物理 凸透镜成像的规律的专项 培优 易错 难题练习题附答案.docx
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物理凸透镜成像的规律的专项培优易错难题练习题附答案
一、初中物理凸透镜成像的规律
1.如图所示,在“用‘凸透镜’观察周围的景物”活动中,小科将印有绿色环保标志“
”的纸固定在墙上,再将一只装有水的圆柱形玻璃杯移到标志的正前方,然后改变破璃杯与标志之间的距离。
小科站立时透过玻璃杯和水观察。
下列图象中,不可能看到的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.因为装有水的圆柱形玻璃杯,中间厚边缘薄,相当于柱形凸透镜,所以成像时左右颠倒,上下不变。
当物距小于焦距时,成正立放大的虚像,即左右变大,上下不变,故A可能出现,不符合题意;
B.当物距大于焦距小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像,即左右颠倒变大,上下不变,故B可能出现,不符合题意;
C.柱形凸透镜成像时左右颠倒,上下不变,不可能出现左右和上下都颠倒的像,故C不可能出现,C符合题意;
D.当物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,左右颠倒变小,上下不变,故D可能出现,不符合题意。
故选C。
2.两平面镜AM,AN之间的夹角为90°,凸透镜的主光轴恰好是该直角的角平分线,凸透镜的光心为O,A点恰好是凸透镜的焦点,光源S位于主光轴上,通过该系统,光源S所成的像为()
A.四个虚像,三个实像B.四个虚像,一个实像
C.三个虚像,一个实像D.三个虚像,两个实像
【答案】B
【解析】
【详解】
S通过两个平面镜成3个虚像,(因为其中两个重合了),分别是S1、S2、S3;
S1、S2分别在凸透镜的焦点处,则不能成像,只有S3在凸透镜的焦点以外,且通过凸透镜的光心,可以成一个实像S4;
S在凸透镜的焦点以内,由u<f,成正立放大的虚像S′;综上分析,通过该系统,光源S所成的像有四个虚像,一个实像。
3.用照相机拍摄水池底部的物体时,若保持照相机的位置不变,比较池中有水和无水两种情况(假设两种情况下,人眼看到的物体等大),则有水时()
A.暗箱应略短一些,得到的像会略大些B.暗箱应略长一些,得到的像会略大些
C.暗箱应略短一些,得到的像会略小些D.暗箱应略长一些,得到的像会略小些
【答案】B
【解析】
【详解】
照相机是利用凸透镜成像原理工作的。
当无水时物体在光屏(暗箱)上形成一个倒立、缩小的实像,当有水时,由于光的折射,物体感觉变浅,相当于靠近凸透镜,根据“物近像远像变大”原则,在暗箱上得到的像会比原来的像略大一些。
故B正确。
4.如图所示,光屏上能看到烛焰清晰的像,下列操作不能使光屏上清晰的像变大的是()
A.保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调
B.保持蜡烛和光屏的位置不变,只将凸透镜向左移动适当距离
C.保持凸透镜的位置不变,将蜡烛和光屏都向右移动适当距离
D.换一个焦距更小的凸透镜,调整光屏至适当的位置
【答案】D
【解析】
【详解】
A.从图中可以看到,烛焰的物距
大于像距
,由于在光屏上能看到烛焰清晰的像,根据凸透镜的成像规律可知,这个像应该是倒立、缩小的实像;当保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调后,根据光路的可逆性可知,在光屏上也能看到烛焰清晰的像,此时物距
小于像距
,根据凸透镜的成像规律可知,这个像应该是倒立、放大的实像,这个操作可以使光屏上清晰的像变大,A项不合题意;
B.保持蜡烛和光屏的位置不变,只将凸透镜向左移动适当距离,那么物距
会变小,像距
会变大,根据凸透镜的成像规律可知,当物距变小时,像距变大时,像会变大,所以能使光屏上清晰的像变大,B项不合题意;
C.保持凸透镜的位置不变,将蜡烛和光屏都向右移动适当距离,根据凸透镜的成像规律可知,当物距变小时,像距变大时,像会变大,能使光屏上清晰的像变大,C项不合题意;
D.换一个焦距更小的凸透镜,那么物距不变,根据凸透镜的成像规律可知,像距会变小,调整光屏至适当的位置,所成的清晰像会更小,不能使光屏上清晰的像变大,选项D符合题意。
5.在做“探究凸透镜成像的规律”实验时,某实验小组所描绘的像距随物距变化的关系图线如图所示.图线中A、B、C三点分别与蜡烛在光具座上移动过程中的三个位置相对应.则下列说法正确的是
A.蜡烛处于AB间某一位置时,成倒立、缩小的实像
B.蜡烛处于BC间某一位置时,成倒立、放大的实像
C.将蜡烛从C移动到B的过程中,所成像逐渐增大
D.将蜡烛从B移动到A的过程中,所成像逐渐减小
【答案】C
【解析】
【分析】
(1)根据u=v=2f,成倒立、等大的实像,判断凸透镜的焦距.
(2)根据物距和焦距,判断凸透镜成像情况:
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.
(3)凸透镜成实像时,物距减小,像距增大,像变大.
【详解】
(1)由图象知,
,此时凸透镜成倒立、等大的实像,所以凸透镜的焦距:
.
(2)物距大于一倍焦距时,凸透镜成实像.
A、蜡烛处于AB间某一位置时,2f>u>f,成倒立、放大的实像.选项错误.
B、蜡烛处于BC间某一位置时,u>2f,成倒立、缩小的实像.选项错误.
C、将蜡烛从C移动到B的过程中,物距大于一倍焦距时,凸透镜成实像.物距减小,像距增大,像变大.选项正确.
D、将蜡烛从B移动到A的过程中,物距大于一倍焦距时,凸透镜成实像.物距减小,像距增大,像变大.选项错误.
故选C.
6.将一物体放在凸透镜前,使物距依次为6cm、18cm和24cm,分别得到放大的虚像、放大的实像和缩小的实像,则凸透镜的焦距f满足关系式
A.f<6cmB.6cm<f<18cm
C.9cm<f<12cmD.18cm<f<24cm
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
当物距为6cm时,成放大的虚像,所以f>6cm.
当物距等于18cm时,成放大的实像,即物距在一倍到二倍焦距之间,则9cm<f<18cm.
当物距等于24cm时,成缩小的实像,所以24cm>2f,则f<12cm.
故:
9cm<f<12cm,C符合题意.
选C.
【点睛】
重点是凸透镜成像规律的应用,关键是根据每次成像时的特征,列出相应的不等式,综合求解.
7.如图所示,光屏上得到一个清晰的像,此时蜡烛到凸透镜的距离为24cm,则下列说法正确的是()
A.此时的应用是投影仪,且凸透镜的焦距小于12cm
B.只将凸透镜向左移动,就可以在光屏上得到倒立缩小的像
C.在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜,凸透镜和光屏不动,蜡烛向右移动光屏上会成清晰的像
D.将蜡烛移到距离凸透镜18cm,向右调节光屏到适当位置,在光屏上可能得到放大的像
【答案】D
【解析】
【详解】
A.物距大于1倍焦距小于2倍焦距成倒立放大的实像,应用是投影仪;则
;又因为
,所以
,故A错误;
B.只将凸透镜向左移,减小物距,此时应该增大像距,且物像之间的距离增大,故光屏向右移动才可以在光屏上得到清晰放大的像,故B错误;
C.近视眼镜的镜片是凹透镜,对光线由发散作用;若在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜时,光线会延迟会聚,所以像会落在光屏的右侧;如果此时蜡烛向右移动,物距减小,像距增大,像会更加远离光屏,光屏应该向右移动才能得到清晰的像,故C项错误;
D.将蜡烛右移至距离凸透镜18cm,由
可知,此时物距仍大于焦距,故向右调节光屏至适当位置,在光屏上仍可能得到清晰放大的像,故D正确;
8.某同学在做凸透镜成像实验时,当物距u=30厘米,像距v=20厘米时,光屏上呈现烛焰清晰的像。
若烛焰移到离凸透镜12厘米处,所成的像一定是
A.倒立的B.正立的C.放大的D.缩小的
【答案】C
【解析】
【详解】
当物距u=30cm,像距v=20cm时,光屏上呈现烛焰清晰的像,所以
,
,
所以凸透镜的焦距为:
。
若将烛焰置于距凸透镜12cm处时,即u=12cm,有两种情况:
若焦距在10cm和12cm之间则
,
物体通过凸透镜成倒立、放大的实像;若焦距在12cm和15cm之间,则
,
物体通过凸透镜成正立、放大的虚像。
由以上知,故只有C正确。
故选C。
9.物体放在凸透镜的主光轴上,在距透镜40cm处的光屏上得到一个倒立、放大的像,则该透镜的焦距可能是
A.40cmB.30cmC.20cmD.10cm
【答案】D
【解析】
在凸透镜成像时,得到的实像都可以用光屏承接,所以在光屏上得到一个倒立、放大的实像;即2f>U>f,v>2f;
而透镜到光屏的距离为像距,即v=40cm,所以,40cm>2f,解得:
20cm>f,只有D选项符合条件.故选D.
思路分析:
在凸透镜成像时,得到的实像都可以用光屏承接,而虚像则不可以,所以在光屏上得到一个倒立、放大的实像.而凸透镜成倒立、放大的实像时,此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距,像距大于2倍焦距,从而可以计算出该透镜的焦距.
试题点评:
本题通过凸透镜成像情况,根据物距和焦距、像距和焦距的关系解不等式确定凸透镜的焦距范围.因此解答此题要求学生应具备一定的学科综合能力.需要注意的是透镜到光屏的距离为像距.
10.如图,小明在实验室探究凸透镜成像规律,先把凸透镜、光屏放在光具座上,发现窗外景物在光屏上成清晰的像。
于是把蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上,在如图的四个实验情境中,能够在光屏上得到清晰的像是()
A.
B.
C.
D.
【答案】B
【解析】
【详解】
A.把凸透镜、光屏放在光具座上,发现窗外景物在光屏上成清晰的像,说明此时的成像原理与照相机相似,物距大于二倍焦距,像距在二倍焦距与一倍焦距之间,由图甲可得,此时像距为15cm,故可以得到
化简可得
此外,由图甲可知,像距为15cm时,物距在窗外,说明此时像距接近一倍焦距,即焦距更靠近15cm,且光路可逆,若物距为15cm时,像的位置应该在窗外,像距超出光具座范围。
选项A图中物距为10cm,此时像距应该超出光具座范围或成虚像,故A不符合题意;
B.此时物距约为38cm,稍大于二倍焦距,像距为25cm,稍小于二倍焦距,满足
和焦距更接近15cm的条件,此时成倒立、缩小的实像,故B符合题意;
C.若此时光屏上能看到清晰地像,则物距等于像距为20cm,则焦距为10cm,更接近7.5cm,不符合题意;
D.若此时能在光屏上看到清晰地像,则像距为12cm,此时蜡烛应该才窗外,超出光具座范围,故D不符合题意。
故选B。
11.在“探究凸透镜成像规律的实验”中,小明调节蜡烛,凸透镜和光屏的位置,在光屏上成清晰的像如图所示,下列说法正确是()
A.照相机是利用了图中的成像规律
B.换上焦距小一些的凸透镜,只将蜡烛向左适当移动就能在光屏上接收到清晰的像
C.如果使蜡烛向左移动,光屏需要向右移动才能接收到清晰的像
D.如果把蜡烛与光屏对调,光屏上将会出现清晰的像
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知,成像时,像距小于物距,所以成一个倒立缩小的实像,和照相机的原理相同,故A正确;
B.如果换一个焦距较小的透镜,所成的像将变小,像距也变小,像成在光屏的左边,所以要想让像成在光屏上,应该将蜡烛向右移动,从而像也向右移动直到光屏上,故B错误;
C.如果使蜡烛向左移动,像也向左移动,所以光屏要向左移动才能接收到清晰的像,故C错误;
D.如果把蜡烛和光屏对调,根据光路的可逆性,光屏上会成一个倒立放大的实像,故D正确。
故选AD。
12.小明用放大镜看自己的指纹,如图所示。
随后小明拿着同一个放大镜看窗外的物体,并且离窗外的物体越来越远,如图所示。
以下说法正确的是( )
A.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是正立、放大的实像
B.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是倒立、放大的虚像
C.小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,看到的是像越来越小
D.小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,看到的是像虚像
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
AB.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是正立、放大的虚像,不是实像,也不是倒立的,A、B错误;
CD.小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,根据凸透镜的动态成像规律可知,物体到凸透镜的距离越大时,像到凸透镜的距离越小,所成的像是越来越小的,并且是实像;C正确、D错误。
故选C。
13.如图所示,在探究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏之间的距离为下图时,在光屏上得到一个清晰缩小的实像。
下列说法错误的是
A.该凸透镜的焦距大于10㎝、小于15㎝
B.只将凸透镜向左移,可以在光屏上得到清晰放大的像
C.只将蜡烛和光屏互换,可以在光屏上得到清晰的缩小像
D.将蜡烛远离凸透镜时,为了在光屏上得到清晰的像,可在凸透镜前放一个凹透镜。
【答案】C
【解析】
【分析】
凸透镜成像规律:
u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f;
u=2f,成倒立、等大的实像,v=2f,求焦距;
2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f;
u<f,成正立、放大的虚像。
【详解】
A、观察图示可知,物距大于像距,则在光屏上得到一个清晰缩小的实像,所以u=30cm>2f,解得f<15cm;而像距v=20cm,f<20cm<2f,解得10cm<f<20cm;故凸透镜的焦距的范围是:
10cm<f<15cm,故A正确;
B、只将凸透镜向左移,减小物距,增大像距,根据光路可逆的特点,可知在光屏上能得到清晰放大的像,故B正确;
C、只将蜡烛和光屏互换,根据光路可逆可知,可以在光屏上得到清晰放大的像,故C错误;
D、蜡烛远离凸透镜时,物距变大,像距将变小,为了在光屏上得到清晰的像,应使光线发散一些,所以用一个凹透镜,D正确。
故选:
C。
14.如图所示,白板上画有两个黑色箭头(图甲),用玻璃杯装半杯水放在白板前(图乙),人眼观察到位于下方的箭头明显发生了变化,下列判断正确的是( )
A.玻璃杯下半部相当于一个凹透镜
B.下方箭头是凸透镜形成的虚像
C.下方箭头成像原理在生活中的应用是照相机
D.把玻璃杯移得离白板更远一点,观察到下方的箭头比移动前变得更大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.玻璃杯下半部分的中间厚,边缘薄,相当于一个凸透镜,故A错误;
B.据图能看出,此时成一个倒立、缩小的实像,故B错误;
C.据B可知,成倒立、缩小的实像,所以此时相当于物体处于2倍焦距以外,像成在另一侧的1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用该原理制成的,故C正确;
D.凸透镜成实像时,增大物距,像距缩短,像变小;把玻璃杯移得离白板更远一点,即增大物距,观察到下方的箭头比移动前变得更小,故D错误。
故选C。
15.在探究凸透镜成像规律的实验中,小欢同学将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置时,恰好在凸透镜后30cm处的光屏上出现一个与蜡烛等大倒立的像:
若将此蜡烛移至凸透镜前12cm处时,则( )
A.光屏上出现倒立放大的实像
B.光屏上出现倒立缩小的实像
C.无论怎样移动光屏,光屏上均不会出现实像
D.将光屏远离凸透镜方向移动一段距离,光屏上才会出现倒立放大的实像
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
距离凸透镜30cm的光屏上得到一个清晰的与物体等大的像,所以
v=30cm=2f
则
f=15cm
若现将物体移至透镜前12cm处时,此时物距
u=12cm
则物距应小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上,故光屏上不会出现像,故ABD不符合题意,C符合题意.
16.如图所示,为凸透镜成像的另一拓展规律在照相问题中的运用。
即用可变焦距的光学照相机把远处的景物“拉近”进行拍摄,就是说,虽然被拍摄的照相机镜头之间的距离基本不变,但仍可以使底片上所成的像变大。
关于这个过程,下列说法中正确的是()
A.焦距变大,像距也变大
B.焦距变小,像距也变小
C.焦距变大,像距变小
D.焦距变小,像距变大
故【答案】A
【解析】变焦的照相机,当照相机的焦距增大时,虽然物距基本不变,但是由于照相机的焦距变大,物距相对减小,根据物距和像距的变化关系可知:
当物距相对减小时,像距也变大,像也变大.
17.小蕊做“研究远视眼的矫正”实验时,她把凸透镜看作眼晴的晶状体,光屏看作眼睛的视网膜,烛焰看作眼睛观察的物体.她拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,如图所示.若拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊.下列操作能使光屏上重新得到清晰像的是
A.将光屏适当靠近凸透镜B.将蜡烛适当靠近凸透镜
C.将光屏适当远离凸透镜D.将蜡烛适当远离凸透镜
【答案】CD
【解析】
【详解】
远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,而蜡烛烛焰的像实际上在光屏后;拿走远视镜则烛焰的像变得模糊,原因是烛焰清晰的像在光屏的后面;
AB.将光屏适当靠近凸透镜或将蜡烛适当靠近凸透镜,所成的像会更加模糊,故AB不符合题意;
CD.可以用增大光屏与凸透镜的距离或增大蜡烛与凸透镜的距离,使得光屏上呈现一个清晰的像的目的,故CD符合题意。
18.小明在探宄凸透镜成像规律时,将焦距为10cm的凸透镜甲固定在光具座上50cm刻线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上35cm刻线处,移动光屏到80cm处,烛焰在光屏上成清晰的像,如图所示:
之后他保持蜡烛的位置不变,将凸透镜甲换成焦距为5cm的凸透镜乙并保持位置不变,移动光屏使在光屏上再次成烛焰清晰的像。
则对于这两次成像实验()
A.利用凸透镜甲,在屏上得到的是倒立、缩小的像
B.利用凸透镜甲,在屏上得到的是倒立、放大的像
C.利用凸透镜乙成像时,像距大于30cm
D.利用凸透镜乙成像时,像距小于30cm
【答案】BD
【解析】
【分析】
【详解】
AB.凸透镜甲焦距为10cm,物距为:
u=50cm-35cm=15cm,
当f
故A错误,B正确;
CD.凸透镜乙焦距为5cm,此时物距u=15cm,则u>2f,所以5cm 19.如图是用来研究凸透镜成像规律的实验图(屏未画出),当蜡烛和透镜放在图示位置时,通过移动光屏,可以在光屏上得到一个缩小的像。 若透镜位置不变,将蜡烛移到刻度为30cm处,则 A.移动光屏,可能在屏上得到倒立放大的像 B.移动光屏,可能在屏上得到倒立缩小的像 C.移动光屏,可能在屏上得到正立放大的像 D.移动光屏,可能在屏上得到正立等大的像 【答案】AB 【解析】 【详解】 如图,物距为 u=40cm−10cm=30cm 时,成倒立、缩小的实像,这是照相机的成像原理,u 2f,所以 30cm 2f 所以凸透镜的焦距范围为: f 15cm 若透镜位置不变,将蜡烛移到刻度为30cm处,则此时物距为 u=40cm−30cm=10cm A.若 f cm,此时 u 2f,移动光屏,可能在屏上得到倒立放大的像,故A符合题意; B.若f cm,此时u 2f,移动光屏,可能在屏上得到倒立缩小的像,故B符合题意; CD.根据凸透镜成像规律可知,无论如何移动光屏,光屏上都不可能此正立的虚像,故CD不符合题意。 20.如图所示,将点燃的蜡烛放在距凸透镜20cm处时,在另一侧距凸透镜20cm处的光屏上出现了一个与烛焰等大的清晰像,若保持蜡烛的位置不变,更换一个焦距为15cm的凸透镜,要想在屏上出现清晰像,下列操作可行的是 A.使屏远离透镜B.使屏靠近透镜 C.使屏向上移动D.使屏向下移动 【答案】A 【解析】 【详解】 根据题意,当物距20cm时,在另一侧距凸透镜20cm处的光屏上可以得到一个与蜡烛等大的像,由凸透镜成像规律知,此时u=v=2f=20cm,则焦距为f=10cm;更换凸透镜焦距为15cm时,15cm<20cm<30cm,即蜡烛在凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间,此时凸透镜成倒立、放大的实像,像距为v>2f=30cm,则屏应远离透镜才能出现清晰像.故A正确.
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