上海上海理工大学附属初级中学物理光的折射 透镜单元测试与练习word解析版.docx
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上海上海理工大学附属初级中学物理光的折射透镜单元测试与练习word解析版
一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题(难)
1.用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。
图甲中一束平行光射向凸透镜,光屏上得到一个最小、最亮的光斑(未画出)。
(1)凸透镜的焦距是______cm;
(2)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出),则该像是倒立、______的实像。
若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处,则将光屏移动到______cm刻度线处,可以再次看到清晰的像;
(3)若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片,则将光屏向______(左/右)移动才能再次看到清晰的像,若放上镜片后,保持光屏的位置不动,将凸透镜换成一个焦距更______(选填“大”或“小”)的凸透镜,也能够在光屏上看到清晰的像;
(4)若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气,发现光屏上“烛焰尖部”变模糊,则将光屏向______(左/右)移动,“烛焰尖部”又会变清晰。
【答案】10.0放大75右小左
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]光屏上得到一个最小、最亮的光斑,即凸透镜的焦点;则由图知,该凸透镜的焦距为
f=60.0cm-50.0cm=10.0cm
(2)[2]当蜡烛、凸透镜位于图乙中刻度对应的位置时,物距为
50.0cm-35.0cm=15.0cm
物距大于1倍焦距而小于2倍焦距,所以此时凸透镜能成倒立、放大的实像。
[3]若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处,物距为
55.0cm-35.0cm=20.0cm=2f
物距等于2倍焦距,所以此时凸透镜能成倒立、等大的实像,像距也等于2倍焦距,故将光屏移动到75cm刻度线处,可以再次看到清晰的像。
(3)[4][5]图乙中光屏上恰好成一清晰的像,在烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片后,因近视眼镜的镜片为凹透镜,对光线起发散作用,将光屏向右移动才能在光屏上成清晰的像。
若放上镜片后,保持光屏的位置不动,将凸透镜换成一个焦距更小的凸透镜,也能够在光屏上看到清晰的像。
(4)[6]在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气,A点气体流速变大,则A点处气体压强变小,烛焰将向左移动,物距增大,像距应减小,所以应将光屏向左移动,“烛焰尖部”又会变清晰。
2.小丽同学用焦距为15cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验:
(1)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时,光屏上会得到一个清晰的倒立、______的实像,如果在凸透镜前放一个近视镜,小丽需要向______(填“左”或“右”)移动光屏才能看到烛焰清晰的像;
(2)如图乙所示,一条平行于凹透镜主光轴的光线,经凹透镜和凸透镜折射后恰好经过
点,请在图中画出经过两透镜后的折射光线______。
(F为凹透镜的虚焦点)
【答案】等大右
【解析】
【分析】
(1)根据物体在凸透镜的二倍焦距处的成像性质进行判断;正常的眼睛可以将光线会聚在视网膜上。
近视眼会将物体的像呈在视网膜之前,应该佩戴凹透镜进行矫正。
远视眼会将物体的像呈在视网膜之后,应该佩戴凸透镜进行矫正;
(2)根据凹透镜对光线有发散作用作图。
【详解】
(1)[1]由题意和图甲可知,凸透镜的焦距是15cm,物距
同理像距等于
,由凸透镜成像规律可知,此时光屏上会得到一个倒立、等大的实像。
[2]在蜡烛和透镜之间放上一个近视镜,近视眼镜(凹透镜)对光线有发散作用,使光线延迟会聚,为了使光屏上还能出现清晰的像,则光屏需要适当向右移动。
(2)[3]平行于主光轴的光线,经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线经过焦点,由题意可知该光线经凸透镜折射后恰好经过
点,据此完成光路图,如图所示:
3.丁丁用一个焦距未知的透镜和相关器材探究“凸透镜成像的规律”:
(1)如图甲所示,只需将凸透镜向_______(填“左”或“右”)调节到适当位置即可测出凸透镜焦距;
(2)丁丁把点燃的蜡烛安装在光具座上,如图乙所示。
此时只需调节______(填“蜡烛”或“光屏”)到适当的位置,光屏上便会出现______(填“正立”或“倒立”)、______(填“放大”、“等大”或“缩小”)的像。
此规律在生活中的应用是______(填“照相机”或“投影仪”)。
(3)若器材的位置仍如图乙所示,丁丁只需要在蜡烛和凸透镜之间放置一个焦距合适的______(填“凸透镜”或“凹透镜”),也可以在光屏上看到清晰的像。
【答案】左光屏倒立放大投影仪凸透镜
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图可知,将凸透镜向左移动,光屏上的光斑将变小,当光屏上出现最小最亮的光斑时,该点为凸透镜的焦点,测量焦点到凸透镜光心的距离即为凸透镜的焦距。
(2)[2][3][4]由图甲可知,凸透镜的焦距大于15cm,图乙中蜡烛和光屏之间的距离为45cm,小于4倍焦距,所以只移动凸透镜,在光屏上不可能出现实像;图乙中凸透镜到光屏的距离等于15cm,小于1倍焦距,所以只移动蜡烛,在光屏上不可能出现实像;图乙中凸透镜到蜡烛的距离等于30cm,大于1倍焦距小于二倍焦距,而凸透镜到光屏的距离较小,所以只移动光屏到适当位置,光屏上会出现倒立放大的实像,生活中的投影仪就是利用这一原理工作的。
(3)[5]图乙中此时成像在光屏后,相当于远视眼,所以在像在蜡烛和凸透镜之间放置一个焦距合适的凸透镜,也可以在光屏上看到清晰的像。
4.小明选择了一块焦距未知的凸透镜,对凸透镜成像特点进行了探究
(1)如图1所示,为测量凸透镜焦距,他将一束平行光正对透镜射入,并调节光屏位置直到在屏上得到一个最小的光斑,该透镜的焦距f=_____cm:
(2)实验前需调节烛焰、凸透镜和光屏三者的高度,使它们的中心在凸透镜的_____。
(3)图2中的光屏上得到了清晰的烛焰像,小明将眼镜片放在凸透镜前,光屏上的像变模糊了,适当向左移动光屏,屏上的像就又清晰了,由此可判断小明是_____(填“近视”、“远视”)眼;
(4)小明用该凸透镜和图3所提供的器材自制简易照相机。
①为了更清楚地观察像,应选择_____(选填“较暗”、“较亮”)的物体拍摄;
②图3中内、外筒的长度分别为10cm、7.5cm,小明在教室内将自制照相机对准教室的窗户,为了通过调节内筒能在薄膜上成清晰的像,薄膜应安放在内筒中与A端距离至少超过_____cm处:
③小明用自制相机拍摄近处景物后,再用它来给窗外远处的楼房“拍照”,则需将内筒向_____(选填“里推”或“外拉”)
【答案】8.0主光轴远视较亮0.5里推
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]调节光屏位置直到在屏上得到一个最小的光斑,则该点为焦点,焦点到凸透镜光心的距离为焦距,故由图可知,该透镜的焦距为8.0cm。
(2)[2]实验前调节烛焰中心心、凸透镜光心和光屏中心在同一高度,即三者的中心在凸透镜的主光轴上。
(3)[3]小明将眼镜片放在凸透镜前,光屏上的像变模糊了,适当向左移动光屏,屏上的像就又清晰了,说明眼镜片对光有会聚作用,所以为远视眼镜。
(4)①[4]为了更清楚地观察像,应选择较亮的物体拍摄。
②[5]调节内筒在薄膜上成清晰的像,则像距应该在一倍焦距和二倍焦距之间,又因为凸透镜的焦距为8.0cm,则像距为8.0~16.0cm,,薄膜应安放在内筒中与A端距离至少超过
③[6]小明用自制相机拍摄近处景物后,再用它来给窗外远处的楼房“拍照”,即物距变大,则像距变小,则需将内筒向里推。
5.如图所示,小明在探究“凸透镜成像规律”的实验中,依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上,调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
(F和F’为凸透镜的焦点,P和P’到凸透镜的距离为二倍焦距。
)
(1)保证蜡烛、凸透镜的位置不变,应将光屏向________(选填“左”或“右”)移动,才能在光屏上得到清晰倒立的________(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。
生活中的________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用了这样的成像原理;
(2)下表中是小明同学实验时记录的几组数据:
实验次数
1
2
3
4
5
物距u/(cm)
30
20
15
10
5
像距v(cm)
15
20
30
40
/
①实验所用的透镜的焦距为________;
②第1次实验后,小明将一远视眼镜紧贴在凸透镜的左侧,要在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向________(选填“靠近”或“远离”)透镜方向移动;
③交流数据过程中,老师指出表格中第________次实验数据是编造的,请你写出老师做出判断的依据是什么_______________________。
【答案】左缩小照相机10cm靠近4物距等于焦距时,凸透镜不成像
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]依据凸透镜成像规律,可知物距大于2倍焦距时成缩小倒立的实像,此时像距小于2倍焦距,因此应将光屏向左移动。
[3]照相机照相时成缩小倒立的实像,与凸透镜物距大于2倍焦距时成像特点相同,即照相机利用了凸透镜成像规律中物距大于2倍焦距时成缩小倒立的实像的成像原理。
(2)①[4]根据表中数据可以知道,当物距等于20cm时,像距也等于20cm,,此时物距等于像距等于二倍焦距,因此焦距等于10cm。
②[5]远视眼镜是凸透镜,它对光具有会聚作用,如果把它紧贴在凸透镜的左侧会使原来会聚成像的光线提前会聚,所以要想接到清晰的像,光屏要靠近透镜。
③[6][7]由第4次实验数据可以知道,此时物距等于焦距,物距等于焦距时,凸透镜不成像。
6.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。
7.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。
8.在探究“凸透镜成像规律”的实验中,下表是小明同学实验时记录的几组数据:
实验次数
物距u/cm
像距v/cm
1
30
15
2
20
20
3
15
30
(1)依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上,调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在相同_______上;
(2)若图中光屏上成烛焰清晰的像,那么此像是______(选填“放大”或“缩小”)的;
(3)当光屏上得到一个倒立、缩小的像时,保持透镜的位置不变,要使屏上的像变大,应将蜡烛________透镜,并将光屏_______透镜(选填“靠近”或“远离”);
(4)若第4次实验物距为5cm时,成像的特点是_____________________。
【答案】高度放大靠近远离正立、放大、虚像
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]点燃蜡烛后,调节凸透镜和光屏的高度,使它们的中心与烛焰中心大致在相同高度上。
(2)[2]物体到凸透镜的距离是物距,像到凸透镜的距离是像距,如图,物距小于像距,成倒立、放大的实像。
(3)[3][4]光屏上得到一个倒立缩小的实像时,保持透镜的位置不变,要使屏上的像变大些,应减小物距,增大像距,即应将蜡烛靠近透镜,光屏远离透镜移动。
(4)[5]由表格第2次数据
u=v=2f=20cm
解得
f=10cm
若第4次实验物距为5cm,则
u′=5cm<f
根据凸透镜成像特点所成像为:
正立、放大的虚像。
9.小伟用如图甲所示的实验装置探究“凸透镜成像的规律”,所用凸透镜的焦距为10cm
(1)小伟在组装器材时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一水平直线上,这样做的目的是:
_____。
(2)实验过程中,凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。
当蜡烛距离凸透镜15cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个倒立、_____的实像(选填“放大”、“等大”或“缩小”)。
(3)接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离,为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像,他应将光屏向_____透镜方向移动(选填“靠近”或“远离”)此时的像与步骤
(2)中的像相比,大小将变_____。
(4)如图乙所示,小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处,移动光屏,再次得到烛焰清晰的像,利用该成像规律制成的光学仪器是_____(选填“放大镜”投影仪”或“照相机”)。
小伟发现,随着蜡烛燃烧变短,烛焰在光屏上的像会向_____移动。
【答案】使像成在光屏的中央放大靠近小照相机上
【解析】
【详解】
第一空.将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。
点燃蜡烛后,调节凸透镜和光屏的高度,使它们的中心与烛焰中心大致在在同一水平直线上。
其目的是使像成在光屏的中央;
第二空.实验过程中,凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。
当蜡烛距离凸透镜15cm时,f<u<2f,凸透镜成倒立放大的实像,所以移动光屏,可在光屏上得到一个倒立、放大的实像;
第三空.接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离,为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像,根据凸透镜成实像时,物远像近像变小,他应将光屏向靠近透镜方向移动;
第四空.像距变小了,所以此时的像与步骤
(2)中的像相比,像将变小;
第五空.如图乙所示,小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处,此时物距大于2倍焦距时,成倒立缩小实像,利用该成像规律制成的光学仪器是照相机;
第六空.实验一段时间蜡烛变短,由于凸透镜成的是倒立的实像,或根据过光心的光线传播方向不变,可判断光屏上成的像会向上移动。
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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