奇妙的透镜凸透镜成像规律
一、选择题(共6小题,每小题2分,共12分)
1.趋势情境 传统文化·技术发明;我国出土的文物“水晶饼”形似一个中部鼓起的透明圆饼,古人常用其取火.小明收集的下列透镜中与“水晶饼”具有相同作用的有 ( )
A. ①⑤ B. ②③ C. ⑤⑥ D. ②④
2.如图所示,小明将两个透镜正对光源,观察到透镜的另一边白纸上出现的光斑如图所示.下列说法正确的是 ( )
A.甲是凸透镜,乙是凹-透镜
B.甲透镜中间薄、边缘厚
C.甲透镜对光具有会聚作用
D.乙透镜对光具有发散作用
3.小明将一凸透镜正对太阳光,在距凸透镜15 cm处得到一个最小、最亮的光斑.若将一物体放在距凸透镜40cm处,则可在凸透镜另一侧得到一个 ( )
A.倒立、放大的实像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、缩小的实像
D.不能得到实像
4.如图所示,F为凸透镜的两个焦点,A'B'为物体AB 的像.请你推断物体AB在 ( )
A.图中Ⅰ区域,比A'B'大,箭头方向向上
B.图中Ⅱ区域,比A'B'小,箭头方向向下
C.图中Ⅲ区域,比A'B'大,箭头方向向下
D.图中Ⅳ区域,比A'B'小,箭头方向向上
5.如图所示,小明发现爷爷吃药时用玻璃瓶盖当放大镜使用看药瓶身上的文字,通过调整瓶盖与文字之间的距离,看到了如图甲、乙、丙所示的情形.甲、乙、丙图中瓶盖与文字之间的距离,从大到小排列的是 ( )
A. 甲、乙、丙 B.丙、甲、乙
C. 丙、乙、甲 D. 甲、丙、乙
6.小明给一个球形烧瓶装上水替代凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”的实验,将点燃的蜡烛、烧瓶和白板依次放在桌面,调整相互之间的距离到如图所示位置时,白板上恰好出现烛焰清晰的像(未画出).下列说法正确的是 ( )
A.此时在白板上可成清晰、正立、放大的实像
B.若将白板向右移动一段距离,要使像再次清晰,应将蜡烛向左移动
C.若将蜡烛远离烧瓶,则应将白板靠近烧瓶才能得到清晰的像,且像逐渐变小
D.若只互换蜡烛和白板的位置,会在白板上成一个清晰、倒立、放大的像
二、填空题(共6小题,每空1分,共14分)
由山火对绿化造林有严重的损失.为降低人为引发火灾的因素,小明进行了相关探索.请完成第7~8小题.
7. 小明查阅资料时看到一则新闻:某地因一个有水的矿泉水瓶引发了一起森林火灾.如图所示是会引起火灾的矿泉水瓶,这是因为炽烈的阳光经过有水的矿泉水瓶发生了 (选填“反射”或“折射”),此时矿泉水瓶相当于一第7题图个 .
8.烈日下,小明用装满水的矿泉水瓶模拟森林起火的过程:他将矿泉水瓶横放正对太阳光,利用矿泉水瓶对太阳光的 作用将枯草点燃.若想要更快地“取火”,小明需要移动矿泉水瓶,直至枯草上形成一条最细的亮区,此时枯草所处位置为矿泉水瓶的 处.
9.如图所示,小明发现水滴落在平板电脑屏幕上时,透过水滴会看到图文层上的文字成正立、 (选填“放大”或“缩小”)的虚像,此时的水滴相当于一个 透镜.他联想到每一个透镜的两侧都有焦点,则这个“水滴透镜”下方的焦点在图中图文层的 (选填“上”或“下”)方.
10.如图所示,小明用放大镜观察麦穗,为了使透过放大镜看到的麦穗变大,不改变麦穗到放大镜的距离,小明应更换焦距更 (选填“长”或“短”)的放大镜观察.若小明换用焦距为15 cm 的放大镜在距麦穗 20 cm 处观察时,在放大镜中能够看到麦穗 (选填“正立”或“倒立”)的像.
11.小明探究凸透镜成像的规律时,改变蜡烛放置的位置多次实验,分别测出物距u和像距v,实验数据如表格所示,分析表格可知该凸透镜的焦距为 cm.第2次实验时,光屏上的像是 、缩小的清晰像;第4次实验时,光屏上的像是倒立、 的清晰像.
实验次数 1 2 3 4
物距u/ cm 40 24 16 12
像距v/ cm 10 12 16 24
12.如图甲所示,一只水黾停在水面上,同时看到水底有带“光环”的暗影,如图乙所示,这些暗影的形成原因是: 当水黾游到水深的地方,暗影面积会 (选填“变大”“不变”或“变小”).
三、作图题(共3小题,每小题3分,共9分)
13.如图所示,F为凸透镜的焦点,O为光心,请画出折射光线所对应的入射光线.
14.如图所示,光源 S 发出的两条光线射向凹透镜,F为凹透镜的焦点,O为光心,请画出两条入射光线通过凹透镜后的折射光线.
15.如图所示,请你根据入射光线和折射光线,在图中虚线框内画出一个适当的透镜.
1. B【解析】“水晶饼”中部鼓起且被古人用来取火,说明其是对光有会聚作用的凸透镜;中间厚、边缘薄的透镜是凸透镜,对光有会聚作用,中间薄、边缘厚的透镜是凹透镜,对光有发散作用,图中②③是凸透镜,对光有会聚作用;①⑤⑥是凹透镜,对光有发散作用;④既不是凸透镜,也不是凹透镜.故选 B.
2. B【解析】图甲光斑的中间比较暗且比透镜大,图乙中间出现小亮斑,所以甲透镜对光具有发散作用,是中间薄、边缘厚的凹透镜;乙透镜对光具有会聚作用,是中间厚、边缘薄的凸透镜.故选 B.
3. C【解析】将一凸透镜对准太阳光,在距透镜15cm的地方得到一个最小、最亮的光斑,所以凸透镜的焦距f=15cm.一个物体放在这个透镜前40 cm处,此时u>2f,成倒立、缩小的实像,C正确.故选C.
4. D【解析】由题意知,像在二倍焦距之外,根据凸透镜成像的特点,此时物体应在一倍焦距与二倍焦距之间,即Ⅱ区域或Ⅳ区域,且成的像是倒立、放大的实像,即物体AB 比A'B'小,由于光线经过凸透镜的光心传播方向不变,所以物体在图中Ⅳ区域,箭头方向向上.综上所述,D正确.故选 D.
5. C【解析】由凸透镜成像规律可知,图甲是正立、放大的虚像,此时u2f.因此关于瓶盖与文字之间的距离,图甲最小,图丙最大.故选 C.
6. C【解析】装有水的烧瓶相当于一个凸透镜,调整蜡烛和烧瓶至如题图所示位置,在白板上得到清晰的像,此时物距小于像距,由凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像,A错误;将白板向右移动一段距离,即像远离凸透镜,根据凸透镜成实像时的规律“物近像远像变大”可知,要使像再次清晰,需要减小物距,故应将蜡烛向右适当移动,B错误;凸透镜成实像时,物远像近像变小,若将蜡烛远离烧瓶,则应将白板靠近烧瓶才能得到清晰的像,且像逐渐变小,C正确;若只互换蜡烛和白板的位置,此时u>2f,成倒立、缩小的实像,D错误.故选 C.
7.折射 凸透镜 【解析】题图中有水的矿泉水瓶中间厚、边缘薄,此时矿泉水瓶相当于凸透镜,光经过凸透镜发生的是折射现象.
8.会聚 焦点 【解析】装有水的透明矿泉水瓶相当于凸透镜,凸透镜对光有会聚作用,太阳光射向矿泉水瓶,光会聚到枯草上,使其温度升高,因此容易引发火灾.移动矿泉水瓶,直至枯草上形成一条最细的亮区,该位置即是焦点位置,可以更快地点燃枯草.
9.放大 凸 下 【解析】由题意可知,此时透明水滴具有边缘薄、中间厚的特征,相当于一个凸透镜;根据凸透镜成像规律可知,此时图文层在凸透镜的一倍焦距以内,成正立、放大的虚像,故这个“水滴透镜”下方的焦点在图中图文层的下方.
10.短倒立 【解析】放大镜位置不变时,根据凸透镜成像规律“物远像远像变大”,为了使透过放大镜看到的麦穗变大,应采用焦距更短的放大镜观察麦穗;当使用焦距为15 cm的放大镜在距麦穗20cm处观察时,物距介于一倍焦距和二倍焦距之间,此时小明通过放大镜看到的是麦穗倒立、放大的实像.
11.8倒立 放大 【解析】由题知,第3次实验中,u=v,此时物距u=2f,成倒立、等大的实像,故焦距 第2次实验时,物距u>2f,成倒立、缩小的实像;第4次实验时,物距 此时光屏上成的是倒立、放大的实像.
12.水黾使水面发生凹陷,凹陷的水面相当于凹透镜,对光具有发散作用 变大 【解析】由图甲所指,水黾使水面发生形变,“形变的水”相当于一个凹透镜,对光有发散作用,平行光经过凹透镜后的光路图如解图所示,其中D为光环暗影的直径,根据示意图可以得出,当水变深时,暗影的直径变大,因此水黾游到水深的地方,暗影面积会变大.
13.(3分)如答图所示
【解析】过凸透镜光心的光线传播方向不改变,通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,具体如答图所示.
14.(3分)如答图所示
【解析】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,具体如答图所示.
15.(3分)如答图所示
【解析】图中发散的光线经透镜后变得平行,因此该透镜对光有会聚作用,为凸透镜,具体如答图所示.