚边缘薄的凸透镜。鱼在凸透镜的一倍焦距以内,成正立、放大的虚像。
综上所述,A正确,BCD错误。
故选:A。
5. 【答案】C
【解析】【考点】凸透镜成像的应用.
【分析】手机摄像头是利用凸透镜成倒立、缩小的实像工作的;凸透镜成实像时,物距越大,像距越小,像越小。
【解答】解:用手机拍照时,凸透镜成倒立、缩小的实像;
凸透镜成实像时,物距越大,像距越小,像越小;与直接拿手机自拍相比,利用自拍杆可以增大物距,减小像距,减小像的大小,则自拍杆的好处是增大取景范围,取得更好的拍摄效果,故C正确,ABD错误。
故选:C。
6. 【答案】A
【解析】【分析】根据凸透镜成实像时的物距与像距、像的大小关系分析。在焦距一定时,像较大时,像距大,物距小。
【解答】解:据图能看出,甲图的像较小,即此时的像距较小,故物距较大;所以在拍摄照片甲时,相机镜头到景物的距离大;乙图的像大,故其像距大,物距小,故在拍摄乙图是,镜头到物体的距离变小,但是照相机到底片的距离即像距变大,即相机适当靠近蝴蝶,镜头略向外伸,故A正确。
故选:A。
【点评】掌握物体在凸透镜焦点以外,物距减小,像距增大,像变大是解答此题的关键。
7. 【答案】D
【解析】【考点】近视、远视形成的原因及矫正方法.
【分析】近视眼的晶状体较厚,汇聚能力较强,需戴凹透镜矫正,或采用激光对角膜进行处理,使晶状体和角膜对光的汇聚能力变弱。
【解答】解:近视眼的晶状体和角膜构成的透镜较厚,会聚能力较强,看远处的物体时,将像成在视网膜的前面。采用激光对角膜进行处理,使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得弱一些,即用激光对近视患者的角膜进行适当的切削来矫正视力。这种对角膜进行切削的目的是改变晶状体太厚的状态,减弱它的折光能力。
故选:D。
8. 【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。
【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:B。
【点评】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
9. 【答案】B
【解析】【分析】首先根据物体在光屏上成一个缩小的像,确定物体在凸透镜的2倍焦距之外。由于物体的位置没变,物体的像还是倒立缩小的实像,因此,物体缩短,其像也缩短,但速度要小于V。
【解答】解:设放一个蜡烛AB,蜡烛的像为A'B',因为物体在光屏上成一个缩小的像,所以物体在凸透镜的2倍焦距之外。那么AB>A'B'现在一个质点在A处,那么它的像在A'处,经过时间t这个质点运动到B,它的像运动到B'质点速度为v=,像的速度为v'=,因为AB>A'B',所以v>v',
故选:B。
【点评】此题主要考查凸透镜成像规律及其应用,此题的突破点是根据题意确定物体在凸透镜的2倍焦距之外,可知物体的位置没变,物体的像还是倒立缩小的实像,凸透镜成像时,物距不变时,像距不变。当物体增大(减小)时,像也在增大(减小),物像增大(减小)的比值是相同的。然后可确定像的情况。
10.【答案】C
【解析】【考点】凸透镜成像的应用;近视眼的成因与矫正办法.
【分析】(1)凸透镜成像的三种情况:
①U>2f 时,在另一侧光屏上得到倒立、缩小的实像。
②2f>U>f 时,在另一侧光屏上得到一个倒立、放大的实像。
③U<f 时,通过凸透镜能看到一个正立的、放大的虚像。
(2)凹透镜成正立的缩小的虚像。凹透镜是矫正近视眼的眼镜。
【解答】解:(1)甲图,看到小明的眼睛是正立的,放大的像。应用了凸透镜成像时U<f 时,通过凸透镜能看到一个正立的、放大的虚像,并且虚像在物体和透镜以外的地方。成像情况如图。所以A、B不符合题意。
(2)乙图是正立的缩小的像是凹透镜成的像,如下图,物体无论在任何位置得到的像都是正立的、缩小的虚像。所以眼镜是凹透镜是近视眼镜。所以D不符合题意。
故选:C。
11.【答案】B
【解析】【考点】凸透镜成像的应用;漫反射;平面镜的应用.
【分析】(1)投影仪是利用物距大于一倍焦距小于二倍焦距,凸透镜成倒立、放大的实像工作的。
(2)投影仪中平面镜的作用是改变光的传播路线。
(3)物体表面比较粗糙,物体才发生漫反射,人能从不同方向看到物体。
【解答】解:A、凸透镜的作用是成倒立、放大的实像。不符合题意。
B、平面镜的主要作用是改变光的传播路线,使像成在银幕上。符合题意。
C、屏幕表面是粗糙的,光射到屏幕时,屏幕发生漫反射,方便不同方向的人看清楚投影信息。不符合题意。
D、投影仪工作时,2f>40cm>f,凸透镜的焦距为:40cm>f>20cm.不符合题意。
故选:B。
【点评】掌握投影仪的工作原理、各元件在投影仪中的作用,例如平面镜、凹镜、屏幕是白色并且是粗糙的等等。
12.【答案】A
【解析】【考点】凸透镜成像规律及其探究实验.
【分析】首先根据物距与像距的关系,确定像的性质,然后再根据凸透镜成实像时,物远像近像变小来确定调节光屏的方法。
【解答】解:由图中可以看出,物距大于像距,在屏上得到清晰缩小的实像,此时u>2f;
当他继续向凸透镜内注水,使水凸透镜的焦距变小,透镜的聚光能力变强,光线会比注水前要提前交汇,所以像会向透镜方向移动,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小,可知,要在光屏上成清晰的像,光屏将靠近透镜向左移动,而且像变小。
故选:A。
【点评】本题考查了凸透镜成像的规律,要注意理解应用。此题比较有拓展性,有一定的拔高难度。
13.【答案】D
【解析】【考点】凸透镜成像规律及其探究实验.
【分析】凸透镜成实像时,u>v,成倒立、缩小的实像,应用于照相机和摄像机;u<v,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机和投影仪。
2f>u>f,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机和投影仪,根据物距和焦距的关系解不等式即可。
【解答】解:由图可知:u=20cm,v=16cm。且u>v;
由凸透镜成像规律可知:此时的像是倒立缩小的实像;
则u=20cm>2f,2f>16cm>f,
解得10cm>f>8cm。
故选:D。
【点评】解答此题的关键是掌握凸透镜成像的两种判断方法,根据物距和像距的关系;根据物距和焦距的关系列出不等式。而且要会解不等式,这就要求学生要具备一定的学科综合能力。
14.【答案】A
【解析】【解答】解:凸透镜的焦距f=10cm,物距u=13cm,满足2f>u>f条件,成倒立、放大的实像;
由图可知,光源“F”开口向里(即垂直于纸面向里),因凸透镜成的实像是倒立的,即像与物体的左右、上下相反,所以,在光屏前面看到的字母“F”是开口向外的(或开口向右),即像的形状应该是“”,故A正确,BCD错误。
故选:A。
15.【答案】A
【解析】【分析】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】解:该玻璃瓶相当于一个柱面透镜;当铅笔由靠近凸透镜的位置逐渐远离的过程中,透过透镜会看到铅笔逐渐变大,当到达某一位置时,由正立的虚像变为倒立的实像,铅笔尖也会改变方向;当将铅笔移动到2倍焦距以外时,会看到一个倒立、缩小的实像;当铅笔处于1倍焦距和2倍焦距之间时,会看到一个倒立、放大的实像;
由于玻璃杯的上下粗细相同,所以铅笔在上下方向上不会改变,故不会出现A的情况。
故选:A。
【点评】此题主要考查凸透镜成像规律的应用,此实验最好亲自做一下比较好。
二、填空题
16.【答案】故答案为:10;B;倒立、缩小的实像。
【解析】【考点】凸透镜成像规律及其探究实验.
【分析】分析图象中有关数据可知,当物距等于2倍焦距,像距等于物距,计算透镜的焦距;物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像,像距大于二倍焦距;物距大于二倍焦距成倒立缩小实像,像距大于一倍焦距小于二倍焦距。
【解答】解:分析图象中有关数据可知,当物距等于2倍焦距,像距等于物距,故u=2f=20cm,则f=10cm,该透镜的焦距为10cm;若保持凸透镜和光屏的位置不变,像距大于2倍焦距,则要求物距大于1倍焦距小于2倍焦距,则物体放在B点时,可能在光屏上观察到物体的像,若将光屏移动到D点,刚好在光屏上呈现一个清晰的像,此时像距大于1倍焦距小于2倍焦距,物距大于2倍焦距,由凸透镜成像规律可知所成的像为倒立、缩小的实像;‘
故答案为:10;B;倒立、缩小的实像。
【点评】此题是探究凸透镜成像的规律,分析像距、成像特点与物距的关系,焦距的计算。
17.【答案】故答案为:凸;近视眼镜;甲。
【解析】【考点】近视、远视形成的原因及矫正方法.
【分析】要解答本题需掌握:①人的眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,外界物体在视网膜上所成的像是倒立的实像;②晶状体的曲度越大,会聚能力越强,应佩戴发散透镜,使光线的会聚能力减弱。
【解答】解:人的眼球好像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜,它把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体倒立缩小的实像;
由图可知:鱼眼的晶状体曲度大,焦距短,会聚能力强,在陆地上看远处的物体,像成在视网膜的前面,相当于近视眼,所以应佩戴近视镜使光线的会聚能力减弱。乙图为近视眼镜,甲图为远视眼镜。
故答案为:凸;近视眼镜;甲。
18.【答案】故答案为:近视;大于。
【解析】【分析】人看远处的物体时,入射光线从远处来几乎是平行的,看近处的物体时,入射光线几乎是从一点发散出来的。所以当看远处的物体时,晶状体比较薄,远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上;当看近处的物体时,晶状体变厚,对光的折射能力变大,近处物体射来的光会聚在视网膜上,否则,像会落在视网膜的后面。
近视眼患者戴的是凹透镜,凹透镜的四周的厚度要比中间的厚度厚。
【解答】解:当我们从近处向远处观看物体时,需要晶状体的折光能力稍弱一些,所以眼睛的晶状体焦距会变长,近视眼的折光能力太强,在晶状体调焦后依然看不清远处的物体。如图是小明在近处和远处看帆船图案的情形。由此判断小明是近视眼;
近视眼患者戴的是凹透镜,凹透镜的边缘厚,中间薄,所以其中心厚度只有0.05mm,则此镜片的边缘厚度大于0.05mm,戴上后能使光线发散一些,则像相对于晶状体向后移。
故答案为:近视;大于。
【点评】本题主要考查了眼睛的视物原理,尤其是对眼睛晶状体调节功能的详细了解,以及对近视眼的特点及矫正的认识,属易错题。
19.【答案】故答案为:会聚;0.5。
【解析】【考点】凸透镜成像的应用;凸透镜的会聚作用.
【分析】人脸在摄像机镜头前1m处被拍摄成数码照片,则物距为1m,由于摄像机镜头属于凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用。
根据凸透镜成倒立、缩小实像的条件,可判断凸透镜焦距的大小。
【解答】解:摄像机的镜头相当于凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用。
当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像;
已知物距u=1m,因为u>2f,所以它的焦距f<u=×1m=0.5m。
故答案为:会聚;0.5。
20.【答案】故答案为:缩小;抽水。
【解析】【考点】凸透镜成像规律及其探究实验.
【分析】(1)解决此题要知道当u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,此时物距大于像距。
(2)凸透镜越厚,折光能力越强,焦距越短,据此分析即可判断。
【解答】解:(1)由图可知,物距大于像距,并且能在光屏上成实像,所以物距一定是在二倍焦距之外,所以成的是倒立、缩小的实像;
(2)向左移动蜡烛,即此时的物距变大,像距应该变小,即光屏应该向左移动,才能使得像清晰,但若保持光屏和透镜不变,仍使得像成在光屏上,即需要让凸透镜的会聚能力减弱,即需要让凸透镜变薄,故应该向外抽水。
故答案为:缩小;抽水。
21.【答案】(1)底面BC (2)会聚 (3)_光的色散或凹透镜对光的作用
【解析】[命题考向: 考查光的反射与折射、凸透镜的作用、三棱镜的使用。解析:(1)由图可知随着入射光线角度的改变,红光均向底面BC折射。(2)凸透镜分为上下两部,可以看做两个三棱镜,根据上述规律,光线经过三棱镜后向其底面偏转,即光线透过凸透镜后均向BC面偏转,故凸透镜对光线有会聚作用。]
故答案为 (1)底面BC (2)会聚 (3)_光的色散或凹透镜对光的作用
22.【答案】故答案为:凹;不偏折。
【解析】【考点】透镜的光路图.
【分析】(1)根据题目中放透镜与不放透镜的会聚点位置的变化确定该透镜对光线的作用,进而确定透镜类型;
(2)过凹透镜光心的光线传播方向不改变。
【解答】解:
放上透镜的会聚点A要比不放透镜的会聚点B更要远离透镜,由此可知,该透镜对光线有发散作用;所以该透镜是发散透镜,即凹透镜;
根据凹透镜的三条特殊光线可知,若入射光线射向光心,则该光线通过透镜将会不偏折。
故答案为:凹;不偏折。
【点评】光线经过透镜折射后是发散了还是会聚了,其判断标准就是看经透镜折射后的光线和不经过透镜折射沿直线传播的光线相比,其范围大小是变大了还是变小了,若变大了就是发散了,若变小了就是会聚了。
23.【答案】故答案为:近视眼;凹透镜;5;﹣500。
【解析】【考点】主光轴、光心、焦点和焦距.
【分析】(1)近视眼能看清近处的物体,不能看清远处的物体;近视眼是由于晶状体太厚,使像成在视网膜的前方,要戴一个凹透镜来矫正,戴上凹透镜能使像成在视网膜上;
(2)透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度,眼镜片的度数,就是镜片的透镜焦度乘100的值。
【解答】解:由图可知,远处物体成像在视网膜前面,所以患的是近视眼,近视眼是由于晶状体曲度变大,会聚能力增强,即折光能力增强,应配戴发散透镜,即凹透镜,使光线推迟会聚;
因为焦度Φ=,此透镜的焦距是0.2m,它的焦度Φ==5m﹣1;
因为眼镜片的度数,就是镜片的透镜焦度乘100的值,
所以镜片的度数为﹣500度;
故答案为:近视眼;凹透镜;5;﹣500。
三、探究题
24.【答案】(1)使像成在光屏中央。(2)实;正立。(3)C。
【解析】【考点】凸透镜成像规律及其探究实验.
【分析】(1)探究凸透镜成像的实验时,在桌面上依次放蜡烛、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,像才能呈在光屏的中心。
(2)根据物距和焦距的关系,利用凸透镜成像规律进行解答。
(3)凸透镜成像时,像与物上下左右是互换的,f<u<2f时,成倒立放大的实像。
【解答】解:(1)实验时,首先调节光源、凸透镜和光屏的高度,使它们的中心大致在同一高度上,是为了使像成在光屏中央;
故答案为:使像成在光屏中央。
(2)凸透镜焦距为10cm,光源移至40cm时,u>2f,成倒立、缩小的实像。
光源移至8cm刻度时,u<f,成正立、放大的虚像。
故答案为:实;正立。(3)光源“F”放在15cm处,物距处于一倍和二倍焦距之间,成倒立放大的实像,用手捂住凸透镜的一部分,只能影响像的亮暗,不影响像的性质;
故选C。
25.【答案】(1)10.0;(2)倒立、放大;40;(3)下;(4)40.0;(5)B;(6)远视
【解析】【解答】解:
(1)由图甲知,焦点到凸透镜的距离为20.0cm﹣10.0cm=10.0cm,所以凸透镜的焦距为f=10.0cm;
(2)由图乙知,当蜡烛在刻度尺的10cm处,u=15cm,2f>u>f,凸透镜成倒立、放大的实像,v=55cm﹣25cm=30cm,根据折射中光路可逆可知,保持蜡烛和光屏位置不变,当u=30cm时,即凸透镜移动至40cm刻度线处,在屏上能再次呈现清晰的像;
(3)由于蜡烛燃烧变短,根据光线过光心不改变方向,像向光屏的上方移动,要使像成在光屏的中央位置,凸透镜向下移动;
(4)当物距等于像距,即物距和像距都等于2f时,物像之间的距离最小,最小距离为4f=40.0cm;
(5)保持蜡烛位置不变,移动透镜至16cm刻度线处,此时u=16cm﹣10cm=6cm,u<f时,凸透镜成正立放大的虚像,光屏上接不到,透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚像;虚像与成像物体同侧,所以应从B处观察;
(6)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。
故答案为:(1)10.0;(2)倒立、放大;40;(3)下;(4)40.0;(5)B;(6)远视
26.【答案】故答案为:(1)10;(2)同一高度;使像成在光屏中央;(3)倒立;缩小;(4)C;(5)凹;近视眼;(6)2。
【解析】【考点】凸透镜成像规律及其探究实验.
【分析】(1)凸透镜成像实验时,光具座的长度至少为凸透镜焦距的4倍;
(2)在做凸透镜成像的实验中,为了保证所成的像呈现在光屏的中央,必须保证烛焰、凸透镜、光屏在同一高度、同一直线上;
(3)凸透镜成实像时,物距大于像距,成倒立、缩小的实像;
(4)凸透镜成实像时,像与物体在蜡烛的两侧;
(5)凸透镜成实像时,像距变大,像变大,物距减小;凹透镜对光线具有发散作用;
(6)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。
【解答】解:(1)光具座的长度是1m,根据凸透镜实验的光具座至少为凸透镜焦距的4倍,所以凸透镜选择10cm;
(2)把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在桌面上,点燃蜡烛,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上,这样做的目的是使像能在光屏的中央;
(3)由图甲可知,此时的物距大于像距,成倒立、缩小的实像;
(4)凸透镜成实像时,像与物体在蜡烛的两侧,此时应在蜡烛的异侧透过凸透镜观察实像,故应在C处;
(5)当光屏略微向右移动时,要在光屏上得到清晰的像,此时像距变大,那么应在凸透镜前放置对光线起发散作用的凹透镜;凹透镜可以矫正近视眼。
(6)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,故成两个像,上半截透镜A成像点下移,下半截透镜B成像点上移。
故答案为:(1)10;(2)同一高度;使像成在光屏中央;(3)倒立;缩小;(4)C;(5)凹;近视眼;(6)2。
【点评】掌握凸透镜成像的几种情况,这是凸透镜成像习题的基础内容,一定要掌握。本题的最后一空实际上是近视眼矫正的变相考查,学会对知识的变通,这是学习的最高境界。
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