上海南洋模范初级中学物理光的折射 透镜单元综合测试Word版 含答案.docx
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上海南洋模范初级中学物理光的折射透镜单元综合测试Word版含答案
一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题(难)
1.小兰利用如图所示的装置做实验研究凸透镜成像规律。
设u为烛焰至透镜的距离,v为光屏上得到最清晰的像时,光屏至透镜的距离。
小兰调整u,测量相对应的v,部分实验数据如下表所示。
根据表中数据可知
u/cm
60
30
20
15
13
…
v/cm
12
15
20
30
45
…
(1)此凸透镜的焦距f=_________cm;
(2)如果u=16cm,光屏上能得到烛焰的_________的像;(选填“放大”或“缩小”)
(3)设想光具座足够长,u足够大,则v的值接近_________cm;(选填“0”、“5”或“10”)
(4)若透镜的下半部以黑布遮住则看到烛焰的像会变_________;(选填“亮”或“暗”)
(5)完成上述实验后小兰发现了一个中空的平行玻璃砖,中空部分的形状犹如一个凸透镜,如图所示。
如果有一束平行光从左侧垂直入射玻璃砖,从右侧出射之后,是_________(选填“会聚”或“发散”)光束。
请说明你判断的理由_________(可画图辅助说明)。
【答案】10放大10暗发散可将此玻璃砖看成两个玻璃凹透镜A、B的组合,如图所示。
平行光束通过两个凹透镜时,先后经历了两次发散过程,因而出射光是发散的
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由表格知,当u=20cm,v=20cm时,凸透镜成的是等大的实像,而
2f=20cm
所以凸透镜的焦距
f=10cm
(2)[2]u=16cm时,f
(3)[3]据凸透镜的成像特点,成实像时物距越远,则像距离越小。
而u足够大时,v会逐渐靠近焦点,但不会越过焦点,所以v的值接近10cm。
(4)[4]若透镜的下半部以黑布遮住,则看到的像会暗,因为黑布遮住了部分射入透镜的光线。
(5)[5][6]因为平行玻璃砖中间是空的,则此玻璃砖相当于两个凹透镜的组合(具体见下图),
平行光束通过两个凹透镜时,先后经历了两次发散过程,因而出射光是发散的。
2.在“探究凸透镜成像的规律”实验中,实验过程如下:
(1)实验前,需要选择焦距恰当的凸透镜。
实验室有A、B两种凸透镜,图甲是平行光通过两种凸透镜后,在光屏上会聚在一点时的光路示意图;从图中读出透镜A的焦距为________
;为了便于完成探究过程,应该选择透镜______(选填“A”或“B”)进行实验,并将此透镜固定在光具座上的50cm刻度处;
(2)在调节光具座上光学器材的高度时,蜡烛应该_________(选填“点燃”或“不点燃”);
(3)当把蜡烛移动到光具座上的15cm刻度处,如图乙所示,此时想在光屏上成像,应该将光屏移动到光具座的_________(选填“A”“B”或“C”)刻度范围内;
A.
B.
C.
(4)当
,且像成在光屏上时,把蜡烛向远离凸透镜的方向移动一段距离,那么要想在光屏上继续成像,应该将光屏_________(选填“靠近”或“远离”)凸透镜;
(5)随着实验的进行,蜡烛越烧越短,会看到烛焰在光屏所成的像_________(选填“上移”或“下移”);
(6)调整蜡烛的高度后继续探究成像特点,如图丙所示,调节光屏的位置可以在光屏上得到一个倒立、_________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像;若把光屏和蜡烛的位置互换,在光屏上_________(选填“能”或“不能”)看到像。
【答案】10.0A点燃B靠近上移放大能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图甲知,透镜A焦距为10.0cm。
[2]由图甲知,透镜B焦距为40.0cm,由图乙知,光具座的最大刻度为100.0cm,那么应选透镜A进行实验。
(2)[3]调节光具座上光学器材的高度时,蜡烛应该点燃,才能准确判断蜡烛中心、透镜中心和光屏中心是否在同一水平高度。
(3)[4]蜡烛移动到光具座上的15cm刻度处,则此时物距为35cm,即物距大于二倍焦距,那么像距小于二倍焦距而大于一倍焦距,即光屏在光具座的位置应在60cm至70cm刻度处,故B选项正确。
(4)[5]据凸透镜的成像规律知,蜡烛远离凸透镜,那么光屏应靠近凸透镜,才能再次继续成像。
(5)[6]当蜡烛的长度变短后,据过透镜光心的光线传播方向不变知,烛焰所成的像向上移。
(6)[7]由图丙知,此时的物距小于20.0cm,即物距小于二倍焦距而大于一倍焦距,则所成的像是倒立、放大的实像。
[8]据光路可逆知,若透镜位置不变,光屏和蜡烛的位置互换,光屏上能看到像。
3.如图所示,请回答下列问题:
(1)如图甲所示,一束平行光通过凸透镜在光屏上形成一个最小最亮的光点。
若用此凸透镜探究凸透镜成像规律,在乙图的基础上将蜡烛移至20cm刻度线处,则应将光屏______(选填“远离”或“靠近”)凸透镜,再次在光屏成倒立、______(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像;
(2)在乙图的基础上,保持蜡烛、凸透镜位置不动,在蜡烛和凸透镜之间放置______(选填“远视镜"或“近视镜”),将光屏远离后,会再次在光屏成清晰的像;
(3)如果将凸透镜换成平面镜,保持蜡烛与平面镜的距离不动,移动光屏到合适位置,______(选填“能”或“不能")在光屏成清晰的像。
【答案】靠近缩小近视镜不能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]由图甲知,实验所用的凸透镜的焦距f=10cm。
而乙图中,蜡烛与透镜的距离小于二倍焦距大于一倍焦距,此时的像距大于物距,当蜡烛移到20cm刻度线处,此时的物距大于二倍焦距,比第一次的物距大,则像距比第一次的小,所以应将光屏靠近凸透镜,且所成的像是缩小倒立实像。
(2)[3]若保持图乙的蜡烛和凸透镜的位置不变,想将光屏远离后能再次承接到清晰的像,须让光线先发散,故在蜡烛和凸透镜之间放置凹透镜,即近视镜。
(3)[4]若将凸透镜换成平面镜,保持蜡烛与平面镜的距离不变,无论怎么移动光屏都得不到像,因为平面镜成的是虚像,光屏上无法承接。
4.在“探究凸透镜成像规律”的实验时,调节光具座上依次排列的蜡烛、凸透镜和光屏,使它们的中心大致在同一高度,进行了如图所示实验。
(1)该凸透镜的焦距是______cm;
(2)现将蜡烛移动距凸透镜30cm处,则在光屏上得到一个______、倒立的实像,现将蜡烛靠近凸透镜5cm,保持凸透镜、光屏位置不变,可在烛焰和凸透镜之间插入一个适当的______透镜,也能在光屏上得到一个清晰的像。
【答案】10.0缩小凸
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点,所以从图中可以看到,该凸透镜的焦距是
该凸透镜的焦距是10.0cm。
(2)[2]现将蜡烛移动距凸透镜30cm处,这时物距大于两倍焦距,根据凸透镜的成像规律可知,在光屏上得到一个缩小、倒立的实像。
[3]现将蜡烛靠近凸透镜5cm,这时物距变小,还是大于两倍焦距,根据凸透镜的动态成像规律,物体靠近,则像远离凸透镜,这时清晰的像在光屏后方,为了也能在光屏上得到一个清晰的像,可在烛焰和凸透镜之间插入一个适当凸透镜,凸透镜有会聚作用,这样清晰的像会靠近凸透镜。
5.在探究“凸透镜成像规律”的实验中:
(1)小红用平行光作光源,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,如图甲所示,则该凸透镜的焦距为______cm;
(2)如图乙中画出A点的像点A',我们能从平面镜前不同位置看到光屏上的像是因为光射在光屏上发生了______反射;
(3)如图丙所示,保持蜡烛的位置不变,移动透镜至图丙所示刻度线处,则人眼应该在图中______选填“A”、“B”或“C”)处且朝着相应方向,才能观察到烛焰正立、放大的像;
(4)图丁中,点燃蜡烛,经过凸透镜在光屏上成清晰的、倒立缩小的实像。
然后,在烛焰和凸透镜之间放一副近视眼镜,发现光屏上的像变模糊了。
近视眼镜的镜片为_____(选填“凹”或“凸”)透镜。
不改变眼镜和透镜的位置,要使光屏上再次呈现清晰的像,可以进行的操作是:
______(填“光屏远离透镜”或“蜡烛靠近透镜”);
(5)小红利用该凸透镜自制了一个模型照相机,如图戊所示。
在纸筒M的一端嵌上这个凸透镜,纸筒N的一端蒙上一层半透明薄膜,把纸筒N套入M中,并能前后滑动。
在较暗的室内,把凸透镜对着明亮的室外,调节凸透镜和薄膜之间的距离,在薄膜上可以看到室外景物清晰的像。
再把凸透镜正对着室内近处点燃的蜡烛,为了薄膜上出现烛焰清晰的像,应该______(填“拉长”或“缩短”)凸透镜和薄膜之间的距离。
【答案】10.0
漫B光屏远离透镜拉长
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]平行光作照射到凸透镜上,移动光屏,在光屏上得到一个最小最亮的光斑,即凸透镜的焦点,焦点到凸透镜的距离为凸透镜的焦距,图甲中凸透镜的位置在10.0cm刻度处,光屏的位置在20.0cm刻度处,则焦距
(2)[2]平行于主光轴的光线经凸透镜折射过焦点,过凸透镜光心的光线传播方向不变,延长两条折射光线相交与一点,此点即为A点的像点A',如图所示
我们能从平面镜前不同位置看到光屏上的像是因为光屏是凹凸不平的,光射在光屏上,反射光线不再平行,属于漫反射。
(3)[3]如图丙所示,保持蜡烛的位置不变,移动透镜至图丙所示刻度线处,物距小于一倍焦距,成的是正立、放大的虚像,在光屏上看不到像,需要透过凸透镜向蜡烛的一侧观察才能看到像,所以人眼应该在图中的B处。
(4)[4]近视眼成的像会聚在视网膜的前面,需要用凹透镜将光发散一下再会聚在视网膜上,所以近视眼镜的镜片为凹透镜。
[5]近视眼镜的凹透镜镜片将光发散了在经凸透镜折射,折射光线会聚在光屏的后面,即像距变大了,所以光屏上的像变模糊了;要使光屏上再次呈现清晰的像,需要将光屏远离凸透镜。
(5)[6]把凸透镜对着明亮的室外,调节凸透镜和薄膜之间的距离,在薄膜上可以看到室外景物清晰的像,再把凸透镜正对着室内近处点燃的蜡烛,此时物距减小,像距应该变大,故应该拉长暗箱,即拉长凸透镜与薄膜之间的距离。
6.某同学做“探究凸透镜成像规律”的实验,当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时光屏上出现了烛焰清晰的像:
(1)该同学看到光屏上所成的像是一个烛焰_________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的像;
(2)若将蜡烛向右移动少许,光屏应向_________移动才能再次成清晰的像,此像的大小比刚才的像要_________(选填“大”或“小”)一些;
(3)若蜡烛和光屏保持图示位置不变,将透镜向左移动_________cm可以在光屏上再次形成清晰的像。
【答案】缩小右大25
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图知,物体和所成的像在凸透镜的两侧,而物距u=40cm,像距v=15cm,即u>v,所以光屏上所成的像是缩小的。
(2)[2][3]由凸透镜的成像规律知,当物距变小时,像距要变大,才能再次在光屏上得到清晰的像,而像的大小要比移动前的要大一些。
(3)[4]根据光路可逆,若蜡烛与光屏不动,只移动透镜,要想再次成清晰的像,须让此时的物距为15cm,像距为40cm,那么凸透镜就应该移动到25cm处。
7.小华用同一个凸透镜进行了如图所示的探究。
(1)将凸透镜正对太阳,调整凸透镜下方白纸的位置,直至白纸上出现一最小、最亮的光斑,实验示意图如图甲所示,由此可知,该凸透镜的焦距为_________cm;
(2)在图乙中,蜡烛位于光具座20cm的刻度线处,若保持凸透镜和光屏的位置不动,则小华需要将蜡烛移到________cm刻度线的位置,光屏上才能成清晰的像;
(3)保持蜡烛在20cm的刻度线处、光屏在50cm的刻度线处的位置不变,小华将位于30cm刻度线处的凸透镜向左或向右移动,但无论怎样移动,均无法在光屏上看到清晰的像,其原因是:
当凸透镜左移时,凸透镜成的是______(选填“虚”或“实”)像,需要在光屏的一侧透过凸透镜来观察所成的像;当凸透镜右移时,凸透镜所成像的像距会______(选填“大于”“等于”或“小于”)此时光屏到凸透镜的距离。
【答案】10.010.0虚大于
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]太阳光相当于平行光,凸透镜的光心对准刻度尺的10.0cm位置,而光斑所在的位置对准刻度尺零刻度线;平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点,所以该光斑就是焦点所在的位置,该凸透镜的焦距是
该凸透镜的焦距是
。
(2)[2]光屏和凸透镜的距离是20.0cm,像距是焦距的两倍,要在光屏上能成清晰的像,根据凸透镜的成像规律可知,物距也应该是焦距的两倍,所以小华需要将蜡烛移到10.0cm刻度线的位置,光屏上才能成清晰的像。
(3)[3]从图中可以看到,当凸透镜左移时,物距会小于一倍焦距,根据凸透镜的成像规律可知,凸透镜成的是正立、放大的虚像。
[4]当凸透镜右移,物距大于一倍焦距小于两倍焦距时,根据凸透镜成像规律可知,所成清晰的像像距是大于两倍焦距的,即所成的像在50.0cm刻度的右侧,凸透镜所成像的像距会大于此时光屏到凸透镜的距离。
8.小华进行“探究凸透镜成像规律”的实验。
如图所示,实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、凸透镜A、凸透镜B、平行光光源(接通电源后可发出平行光)、光具座等器材。
(1)根据图甲所示,该凸透镜A的焦距是fA=_____cm。
(2)如图乙,实验时,需要把凸透镜A、光屏和蜡烛烛焰的中心调到_____。
(3)如图乙,小华把凸透镜A固定在光具座上50cm刻度线处,将蜡烛移至光具座上20cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在在光屏上成清晰的像,则该像是_____(选填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像,此成像特点常应用在_____(选填“放大镜”“照相机”或“幻灯机”)上。
(4)保持蜡烛位置不变,小华用焦距fB为12cm的凸透镜B替换凸透镜A,将凸透镜B固定在光具座上50cm刻线处,若想在光屏上得到清晰的像,光屏向_____(选填“左”或“右”)移动。
【答案】10cm同一水平高度缩小照相机右
【解析】
【分析】
(1)根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断.焦点到凸透镜光心的距离即为焦距。
(2)为使像成在光光屏中央,应把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛,将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上。
(3)掌握凸透镜成像的规律及应用,知道照相机是根据当物距大于2倍焦距时,成缩小倒立实像的原理制成的。
(4)物距大小不变,但是凸透镜的焦距变小,会聚能力变强,相当于物距增大,根据凸透镜成实像时,物距减小,像距增大,像变大进行判断。
【详解】
(1)[1]由图甲可知,平行光光源发出平行于透镜主光轴的平行光照射到凸透镜A上,在透镜另一侧移动光屏直到光屏上的光斑最小,则最小的光斑即为焦点,焦点到凸透镜光心的距离为10.0cm,所以凸透镜的焦距fA=10.0cm。
(2)[2]把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛,将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上,其目的是使像成在光屏中央。
(3)[3][4]如图乙所示,保持凸透镜A位置不变,将点燃的蜡烛放在光具座上20cm刻线处时,此时物距
则物距大于2倍焦距,移动光屏,此时应该能成一个倒立、缩小的实像,照相机是根据这个原理制成的。
(4)[5]保持蜡烛与凸透镜在如图所示的位置不变,用焦距fB为12cm的凸透镜B替换凸透镜A,凸透镜的焦距变大,对光线的会聚能力变弱,像距要增大,则光屏要向右移动靠近凸透镜。
9.小林同学利用图示装置来研究凸透镜成像。
(1)实验前,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度的目的是_______。
(2)如图a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;保持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,此时所成的像是倒立_______的实像。
(3)实验过程中蜡烛燃烧一段时间后,若仍使烛焰的像位于光屏中央,蜡烛和凸透镜不动,则光屏应_______(选填“向上”或“向下”)移动。
(4)在上述探究活动中,若一支蜡烛与光屏间的距离为L,与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L0,如图b所示,则该透镜两倍焦距2f_______L(选填“>”“<”或“="),透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s=______(L0、L表示)。
【答案】使烛焰成的像在光屏的中央位置;缩小;向上;<;
。
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]实验前,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度的目的是使烛焰成的像在光屏的中央位置,便于观察;
(2)[2]凸透镜位于光具座上A处时,恰好在光屏上成清晰的像,因为物距小于像距,成倒立、放大的实像,保持蜡烛和光屏位置不变的情况下,将凸透镜向右移到B处,物距大于像距,成倒立、缩小的实像。
(3)[3]蜡烛燃烧变短时,所成的像移到了光屏中心的上方,为了使像成在光屏的中央,则光屏应向上移动。
(4)[4]当凸透镜位于光具座上A处时
,
所以
[5]当凸透镜位于光具座上A处,透镜到蜡烛的距离为L0,将凸透镜向右移到B处,透镜到蜡烛的距离为
,所以透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s=
10.某小组同学用如图甲的装置“探究凸透镜成像特点”,他们进行实验的同时在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小,如图乙(用带箭头的线段表示物或像,A'、B'分别表示蜡烛在A、B处像的位置)
(1)他们将平行光正对凸透镜照射,在距离凸透镜15cm的光屏上出现了一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距f=_____cm。
(2)从图乙中可以看出,蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、_____的实像。
生活中利用这个成像特点制成了_____(写出一个即可)。
(3)和其他小组交流后发现,当蜡烛在距透镜15cm~30cm之间时,像均成在透镜另一侧距透镜30cm以外处。
但是,当它们把蜡烛放在C位置时,在光具座上无论怎样移动光屏,都不能得到清晰的像,原因是像距_____。
(4)为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上,他们采用了两种做法:
做法一:
保持蜡烛和透镜的位置不变,更换凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像,这表明像距变_____了,由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强,此透镜焦距_____15cm(选填“大于”“小于”或“等于”)。
做法二:
保持蜡烛和透镜的位置不变,在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像,由此实验联系实际,远视眼的晶状体焦距较_____(选填“大”或“小”),将近处物体的像成在视网膜_____方(选填“前”或“后”),故需配戴_____透镜矫正。
【答案】15放大投影仪/幻灯机太大/超出光具座长度范围小小于大后凸
【解析】
【分析】
(1)根据凸透镜焦距的定义和用平行光测焦距的方法得出凸透镜的焦距;
(2)当2f>u>f时,凸透镜成倒立放大的实像,应用是幻灯机或投影仪;
(3)成实像时,物距越小,像距越大,据此分析;
(4)要重新成像:
做法一:
更换焦距更小的凸透镜;
做法二:
增加一个凸透镜,增强对光的会聚能力。
【详解】
(1)当凸透镜将平行光汇聚为最小、最亮的光斑时,此处为焦点,焦点到光心的距离为焦距,所以此凸透镜的焦距为15cm;
(2)从图乙中可以看出,蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、放大的实像。
此时2f>u>f,凸透镜成倒立放大的实像,应用是幻灯机或投影仪;
(3)当蜡烛在C点时,物距接近于焦距,像距太大,光具座的长度,像不能成在光屏上,即原因是此时像距太大,超出了光具座的长度范围;
(4)保持蜡烛和透镜的位置不变,做法一:
更换凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像,说明像距变小了,由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强,焦距变小,则此透镜焦距小于15cm;
做法二:
保持蜡烛和透镜的位置不变,在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜,在光具座上移动光屏,光屏上又出现了清晰的像;
根据远视眼的成像特点知,远视眼的晶状体焦距较大,将近处物体的像成在视网膜后方,故需配戴凸透镜矫正,与此时的成像情况类似。
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