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2026年中考物理第一轮复习:透镜应用
一、选择题
1.“胜哥”在办公室里手持放大镜看窗外大树,他通过放大镜看到的像应该是( )
A.正立的 B.缩小的 C.虚像 D.看不到像
2.小科通过视频号“胜哥课程”观看了有关科学视频。“胜哥”用墨水成像、小孔成像、相机拍照等方式记录了日食奇观,下列说法正确的是( )
A.日食形成的原因是光发生了折射
B.太阳在墨水中形成的是缩小的像
C.太阳通过小孔成像形成的是缩小的像
D.太阳通过照相机镜头成的是虚像
3.通过微信公众号“胜哥课程”学习了透镜知识后,小华想知道他的近视眼镜和爷爷的老花镜有何不同。他认真研究并得出了以下结论,你认为他的这些结论中正确的是( )
A.近视眼镜可以用来做放大镜
B.老花镜不可以用来做放大镜
C.近视眼镜在阳光下可以点燃白纸
D.老花镜在阳光下可以点燃白纸
4.一束跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。下列说法中正确的是( )
A.OF的距离越短,说明透镜的折光能力越强
B.任意一束平行光经过凸透镜后都会聚于F点
C.O点为该凸透镜的焦点
D.若把图中凸透镜的上半部分用手遮住,该透镜对光不具有会聚作用
5.如图,晋代张华的《博物志》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火”。对此,下列说法正确的是( )
A.“以艾承其影”的“影”指光心
B.实验中主要利用了光的反射原理
C.应用了凸透镜对光线的会聚作用
D.冰削圆后,形状类似于近视镜片
6.如图所示,西汉时期的《淮南万毕术》中,记载有“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”下列有关分析正确的是( )
A.“削冰令圆”——是将冰制成中间薄边缘厚的透镜
B.“举以向日”——是将制成的冰透镜与太阳光平行放置
C.“以艾承其影”——是将“艾”放在冰透镜的焦点处
D.“则火生”——是因为削过的冰对太阳光有发散作用
7.下列是光线通过不同透镜虚线框内的透镜未画出的情形,其中虚线框内是凸透镜的是( )
A. B.
C. D.
8.在台灯下,近视眼镜镜片后面区域比周围暗,如图a.某眼睛看物体时情况如图b.则( )
A.图a眼镜是凸透镜 B.图a眼镜对光有发散作用
C.图b表示眼睛能看清物体 D.图b情况不能用图a眼镜矫正
9. 如图所示,一个圆柱形玻璃瓶中装满水,可以将其看作一个柱形凸透镜。“胜哥”将一支铅笔紧靠玻璃瓶一侧放置,小红透过瓶子能看到铅笔被放大的像。现“胜哥”将铅笔 由紧贴瓶壁处缓慢地沿直线向远处移动(始终保持铅笔在主光轴上,且小红的眼睛位置不变)。在此过程中,小红透过玻璃瓶所观察到的铅笔的像,其变化情况为( )
A.像先变大,随后像的方向发生反转且变小
B.像先变小,随后像的方向发生反转且变大
C.像一直变大,方向始终不变
D.像一直变小,方向始终不变
10.手机照相功能强大,一般手机有多个摄像镜头(如图),拍照时,会根据拍摄物体远近自动“调焦”(改变像距)或者“变焦”(改变焦距)。在拍照过程中,下列说法正确的是( )
A.镜头所成人的像是正立、缩小实像
B.当人远离镜头时,所成的像会变大
C.当人靠近镜头时,镜头通过自动“调焦”使像距变大
D.当人离镜头非常近时,镜头会换用“变焦”功能,使镜头焦距变大
11.如图所示是凸透镜成像时,像距v和物距u的关系图像,根据图像可以判断下列说法错误的是( )
A.实验中,使用凸透镜的焦距为10cm
B.A状态下,可在光屏上观察到一个放大的像
C.D状态下,光屏上会成缩小的像
D.从C状态变化到B状态的过程中,所成像逐渐变大
12.某凸透镜成像时,像距 v 与物距 u 之间的关系图像如图所示,下列判断正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是 16cm
B.把物体从距凸透镜 15cm 处移到 9cm 处的过程中,像逐渐变小
C.物距 u=20cm 时成缩小的倒立的实像,照相机就是根据这一原理制成的
D.光屏上有清晰的像时,对调物和光屏的位置,光屏上得不到清晰的像
13.平静的池面上映出了空中飞翔的小鸟,小明说:“快来看,鸟和鱼在水中比赛呢!”关于小明看到的水中的鸟和鱼,下列说法正确的是 ( )
A.鸟是虚像,鱼是实像 B.鱼是光的反射形成的
C.鸟和鱼都是虚像 D.鸟是光的折射形成的
14.如图所示,关于近视眼和远视眼成因及矫正方法,下列说法正确的是( )
A.甲为近视眼,应配戴凸透镜矫正
B.甲为远视眼,应配戴凹透镜矫正
C.乙为近视眼,应配戴凹透镜矫正
D.乙为远视眼,应配戴凸透镜矫正
15.以下四幅图中,分别表示远视眼的成像情况和矫正做法的是
A.①④ B.①③ C.②④ D.②③
16.“胜哥”准备了以下材料自制一个望远镜:凸透镜A (f4=20cm、直径. 凸透镜B(fB=10cm、直径DB=4cm)、纸板、胶水等.制作过程中,以下判断正确的是
A.应该选用透镜A作为目镜
B.观察较近处的物体时,两块凸透镜间的距离要稍小一些
C.物体通过物镜成的是虚像
D.这个望远镜放大倍率为2倍
17.如图,为了测量某凸透镜焦距,“胜哥”先在纸上画了一个小于透镜大小的圆环,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,当将该透镜远离白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,经观察发现此过程中光斑的大小先变小后变大,则该凸透镜的焦距( )
A.8cm B.5cm C.10cm D.11cm
18.“胜哥”在“探究凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成清晰的像,下列分析正确的是( )
A.光屏上呈现的是正立的像
B.光屏上呈现的是缩小的像
C.生活中的投影仪成像规律与此规律相同
D.蜡烛向左适当移动,要重新得到清晰的像,光屏要适当向右移动
二、多选题
19.“强行透视法”是一种富有创意的拍摄技巧。“胜哥”在拍摄时,让两个自己及两个啤酒瓶离照相机镜头远近不同,再调整拍摄角度,使他们的像在同一张照片中呈现出有趣的效果。如图,是利用该技巧拍摄的照片,下列说法正确的是( )
A.照相机镜头对光线有会聚作用
B.“胜哥”成缩小的实像,瓶子成放大的实像
C.若要使“胜哥”和瓶子的像更大一些,可以换焦距更大的镜头
D.若要使“胜哥”的像更大一些,可将“胜哥”移到照相机镜头焦点之内
20.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了凸透镜成像课程后,对相关知识有了深刻的理解。下列对几个物理实验的分析,正确的是( )
A.探究凸透镜成像规律时,通过调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置,可以研究成像特点与物距、像距的关系。
B.探究音调与频率关系时,将钢尺伸出桌边不同长度,用相同力度拨动,听到的音调不同。
C.测量盐水密度时,先测出空烧杯质量,再倒入盐水测总质量,最后将盐水全部倒入量筒测体积,该方法可以避免误差。
D.水沸腾后,撤去酒精灯,水仍短暂沸腾,这是因为水的沸点突然降低了。
三、填空题
21.眼睛是心灵的窗户,有些同学因为不注意保护眼睛,就会导致近视。近视眼看远处物体时,像成在视网膜 ,矫正近视眼应佩戴由 透镜制成的镜片。
22.近视眼的晶状体曲度过大,看远处物体时使得像成在视网膜 方(选填“前”或“后”)。如图所示,全飞秒近视手术是利用激光在眼角膜上削去一部分并从切口取出,使角膜形成一个 透镜的形状(选填“凸”或“凹”),从而达到矫正近视的目的。
23.如图甲所示,“胜哥”选两个焦距不同的凸透镜,制作望远镜。靠近被观测物体的叫作物镜,靠近眼睛的叫作目镜。根据图乙完成下列填空:
(1)“胜哥”制作望远镜的原理是:将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个 像,这个像落在目镜的焦点内; 再经目镜使这个像再成一个 像。
(2)“胜哥”用的物镜相当于 ,目镜相当于 。 (两空选填“照相机”“显微镜”或“放大镜”)
24.如题图所示,智慧食堂 AI视觉结算是一套基于人工智能技术,它利用摄像头和图像识别算法,实时快速识别菜品,帮助顾客实现快速结算。摄像头的镜头相当于一个 透镜,菜品要距透镜的2倍焦距以 (选填“内”或“外”)才能识别。
25.如图 A 所示是人眼睛的结构图,其折光系统使被观察的物体在视网膜上成 立、缩小的实像;长时间盯着手机等电子产品,容易患上近视眼,图 B 中 是近视眼的光路示意图。
26.人眼就像一架神奇的 ,当物距变化时,眼睛的睫状肌会改变晶状体的弯曲程度,使物体的像总能落在视网膜上。当看近处的物体时,由于睫状肌的作用,晶状体变 ,使近处物体的像能成在视网膜上;当看远处的物体时,由于睫状肌的作用,晶状体变 ,使远处物体的像能成在视网膜上。
27.人眼的成像原理与 (选填 “照相机”、“投影仪”或“放大镜”)相同。不少学生视力下降,患上近视眼,图 (选填“甲”或“乙”)是近视眼的光路示意图,应该佩戴由。 透镜制成的眼镜来矫正。
28.现代生活中人们患有不同的视力问题。图甲、乙、丙、丁中关于近视眼形成原因的是 (选填甲、乙、丙、丁),将近视眼矫正的原理图是 (选填甲、乙、丙、丁)。“胜哥”用自制的水透镜来探究眼疾的形成原因及矫正的有关问题。当他移动蜡烛、水透镜和光屏至图戊所示位置时,恰能在光屏上看到清晰的倒立的实像,接下来他在水透镜中抽出适量的水,如图己所示,当“胜哥”把 (选填“远视眼镜”或”近视眼镜”)给水透镜“戴上”,烛焰的像才会再次变得清晰,相当于加以矫正。
29.能量是与物体 有关的物理量。 的发明,使人们发现了微小世界的奥秘,看到了微生物和细胞,引发了医学和生物学的划时代革命。
30.“胜哥”把一滴水滴在玻璃板上,在玻璃板下面放置一个用眼睛看不清楚的小物体,这时水滴相当于一个 镜,拿一个放大镜位于水滴的上方,慢慢调节这个放大镜与水滴之间的距离,你就更能看清玻璃板下的微小物体,这时它们的作用相当于一个 (选填“望远镜”或“显微镜”)。
31.“胜哥”利用3D打印机及两个凸透镜制作了一个望远镜。打印镜筒时,固态材料受热后温度不断升高,逐渐变软变稀,该材料是 (选填“晶体”或“非晶体”)。用该望远镜观察远处物体时,应 (选填“缩短”或“拉长”)镜筒长度,“物镜”镜片可用于矫正 (选填“近视眼”或“远视眼”)。
32.“胜哥”取两个焦距不同的凸透镜来制作一个简易天文望远镜。其中,A透镜焦距较大,B透镜焦距较小。如图所示,选择两个刚好可以套在一起的圆筒,分别把物镜和目镜固定在圆筒的两端,目镜应选 (选填“A”或“B”)透镜。物镜成像特点与 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)成像原理相同,利用望远镜观察远处天体时,物体通过望远镜2次折射后最终所成的像是 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的虚像。
四、作图题
33.图示为凹透镜,为光心,为焦点,请将图中光路补充完整。
34.作图题:如图所示,F是透镜的焦点,a、b是烛焰发出的两条光线,a与两焦点的连线平行, b经过透镜中心, 请作出两条光线通过透镜后的光路图。
35.如图所示,凸透镜前有一发光物体A,它发出的两条光线射向凸透镜,请画出这两条入射光线经凸透镜后的出射光线。
36.图甲为无人机在马拉松比赛中跟拍运动员的情景。将其镜头简化为一个凸透镜,图乙中A 点代表运动员,请画出A 点通过凸透镜所成的像A'。
五、实验探究题
37.如图所示,人眼的功能类似于照相机,通过微信公众号“胜哥课程”学习了凸透镜成像规律后,小明对人眼和照相机如何成清晰的像,进行了进一步研究;
(1)人眼结构中,视网膜到晶状体的距离不变,相当于“探究凸透镜成像规律”实验中, 到凸透镜的距离不变,能否看清远近不同的物体,可能与晶状体的焦距有关,使用变焦照相机拍照,能否得到清晰的像,可能同时与焦距和像距有关,于是他用图装置进行探究;
(2)实验前,调节“F”光源和光屏的中心在凸透镜的主光轴上,是为了使像呈现在 ;
(3)实验主要步骤:
①保持光屏到凸透镜的距离不变,换上不同焦距的凸透镜,调节“F”光源到凸透镜的距离,直到光屏上成清晰的像,分别记录焦距、物距和像的高度;
②保持 到凸透镜的距离不变,换上不同焦距的凸透镜,调节光屏到凸透镜的距离,直到光屏上成清晰的像,分别记录焦距、像距和像的高度;
(4)实验数据如下表所示:物体的高度
实验序号 物距u 像距v 焦距f 像的高度h
1
2
3
4
5
6
①分析1.2.3三组数据可知:当像距不变时,物距变大,要成清晰的像,凸透镜焦距要变 ;
②分析4、5、6三组数据可知:当物距不变时,凸透镜焦距越 ,像距越大,像也越 ;
根据以上探究可知:人眼是通过调节晶状体焦距来看清远近不同物体的;用变焦照相机在同一位置拍摄同一物体时,是通过同时调节焦距和像距,使物体成大小不同的清晰的像;
(5)实验结束后,小明和同学们进行了如下交流:
用变焦相机拍完西安钟楼的全景后,要在原地把钟楼上的钟拍得更大一些,应该把照相机的镜头 选填“向前伸”或“往后缩”同时增大焦距。
38.如图甲所示是“胜哥”在“探究凸透镜成像规律的实验”中确定焦距时所做的实验,一束平行于主光轴的光线经凸透镜后,在光屏上形成一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为 cm。如图乙所示,“胜哥”保持蜡烛和凸透镜的位置不变,左右移动光屏,在光屏上 (选填“能”或“不能”)得到清晰的烛焰的像。若想得到清晰的烛焰的像,需要先将蜡烛向 (选填“左”或“右”)移动适当的距离。
39.“胜哥”利用如图所示的装置“探究凸透镜成像的规律”:
(1)“胜哥”按如图所示摆放蜡烛、凸透镜和光屏,可在光屏上得到烛焰清晰的像,该凸透镜的焦距为 cm;
(2)保持凸透镜位置不变,“胜哥”将蜡烛移到20cm刻度线处,向 移动光屏会再次得到烛焰清晰的实像。
40.“胜哥”有不知焦距的凸透镜,他为研究凸透镜成像的规律设计了如下实验:
(1)“胜哥”让太阳光正对凸透镜,发现凸透镜对太阳光有 作用;
(2)“胜哥”用一张白纸放在镜头后面,当在纸板上得到最小且最亮的光斑时,如图所示,则此凸透镜的焦距是 cm;
(3)“胜哥”用凸透镜来观察地上的蚂蚁,当凸透镜距蚂蚁的距离为 15.0cm 时能看到蚂蚁 、放大的像,此时的成像原理在生活中可以应用到 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)上。
41.“胜哥”利用图甲装置“探究平面镜成像的特点”:
(1)“胜哥”选用玻璃板代替平面镜的目的是 。
(2)在寻找蜡烛A 的像时,“胜哥”应在 (选填“点燃”或“未点燃”)蜡烛的一侧观察。
(3)如图乙所示,蜡烛A 的像到平面镜的距离为 cm。
(4)“胜哥”将蜡烛A远离玻璃板,其所成的像将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)实验中,“胜哥”为判断蜡烛A的像的虚实,可采取的操作是 。
42.“胜哥”进行“探究凸透镜成像的规律”的实验。
(1)如图甲所示,“胜哥”将A、B两块透镜分别正对太阳光时,在光屏上出现了不同的光斑, (填“A”或“B”)透镜能完成实验;
(2)“胜哥”将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上后,需要调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的 上;
(3)正确调节蜡烛和光屏的位置,直到光屏上出现烛焰清晰的像,如图乙所示,此时成 (填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像,“胜哥”将蜡烛向左移动,适当调节光屏的位置再次得到清晰的像 (填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)利用太阳光测量凸透镜的焦距,方法如图丙所示,“胜哥”让凸透镜正对阳光,分别测出了两个等大的光斑到凸透镜中心的距离为8cm和14cm,则凸透镜的焦距是 cm。
(5)如图丁所示,“胜哥”将另一光源AB平行于主光轴平放于凸透镜前,是AB的像。下列关于AB所成像的示意图中,正确的是 。
六、简答题
43.如图所示是“胜哥”将一透镜正对阳光并平行于地面放置的情景。请回答下列问题:
(1)请判断该透镜是凸透镜还是凹透镜,并说明理由。
(2)如何判断此时地面上的光斑是否是最小最亮的呢?
七、综合题
44.如图是有关透镜以及光线通过透镜传播方向的一组信息,请根据要求来作答。
(1)如图甲所示是一些透镜的截面图,在这些透镜中,属于凸透镜的是 ,属于凹透镜的是 (均填字母)。
(2)光线经过透镜是光的 (填“折射”或“反射”)现象。凸透镜对光线有 作用,凹透镜对光线有 年用。
(3)如图乙虚线框内应该填 (填“凸”或“凹”)透镜;如图丙虚线框内应该填 (填“凸”或“凹”)透镜。
(4)“胜哥”对某个凸透镜测量焦距如图所示,则测得的焦距为 cm。
八、实践探究题
45.某小组通过视频号“胜哥课程”观看了望远镜的原理科学视频后,开展了跨学科实践,自制望远镜并观看足球赛。
(1)了解:图a望远镜的部分光路图如图b,O、F分别为物镜的光心、焦点.
①画出光线1、2经过物镜后的光线 ;
②MN 经物镜成 (选填“缩小”“等大”或“放大”)、 (选填“倒立”“正立”)的 (选填“虚”“实”)像,其成像原理与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相同;
(2)设计:查知望远镜的放大倍率为物镜与目镜的焦距之比,为了让成像质量好一些,放大倍率取2~3倍即可.在图c凸透镜中,若B为物镜,A为目镜,则放大倍率为 倍;若选D为物镜,则需选 (填字母)作为目镜;
(3)测试:评价量表如下.
级别 优秀 合格 待改进
结构 镜筒调节顺畅 镜筒不好调节 镜筒无法调节
成像 看到清晰远景 看到模糊远景 看不到远景
图d是做好的望远镜,观赛时镜筒调节有阻塞,调节后能看清球场中点处球员的球衣号码,则其结构是 级别,成像是 级别,
46.在跨学科实践课堂上,“胜哥”组织同学们进行自制望远镜的活动。
(1)【任务一】了解望远镜的基本原理
望远镜有不同的类型,其中一种望远镜是由两组凸透镜组成的,其成像原理如图乙所示,请将A'通过目镜的两条光路补充完整 ;
(2)由图乙可知,人眼通过目镜所观察到的是一个 (选填“正立”或“倒立”)的 (选填“实像”或“虚像”);
(3)【任务二】设计和制作简易望远镜
望远镜的放大倍率取2至3 倍为宜,放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。选择直径较大的物镜与目镜,可扩大观察范围,并使成像更亮更清晰。
序号 a b C d
直径/ cm 4 5 8 5
焦距/ cm 10 10 30 20
为了在获得较大放大倍率的同时,拥有更清晰的成像效果,小深应选用 透镜做物镜、 透镜做目镜最适宜;(两空均选填序号)
(4)【任务三】用自制望远镜观察校园内的物体
一只手握住物镜镜筒保持不动,另一只手不断调整目镜镜筒的位置,即可在望远镜中看到校园内远处物体清晰的像。这个像虽然是缩小的,但人眼却会感觉物体被“放大”了,原因是 。
答案解析部分
1.【答案】B
2.【答案】C
3.【答案】D
4.【答案】A
5.【答案】C
6.【答案】C
7.【答案】C
8.【答案】B
9.【答案】A
10.【答案】C
11.【答案】B
12.【答案】C
13.【答案】C
14.【答案】D
15.【答案】A
16.【答案】D
17.【答案】D
18.【答案】C
19.【答案】A,C
20.【答案】A,B
21.【答案】前方;凹
22.【答案】前;凹
23.【答案】(1)倒立、缩小的实;正立、放大的虚
(2)照相机;放大镜
24.【答案】凸;外
25.【答案】倒;乙
26.【答案】照相机;凸起;薄
27.【答案】照相机;甲;凹
28.【答案】甲;丁;远视眼镜
29.【答案】运动;显微镜
30.【答案】凸透;显微镜
31.【答案】非晶体;缩短;远视眼
32.【答案】B;照相机;缩小
33.【答案】
34.【答案】
35.【答案】
36.【答案】
37.【答案】(1)光屏
(2)光屏中央
(3)“F”光源
(4)大;大;大
(5)向前伸
38.【答案】15.0;不能;左
39.【答案】(1)10.0
(2)左
40.【答案】(1)会聚
(2)10.0
(3)倒立;投影仪
41.【答案】(1)便于确定像的位置
(2)点燃
(3)4.00
(4)不变
(5)将白纸放在蜡烛A的像的位置,观察白纸上是否有像
42.【答案】(1)B
(2)主光轴
(3)放大;变小
(4)11
(5)D
43.【答案】(1)是凸透镜,太阳光经透镜在地面上形成的光斑比地面其它地方亮,说明该透镜对光有会聚作用
(2)保持透镜正对阳光且平行于地面,缓慢向上或向下移动透镜,观察地面上光斑的大小和亮度变化,若无论向上还是向下移动透镜,地面上的光斑都变大,则说明此时光斑是最小最亮的
44.【答案】(1)ABD;CE
(2)折射;会聚;发散
(3)凹;凸
(4)10.0
45.【答案】(1);缩小;倒立;实;照相机
(2)2;B
(3)合格;优秀
46.【答案】(1)
(2)倒立;虚像
(3)c;b
(4)像离眼睛更近,其视角变大了
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2026年中考物理第一轮复习:透镜应用
一、选择题
1.“胜哥”在办公室里手持放大镜看窗外大树,他通过放大镜看到的像应该是( )
A.正立的 B.缩小的 C.虚像 D.看不到像
【答案】B
【知识点】凸透镜成像的应用;生活中的透镜
【解析】【解答】 解:放大镜是凸透镜,小明坐在教室里手持放大镜看窗外大树时,大树位于2倍焦距外,像是倒立、缩小的实像,故ACD错误,B正确。
故选:B。
【分析】当物距大于2倍焦距时,则像距在1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、缩小的实像。
2.小科通过视频号“胜哥课程”观看了有关科学视频。“胜哥”用墨水成像、小孔成像、相机拍照等方式记录了日食奇观,下列说法正确的是( )
A.日食形成的原因是光发生了折射
B.太阳在墨水中形成的是缩小的像
C.太阳通过小孔成像形成的是缩小的像
D.太阳通过照相机镜头成的是虚像
【答案】C
【知识点】光的直线传播及其应用;凸透镜成像规律及其探究实验;平面镜成像的原理、特点
【解析】【解答】A、日食的形成原因是光的直线传播,当月球运行到地球和太阳之间,并且三者正好或几乎在同一条直线上时,月球会挡住太阳射向地球的光,在地球上处于月影区域的人就会看到日食。所以A选项错误。
B、太阳在墨水中形成的像是平面镜成像,属于光的反射现象,成的是等大的虚像,不是缩小的像。所以B选项错误。
C、太阳通过小孔成像,是光的直线传播形成的实像。由于太阳到小孔的距离远大于小孔到光屏的距离,所以成的是缩小的像。所以C选项正确。
D、照相机的镜头是凸透镜,利用的是凸透镜成倒立、缩小的实像的原理,不是虚像。所以D选项错误。
故答案为:C。
【分析】1、光的直线传播:光在同种均匀介质中沿直线传播,应用包括日食、月食、小孔成像、影子的形成等。
2、平面镜成像:原理是光的反射,成像特点是成等大、正立的虚像,像与物关于镜面对称。
3、小孔成像:原理是光的直线传播,成像特点是成倒立的实像,像的大小与物距、像距有关,当物距大于像距时成缩小的像。
4、凸透镜成像:照相机利用物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小实像的原理工作。
3.通过微信公众号“胜哥课程”学习了透镜知识后,小华想知道他的近视眼镜和爷爷的老花镜有何不同。他认真研究并得出了以下结论,你认为他的这些结论中正确的是( )
A.近视眼镜可以用来做放大镜
B.老花镜不可以用来做放大镜
C.近视眼镜在阳光下可以点燃白纸
D.老花镜在阳光下可以点燃白纸
【答案】D
【知识点】凸透镜成像的应用;生活中的透镜
【解析】【解答】 解:AC、近视眼睛是凹透镜,凹透镜对光线具有发散作用,不能点燃白纸,不能用来做放大镜,故AC错误;
BD、老花镜是凸透镜,可以用来做放大镜;凸透镜对光线具有会聚作用,在阳光下可以点燃白纸,故B错误,D正确。
故选:D。
【分析】凸透镜对光线起会聚作用、凹透镜对光线起发散作用。
4.一束跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如图所示。下列说法中正确的是( )
A.OF的距离越短,说明透镜的折光能力越强
B.任意一束平行光经过凸透镜后都会聚于F点
C.O点为该凸透镜的焦点
D.若把图中凸透镜的上半部分用手遮住,该透镜对光不具有会聚作用
【答案】A
【知识点】透镜及其特点与分类;主光轴、光心、焦点和焦距
【解析】【解答】A.凸透镜的焦距是指其焦点F到光心O的距离。凸透镜的折光能力越强,其焦距(即OF距离)越短,因此选项A正确。
B.只有与凸透镜主光轴平行的入射光束,经折射后才会会聚于焦点,其他方向的光束不会会聚于焦点,故B错误。
C.O点是凸透镜的光心(几何中心),而非焦点,故C错误。
D.若遮住凸透镜的上半部分,仅减少通过透镜的光线数量,但透镜的会聚性质(形状和折射能力)不变,故D错误。
正确答案:A。
【分析】测量焦距的方法: 将凸透镜正对太阳光,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个 亮点,此时亮点与凸透镜中心的距离为焦距。
凸透镜对光线有汇聚作用,平行光入射凸透镜会聚焦在焦点,经过光心的光线不发生偏折。
5.如图,晋代张华的《博物志》中记载:“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火”。对此,下列说法正确的是( )
A.“以艾承其影”的“影”指光心
B.实验中主要利用了光的反射原理
C.应用了凸透镜对光线的会聚作用
D.冰削圆后,形状类似于近视镜片
【答案】C
【知识点】透镜及其特点与分类;主光轴、光心、焦点和焦距;近视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】A.“以艾承其影”的“影”指凸透镜的焦点位置,故A错误;
BCD.冰透镜中间厚、边缘薄,属于凸透镜,对光有会聚作用,利用光的折射原理,形状类似于远视镜片,故C正确,B错误;故D错误。
故选C。
【分析】凸透镜的中间厚边缘薄,对光有会聚作用,成像时利用了光的折射,可以矫正远视眼。
6.如图所示,西汉时期的《淮南万毕术》中,记载有“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”下列有关分析正确的是( )
A.“削冰令圆”——是将冰制成中间薄边缘厚的透镜
B.“举以向日”——是将制成的冰透镜与太阳光平行放置
C.“以艾承其影”——是将“艾”放在冰透镜的焦点处
D.“则火生”——是因为削过的冰对太阳光有发散作用
【答案】C
【知识点】透镜及其特点与分类
【解析】【解答】A:题目中"削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生"描述的是用冰块制成的凸透镜聚焦阳光取火的过程。凸透镜的特征是中央较厚、边缘较薄,具有光线会聚功能。而中央薄、边缘厚的透镜属于凹透镜,具有光线发散特性,无法用于取火,因此A选项错误。
B:"举以向日"表示将冰透镜正对太阳方向,使阳光(近似平行光)垂直入射到透镜表面,即让透镜的主光轴与太阳光线保持平行,这样才能使光线通过透镜会聚到焦点。并非简单地将透镜与阳光平行放置,故B选项错误。
C:平行于主光轴的太阳光经凸透镜折射后,会在主光轴上汇聚于一点,称为焦点。该点光线最集中,温度最高。将艾草置于焦点位置才能吸收足够热量而燃烧。"以艾承其影"就是将艾草放置在冰透镜的焦点处,因此C选项正确。
D:"则火生"的原因是冰制凸透镜对阳光的会聚作用,将光能集中于一点使该处温度升高至艾草的燃点。并非因为冰对阳光有发散作用,故D选项错误。
正确答案为C。
【分析】凸透镜对光线有汇聚作用,平行光入射凸透镜会聚焦在焦点,经过光心的光线不发生偏折。
7.下列是光线通过不同透镜虚线框内的透镜未画出的情形,其中虚线框内是凸透镜的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】透镜及其特点与分类;透镜的光路图
【解析】【解答】 A、光线经过透镜后比入射光线更发散,说明该透镜对光线有发散作用,是凹透镜。
B、光线经过透镜后比入射光线更发散,说明该透镜对光线有发散作用,是凹透镜。
C、光线经过透镜后比入射光线更会聚,说明该透镜对光线有会聚作用,是凸透镜。
D、光线经过透镜后比入射光线更发散,说明该透镜对光线有发散作用,是凹透镜。
故答案为:C。
【分析】1、透镜的分类与作用
凸透镜:中间厚、边缘薄,对光线有会聚作用。
凹透镜:中间薄、边缘厚,对光线有发散作用。
2、判断方法:比较入射光线和出射光线的传播方向,若光线向主光轴靠拢(会聚),则为凸透镜;若光线远离主光轴(发散),则为凹透镜。
8.在台灯下,近视眼镜镜片后面区域比周围暗,如图a.某眼睛看物体时情况如图b.则
A.图a眼镜是凸透镜 B.图a眼镜对光有发散作用
C.图b表示眼睛能看清物体 D.图b情况不能用图a眼镜矫正
【答案】B
【知识点】透镜的光路图;近视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】 AB.根据a图可知,当光线射到眼镜片上时,看到眼镜镜片后面的区域比眼镜周围暗,说明光线都从镜片周围经过,即对光有发散作用,属于凹透镜,故A错误,B正确;
CD.根据图b可知,此时像成在视网膜的前面,是近视眼,肯定不能看清物体,可以用凹透镜矫正,故CD错误。
故选B。
【分析】AB.当阳光找到眼镜片上时,中间暗周围亮的为凹透镜,中间亮周围暗的为凸透镜;
CD.成像在视网膜前面为近视眼,成像在视网膜后面为远视眼,结合二者的矫正方法判断。
9. 如图所示,一个圆柱形玻璃瓶中装满水,可以将其看作一个柱形凸透镜。“胜哥”将一支铅笔紧靠玻璃瓶一侧放置,小红透过瓶子能看到铅笔被放大的像。现“胜哥”将铅笔 由紧贴瓶壁处缓慢地沿直线向远处移动(始终保持铅笔在主光轴上,且小红的眼睛位置不变)。在此过程中,小红透过玻璃瓶所观察到的铅笔的像,其变化情况为( )
A.像先变大,随后像的方向发生反转且变小
B.像先变小,随后像的方向发生反转且变大
C.像一直变大,方向始终不变
D.像一直变小,方向始终不变
【答案】A
【知识点】凸透镜成像的应用;生活中的透镜
【解析】【解答】 解:把铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢的移动时,实际是物体逐渐远离凸透镜,由凸透镜成像的规律可知,物体在一倍焦距内靠近焦点时,像正立且会逐渐变大;当物体在一倍焦距以外时,像倒立,远离焦点时会逐渐变小;观察到的现象是:铅笔逐渐变长,到一定位置时,铅笔尖突然改变方向,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【分析】 凸透镜成像的三种情况:u>2f,成倒立、缩小的实像。2f>u>f,成倒立、放大的实像。u<f,成正立、放大的虚像。
10.手机照相功能强大,一般手机有多个摄像镜头(如图),拍照时,会根据拍摄物体远近自动“调焦”(改变像距)或者“变焦”(改变焦距)。在拍照过程中,下列说法正确的是( )
A.镜头所成人的像是正立、缩小实像
B.当人远离镜头时,所成的像会变大
C.当人靠近镜头时,镜头通过自动“调焦”使像距变大
D.当人离镜头非常近时,镜头会换用“变焦”功能,使镜头焦距变大
【答案】C
【知识点】凸透镜成像的应用;生活中的透镜
【解析】【解答】解:A、手机的摄像头工作原理与照相机相似,成倒立、缩小的实像,故A错误;
B、当人远离镜头时,物距变大,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小可知,所成的像会变小,故B错误;
C、当人靠近镜头时,物距变小,根据凸透镜成实像时,物近像远像变大可知,此时像距变大,因此镜头可以通过自动“调焦”使像距变大,故C正确;
D、当人离镜头非常近时,物距较小,为了成倒立的实像,镜头会换用“变焦”功能,使镜头焦距变小,对光的会聚能力变强,会将光线提前会聚成像,故D错误。
故选:C。
【分析】 (1)根据u>2f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机;
(2)根据凸透镜成实像时,物远像近像变小分析回答;
(3)根据凸透镜成实像时,物近像远像变大分析回答;
(4)凸透镜焦距越小,对光的会聚能力越强。
11.如图所示是凸透镜成像时,像距v和物距u的关系图像,根据图像可以判断下列说法错误的是( )
A.实验中,使用凸透镜的焦距为10cm
B.A状态下,可在光屏上观察到一个放大的像
C.D状态下,光屏上会成缩小的像
D.从C状态变化到B状态的过程中,所成像逐渐变大
【答案】B
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【解答】解:A、u=v=2f,凸透镜成倒立、等大的实像,如图,u=v=2f=20cm,所以f=10cm,故A正确;
B、A状态下,u<f,成正立、放大的虚像,光屏不能承接虚像,故B错误;
C、D状态下,u>2f,成倒立、缩小的实像,与照相机成像原理相同,故C正确;
D、从C状态变化到B状态过程中,物距减小,凸透镜成实像时,物距减小,像距增大,像变大,故D正确。
故选:B。
【分析】 (1)根据凸透镜成像的四种情况和应用进行判断:
u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,应用于照相机和摄像机。
u=2f,成倒立、等大的实像,v=2f,一般用来求凸透镜的焦距。
2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f,应用于幻灯机和投影仪。
u<f,成正立、放大的虚像,应用于放大镜。
(2)凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小,物距减小,像距增大,像变。
12.某凸透镜成像时,像距 v 与物距 u 之间的关系图像如图所示,下列判断正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是 16cm
B.把物体从距凸透镜 15cm 处移到 9cm 处的过程中,像逐渐变小
C.物距 u=20cm 时成缩小的倒立的实像,照相机就是根据这一原理制成的
D.光屏上有清晰的像时,对调物和光屏的位置,光屏上得不到清晰的像
【答案】C
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【解答】A.当u=v=2f时,凸透镜成倒立、等大的实像,如图,u=v=2f=16cm 时,所以焦距f=8cm,故A错误;
B.把物体从距凸透镜15cm处移到9cm处的过程中,物距减小,凸透镜成实像时的动态变化规律:物近像远像变大,则像逐渐变大,故B错误;
C.当u=20cm>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,应用于照相机和摄像机,故C正确;
D.凸透镜不动,只将蜡烛和光屏的位置对调,根据光路的可逆性可知,此时光屏上可以得到清晰的像,故D错误。
故选C。
【分析】(1)凸透镜成像的规律:
当u>2f时,成倒立、缩小的实像。照相机、摄像机就是根据这个原理制成的;
当u=2f时,成倒立、等大的实像;
当f<u<2f时,成倒立、放大的实像。幻灯机、投影仪就是根据这个原理制成的;
当u=f时,无像。经凸透镜折射后的光线是平行的,没有会聚点;
当u<f时,成正立、放大的虚像。放大镜就是根据这个原理制成的;
(2)凸透镜成实像时的动态变化规律:物近像远像变大,物远像近像变小;
(3)折射时,光路是可逆的。
13.平静的池面上映出了空中飞翔的小鸟,小明说:“快来看,鸟和鱼在水中比赛呢!”关于小明看到的水中的鸟和鱼,下列说法正确的是 ( )
A.鸟是虚像,鱼是实像 B.鱼是光的反射形成的
C.鸟和鱼都是虚像 D.鸟是光的折射形成的
【答案】C
【知识点】光的反射;光的折射现象及其应用;实像和虚像的区别;平面镜成像的原理、特点
【解析】【解答】水中的“鸟”是空中小鸟通过水面反射形成的虚像,属于平面镜成像原理。水中的“鱼”是实际水中的鱼发出的光线从水中斜射入空气时发生折射,折射光线进入人眼,人眼逆着光线看去形成的虚像。因此,鸟和鱼在水中都是虚像,选项C正确。
故答案为:C。
【分析】本题通过生动的生活情境考查学生对光现象中成像原理的辨析能力。解题关键在于理解两种成像过程的光学原理。容易误认为鱼是实像或鸟是折射成像,需注意虚像是实际光线的反向延长线会聚而成,无法用光屏承接。本题的易错点在于混淆反射与折射成像的成因,正确区分两者的形成机制是解答的关键。
14.如图所示,关于近视眼和远视眼成因及矫正方法,下列说法正确的是( )
A.甲为近视眼,应配戴凸透镜矫正
B.甲为远视眼,应配戴凹透镜矫正
C.乙为近视眼,应配戴凹透镜矫正
D.乙为远视眼,应配戴凸透镜矫正
【答案】D
【知识点】近视眼的成因与矫正办法;远视眼的成因与矫正办法
【解析】【解析】图甲显示光线在视网膜前聚焦,这表明成像位置位于视网膜前方,属于近视眼的特征。近视眼的成因是晶状体对光线的折射能力过强,需要通过配戴具有发散光线功能的凹透镜进行矫正。图乙显示光线在视网膜后方聚焦,这表明成像位置位于视网膜后方,属于远视眼的特征。远视眼的成因是晶状体对光线的折射能力不足,需要通过配戴具有会聚光线功能的凸透镜进行矫正。
正确答案为D。
【分析】远视眼,光线汇聚作用较弱,需要凸透镜(对光线具有汇聚作用)进行矫正。
近视眼对光线汇聚作用较强,需要凹透镜(对光线具有发散作用)进行矫正。
15.以下四幅图中,分别表示远视眼的成像情况和矫正做法的是
A.①④ B.①③ C.②④ D.②③
【答案】A
【知识点】远视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】 解:远视眼是晶状体曲度变小,会聚能力减弱,像成在视网膜的后方,应佩戴会聚透镜,即凸透镜进行矫正,故①是其成因,④是其矫正。
故选:A。
【分析】远视眼是晶状体会聚能力太弱,像成在视网膜的后方,应配戴凸透镜矫正。
16.“胜哥”准备了以下材料自制一个望远镜:凸透镜A (f4=20cm、直径. 凸透镜B(fB=10cm、直径DB=4cm)、纸板、胶水等.制作过程中,以下判断正确的是
A.应该选用透镜A作为目镜
B.观察较近处的物体时,两块凸透镜间的距离要稍小一些
C.物体通过物镜成的是虚像
D.这个望远镜放大倍率为2倍
【答案】D
【知识点】望远镜
【解析】【解答】解:A、望远镜的物镜:成的是倒立、缩小的实像,物镜要远大于二倍焦距,焦距越长,成的像越大,所以应将A透镜作为物镜,B作为目镜,故A错误;
B、 观察较近处的物体时,物距减小,像距增大,两块凸透镜间的距离要稍大一些, 故B错误;
C、望远镜的物镜相当于照相机,所成的像是实像,故C错误;
D、望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比,此时物镜焦距是20cm,目镜焦距是10cm,故这个望远镜的放大倍率为2倍,故D正确。
故选:D。
【分析】(1)物镜焦距大于目镜焦距;
(2)观察较近处的物体时,两块凸透镜间的距离要稍大一些;
(3)望远镜物镜所成的像是实像;
(4)望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。
17.如图,为了测量某凸透镜焦距,“胜哥”先在纸上画了一个小于透镜大小的圆环,如图所示,将凸透镜正对太阳光,在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合,当将该透镜远离白纸垂直移动6cm时,此时白纸上的光斑再次与圆环重合,经观察发现此过程中光斑的大小先变小后变大,则该凸透镜的焦距( )
A.8cm B.5cm C.10cm D.11cm
【答案】D
【知识点】主光轴、光心、焦点和焦距
【解析】【解答】根据题目描述,当凸透镜正对太阳光时,太阳光可视为平行光。平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会汇聚于另一侧的焦点。题目中给出两个关键信息: 在透镜下方8cm处的白纸上出现与圆环重合的光斑; 将透镜垂直移动6cm后,光斑再次与圆环重合;这表明焦点位于两个光斑位置的中间点,且两个光斑到焦点的距离相等。设第一个光斑与第二个光斑间距为6cm,则焦点到第一个光斑的距离应为3cm。已知第一个光斑距透镜8cm,因此凸透镜的焦距计算如下:焦距 = 光斑位置 + 焦点偏移量 = 8cm + 3cm = 11cm,D符合题意。
故选D。
【分析】测量焦距的方法: 将凸透镜正对太阳光,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上出现一个 亮点,此时亮点与凸透镜中心的距离为焦距。
凸透镜对光线有汇聚作用,平行光入射凸透镜会聚焦在焦点,经过光心的光线不发生偏折。
18.“胜哥”在“探究凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成清晰的像,下列分析正确的是( )
A.光屏上呈现的是正立的像
B.光屏上呈现的是缩小的像
C.生活中的投影仪成像规律与此规律相同
D.蜡烛向左适当移动,要重新得到清晰的像,光屏要适当向右移动
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】ABC.根据图示,凸透镜位于50cm刻度线处,蜡烛位于35cm刻度线处,光屏位于80cm刻度线处,此时烛焰在光屏上形成清晰的像。物距计算为:,像距计算为:;由于,说明光屏上呈现的是倒立、放大的实像,这与投影仪的工作原理一致(投影仪利用凸透镜成倒立放大实像)。因此选项AB错误,C正确。
D.根据凸透镜成像规律中的"物远像近像变小"原则,当蜡烛向左移动时(物距增大),像距会减小,因此需要将光屏向左移动才能重新获得清晰的像。所以选项D错误。
正确答案是C。
【分析】凸透镜成实像时,物距越大,像距越小,像越小;物距越小,像距越大,像越大
透镜成像规律:物体距透镜小于一倍焦距,呈正立放大的虚像,应用为放大镜;
物距大于一倍焦距小于二倍焦距,呈倒立立放大的实像,应用为投影仪;
物体大于二倍焦距,呈现倒立缩小实像,应用为照相机,人眼睛。
二、多选题
19.“强行透视法”是一种富有创意的拍摄技巧。“胜哥”在拍摄时,让两个自己及两个啤酒瓶离照相机镜头远近不同,再调整拍摄角度,使他们的像在同一张照片中呈现出有趣的效果。如图,是利用该技巧拍摄的照片,下列说法正确的是( )
A.照相机镜头对光线有会聚作用
B.“胜哥”成缩小的实像,瓶子成放大的实像
C.若要使“胜哥”和瓶子的像更大一些,可以换焦距更大的镜头
D.若要使“胜哥”的像更大一些,可将“胜哥”移到照相机镜头焦点之内
【答案】A,C
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】A.照相机镜头是凸透镜,凸透镜对光有会聚作用,故A正确;
B.照相机拍摄时,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像。通过照相机镜头所成的像都是缩小的实像,并非瓶子成放大的实像,故B错误;
C.在物距不变时,换用焦距更大的镜头,相当于减小了相对物距,能让像变大,故C正确;
D.根据凸透镜成像规律,要使人的像更大一些,可将人再向镜头方向移动适当的距离,但人到照相机镜头的距离始终大于镜头的二倍焦距,故D错误。
故选AC。
【分析】照相机的镜头是凸透镜;当物体在凸透镜的二倍焦距外,成倒立缩小的实像,物距减小,像距变大像变大。
20.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了凸透镜成像课程后,对相关知识有了深刻的理解。下列对几个物理实验的分析,正确的是( )
A.探究凸透镜成像规律时,通过调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置,可以研究成像特点与物距、像距的关系。
B.探究音调与频率关系时,将钢尺伸出桌边不同长度,用相同力度拨动,听到的音调不同。
C.测量盐水密度时,先测出空烧杯质量,再倒入盐水测总质量,最后将盐水全部倒入量筒测体积,该方法可以避免误差。
D.水沸腾后,撤去酒精灯,水仍短暂沸腾,这是因为水的沸点突然降低了。
【答案】A,B
【知识点】沸腾及沸腾条件;液体密度的测量;凸透镜成像的应用;音调及音调与频率的关系
【解析】【解答】 解:A、在探究凸透镜成像规律实验中,通过调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置,改变物距(物体到凸透镜的距离)和像距(像到凸透镜的距离),进而研究成像特点与物距、像距的关系,故A正确;
B、探究音调与频率关系时,将钢尺伸出桌边不同长度,用相同力度拨动,钢尺振动的频率不同,而音调由频率决定,所以听到的音调不同,故B正确;
C、测量盐水密度时,先测空烧杯质量,再倒入盐水测总质量,最后将盐水全部倒入量筒测体积。但烧杯壁会残留部分盐水,导致测量的体积偏小,根据可知,计算出的密度会偏大。而且误差是不可避免的,只能减小,该方法不能避免误差,故C错误;
D、水沸腾后,撤去酒精灯,水仍短暂沸腾,是因为石棉网或烧杯底部的温度仍高于水的沸点,水还能继续吸热,而不是水的沸点突然降低,故D错误。
故选:AB。
【分析】 (1)探究凸透镜成像规律时,通过调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置来研究成像特点与物距、像距的关系;
(2)探究音调与频率关系时,将钢尺伸出桌边不同长度,用相同力度拨动,钢尺振动的频率不同,可知音调的变化;
(3)测量盐水密度时,先测空烧杯质量,再倒入盐水测总质量,最后将盐水全部倒入量筒测体积,误差只能减小,不可避免的;
(4)液体沸腾的条件:达到沸点,继续吸热。
三、填空题
21.眼睛是心灵的窗户,有些同学因为不注意保护眼睛,就会导致近视。近视眼看远处物体时,像成在视网膜 ,矫正近视眼应佩戴由 透镜制成的镜片。
【答案】前方;凹
【知识点】近视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】近视眼的成因是晶状体曲率过大或眼球前后径过长,造成光线在视网膜前方聚焦,导致远处物体成像模糊。
近视矫正需使用凹透镜,该镜片具有光线发散特性,可延迟光线聚焦点,使像正确落在视网膜上。
【分析】远视眼,光线汇聚作用较弱,需要凸透镜(对光线具有汇聚作用)进行矫正。
近视眼对光线汇聚作用较强,需要凹透镜(对光线具有发散作用)进行矫正。
22.近视眼的晶状体曲度过大,看远处物体时使得像成在视网膜 方(选填“前”或“后”)。如图所示,全飞秒近视手术是利用激光在眼角膜上削去一部分并从切口取出,使角膜形成一个 透镜的形状(选填“凸”或“凹”),从而达到矫正近视的目的。
【答案】前;凹
【知识点】近视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】近视眼的晶状体曲度过大,对光线的偏折能力变强,使像成在视网膜前方。
手术时,用激光在眼角膜上削去一部分,角膜切割以后,变成中间薄、边缘厚的凹透镜的形状。
【分析】近视眼成像在视网膜前,中间薄边缘厚,是凹透镜。
23.如图甲所示,“胜哥”选两个焦距不同的凸透镜,制作望远镜。靠近被观测物体的叫作物镜,靠近眼睛的叫作目镜。根据图乙完成下列填空:
(1)“胜哥”制作望远镜的原理是:将远处的物体经过物镜在焦点附近成一个 像,这个像落在目镜的焦点内; 再经目镜使这个像再成一个 像。
(2)“胜哥”用的物镜相当于 ,目镜相当于 。 (两空选填“照相机”“显微镜”或“放大镜”)
【答案】(1)倒立、缩小的实;正立、放大的虚
(2)照相机;放大镜
【知识点】望远镜
【解析】【解答】 解:望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜,物镜成倒立、缩小的实像,相当于照相机;目镜成正立、放大的虚像,相当于放大镜。
故答案为:(1)倒立、缩小的实;正立、放大的虚;(2)照相机;放大镜。【分析】望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜,物镜成倒立、缩小的实像,这个像成在目镜一倍焦距以内,目镜成正立、放大的虚像;物镜相当于照相机,目镜相当于放大镜。
(1)[1][2]望远镜是由两组透镜组成,靠近眼镜的叫目镜,靠近被测物体的叫物镜;物镜的作用是使物体在焦点附近成倒立、缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置,目镜的作用相当于一个放大镜,这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像。
(2)[1][2]望远镜的物镜和目镜都是一个凸透镜,物镜成倒立、缩小的实像,相当于照相机;目镜成正立、放大的虚像,相当于放大镜。
24.如题图所示,智慧食堂 AI视觉结算是一套基于人工智能技术,它利用摄像头和图像识别算法,实时快速识别菜品,帮助顾客实现快速结算。摄像头的镜头相当于一个 透镜,菜品要距透镜的2倍焦距以 (选填“内”或“外”)才能识别。
【答案】凸;外
【知识点】凸透镜成像的应用
【解析】【解答】摄像头的镜头是凸透镜,成像时,菜品要在透镜的2倍焦距以外,成倒立缩小的实像,能识别菜品。
【分析】摄像头的镜头是凸透镜,物体在二倍焦距外,成倒立缩小的实像。
25.如图 A 所示是人眼睛的结构图,其折光系统使被观察的物体在视网膜上成 立、缩小的实像;长时间盯着手机等电子产品,容易患上近视眼,图 B 中 是近视眼的光路示意图。
【答案】倒;乙
【知识点】眼睛及其视物原理;近视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】 解: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,形成物体的像,通过视神经把信号传给大脑,我们就看到了物体,物体成一个倒立的、缩小的实像;近视眼是因为晶状体太厚、折光能力太强或眼球前后径过长,远处物体的像成在视网膜的前方,故乙图是近视眼。
故答案为:倒;乙。
【分析】 (1)根据眼睛的构造来分析眼睛是如何看到物体的,其中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,形成物体的像;
(2)近视眼是因为晶状体太厚、折光能力太强或眼球前后径过长,远处物体的像成在视网膜的前方。
26.人眼就像一架神奇的 ,当物距变化时,眼睛的睫状肌会改变晶状体的弯曲程度,使物体的像总能落在视网膜上。当看近处的物体时,由于睫状肌的作用,晶状体变 ,使近处物体的像能成在视网膜上;当看远处的物体时,由于睫状肌的作用,晶状体变 ,使远处物体的像能成在视网膜上。
【答案】照相机;凸起;薄
【知识点】眼睛及其视物原理;近视眼的成因与矫正办法;远视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】人眼的成像原理与照相机相似,晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜,视网膜相当于光屏,物体通过晶状体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
当看近处的物体时,睫状体收缩,晶状体变凸起(厚),对光的折射能力变强,使近处物体的像能成在视网膜上。
当看远处的物体时,睫状体舒张,晶状体变薄,对光的折射能力变弱,使远处物体的像能成在视网膜上。
故答案为:照相机;凸起;薄。
【分析】1、人眼的结构与成像原理:人眼相当于一架照相机,晶状体相当于凸透镜,视网膜相当于光屏,外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。
2、眼睛的调节:通过睫状体改变晶状体的形状,从而改变晶状体的焦距,使远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像。
看近处物体:晶状体变厚,焦距变短,折光能力变强。
看远处物体:晶状体变薄,焦距变长,折光能力变弱。
27.人眼的成像原理与 (选填 “照相机”、“投影仪”或“放大镜”)相同。不少学生视力下降,患上近视眼,图 (选填“甲”或“乙”)是近视眼的光路示意图,应该佩戴由。 透镜制成的眼镜来矫正。
【答案】照相机;甲;凹
【知识点】眼睛及其视物原理;近视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】(1)人眼看物体时,物体都二倍焦距以外,则在视网膜上成缩小、倒立的实像,与照相机的成像原理相似。
(2)近视眼的晶状体较厚,对光线的会聚能力增强,像呈在视网膜的前方,则甲是模拟近视眼的。要看清物体,需要使光线发散,则应佩戴凹透镜。
【分析】(1)根据凸透镜的成像特点和应用解答;
(2)根据近视眼的症状,成因和矫正方法分析。
28.现代生活中人们患有不同的视力问题。图甲、乙、丙、丁中关于近视眼形成原因的是 (选填甲、乙、丙、丁),将近视眼矫正的原理图是 (选填甲、乙、丙、丁)。“胜哥”用自制的水透镜来探究眼疾的形成原因及矫正的有关问题。当他移动蜡烛、水透镜和光屏至图戊所示位置时,恰能在光屏上看到清晰的倒立的实像,接下来他在水透镜中抽出适量的水,如图己所示,当“胜哥”把 (选填“远视眼镜”或”近视眼镜”)给水透镜“戴上”,烛焰的像才会再次变得清晰,相当于加以矫正。
【答案】甲;丁;远视眼镜
【知识点】近视眼的成因与矫正办法;远视眼的成因与矫正办法
【解析】【解答】由图可知,甲图的光线会聚在视网膜的前方,所以甲图表示近视眼的成像情况;近视眼应佩戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正,则丁图是近视眼的矫正原理图。
当他移动蜡烛、水透镜和光屏至图戊所示位置时,恰能在光屏上看到清晰的倒立的实像,接下来他在水透镜中抽出适量的水,凸透镜变薄,会聚能力变弱,当小宇把远视眼镜给水透镜“戴上”,烛焰的像才会再次变得清晰,相当于加以矫正。
故选:甲;丁;远视眼镜。
【分析】近视眼是由于晶状体对光线的会聚作用太强,使远处物体射来的光线会聚在视网膜的前方,近视眼配戴凹透镜进行矫正;远视眼的晶状体较薄,会聚能力较弱,看近处的物体时,将像成在视网膜的后面,远视眼配戴凸透镜进行矫正。
29.能量是与物体 有关的物理量。 的发明,使人们发现了微小世界的奥秘,看到了微生物和细胞,引发了医学和生物学的划时代革命。
【答案】运动;显微镜
【知识点】显微镜;能量的存在形式
【解析】【解答】(1)如果一个物体能够对外做功,那么它具有能量,因此能量是与物体运动有关的物理量。
(2)随着显微镜的发明,人们发现了微小世界的奥秘,看到了微生物和细胞,引发了医学和生物学的划时代革命。
【分析】(1)根据能量的定义分析;
(2)根据显微镜的用途解答。
30.“胜哥”把一滴水滴在玻璃板上,在玻璃板下面放置一个用眼睛看不清楚的小物体,这时水滴相当于一个 镜,拿一个放大镜位于水滴的上方,慢慢调节这个放大镜与水滴之间的距离,你就更能看清玻璃板下的微小物体,这时它们的作用相当于一个 (选填“望远镜”或“显微镜”)。
【答案】凸透;显微镜
【知识点】透镜及其特点与分类;显微镜;生活中的透镜
【解析】【解答】水滴中间厚、边缘薄,符合凸透镜的结构特点,而凸透镜对光线有会聚作用,能起到放大物体的效果,所以水滴相当于一个凸透镜;显微镜的结构是由物镜和目镜组成,物镜成倒立、放大的实像,目镜成正立、放大的虚像,起到二次放大作用。这里水滴相当于物镜(成倒立放大实像),上方的放大镜相当于目镜(对水滴所成的像再次放大),二者组合起来的作用和显微镜类似,所以相当于一个显微镜。
故答案为:凸透;显微镜
【分析】1、凸透镜的识别与作用:中间厚、边缘薄的透镜是凸透镜,凸透镜可以成放大的像,在生活中常作为放大镜使用,其原理是当物体在凸透镜的一倍焦距以内时,成正立、放大的虚像 。本题中水滴因结构特点成为凸透镜,利用其放大特性辅助观察微小物体。
2、显微镜的成像原理:显微镜由物镜和目镜两个凸透镜组成,物镜将标本成一个倒立、放大的实像(相当于投影仪的成像原理,物体在物镜的一倍焦距和二倍焦距之间),目镜把物镜所成的像再次放大(相当于放大镜的成像原理,物体在目镜的一倍焦距以内 ),从而能观察到微小的物体。本题中水滴和上方放大镜的组合,模拟了显微镜物镜和目镜的作用,实现对微小物体的更清晰观察。
31.“胜哥”利用3D打印机及两个凸透镜制作了一个望远镜。打印镜筒时,固态材料受热后温度不断升高,逐渐变软变稀,该材料是 (选填“晶体”或“非晶体”)。用该望远镜观察远处物体时,应 (选填“缩短”或“拉长”)镜筒长度,“物镜”镜片可用于矫正 (选填“近视眼”或“远视眼”)。
【答案】非晶体;缩短;远视眼
【知识点】晶体和非晶体;近视眼的成因与矫正办法;远视眼的成因与矫正办法;望远镜
【解析】【解答】晶体有固定的熔点,在熔化过程中温度保持不变;非晶体没有固定的熔点,受热时温度会持续升高并逐渐变软变稀。题目中材料受热后温度不断升高、变软变稀,符合非晶体的特点。
望远镜观察远处物体时,入射光线近似平行。物镜会将平行光会聚在焦点附近,形成倒立缩小的实像。这个实像需要落在目镜的一倍焦距以内,才能被目镜放大。
当观察远处物体时,物镜所成的像会靠近物镜的焦点,为了让像落在目镜的焦距内,需要缩短镜筒长度,减小物镜与目镜的距离。
望远镜的物镜是凸透镜。远视眼的成因是晶状体太薄,折光能力太弱,导致近处物体的像成在视网膜后方。凸透镜对光线有会聚作用,能够使像向前移到视网膜上,因此可用于矫正远视眼。
故答案为:非晶体;缩短;远视眼。
【分析】1、晶体与非晶体的区别:晶体有固定熔点,熔化时温度不变;非晶体无固定熔点,熔化时温度持续上升。
2、望远镜的工作原理:由物镜和目镜两组凸透镜组成,物镜成倒立缩小的实像,目镜成正立放大的虚像。观察远处物体时需缩短镜筒,使物镜的像落在目镜的一倍焦距内。
3、视力矫正原理:凸透镜(会聚光线)矫正远视眼;凹透镜(发散光线)矫正近视眼。
32.“胜哥”取两个焦距不同的凸透镜来制作一个简易天文望远镜。其中,A透镜焦距较大,B透镜焦距较小。如图所示,选择两个刚好可以套在一起的圆筒,分别把物镜和目镜固定在圆筒的两端,目镜应选 (选填“A”或“B”)透镜。物镜成像特点与 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)成像原理相同,利用望远镜观察远处天体时,物体通过望远镜2次折射后最终所成的像是 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的虚像。
【答案】B;照相机;缩小
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验;望远镜
【解析】【解答】望远镜的目镜需要焦距较小的凸透镜,用来放大物镜所成的实像。题目中B透镜焦距较小,因此目镜应选B。
望远镜的物镜用来观察远处天体,物距远大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,这和照相机的成像原理相同。
物镜成倒立、缩小的实像,目镜再将这个实像放大成虚像。虽然经过了两次折射,但最终的虚像相对于原始天体仍然是缩小的,只是视角变大,让我们感觉物体被“拉近”了。
故答案为:B;照相机;缩小。
【分析】1、望远镜的结构与原理
物镜:焦距较大,作用是收集远处天体的光线,成倒立、缩小的实像(照相机原理)。
目镜:焦距较小,作用是将物镜成的实像再次放大,成正立、放大的虚像(放大镜原理)。
2、凸透镜成像规律
当物距u>2f时,成倒立、缩小的实像(照相机、望远镜物镜)。
当物距u3、视角与放大效果
望远镜的作用是增大视角,让远处的物体看起来更大、更清晰,但最终成的虚像相对于实际天体仍然是缩小的。
四、作图题
33.图示为凹透镜,为光心,为焦点,请将图中光路补充完整。
【答案】
【知识点】透镜的光路图
【解析】【解答】图中,过凹透镜的光心的光线,传播方向不变;光的延长线过凹透镜焦点,经凹透镜折射后平行于主光轴,如图所示:
【分析】根据凹透镜的特殊光线,画出对应的折射光线。
34.作图题:如图所示,F是透镜的焦点,a、b是烛焰发出的两条光线,a与两焦点的连线平行, b经过透镜中心, 请作出两条光线通过透镜后的光路图。
【答案】
【知识点】透镜的光路图
【解析】【解答】解:过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,如图所示:
【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)画出折射光线。
35.如图所示,凸透镜前有一发光物体A,它发出的两条光线射向凸透镜,请画出这两条入射光线经凸透镜后的出射光线。
【答案】
【知识点】透镜的光路图
【解析】【解答】平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后,折射光线会通过焦点。而通过光心的光线经过凸透镜折射后,其传播方向保持不变。如下图所示:
【分析】凸透镜对光线有会聚作用,平行光入射凸透镜会聚焦在焦点,经过光心的光线不发生偏折。
36.图甲为无人机在马拉松比赛中跟拍运动员的情景。将其镜头简化为一个凸透镜,图乙中A 点代表运动员,请画出A 点通过凸透镜所成的像A'。
【答案】
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验;凸透镜成像的应用;实像和虚像的区别
【解析】【解答】图中运动员A点位于凸透镜的2倍焦距以外(u>2f),这是拍照时的典型物距。
从A点作一条平行于主光轴的光线,经过凸透镜折射后,会过右侧的焦点F;从A点作一条过光心的光线,经过凸透镜后传播方向不变;两条折射光线的交点就是A点的像A';当u>2f时,成倒立、缩小的实像,像位于凸透镜的1倍焦距与2倍焦距之间(f故答案为:。
【分析】1、凸透镜的三条特殊光线:
平行于主光轴的光线,折射后过焦点。
过焦点的光线,折射后平行于主光轴。
过光心的光线,传播方向不变。
2、凸透镜成像规律:当物距大于2倍焦距(u>2f)时,成倒立、缩小的实像,像距在1倍焦距与2倍焦距之间(f3、实像的定义:由实际光线会聚而成的像,可以用光屏承接。
五、实验探究题
37.如图所示,人眼的功能类似于照相机,通过微信公众号“胜哥课程”学习了凸透镜成像规律后,小明对人眼和照相机如何成清晰的像,进行了进一步研究;
(1)人眼结构中,视网膜到晶状体的距离不变,相当于“探究凸透镜成像规律”实验中, 到凸透镜的距离不变,能否看清远近不同的物体,可能与晶状体的焦距有关,使用变焦照相机拍照,能否得到清晰的像,可能同时与焦距和像距有关,于是他用图装置进行探究;
(2)实验前,调节“F”光源和光屏的中心在凸透镜的主光轴上,是为了使像呈现在 ;
(3)实验主要步骤:
①保持光屏到凸透镜的距离不变,换上不同焦距的凸透镜,调节“F”光源到凸透镜的距离,直到光屏上成清晰的像,分别记录焦距、物距和像的高度;
②保持 到凸透镜的距离不变,换上不同焦距的凸透镜,调节光屏到凸透镜的距离,直到光屏上成清晰的像,分别记录焦距、像距和像的高度;
(4)实验数据如下表所示:物体的高度
实验序号 物距u 像距v 焦距f 像的高度h
1
2
3
4
5
6
①分析1.2.3三组数据可知:当像距不变时,物距变大,要成清晰的像,凸透镜焦距要变 ;
②分析4、5、6三组数据可知:当物距不变时,凸透镜焦距越 ,像距越大,像也越 ;
根据以上探究可知:人眼是通过调节晶状体焦距来看清远近不同物体的;用变焦照相机在同一位置拍摄同一物体时,是通过同时调节焦距和像距,使物体成大小不同的清晰的像;
(5)实验结束后,小明和同学们进行了如下交流:
用变焦相机拍完西安钟楼的全景后,要在原地把钟楼上的钟拍得更大一些,应该把照相机的镜头 选填“向前伸”或“往后缩”同时增大焦距。
【答案】(1)光屏
(2)光屏中央
(3)“F”光源
(4)大;大;大
(5)向前伸
【知识点】透镜及其特点与分类;凸透镜成像规律及其探究实验;凸透镜成像的应用
【解析】【解答】(1) 人眼结构中,视网膜到晶状体的距离不变,相当于“探究凸透镜成像规律”实验中,光屏到凸透镜的距离不变。
(2) 实验前,调节“F”光源和光屏的中心在凸透镜的主光轴上,是为了使像呈现在光屏中央。
(3) 实验主要步骤:
① 保持光屏到凸透镜的距离不变,换上不同焦距的凸透镜,调节“F”光源到凸透镜的距离,直到光屏上成清晰的像,分别记录焦距、物距和像的高度;
② 保持“F”光源到凸透镜的距离不变,换上不同焦距的凸透镜,调节光屏到凸透镜的距离,直到光屏上成清晰的像,分别记录焦距、像距和像的高度。
(4) 实验数据分析:
① 分析1、2、3三组数据可知:当像距不变时,物距变大,要成清晰的像,凸透镜焦距要变大;
② 分析4、5、6三组数据可知:当物距不变时,凸透镜焦距越大,像距越大,像也越大。
(5) 用变焦相机拍完西安钟楼的全景后,要在原地把钟楼上的钟拍得更大一些,根据“物近像远像变大”的规律,应该把照相机的镜头向前伸(减小物距)同时增大焦距。
故答案为:(1)光屏;(2)光屏中央;(3)“F”光源;(4)大;大;大;(5)向前伸。
【分析】1、凸透镜成像规律:
当像距不变时,物距增大,需要增大焦距才能成清晰的像;
当物距不变时,焦距越大,像距越大,像也越大。
2、实验操作要点:
调节光源、凸透镜、光屏的中心在同一高度,使像成在光屏中央;
控制变量法:探究像的变化与焦距的关系时,需控制像距或物距不变。
3、照相机的应用:
照相机的镜头相当于凸透镜,胶片(或感光元件)相当于光屏;
拍摄更大的像时,需减小物距(镜头向前伸),同时增大焦距。
38.如图甲所示是“胜哥”在“探究凸透镜成像规律的实验”中确定焦距时所做的实验,一束平行于主光轴的光线经凸透镜后,在光屏上形成一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为 cm。如图乙所示,“胜哥”保持蜡烛和凸透镜的位置不变,左右移动光屏,在光屏上 (选填“能”或“不能”)得到清晰的烛焰的像。若想得到清晰的烛焰的像,需要先将蜡烛向 (选填“左”或“右”)移动适当的距离。
【答案】15.0;不能;左
【知识点】主光轴、光心、焦点和焦距;凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】 解:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后,会聚在主光轴上一点,这点是凸透镜的焦点,焦点到光心的距离是凸透镜的焦距,所以凸透镜的焦距是:f=35.0cm-20.0cm=15.0cm;由图乙知,物距u1=20.0cm-10.0cm=10.0cm<15.0cm,即:u1<f,则烛焰通过凸透镜成的是正立、放大的虚像,所以此时在光屏上不能得到清晰的烛焰像;若想得到清晰的烛焰的像,需要先将蜡烛向左移动适当的距离。
故答案为:15.0;不能;左。
【分析】(1)平行于主光轴的光会聚于主光轴上一点,这一点叫焦点,焦点到光心的距离叫焦距,读数时估读到分度值的下一位;
(2)(3)比较物距与凸透镜的焦距大小关系,根据凸透镜的成像规律分析成像的性质。
39.“胜哥”利用如图所示的装置“探究凸透镜成像的规律”:
(1)“胜哥”按如图所示摆放蜡烛、凸透镜和光屏,可在光屏上得到烛焰清晰的像,该凸透镜的焦距为 cm;
(2)保持凸透镜位置不变,“胜哥”将蜡烛移到20cm刻度线处,向 移动光屏会再次得到烛焰清晰的实像。
【答案】(1)10.0
(2)左
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】 解:(1)按如图所示摆放蜡烛、凸透镜和光屏,可在光屏上得到烛焰清晰的像,此时物距等于像距等于两倍的焦距等于20.0cm,故该凸透镜的焦距为10.0cm;
(2)保持凸透镜位置不变,将蜡烛移到20cm刻度线处,则物距为30.0cm,物距大于两倍的焦距,此时像距需要在一倍焦距和两倍焦距之间,故向左移动光屏会再次得到烛焰清晰的实像,此时物距大于两倍焦距,成的是倒立的缩小的实像。
故答案为:(1)10.0;(2)左。
【分析】 (1)物距和像距相等,u=v=2f=20.0cm可求焦距;
(2)物距大于两倍的焦距,此时像距需要在一倍焦距和两倍焦距之间,向左移动光屏会再次得到烛焰清晰的实像,物距大于两倍焦距,成的是倒立的缩小的实像。
40.“胜哥”有不知焦距的凸透镜,他为研究凸透镜成像的规律设计了如下实验:
(1)“胜哥”让太阳光正对凸透镜,发现凸透镜对太阳光有 作用;
(2)“胜哥”用一张白纸放在镜头后面,当在纸板上得到最小且最亮的光斑时,如图所示,则此凸透镜的焦距是 cm;
(3)“胜哥”用凸透镜来观察地上的蚂蚁,当凸透镜距蚂蚁的距离为 15.0cm 时能看到蚂蚁 、放大的像,此时的成像原理在生活中可以应用到 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)上。
【答案】(1)会聚
(2)10.0
(3)倒立;投影仪
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】(1)凸透镜对光线有会聚作用;
(2)让太阳光正对镜头,可将太阳光会聚成一点,这一点即为凸透镜的焦点,测出该点到透镜中心的距离即为焦距,如图此凸透镜的焦距是:
f=60.0cm-50.0cm=10.0cm;
(3)当凸透镜距蚂蚁的距离为15.0cm时,物距大于一倍焦距小于二倍焦距,成倒立、放大的实像,此时的成像原理在生活中可以应用到投影仪上。
故答案为:(1)会聚;(2)10.0;(3)倒立;投影仪。
【分析】(1)凸透镜对光线有会聚的作用;
(2)根据焦距的定义来解答此题;
(3)物距大于一倍焦距小于二倍焦距,成倒立、放大的实像,应用是投影仪。
41.“胜哥”利用图甲装置“探究平面镜成像的特点”:
(1)“胜哥”选用玻璃板代替平面镜的目的是 。
(2)在寻找蜡烛A 的像时,“胜哥”应在 (选填“点燃”或“未点燃”)蜡烛的一侧观察。
(3)如图乙所示,蜡烛A 的像到平面镜的距离为 cm。
(4)“胜哥”将蜡烛A远离玻璃板,其所成的像将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(5)实验中,“胜哥”为判断蜡烛A的像的虚实,可采取的操作是 。
【答案】(1)便于确定像的位置
(2)点燃
(3)4.00
(4)不变
(5)将白纸放在蜡烛A的像的位置,观察白纸上是否有像
【知识点】实像和虚像的区别;平面镜成像的原理、特点;探究平面镜成像的特点
【解析】【解答】(1)玻璃板是透明的,既能反射成像,又能透过玻璃板看到后面的蜡烛,所以目的是便于确定像的位置,同时也能比较像与物的大小关系。
(2)寻找蜡烛A的像时,需要在点燃蜡烛的一侧观察。因为只有点燃的蜡烛发出的光经玻璃板反射后,才能在该侧看到清晰的像。
(3)图中蜡烛A到玻璃板的距离为4.00cm,根据平面镜成像规律,像到平面镜的距离与物到平面镜的距离相等,所以像到平面镜的距离也是4.00cm。
(4)平面镜成像的特点之一是像与物的大小相等,与物距无关。因此,将蜡烛A远离玻璃板时,像的大小不变。
(5)判断像的虚实,可采取的操作是:在蜡烛A的像的位置放一个光屏(或一张白纸),观察光屏上是否能承接像。若光屏上不能承接像,说明平面镜成的是虚像;若能承接,则为实像。
故答案为:(1)便于确定像的位置;(2)点燃;(3)4.00;(4)不变;(5)将白纸放在蜡烛A的像的位置,观察白纸上是否有像。
【分析】1、平面镜成像实验的器材作用:玻璃板代替平面镜,便于确定像的位置和比较像与物的大小;用两支相同的蜡烛,便于比较像与物的大小关系。
2、平面镜成像的观察方法:在点燃蜡烛的一侧观察,因为反射光线来自该侧。
3、平面镜成像的特点:像与物大小相等、像与物到平面镜的距离相等、像与物的连线与镜面垂直、成的是虚像。
4、实像与虚像的判断:实像可以用光屏承接,虚像不能用光屏承接。
42.“胜哥”进行“探究凸透镜成像的规律”的实验。
(1)如图甲所示,“胜哥”将A、B两块透镜分别正对太阳光时,在光屏上出现了不同的光斑, (填“A”或“B”)透镜能完成实验;
(2)“胜哥”将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上后,需要调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的 上;
(3)正确调节蜡烛和光屏的位置,直到光屏上出现烛焰清晰的像,如图乙所示,此时成 (填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像,“胜哥”将蜡烛向左移动,适当调节光屏的位置再次得到清晰的像 (填“变大”、“变小”或“不变”);
(4)利用太阳光测量凸透镜的焦距,方法如图丙所示,“胜哥”让凸透镜正对阳光,分别测出了两个等大的光斑到凸透镜中心的距离为8cm和14cm,则凸透镜的焦距是 cm。
(5)如图丁所示,“胜哥”将另一光源AB平行于主光轴平放于凸透镜前,是AB的像。下列关于AB所成像的示意图中,正确的是 。
【答案】(1)B
(2)主光轴
(3)放大;变小
(4)11
(5)D
【知识点】主光轴、光心、焦点和焦距;凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】(1)图中,A对光起发散作用,是凹透镜;B对光线有会聚作用,是凸透镜,用B完成实验。
(2)实验时,调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的主光轴上,使像成在光屏中央。
(3)图乙中,物距小于像距,物体在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实像,像在二倍焦距以外。
实验时,将蜡烛向左移动,物距增大,像距减小,像变小,调节光屏的位置,再次得到的像变小。
(4)图丙中,太阳光正对凸透镜时,得到的光斑最小、最亮,即焦点;在焦点的前后等距的地方成等大的光斑,两光斑关于焦点对称,焦点就在两个位置的中点:;
(5)图丁中,A点在一倍焦距和二倍焦距之间,B点在二倍焦距以外,将AB点到主光轴的距离看成是物体的高度, B点所成的像B'到主光轴的距离小于B点到主光轴的距离,A点所成的像A'到主光轴的距离大于A点到主光轴的距离,故D正确,ABC错误。
故选D。
【分析】(1)凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用;
(2)光斑实验时,调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的主光轴上;
(3)当物距小于像距,成倒立放大的实像;物体远离凸透镜,像靠近凸透镜,像变小;
(4)当平行于主光轴的光线在焦点前后,光斑面积相等,可以计算焦距大小;
(5)凸透镜成实像时,物近像远像变大,根据物体位置,判断像的位置和大小。
(1)图中的A对光起发散作用,是凹透镜;B对光线具有会聚作用,是凸透镜,用B可以完成实验。
(2)为了使像成在光屏中央,应调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的主光轴上。
(3)[1]由图乙可知,此时物距小于像距,物体在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立放大的实像,像在二倍焦距以外。
[2]将蜡烛向左移动,此时物距增大,像距减小,像变小,适当调节光屏的位置再次得到清晰的像变小。
(4)光斑在焦点处时得到的光斑最小、最亮;由图可知在焦点的前后等距的地方成等大的光斑,两光斑关于焦点对称,焦点就在两个位置的中点
(5)如图,A点在一倍焦距和二倍焦距之间,B点在二倍焦距以外,将AB点到主光轴的距离看成是物体的高度, B点所成的像到主光轴的距离小于B点到主光轴的距离,A点所成的像到主光轴的距离大于A点到主光轴的距离,故D正确,ABC错误。
故选D。
六、简答题
43.如图所示是“胜哥”将一透镜正对阳光并平行于地面放置的情景。请回答下列问题:
(1)请判断该透镜是凸透镜还是凹透镜,并说明理由。
(2)如何判断此时地面上的光斑是否是最小最亮的呢?
【答案】(1)是凸透镜,太阳光经透镜在地面上形成的光斑比地面其它地方亮,说明该透镜对光有会聚作用
(2)保持透镜正对阳光且平行于地面,缓慢向上或向下移动透镜,观察地面上光斑的大小和亮度变化,若无论向上还是向下移动透镜,地面上的光斑都变大,则说明此时光斑是最小最亮的
【知识点】主光轴、光心、焦点和焦距;生活中的透镜
【解析】【解答】 答:(1)是凸透镜,太阳光经透镜在地面上形成的光斑比地面其它地方亮,说明该透镜对光有会聚作用;
(2)保持透镜正对阳光且平行于地面,缓慢向上或向下移动透镜,观察地面上光斑的大小和亮度变化,若无论向上还是向下移动透镜,地面上的光斑都变大,则说明此时光斑是最小最亮的。
【分析】 (1)凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。
(2)凸透镜的焦点是平行于主光轴的光线经过透镜后会聚的点,只有在焦点位置,光斑才会最小最亮。当透镜偏离焦点位置时,光斑会变大、变暗。
七、综合题
44.如图是有关透镜以及光线通过透镜传播方向的一组信息,请根据要求来作答。
(1)如图甲所示是一些透镜的截面图,在这些透镜中,属于凸透镜的是 ,属于凹透镜的是 (均填字母)。
(2)光线经过透镜是光的 (填“折射”或“反射”)现象。凸透镜对光线有 作用,凹透镜对光线有 年用。
(3)如图乙虚线框内应该填 (填“凸”或“凹”)透镜;如图丙虚线框内应该填 (填“凸”或“凹”)透镜。
(4)“胜哥”对某个凸透镜测量焦距如图所示,则测得的焦距为 cm。
【答案】(1)ABD;CE
(2)折射;会聚;发散
(3)凹;凸
(4)10.0
【知识点】透镜及其特点与分类;主光轴、光心、焦点和焦距;透镜的光路图
【解析】【解答】(1)中间厚、边缘薄的透镜是凸透镜,所以属于凸透镜的是ABD;
中间薄、边缘厚的透镜是凹透镜,所以属于凹透镜的是CE。
(2)光从一种介质斜射入另一种介质,光的传播方向会发生偏折,这种现象叫做光的折射。所以光线经过透镜是光的折射。
凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。
(3)由图乙可知,经透镜折射后的光线远离主光轴,说明透镜对光有发散作用,所以图乙虚线框内应该是凹透镜。
由图丙可知,经透镜折射后的光线靠近主光轴,说明透镜对光有会聚作用,所以图丙虚线框内应该是凸透镜。
(4)焦距是焦点到凸透镜光心的距离,图中刻度尺的分度值为1cm,凸透镜的光心在30.0cm刻度线处,焦点在40.0cm刻度线处,所以焦距为:
f=40.0cm-30.0cm=10.0cm
【分析】(1)中间厚、边缘薄的透镜是凸透镜,中间薄、边缘厚的透镜是凹透镜;
(2)(3)光从一种介质斜射入另一种介质,光的传播方向会发生偏折,这种现象叫做光的折射;
凸透镜对光线有会聚作用,折射后的光线靠近主光轴,凹透镜对光线有发散作用,折射后的光线远离主光轴;
(4)焦距是焦点到凸透镜光心的距离。
八、实践探究题
45.某小组通过视频号“胜哥课程”观看了望远镜的原理科学视频后,开展了跨学科实践,自制望远镜并观看足球赛。
(1)了解:图a望远镜的部分光路图如图b,O、F分别为物镜的光心、焦点.
①画出光线1、2经过物镜后的光线 ;
②MN 经物镜成 (选填“缩小”“等大”或“放大”)、 (选填“倒立”“正立”)的 (选填“虚”“实”)像,其成像原理与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)相同;
(2)设计:查知望远镜的放大倍率为物镜与目镜的焦距之比,为了让成像质量好一些,放大倍率取2~3倍即可.在图c凸透镜中,若B为物镜,A为目镜,则放大倍率为 倍;若选D为物镜,则需选 (填字母)作为目镜;
(3)测试:评价量表如下.
级别 优秀 合格 待改进
结构 镜筒调节顺畅 镜筒不好调节 镜筒无法调节
成像 看到清晰远景 看到模糊远景 看不到远景
图d是做好的望远镜,观赛时镜筒调节有阻塞,调节后能看清球场中点处球员的球衣号码,则其结构是 级别,成像是 级别,
【答案】(1);缩小;倒立;实;照相机
(2)2;B
(3)合格;优秀
【知识点】透镜的光路图;凸透镜成像规律及其探究实验;望远镜
【解析】【解答】(1)①通过凸透镜光心的光线传播方向不变;从凸透镜焦点射出的光,经过凸透镜后折射光线与主轴平行,如下图所示:
②根据b图可知,此时物体在二倍焦距以外,则MN经物镜成倒立缩小的实像,成像原理与照相机相同。
(2)①根据图片可知,物镜B的焦距为10cm,目镜A的焦距为5cm,则望远镜的放大倍率为:;
②物镜D的焦距为20cm,若放大倍率为2-3,则目镜的焦距为:和,那么目镜只选择B。
(3) 观赛时镜筒调节有阻塞,即镜筒不好调节,那么“结构”是合格级别;
调节后能看清球场中点处球员的球衣号码, 则“成像”为优秀级别。
【分析】(1)①根据凸透镜的三条特殊光线完成作图;
②根据图片确定物距和焦距的大小,从而确定成像特点和应用。
(2)①根据图片确定B、A的焦距,然后二者做比即可;
②根据图片确定D的焦距,然后根据放大倍数计算目镜的焦距范围即可。
(3)根据表格数据结合题目描述确定评价量表的等级即可。
46.在跨学科实践课堂上,“胜哥”组织同学们进行自制望远镜的活动。
(1)【任务一】了解望远镜的基本原理
望远镜有不同的类型,其中一种望远镜是由两组凸透镜组成的,其成像原理如图乙所示,请将A'通过目镜的两条光路补充完整 ;
(2)由图乙可知,人眼通过目镜所观察到的是一个 (选填“正立”或“倒立”)的 (选填“实像”或“虚像”);
(3)【任务二】设计和制作简易望远镜
望远镜的放大倍率取2至3 倍为宜,放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比。选择直径较大的物镜与目镜,可扩大观察范围,并使成像更亮更清晰。
序号 a b C d
直径/ cm 4 5 8 5
焦距/ cm 10 10 30 20
为了在获得较大放大倍率的同时,拥有更清晰的成像效果,小深应选用 透镜做物镜、 透镜做目镜最适宜;(两空均选填序号)
(4)【任务三】用自制望远镜观察校园内的物体
一只手握住物镜镜筒保持不动,另一只手不断调整目镜镜筒的位置,即可在望远镜中看到校园内远处物体清晰的像。这个像虽然是缩小的,但人眼却会感觉物体被“放大”了,原因是 。
【答案】(1)
(2)倒立;虚像
(3)c;b
(4)像离眼睛更近,其视角变大了
【知识点】凸透镜成像的应用;望远镜
【解析】【解答】(1)对于目镜(凸透镜),从A'发出的光线:一条光线平行于主光轴,经目镜折射后过目镜的焦点F;一条光线过目镜的光心,传播方向不变;将两条折射光线反向延长,交点即为最终的虚像位置。
(2)物镜将远处物体成一个倒立、缩小的实像;这个实像位于目镜的一倍焦距以内,目镜相当于放大镜,将其成一个倒立、放大的虚像;因此,人眼通过目镜观察到的是一个倒立的虚像。
(3)望远镜的放大倍率公式为:放大倍率=;要获得较大放大倍率,需要物镜焦距大、目镜焦距小。同时,物镜直径越大,进光量越多,成像越清晰。
物镜:c(焦距30cm,直径8cm)焦距最大、直径最大,最适合。
目镜:b(焦距10cm,直径5cm)焦距较小,能保证放大倍率在2–3倍之间,且直径适中。
(4)望远镜的物镜将远处物体成一个缩小的实像,但这个像离眼睛很近。通过目镜放大后,视角比直接用眼睛看物体时大得多,因此人眼会感觉物体被“放大”了。
故答案为:(1);(2)倒立;虚像;(3)c;b;(4)像离眼睛更近,其视角变大了。
【分析】1、望远镜的成像原理:由两组凸透镜组成,物镜成倒立、缩小的实像,目镜成正立、放大的虚像,最终观察到的是倒立的虚像。
2、凸透镜的光路作图:平行于主光轴的光线经凸透镜后过焦点;过光心的光线传播方向不变。
3、望远镜的放大倍率:放大倍率等于物镜焦距与目镜焦距的比值,物镜直径越大成像越清晰。
4、视角与视觉效果:物体的视觉大小由视角决定,视角越大,感觉物体越大。
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