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- 2021-10-27 发布
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2020-2021学年初二物理上册考点专项练习2:凸透镜成像规律的探究
方法指导:
1.探究凸透镜成像规律的实验:
(1)实验过程中,应在光具座上依次放上蜡烛、凸透镜和光屏,并调节三者中心处于同一高度上,这样做是为了使凸透镜成的像处于光屏中心。
(2)实验中用烛焰作为成像物体,是因为烛焰是光源,可在光屏上成明亮的像。
(3)实验应在较暗的环境中进行,这样便于观察烛焰的像。
2.当物体距凸透镜无限远时,可以认为从物体射来的光是平行光,经凸透镜后会聚在焦点处。利用太阳光粗略测量凸透镜的焦距运用的就是这个原理。
基本探究型实验
1.在“探究凸透镜成像特点”的实验中:
(第1题图)
(1)将凸透镜正对太阳时,在凸透镜的另一侧前后移动光屏,屏上会在距凸透镜15 cm处呈现出最小、最亮的光斑,则此凸透镜的焦距为________cm;
(2)调节好实验装置后,当蜡烛距凸透镜20 cm时,屏上能成倒立、________(填“放大”或“缩小”)的________(填“实”或“虚”)像;
(3)当把蜡烛移至某位置时,其成像情况如图所示,通过观察总结可得出此类成像条件是________,应用这一成像规律制成的光学仪器有________(填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)。
2.如图所示,这是小浩同学探究凸透镜成像规律的实验装置图。
(第2题图)
(1)实验前,小浩需要点燃蜡烛,并调整凸透镜与光屏的高度,使蜡烛火焰与凸透镜的中心、光屏的中心大致在________;
(2)老师告诉他,凸透镜的焦距是10 cm。移动光屏,结果在凸透镜右侧大约63 cm处获得了清晰的像。人们运用这条成像规律制造出了________(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”);
(3)小浩好动且思维颇有创意,他突发奇想,要是把蜡烛与光屏的位置互换,结果会怎样呢?他立即一试,哇!太神奇了,光屏上的像依旧十分清晰,只是原来缩小的像变成了放大的像!你能解释一下所成像依旧清晰的原因吗?____________(填“反射光路可逆”“折射光路可逆”或“光是沿直线传播的”)。
3.小丽同学用焦距为15 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验:
(1)如图甲所示,实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心,使它们在________高度上。
(第3题图)
(2)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时,在光屏上可得到一个清晰的倒立、________的实像,生活中利用这个规律制成的光学仪器是________。
(3)实验过程中,小丽发现当蜡烛成实像时,物距减小,像距与像都________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)实验过程中,随着蜡烛的燃烧,可观察到光屏上的像向________(填“上”或“下”)移动。
(5)通过实验观察可知,在图乙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是________。(填符号)
综合探究实像与物距的关系
4.如图“探究凸透镜成像实验”,将蜡烛、焦距为10 cm的凸透镜、光屏放在光具座上,调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度上,把凸透镜固定在50 cm处。
实验次数
物距/cm
像距/cm
1
40
13.5
2
30
15
3
25
16.7
4
20
20
5
15
(1)将蜡烛放在A点,光屏放在B点,为了找到清晰的像,应将光屏向________移动(填“左”或“右”)。
(2)依次改变蜡烛的位置,移动光屏直到找到清晰的像,记录的数据如表所示。在第1至3次实验中,所成的像为倒立的、________的实像;第5次像距应是________cm,此次像比第4次的像________(填“大”或“小”)。
(3)将蜡烛放在C点,无论怎样移动光屏都得不到烛焰的像,此实验现象可说明________(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像特点。
(4)实验中,蜡烛燃烧不断缩短,导致光屏上的像向________(填“上”或“下”)移动。
(第4题图)
5.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,某同学的实验如图甲所示:
(第5题图)
(1)要使蜡烛的像成在光屏的中央,应将光屏向______(填“上”或“下”)调整。
(2)若此凸透镜的焦距为10 cm,蜡烛放在距离凸透镜15 cm处,调节另一侧光屏的位置可得到烛焰清晰、倒立、________(填“放大”“缩小”或“等大”)的________(填“实”或“虚”)像。
(3)某小组实验时对图甲中的装置进行了改进,将蜡烛换成LED灯、光屏换成带有方格的光屏,如图乙所示。
①蜡烛换成LED灯的优点是________________________________________________________
_________________________________。
②光屏换成带有方格光屏的优点是____________________________________________________
______________________________。
6.利用光具座以及蜡烛、凸透镜、光屏等器材,可进行“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)实验时,首先在光具座上放置实验器材,若光具座A处放置蜡烛(如图所示),则C处应放置________(填“凸透镜”或“光屏”)。器材正确放置后,还应对其进行调整,使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的________上。
(2)实验后,可得出凸透镜成像规律。根据成像规律判断下列说法,说法正确的是________。
A.若凸透镜的焦距为10 cm,则烛焰距离凸透镜30 cm时,可在光屏上成放大的像
B.实验过程中,蜡烛因燃烧而变短,则烛焰在光屏上的像会下移
C.若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动,则光屏上仍能观察到清晰的烛焰像
D.若烛焰在光屏上成缩小的像,则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离
(3)某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律后,得到了如下数据:
实验序号
物距u/cm
焦距f/cm
像的性质
像距v/cm
1
12
10
倒立、放大、实像
60
2
14
10
倒立、放大、实像
35
3
15
10
倒立、放大、实像
30
4
30
10
倒立、缩小、实像
15
5
30
12
倒立、缩小、实像
20
6
30
15
倒立、等大、实像
30
下列对表中数据的分析,错误的是________。
A.当凸透镜的焦距相同,物距不同时,所成的像有可能相同
B.当物距相同,凸透镜的焦距越大时,像距越大
C.当物距相同,凸透镜的焦距不同时,所成像的性质有可能相同
D.当凸透镜的焦距相同,且成放大实像时,像距与物距之和随物距的增大而减小
(4)将蜡烛置于凸透镜一倍焦距处,结果在光屏上仍能观察到烛焰放大的像,这是为什么?
(第6题图)
7.用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验,如图所示。(凸透镜的位置固定不动)
(第7题图)
(1)为了便于观察实验现象,实验环境应该________(填“较亮”或“较暗”)一些,此实验过程中蜡烛燃烧后逐渐变短,则光屏上烛焰的像也将逐渐向________移动。
(2)记录实验数据如下表,请将所缺的实验数据和像的性质补充完整。
实验序号
物距u/cm
像距v/cm
像的性质
1
30
15
2
20
20
倒立、等大的实像
3
15
倒立、放大的实像
4
6
无
正立、放大的虚像
请根据实验序号4的成像规律,写出在生活中的一个应用________。
(3)若已在光屏上成清晰的像,此时用遮光布遮住凸透镜的下小半部分,则所成的烛焰的像为__________________(填“不完整的像”“亮度相同的完整像”或“亮度稍暗的完整的像”)。
(4)晓红在早上9:00利用太阳光进行观察凸透镜焦点的活动,她将凸透镜与水平地面平行放置,调节凸透镜到地面的距离,直至地面上出现一个最小的亮点,她认为此点就是凸透镜的焦点位置。你认为她这种活动过程存在的问题是:_____________________________________________________
______________________________________________________。
8.某同学利用图示装置来研究凸透镜成像:
(1)实验时,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在____________;
(2)如图甲所示,当凸透镜位于光具座上A处时,恰好在光屏上成清晰的像,成的是________(填“正立”或“倒立”)的像,蜡烛燃烧一段时间后,烛焰的像将位于光屏中心的________方;
(第8题图)
(3)在保持(2)中蜡烛和光屏位置不变的情况下,将凸透镜向右移到B处(图中未标出),光屏上再次成清晰的像,成的是________(填“放大”“缩小”或“等大”)的像。
(4)在上述探究活动中,若已知蜡烛与光屏间的距离为L0,与凸透镜第一次所在位置A
间的距离为L,如图乙所示,则该透镜焦距f________L(填“>”“<”或“=”)。透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s=________(用L0、L表示)。
实验方案的改进
9.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)发光体“F”、凸透镜(焦距为f)和光屏在光具座上的位置如图所示,实验前应将光屏向________调整,使发光体“F”和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。
(2)保持图中发光体“F”和凸透镜位置不变,左右移动光屏,直到在光屏上成清晰的像,这个像是倒立、________的实像,生活中的________就是利用这一原理工作的。
(3)将发光体“F”从图示位置向右移至A点,要在光屏上再次成清晰的像,需将光屏向________移动。
(4)当光屏上呈现清晰的像时,保持发光体“F”和凸透镜位置不变,取一个与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,所成的像与原来的像相比,你可观察到的现象有________________________。
(第9题图)
10.在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
(1)实验正确安装并调节后,小芳同学在如图甲所示的光屏上看到了烛焰清晰的像,则她看到的像是________(填“倒立”或“正立”)、________(填“放大”或“缩小”)的。
(2)实验中,若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分,则光屏上的像________(填选项序号)。
A.只出现烛焰像的上半部分
B.只出现烛焰像的下半部分
C.出现烛焰完整的像,但像更小了
D.像仍然是完整的,且大小不变,只是变暗了
(3)某小组实验时对图甲中的装置进行了改进,将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、光屏贴上方格纸,如图乙所示,请写出改进后其中一个优点:________________________。
(第10题图)
参考答案
1.(1)15 (2)放大;实 (3)u<f;放大镜
【解析】(1)因焦距指焦点到凸透镜光心的距离,此时成最小、最亮的光斑处到凸透镜的距离即为焦距f=15 cm;(2)由题意知,凸透镜的焦距f=15 cm,当u=20 cm时,则2f>u>f,由凸透镜成像规律可知,在光屏上能成倒立、放大的实像;(3)从图可知,此时物距小于焦距,即u<f,并且此时所成的像为正立、放大的虚像,所以根据此规律可以制成放大镜。
2.(1)同一高度 (2)照相机 (3)折射光路可逆
【解析】(1)为了能使清晰的像成在光屏的中央位置,要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度,使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度;(2)凸透镜的焦距是10 cm,在凸透镜右侧大约63 cm处获得了清晰的像,此时像距v=63 cm-50 cm=13 cm,即f<v<2f,而物距大于2倍焦距,凸透镜成倒立、缩小的实像,人们运用这条成像规律制造出了照相机;(3)当把蜡烛与光屏的位置互换时,因为光在折射时光路是可逆的,所以光屏上还能出现清晰的像。
3.(1)同一 (2)缩小;照相机 (3)变大 (4)上 (5)B
4.(1)左 (2)缩小;30;大 (3)放大镜 (4)上
【解析】(1)将蜡烛放在A点,凸透镜的焦距为10 cm,则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,光屏在B位置上,因此为了找到清晰的像,应将光屏向左移动;(2)①在第1~3次实验中,物距分别为:40 cm、30 cm、25 cm,都大于二倍焦距,根据凸透镜成像的规律可知,此时的像是倒立、缩小的实像;②第5次实验时,物距在一倍焦距和二倍焦距之间,所成的像是倒立、放大的实像,所以第5次的像比第4次的像大。根据光的折射时的可逆性可知,第5次实验时的像距正好是第2次实验时的物距,则第5次像距应是30 cm;(3)将蜡烛放在C点,此时u<f,成正立、放大的虚像。所以无论怎样移动光屏都得不到烛焰的像,放大镜利用了此原理;(4)由于凸透镜成倒立的实像,所以蜡烛变短,像将向上移动。
5.(1)下 (2)放大;实 (3)①实验现象更明显、便于观察、成像稳定、形状直观、亮度高、减少污染等 ②便于比较像的大小
6.解:(1)光屏;主光轴 (2)D (3)A (4)因为蜡烛有一定的体积,把它放到焦点时,它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间,所以能看到放大的像。
【解析】(1)探究凸透镜成像的实验时,在光具座上依次放蜡烛、凸透镜、光屏。若图中A处放置蜡烛,则B位置上应放置凸透镜,C
处应放置光屏;探究凸透镜成像规律时,调整蜡烛烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,这样烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中心。(2)若凸透镜的焦距为10 cm,则烛焰距离凸透镜30 cm时,即f=10 cm,u=30 cm,物距大于二倍焦距,所以凸透镜成倒立、缩小的实像,A错;因为凸透镜成实像时,不仅上下颠倒,而且左右也颠倒,所以蜡烛燃烧变短时,所成的像移到了光屏中心的上方,B错;若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动,物距增大或减小,此时像距、像的大小也跟着变化,则光屏上不能观察到清晰的烛焰像,C错;若烛焰在光屏上成缩小的像,物距u>2f,像距2f>v>f,则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离,D正确。(3)当凸透镜的焦距相同,物距不同时,像大小都不可能相同,A错。(4)因为蜡烛有一定的体积,把它放到焦点时,它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间,所以能看到放大的像。
7.(1)较暗;上 (2)倒立、缩小的实像;30;放大镜 (3)亮度稍暗的完整的像 (4)凸透镜没有正对太阳光放置
【解析】(4)太阳光可以近似看为平行光源,将凸透镜正对着太阳光,太阳光经凸透镜后将会聚在焦点,改变凸透镜与地面间的距离,直到地面上出现一个最小、最亮的点,这个点便为焦点位置。如果将凸透镜与水平地面平行放置,此时凸透镜没有正对太阳光(太阳光没有与凸透镜的主光轴平行),这个亮点不是凸透镜的焦点位置。
8.(1)同一高度 (2)倒立;上 (3)缩小 (4)<;L0-2L
【解析】(1)为使像成在光屏的中间,烛焰、凸透镜和光屏三者的中心应在同一高度;(2)由图知像距大于物距,故成倒立、放大的实像;由于成的是倒立的像,物体变低,则像的位置变高,即成在光屏中心的上方;(3)由光的可逆性原理,再次成清晰的像时,物距和像距互换,像与物体的大小比例也互换,即成倒立、缩小的实像;(4)因为成倒立、放大的实像,则物距L大于焦距f,由可逆性原理,第一次蜡烛距凸透镜距离为L,第二次光屏距凸透镜距离为L,所以凸透镜移动的距离为L0-2L。
9.(1)下 (2)缩小;照相机 (3)右 (4)像比原来暗
【解析】(1)由图知,使发光体“F”、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度,实验前应将光屏向下调整;(2)如图,发光体“F”在二倍焦距之外,成的像是倒立、缩小的实像,生活中的照相机就是利用这一原理工作的;(3)将发光体“F”从图示位置向右移至A点,靠近凸透镜,像要远离,要在光屏上再次成清晰的像,需将光屏向右移动;(4)用另一个与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,经凸透镜的光线变少,所成的像与原来的像相比,比原来暗。
10.(1)倒立;缩小 (2)D (3)实验现象更明显(或便于观察;或减少了污染等)
【解析】(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)遮住凸透镜的上半部,物体上任一点射向凸透镜的下半部,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小不发生变化,折射光线减少,会聚成的像变暗,故选D;(3)蜡烛换成LED灯的优点:实验现象更明显、便于观察、减少了污染等。
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