第十一讲 凸透镜成像
考点11.1 成像作图
考点11.2 凸透镜成像规律
凸透镜成像一倍焦距分虚实,内需外实;二倍焦距定大小,内大外小;物近像远像变大;实像异侧倒,虚像同侧正。
考点11.3 成像表格
考点1 透镜
一.选择题(共8小题)
1.(2016秋?滨海新区期末)如图中各图分别表示光线经过透镜后的光路图,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
2.(2014秋?河西区期末)如图所示,请你在甲、乙虚线方框内各放置一个透镜,使得两束光线通过透镜前后的方向如图所示;关于透镜放置的类型,下列说法正确的是( )
A.甲、乙都为凹透镜 B.甲、乙都为凸透镜
C.甲为凹透镜、乙为凸透镜 D.甲为凸透镜、乙为凹透镜
3.(2017秋?河西区期末)如图是手机扫描微信二维码的情形,手机扫描二维码,相当于给二维码照了一张照片,关于二维码相对于手机镜头的距离大小,下列判断正确的是( )
A.任何距离 B.一倍焦距以内
C.大于二倍焦距 D.一倍焦距和二倍焦距之间
4.(2017?南开区二模)如图所示,小黄同学在“探究凸透镜成像规律”实验时,烛焰在光屏上成了一个清晰的像,下列说法正确的是( )
A.利用这一成像规律可制成照相机
B.实验中,蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像向下移动
C.要使烛焰在光屏上呈现一个清晰缩小的像,调节的方法是透镜不动,蜡烛远离透镜移动,光屏靠近透镜移动
D.要使烛焰在光屏上呈现一个清晰更大的像,调节的方法是透镜不动,蜡烛靠近透镜移动,光屏也靠近透镜移动
5.(2016?河西区二模)小明在平静的湖边看到“云在水中飘,鱼在水中游”。对于看到的云和鱼像的性质,下列判断正确的是( )
A.云和鱼都是实像 B.云和鱼都是虚像
C.云是虚像,鱼是实像 D.云是实像,鱼是虚像
6.(2018?洪山区三模)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,下列四种情形中,有一种情形不是在以上过程中观察到的,它是( )
A. B. C. D.
7.(2015?蓟县二模)小明用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距,并“探究凸透镜成像的规律”,当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时,在光屏上可成清晰的像。下列说法中正确的是( )
A.凸透镜的焦距是40cm
B.图乙中烛焰成的是倒立放大的像
C.照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同
D.蜡烛远离凸透镜,保持凸透镜、光屏位置不变,烛焰可在光屏上成清晰的像
8.在放映幻灯时,想在屏幕上得到一个放大的钥匙的像,钥匙形状如图甲所示,则图中四个幻灯片的插法正确的是( )
A. B. C. D.
二.多选题(共3小题)
9.(2018?河东区一模)在做探究凸透镜成像规律的实验时,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图9所示,在光屏的中央承接到了烛焰清晰的像,下列说法正确的是( )
A.光屏上的像与照相机成的像性质相同
B.若只升高凸透镜,光屏上的像会向上移动
C.若只将蜡烛向左移动,光屏上还会承接到烛焰清晰的像
D.若只将凸透镜向左移动,光屏上还会承接到烛焰清晰的像
10.(2018?和平区二模)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏在光具座的位置如图所示,此时在光屏上得到烛焰清晰的像,则下列说法正确的是( )
A.该透镜的焦距f一定满足10 cm<f<15 cm
B.适当移动凸透镜和光屏可以测量该凸透镜的焦距
C.实验中有同学不慎用手指触碰到凸透镜,此时光屏上不会有烛焰完整的像
D.若保持蜡烛和透镜位置不动,换用焦距为20 cm的透镜做实验,应适当向右移动光屏
11.(2018?河西区一模)张强同学做“探究凸透镜成像规律”的实验,他先将一焦距未知的凸透镜正对太阳光,在距凸透镜中心10cm处得到一个最小最亮的光斑。当该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烛焰的像(图中光屏未画出)。下列分析正确的是( )
A.光屏上所成的像为倒立、缩小的实像
B.图中未画出的光屏所在的位置可能在75 cm刻度处
C.将烛焰移到10 cm刻度处,保持透镜位置不动,移动光屏,光屏上烛焰清晰的像将变小
D.将烛焰移到30 cm刻度处,保持透镜位置不动,无论怎么移动光屏,光屏上也得不到烛焰清晰的像
三.实验探究题(共2小题)
12.(2017秋?和平区期末)为了了解凸透镜成像规律,小红进行了如下探究实验:
(1)实验桌上有光具座如图所示,但是有三个凸透镜,其焦距分别为48cm、10cm、4cm,请你帮助小红选出合适的凸透镜,并完成(2)中凸透镜焦距的填空。
(2)小红在老师的点拨下做出了正确的选择,并正确的安装了实验装置,蜡烛和凸透镜的位置如图所示,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像;固定凸透镜的位置不动,小红将蜡烛移至光具座上30cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像;小红再将蜡烛移至光具座上35cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像;请你将小红的实验结果记在下面的实验记录表格中。
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
正倒
大小
虚实
u>2f
50
倒立
缩小
实像
u=2f
20
倒立
等大
实像
f<u<2f
15
倒立
放大
实像
凸透镜的焦距f=
(3)当物体移动到40cm﹣50cm之间时,无论怎样移动光屏都无法得到清晰的像,接下来小红应怎样操作? 。
(4)实验过程中,小红发现当蜡烛成实像时,物距减小,像距与像都 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
13.(2017秋?河西区期末)薛物理和沈仔细同学想探究凸透镜成像规律,实验桌上有两个凸透镜,焦距分别为10cm和20cm,请你帮助他们完成下列内容:
(一)薛物理同学利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)他先将其中一块凸透镜放置光具座上,当蜡烛、透镜及光屏的位置如图所示时,恰能在光屏上得到一个烛焰清晰的像,则他选择凸透镜的焦距为 cm,照相机、投影仪和放大镜是生活中常用的三种光学仪器, 遵循此时的成像规律。
(2)如图,保持凸透镜的位置不变,他讲蜡烛和光屏的位置对换,发现在光屏上仍能成一清晰的像,此时像的性质是倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像。
(3)实验(1)中,不改变蜡烛和凸透镜的位置,薛物理换了另一块凸透镜,调节光屏的位置,此时 (选填“能”或“不能”)在光屏上找到烛焰清晰的像。
(二)沈仔细同学也利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)他先用其中一块凸透镜做实验,实验时光屏上得到一个清晰的像A,接着他保持蜡烛的位置不变,用另一个焦距不同的凸透镜代替原来的凸透镜并保持透镜的位置不变,移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像B,他发现像B比像A变小了,则原来实验时所选用的凸透镜焦距为 cm。
(2)实验时,光屏上得到了烛焰清晰的像,沈仔细同学不小心在凸透镜上贱了一个钢笔墨水点,则光屏上 (选填“有”或“没有”)墨水点的像或影子。
第十一讲 凸透镜成像
考点11.1 成像作图
考点11.2 凸透镜成像规律
凸透镜成像一倍焦距分虚实,内需外实;二倍焦距定大小,内大外小;物近像远像变大;实像异侧倒,虚像同侧正。
考点11.3 成像表格
考点1 透镜
一.选择题(共8小题)
1.(2016秋?滨海新区期末)如图中各图分别表示光线经过透镜后的光路图,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:
A、直接通过焦点的光线,对于凹透镜不属于特殊光线,经凹透镜后应变的发散,图中会聚了,故A错;
B、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,故B错;
C、通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,故C错;
D、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点,故D正确。
故选:D。
2.(2014秋?河西区期末)如图所示,请你在甲、乙虚线方框内各放置一个透镜,使得两束光线通过透镜前后的方向如图所示;关于透镜放置的类型,下列说法正确的是( )
A.甲、乙都为凹透镜 B.甲、乙都为凸透镜
C.甲为凹透镜、乙为凸透镜 D.甲为凸透镜、乙为凹透镜
【解答】解:光源发出的两束光通过甲透镜后折射光线发散了,因此甲为凹透镜;而光线经过乙之后,折射光线会聚了,乙应为凸透镜。
故选:C。
3.(2017秋?河西区期末)如图是手机扫描微信二维码的情形,手机扫描二维码,相当于给二维码照了一张照片,关于二维码相对于手机镜头的距离大小,下列判断正确的是( )
A.任何距离 B.一倍焦距以内
C.大于二倍焦距 D.一倍焦距和二倍焦距之间
【解答】解:
手机扫描二维码,相当于给二维码照了一张照片,照相机的镜头是一凸透镜,此时二维码到镜头的距离大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,故C正确,ABD错。
故选:C。
4.(2017?南开区二模)如图所示,小黄同学在“探究凸透镜成像规律”实验时,烛焰在光屏上成了一个清晰的像,下列说法正确的是( )
A.利用这一成像规律可制成照相机
B.实验中,蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像向下移动
C.要使烛焰在光屏上呈现一个清晰缩小的像,调节的方法是透镜不动,蜡烛远离透镜移动,光屏靠近透镜移动
D.要使烛焰在光屏上呈现一个清晰更大的像,调节的方法是透镜不动,蜡烛靠近透镜移动,光屏也靠近透镜移动
【解答】解:A、由图知,物距处于f和2f之间时,成放大、倒立的实像,是投影仪的制作原理,故A错误;
B、由于成的实像是倒立的,所以蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像就应该越向上移动,故B错误;
C、要使光屏上的烛焰的像变小,蜡烛应远离凸透镜,同时要将光屏靠近凸透镜。故C正确;
D、要使光屏上的烛焰的像变大,应减小物距、增大像距,即蜡烛远离凸透镜,同时要将光屏靠近凸透镜。故D错误。
故选:C。
5.(2016?河西区二模)小明在平静的湖边看到“云在水中飘,鱼在水中游”。对于看到的云和鱼像的性质,下列判断正确的是( )
A.云和鱼都是实像 B.云和鱼都是虚像
C.云是虚像,鱼是实像 D.云是实像,鱼是虚像
【解答】解:水中飘着的云属于平面镜成像,是由光的反射形成的与物体等大的虚像。
看到的水中的鱼,由于光的折射,从上面看时,会感到鱼的位置比实际位置高一些,是鱼的虚像。
所以选项ACD错误,选项B正确。
故选:B。
6.(2018?洪山区三模)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,下列四种情形中,有一种情形不是在以上过程中观察到的,它是( )
A. B. C. D.
【解答】解:玻璃瓶相当于一个凸透镜。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,并且先逐渐变长变细;如图C;
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B;继续移动像逐渐变短变小,如图D;只有A图情形不能在以上过程中观察到。
故选:A。
7.(2015?蓟县二模)小明用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距,并“探究凸透镜成像的规律”,当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时,在光屏上可成清晰的像。下列说法中正确的是( )
A.凸透镜的焦距是40cm
B.图乙中烛焰成的是倒立放大的像
C.照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同
D.蜡烛远离凸透镜,保持凸透镜、光屏位置不变,烛焰可在光屏上成清晰的像
【解答】解:A、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将汇聚于点F,点F即为此透镜的焦点,从焦点到透镜中心的距离即为焦距,则透镜的焦距为40cm﹣30cm=10cm,该选项说法不正确;
B、图乙中,物距u=62cm﹣50cm=12cm,此时f<u<2f,因此烛焰成的是倒立放大的实像,该选项说法正确;
C、图乙中成倒立放大的实像,根据这个原理制成了幻灯机或投影仪,而不是照相机,该选项说法不正确;
D、凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,所以将蜡烛远离凸透镜,保持凸透镜、光屏位置不变,则在光屏上不能成清晰的像,要想在光屏上成清晰的像,应将光屏向靠近透镜的方向移动,则光屏应向左移动,该选项说法不正确。
故选:B。
8.在放映幻灯时,想在屏幕上得到一个放大的钥匙的像,钥匙形状如图甲所示,则图中四个幻灯片的插法正确的是( )
A. B. C. D.
【解答】解:凸透镜成实像时,像与物比较,应该是上下、左右都互换,所以放映幻灯时,要想使屏幕上出现放大的钥匙像(图甲),则幻灯片的插法应该是让钥匙的开口向左,尖端向上。
故选:B。
二.多选题(共3小题)
9.(2018?河东区一模)在做探究凸透镜成像规律的实验时,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图9所示,在光屏的中央承接到了烛焰清晰的像,下列说法正确的是( )
A.光屏上的像与照相机成的像性质相同
B.若只升高凸透镜,光屏上的像会向上移动
C.若只将蜡烛向左移动,光屏上还会承接到烛焰清晰的像
D.若只将凸透镜向左移动,光屏上还会承接到烛焰清晰的像
【解答】解:
A、观察图示可知u>v,即此时u>2f,根据凸透镜成像规律可知应得到倒立缩小的实像,光屏上的像与照相机成的像性质相同,故A正确;
B、若只升高凸透镜,由于经过光心的光线的传播方向不变,则像会向上移动,故B正确;
C、若只将蜡烛向左移动,物距变大,像距变小,像变小,需要移动光屏才能承接到像,故C错误;
D、只将凸透镜向左移动,因为物距减小,像距增大,当2f>u>f时,在光屏上得到倒立、放大的实像,故D正确。
故选:ABD。
10.(2018?和平区二模)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏在光具座的位置如图所示,此时在光屏上得到烛焰清晰的像,则下列说法正确的是( )
A.该透镜的焦距f一定满足10 cm<f<15 cm
B.适当移动凸透镜和光屏可以测量该凸透镜的焦距
C.实验中有同学不慎用手指触碰到凸透镜,此时光屏上不会有烛焰完整的像
D.若保持蜡烛和透镜位置不动,换用焦距为20 cm的透镜做实验,应适当向右移动光屏
【解答】解:
A、蜡烛距离凸透镜30cm时,在透镜的另一侧20cm处光屏上得到一个清晰的像,物距大于像距,成倒立缩小实像;此时物体在二倍焦距以外,像在一倍焦距和二倍焦距之间,即30cm>2f、2f>20cm>f,解得:10cm<f<15cm,故A正确;
B、适当移动凸透镜和光屏,当物距等于像距时,成倒立、等大的实像,此时u=2f,故可以测量该凸透镜的焦距,故B正确;
C、不小心用手指指尖触摸了凸透镜,由于凸透镜的其他部分仍能会聚光线而成像,所以光屏上呈现的仍然是烛焰完整的像,只是此时像比手指指尖触摸前的像要暗一些,故C错误;
D、若保持蜡烛和透镜位置不动,换用焦距为20 cm的透镜做实验,此时凸透镜的焦距变大,则相当于物距减小,像距变大,故应将光屏向右移动,故D正确。
故选:ABD。
11.(2018?河西区一模)张强同学做“探究凸透镜成像规律”的实验,他先将一焦距未知的凸透镜正对太阳光,在距凸透镜中心10cm处得到一个最小最亮的光斑。当该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烛焰的像(图中光屏未画出)。下列分析正确的是( )
A.光屏上所成的像为倒立、缩小的实像
B.图中未画出的光屏所在的位置可能在75 cm刻度处
C.将烛焰移到10 cm刻度处,保持透镜位置不动,移动光屏,光屏上烛焰清晰的像将变小
D.将烛焰移到30 cm刻度处,保持透镜位置不动,无论怎么移动光屏,光屏上也得不到烛焰清晰的像
【解答】解:A、由图可知,物距u=50cm﹣20cm=30cm>2f,成倒立缩小的实像,故A正确;
B、凸透镜倒立缩小的实像,f<v<2f,即10cm<v<20cm,光屏所在的位置可能在60cm~70 cm刻度处,故B错误;
C、将烛焰移到10 cm刻度处,保持透镜位置不动,物距增大,像距减小,像变小,移动光屏,光屏上烛焰清晰的像将变小,故C正确;
D、由图可知,将烛焰移到30 cm刻度处,保持透镜位置不动,u=50cm﹣30cm=20cm=2f,光屏上能成倒立等大的实像,故D错误。
故选:AC。
三.实验探究题(共2小题)
12.(2017秋?和平区期末)为了了解凸透镜成像规律,小红进行了如下探究实验:
(1)实验桌上有光具座如图所示,但是有三个凸透镜,其焦距分别为48cm、10cm、4cm,请你帮助小红选出合适的凸透镜,并完成(2)中凸透镜焦距的填空。
(2)小红在老师的点拨下做出了正确的选择,并正确的安装了实验装置,蜡烛和凸透镜的位置如图所示,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像;固定凸透镜的位置不动,小红将蜡烛移至光具座上30cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像;小红再将蜡烛移至光具座上35cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像;请你将小红的实验结果记在下面的实验记录表格中。
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
正倒
大小
虚实
u>2f
50
倒立
缩小
实像
u=2f
20
倒立
等大
实像
f<u<2f
15
倒立
放大
实像
凸透镜的焦距f= 10
(3)当物体移动到40cm﹣50cm之间时,无论怎样移动光屏都无法得到清晰的像,接下来小红应怎样操作? 去掉光屏,透过凸透镜向蜡烛的同侧观察 。
(4)实验过程中,小红发现当蜡烛成实像时,物距减小,像距与像都 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解答】解:(1)如果选择焦距为48cm的透镜,当“研究凸透镜成像的规律”中的u>2f时,即物距大于96cm,此时f<v<2f,即像距大于48cm小于96cm,而实验所用的光具座上标尺的刻度范围是“0~100cm”,所成的像位置超出了光具座的范围,在光屏上不能看到清晰的像。
4厘米的凸透镜也能研究凸透镜成像规律,但是选择10cm的凸透镜进行实验才能更方便观察物距大于2倍焦距,大于1倍焦距小于2倍焦距,小于焦距时的各种成像的规律。
(2)由图可知,蜡烛到凸透镜的距离即为物距,u=50cm>2f,成倒立、缩小的实像;
当将蜡烛移至光具座上30cm刻度线处时,物距u=50cm﹣30cm=20cm=2f,成倒立、等大的实像;
当再将蜡烛移至光具座上35cm刻度线处,物距u=50cm﹣35cm=15cm,此时f<u<2f,成倒立放大的实像;
将数据和成像情况填入表格:
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
正倒
大小
虚实
u>2f
50
倒立
缩小
实像
u=2f
20
倒立
等大
实像
f<u<2f
15
倒立
放大
实像
(3)当物体移动到40cm﹣50cm之间时,凸透镜成像时,蜡烛在凸透镜的一倍焦距以内,光屏上接不到像,是虚像,应该去掉光屏,透过凸透镜向蜡烛的同侧观察。
(4)实验过程中,当蜡烛成实像时,物距减小,根据凸透镜成像规律可知,像距与像都变大。
故答案为:(2)10;见上表;(3)去掉光屏,透过凸透镜向蜡烛的同侧观察;(4)变大。
13.(2017秋?河西区期末)薛物理和沈仔细同学想探究凸透镜成像规律,实验桌上有两个凸透镜,焦距分别为10cm和20cm,请你帮助他们完成下列内容:
(一)薛物理同学利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)他先将其中一块凸透镜放置光具座上,当蜡烛、透镜及光屏的位置如图所示时,恰能在光屏上得到一个烛焰清晰的像,则他选择凸透镜的焦距为 10 cm,照相机、投影仪和放大镜是生活中常用的三种光学仪器, 投影仪 遵循此时的成像规律。
(2)如图,保持凸透镜的位置不变,他讲蜡烛和光屏的位置对换,发现在光屏上仍能成一清晰的像,此时像的性质是倒立、 缩小 (选填“放大”或“缩小”)的实像。
(3)实验(1)中,不改变蜡烛和凸透镜的位置,薛物理换了另一块凸透镜,调节光屏的位置,此时 不能 (选填“能”或“不能”)在光屏上找到烛焰清晰的像。
(二)沈仔细同学也利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)他先用其中一块凸透镜做实验,实验时光屏上得到一个清晰的像A,接着他保持蜡烛的位置不变,用另一个焦距不同的凸透镜代替原来的凸透镜并保持透镜的位置不变,移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像B,他发现像B比像A变小了,则原来实验时所选用的凸透镜焦距为 20 cm。
(2)实验时,光屏上得到了烛焰清晰的像,沈仔细同学不小心在凸透镜上贱了一个钢笔墨水点,则光屏上 没有 (选填“有”或“没有”)墨水点的像或影子。
【解答】解:(一)(1)由图可知,此时的物距为15cm,物距小于像距,成的是倒立、放大的实像,其应用是投影仪;此时f<u<2f,即f<15cm<2f,则7.5cm<f<15cm;故选10cm的凸透镜;
(2)据光路的可逆性可知,若将透镜和光屏的位置对换,即此时物距大于二倍焦距,此时成倒立、缩小的实像;
(3)物距是15cm,所以不改变各元件的位置,小明换了另一块焦距为20cm的凸透镜时,此时物体相当于处于1倍焦距以内,故光屏上不能成像;
(二)(1)蜡烛的位置不变,用另一个焦距为f′的凸透镜代替原来焦距为f的凸透镜并保持透镜的位置不变,移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像B,观察实验现象,他发现像B比像A变大了。说明物距相对变小,凸透镜的焦距应该是变大了,故原来实验时所选用的凸透镜焦距为20cm;
(2)凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,凸透镜上溅了一个钢笔墨水点,整个物体发出的光虽有一小部分被挡住,但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同,大小不变;由于透镜的一小部分被遮住,因此折射出的光线与原来相比减少了,像将完好,但亮度会变暗,所以不会出现钢笔墨水点的影子。
故答案为:(一)(1)10;投影仪;(2)缩小;(3)不能;(二)(1)20;(2)没有。