透镜成像规律
核心知识梳理
透镜成像规律是初中物理光学部分的最高峰,也是中考必考的核心考点。本考点要求掌握凸透镜和凹透镜对光线的作用,熟记凸透镜成像规律并能灵活应用,理解照相机、投影仪、放大镜、眼睛与眼镜的工作原理,具备实验探究能力和作图能力。中考中常以选择题、实验题、作图题和综合应用题的形式呈现。
1. 透镜分类与作用:
① 凸透镜:中间厚边缘薄,对光线有会聚作用;
② 凹透镜:中间薄边缘厚,对光线有发散作用。
2. 凸透镜成像规律(物距u、像距v、焦距f):
物距u 像距v 像的性质 应用
u > 2f f < v < 2f 倒立、缩小、实像 照相机
u = 2f v = 2f 倒立、等大、实像 测焦距
f < u < 2f v > 2f 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机
u = f —— 不成像 平行光源
u < f v > u(物像同侧) 正立、放大、虚像 放大镜
规律总结:一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;物近像远像变大,物远像近像变小。
3. 凹透镜成像规律: 始终成正立、缩小的虚像,且像与物同侧。
4. 眼睛与眼镜: 近视眼——晶状体太厚,成像在视网膜前,配戴凹透镜矫正;远视眼——晶状体太薄,成像在视网膜后,配戴凸透镜矫正。
5. 显微镜与望远镜: 显微镜物镜成倒立放大实像(投影仪),目镜成正立放大虚像(放大镜);望远镜物镜成倒立缩小实像(照相机),目镜成正立放大虚像(放大镜)。
专项突破练习
一、选择题(共15题,每题2分,共30分)
1. 下列关于凸透镜的说法,正确的是( )
A. 凸透镜只对平行光有会聚作用
B. 凸透镜的两个焦点之间的距离是焦距
C. 凸透镜的焦距越小,对光的会聚能力越强
D. 任何光线经过凸透镜后都会聚于焦点
2. 将一个凸透镜正对太阳光,在距透镜10cm处得到一个最小、最亮的光斑。若将一个物体放在此透镜前25cm处,则可在透镜另一侧移动光屏得到( )
A. 倒立、缩小的实像
B. 倒立、等大的实像
C. 倒立、放大的实像
D. 正立、放大的虚像
3. 在做“探究凸透镜成像规律”实验时,某实验小组所描绘的图像如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该凸透镜的焦距是10cm
B. 蜡烛处于A点时,成倒立、放大的实像
C. 蜡烛处于B点时,成倒立、等大的实像
D. 蜡烛处于C点时,成正立、放大的虚像
4. 如图所示,F为凸透镜的焦点,P到凸透镜光心的距离为2倍焦距。把一支点燃的蜡烛放在如图所示位置,在凸透镜的另一侧调节光屏位置可找到一个清晰的烛焰的像,这个像是( )
A. 倒立、缩小的实像
B. 倒立、等大的实像
C. 倒立、放大的实像
D. 正立、放大的虚像
5. 用照相机给某同学拍照时,已经得到了清晰的全身像。现在还想得到该同学更清晰的半身像,正确的调节方法是( )
A. 照相机远离该同学,同时镜头后缩
B. 照相机远离该同学,同时镜头前伸
C. 照相机靠近该同学,同时镜头后缩
D. 照相机靠近该同学,同时镜头前伸
6. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中,某同学记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图像,如图所示。下列说法正确的是( )
A. 该凸透镜的焦距是20cm
B. 当u=15cm时,在光屏上能得到一个缩小的像
C. 当u=25cm时,成放大的像,投影仪就是根据这一原理制成的
D. 把物体从距凸透镜10cm处移动到30cm处的过程中,像逐渐变小
7. 在“探究凸透镜成像的规律”实验中,下列说法正确的是( )
A. 实验前,只需将烛焰、凸透镜和光屏的中心调到同一直线上即可
B. 光屏上所成的像是实际光线会聚而成的,一定是实像
C. 当光屏上成清晰像时,用纸板遮住透镜上半部分,则光屏上只能成下半部分的像
D. 凸透镜成实像时,若将蜡烛与光屏位置互换,光屏上仍能得到清晰的像
8.小明将凸透镜(f=10cm)固定在光具座40cm刻度线处来探究凸透镜成像规律。下列说法正确的是( )
A. 将蜡烛从10cm刻度处向透镜方向移动的过程中,光屏上成的像逐渐变小
B. 将蜡烛放在10cm刻度处,移动光屏,光屏上可得到倒立、缩小的清晰实像
C. 将蜡烛放在25cm刻度处,成像特点与投影仪成像特点相同
D. 将蜡烛放在30cm刻度处,移动光屏,光屏上可得到等大的像
9. 疫情期间,医护人员通过平面镜检视防护服的穿戴情况。医护人员在平面镜中的像是( )
A. 光的反射形成的实像
B. 光的反射形成的虚像
C. 光的折射形成的实像
D. 光的折射形成的虚像
10. 关于近视眼和远视眼及其矫正,下列说法正确的是( )
A. 形成近视眼的原因是晶状体太薄,折光能力太弱
B. 远视眼成像在视网膜后方,应配戴凸透镜矫正
C. 近视眼看远处物体时,成像在视网膜后方,应配戴凹透镜矫正
D. 矫正近视眼时,让光线先通过凹透镜后通过晶状体,相当于会聚程度强一些
11.将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜20cm处,在光屏上得到一个等大清晰的像。若将蜡烛向远离透镜方向移动5cm,则移动光屏后得到的像是( )
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. 正立、放大的虚像
12. 用水彩笔在磨砂灯泡的侧面画一个你所喜欢的图案(不是贴在灯泡上),然后接上电源。拿一个凸透镜在灯泡和白墙之间移动,下列情况不可能发生的是( )
A. 能在墙上看到倒立、缩小的图案
B. 能在墙上看到倒立、放大的图案
C. 能在墙上看到正立、放大的图案
D. 不能在墙上看到图案
13. 现代生活,智能手机给人们带来了许多便利,但长时间盯着手机屏幕,容易导致视力下降。下列关于近视眼及其矫正的原理图,正确的是( )
A. 甲图是近视眼,配戴乙图透镜矫正
B. 甲图是远视眼,配戴乙图透镜矫正
C. 丙图是近视眼,配戴丁图透镜矫正
D. 丙图是远视眼,配戴丁图透镜矫正
14. 疫情期间,小华用手机上网课时,发现当手机离自己很近时,可以看清屏幕上的字,但把手机拿远一些时,就看不清了。下列有关说法正确的是( )
A. 小华可能患上了近视眼,需要配戴凸透镜进行矫正
B. 小华可能患上了近视眼,需要配戴凹透镜进行矫正
C. 小华可能患上了远视眼,需要配戴凸透镜进行矫正
D. 小华可能患上了远视眼,需要配戴凹透镜进行矫正
15. 如图所示,AC为入射光线,CB为折射光线,且AO
A. f=10cm
B. f=5cm
C. f=8cm
D. f=12cm
二、填空题(每空1分,共20分)
16. 凸透镜对光有 ______ 作用,凹透镜对光有 ______ 作用。平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于 ______,通过凹透镜后折射光线的反向延长线会聚于 ______。
17. 如图所示是物体AB经照相机镜头成像原理示意图,当AB在屏幕上成清晰的像时,像A‘B’是 ______(选填“倒立”或“正立”)的 ______(选填“实”或“虚”)像。若将镜头向 ______(选填“前伸”或“后缩”)可使近处的物体在屏幕上成清晰的像。
18. 用放大镜观察邮票时,邮票应位于放大镜的 ______,此时看到的像是 ______、______ 的虚像;若想使看到的像更大一些,应该将放大镜 ______(选填“靠近”或“远离”)邮票一些,但眼睛要保持在 ______ 侧观察。
19. 人的眼睛像一架照相机,晶状体和角膜的共同作用相当于一个 ______ 透镜,把来自物体的光会聚在 ______ 上,形成物体的像。若长期用眼不当,会导致近视眼,需要配戴 ______ 透镜矫正;远视眼则需要配戴 ______ 透镜矫正。
20. 在“探究凸透镜成像规律”实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏处于如图所示位置时,恰好在光屏上成清晰的像。此时像的特点是 ______、______ 的实像。若保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏位置互换,光屏上 ______(选填“能”或“不能”)得到清晰的像,此时像的特点是 ______、______ 的实像。
三、实验探究题(共20分)
21. (14分)小明用焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)实验前,应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在 ______,目的是 ______。
(2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后,发现烛焰的像成在光屏的上方,此时应将凸透镜向 ______(选填“上”或“下”)调节,使像成在光屏中央。
(3)将蜡烛放在光具座20cm刻度线处,凸透镜放在50cm刻度线处,移动光屏至 ______ cm刻度线处,光屏上会出现倒立、______(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的清晰实像,这与 ______(选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)的成像原理相同。
(4)保持凸透镜位置不变,将蜡烛移到35cm刻度线处,此时应 ______(选填“向左”或“向右”)移动光屏,才能在光屏上得到清晰的像。此时像的大小比刚才的像 ______(选填“大”或“小”)。
(5)保持凸透镜位置不变,将蜡烛移到45cm刻度线处,此时应 ______(选填“移动光屏”或“从光屏一侧透过透镜看”),才能观察到烛焰的像,该像是 ______、______ 的虚像。
(6)若在实验过程中,小明不小心用手指指尖触摸到了凸透镜,这时光屏上 ______(选填“会”或“不会”)出现手指指尖的像,但像的亮度会 ______(选填“变亮”、“变暗”或“不变”)。
(7)实验结束后,小明又找来一副眼镜,将镜片放在凸透镜和蜡烛之间,发现光屏上的像变得模糊,他向左适当移动光屏后,又看到了清晰的像,由此可知,小明所带的眼镜是 ______(选填“近视”或“远视”)眼镜。
22. (6分)某物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成一个可注水的凸透镜,并利用水透镜探究“凸透镜成像规律”。下表是他们实验时记录的几组数据:
实验次数 物距u/cm 像距v/cm 像的性质
1 30 15 倒立、实像
2 20 20
3 15 30
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(1)分析表中第1、2、3次实验的数据可知:当物距 ______(选填“大于”、“等于”或“小于”)像距时,成倒立、缩小的实像;第2次实验中,凸透镜的焦距是 ______ cm。
(2)第4次实验中,光屏上接收不到像,小明通过实验方法正确看到了像,此时像的特点是 ______、______ 的虚像。
(3)兴趣小组同学用注射器从水透镜中抽出一些水(水透镜变薄),发现光屏上的像变得模糊,为了使像重新清晰,应将光屏向 ______(选填“左”或“右”)移动,或者保持光屏不动,在蜡烛和水透镜之间放置一个 ______(选填“凸”或“凹”)透镜。
四、作图与简答题(共10分)
23. (6分)按要求完成下列光路图。
(1)在图甲中,画出入射光线AO的反射光线;
(2)请根据透镜对光线的作用完成图乙所示的光路图。
24. (4分)小明的爷爷年纪大了,看报纸时总是把报纸拿得离眼睛很远才能看清,而小明的奶奶则喜欢把书放在眼前很近处才能看清。请回答:
(1)爷爷和奶奶分别患有什么视力缺陷?
(2)他们应该配戴什么类型的透镜来矫正视力?并简要说明矫正原理。
参考答案
一、选择题
1. C 2. A 3. C 4. A 5. D 6. D 7. D 8. B 9. B 10. B
11. C 12. C 13. C 14. C 15. C
二、填空题
16. 会聚; 发散; 焦点; 虚焦点
17. 倒立; 实; 前伸
18. 一倍焦距以内; 正立; 放大; 远离; 同一
19. 凸; 视网膜; 凹; 凸
20. 倒立; 缩小; 能; 倒立; 放大
三、实验探究题
21. (1)同一高度; 使像成在光屏中央 (2)下 (3)60; 缩小; 照相机
(4)向右; 大 (5)从光屏一侧透过透镜看; 正立; 放大
(6)不会; 变暗 (7)远视
22. (1)大于; 10 (2)正立; 放大 (3)右; 凸
四、作图与简答题
23.
24. (1)爷爷患有远视眼(老花眼),奶奶患有近视眼。
(2)爷爷应配戴凸透镜矫正,凸透镜对光有会聚作用,能使进入眼睛的光线提前会聚,使像成在视网膜上;奶奶应配戴凹透镜矫正,凹透镜对光有发散作用,能使进入眼睛的光线延迟会聚,使像成在视网膜上。
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