整理专1凸透镜成像规律及应用解析版配套精选卷文档格式.docx
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大小
缩小
等大
放大
虚实
实像
虚像
应用
照相机、摄像机
测焦距
幻灯机、电影机、投影仪
强光聚焦手电筒、平行光线
放大镜
特点
二倍焦距分大小
一倍焦距分虚实
物像位
置关系
物像异侧
物像同侧
成像
作图
也可以结合下图记忆:
2、凸透镜成像动态规律:
(1)透镜位置不变,移动蜡烛、光屏:
①成实像时,物近像远像变大(或物远像近像变小):
蜡烛越靠近透镜,像变得离透镜越远,像变得越大;
反之,蜡烛越远离透镜,像变得越靠近透镜越,像变得越小。
②成虚像时,物近像近像变小(或物远像远像变大):
蜡烛越靠近透镜,像越靠近透镜,像越小;
反之,蜡烛越远离透镜,像越远离透镜,像越大。
(2)蜡烛和光屏不动,移动透镜:
当移动后的物距等于原来像距时光屏上可以再次成清晰的像。
(3)透镜位置不变,将蜡烛与光屏互换位置:
根据光路的可逆性可知,原来成倒立、缩小像时,互换位置后,成倒立、放大的像;
原来成倒立、放大像时,互换位置后,成倒立、缩小的像。
3、在凸透镜与蜡烛之间加眼镜或透镜
(1)光屏上成清晰像时,在凸透镜与蜡烛之间加透镜或眼镜后,为使光屏上仍成清晰像时光屏或蜡烛移动方向判断:
①在凸透镜与蜡烛之间加远视眼镜凸透镜:
将光屏向靠近透镜方向移动或蜡烛向靠近透镜方向移动,光屏上可再次成清晰的像(凸透镜对光线有会聚作用,凸透镜前再加一个凸透镜时,会使光线提前会聚,像成在光屏前方)。
②在凸透镜与蜡烛之间加近视眼镜凹透镜:
将光屏向远离透镜方向移动或蜡烛向远离透镜方向移动,光屏上可再次成清晰的像(凹透镜对光线有发散作用,凸透镜前再加一个凹透镜时,会使光线延迟会聚,像成在光屏后方)。
(2)光屏上成清断像时,在凸透镜与蜡烛之间加透镜或眼镜,根据使光屏上仍成清晰像时光屏或蜡烛的移动方向,判断透镜或眼镜的类型:
①在蜡烛和凸透镜之间放一副眼镜透镜:
光屏上的像由清晰交模糊了,将光屏向红后透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜远视眼镜即凸透镜;
②在蜡烛和凸透镜之间放一副眼镜(透镜):
光屏上的像由清晰变模糊了,让光屏远离透镜适当距离后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是近视眼镜即凹透镜)。
4、换用更大或更小焦距的透镜(水透镜抽水或注水)
(1)光屏上成清晰像时,换用更大或更小焦距的透镜(水透镜抽水或注水),为再次在光屏上得到清晰的像时,光屏的移动及像的大小变化:
①换用焦距更大的透镜(水透镜抽水):
保持蜡烛和透镜不动,光屏远离透镜[或保持透镜和光屏不动,蜡烛远离透镜],像变大(凸透镜的会聚能力变弱)。
(换用后光屏上像变模糊,是模拟远视眼的形成原因)
②换用焦距更小的透镜(水透镜注水):
保持蜡烛和透镜不动,光屏靠近透镜[或保持透镜和光屏不动,蜡烛靠近透镜],像变小(凸透镜的会聚能力变强)。
(换用后光屏上像变模糊,是模拟近视眼的形成原因)
(2)光屏上成清晰像时,改变物距或像距,换用不同焦距的透镜(水透镜抽水或注水),可使光屏上再次成清晰的像,比较凸透镜焦距的变化情况(判断水透镜抽水或注水):
①透镜和光屏不动,蜡烛靠近透镜(蜡烛和透镜不动,光屏向左移动):
换用更小焦距的透镜(焦距变小或水透镜注水);
②透镜和光屏不动,蜡烛远离透镜(蜡烛和透镜不动,光屏向右移动):
换用更大焦距的透镜(焦距变大或水透镜抽水)。
5、根据物距、像距判断焦距范围:
已知物距u和像距v,可以判断成性质,再把物距、像距值分别代入成放大像或缩小像的范围,联合求解,即可确定焦距范围。
如下图,在光屛上呈现清晰的烛焰的像,那么:
(1)判断u=30cm,v=45cm,相对于已知物距和像距,可以判断此时在光屛上成倒立、放大的实像;
(2)根据成放大实像的条件,f2f,将v=45cm带入得:
45cm>
2f……………………………………………②
联合求解①②不等式组,可得焦距范围:
15cm
10cm,D错误。
故选B。
★考点二:
凸透镜成像实验
◆典例一:
(2021烟台)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,小明利用如图所示的装置进行实验,他先调整烛焰中心、透镜中心及光屏中心位于同一高度上,然后将它们调节到图示位置时,光屏上得到清晰的像。
1此时像的特点是什么?
(说明像的倒正、大小和虚实)______
2若保持透镜位置不动,把蜡烛移到零刻度处,则应向______(选填“左”或“右”)移动光屏才能在光屏上再次得到清晰的像,且像的大小______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
3若将蜡烛移到2021刻度处透镜保持不动,移动光屏后再次得到清晰的像,则此时蜡烛经凸透镜成______(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像;
4人的眼睛是通过改变晶状体的厚度来看清远近不同物体的,现将图中虚线圆圈部分行做是人的“眼睛”,当蜡烛远离“眼睛”时,“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其______(选填“变薄”或“变厚”),改变其对光线的偏折能力,从而在光屏上成清晰的像。
若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度,则该“眼睛”为______(选填“近视眼”或“远视眼”),应该佩戴______(选填“凸透镜”或“凹透镜”)进行矫正。
【答案】
(1)倒立、缩小的实像
(2)左变小(3)缩小(4)变薄近视眼凹透镜
【解析】
(1)由图得,像距小于物距,所以此时凸透镜成的是倒立、缩小的实像。
(2)凸透镜中成像满足“物远像近像变小”,若保持透镜位置不动,把蜡烛移到零刻度处,物体离凸透镜的距离变远,像离凸透镜的距离变近,像变小,所以应该向左移动光屏才能在光屏上再次得到清晰的像。
(3)由图得,该凸透镜的焦距满足40cm>
2f,f
2f,此时要在光屏上成像,则像距应该满足f2f时,成放大,倒立的实像,因此物距要减小,像距要增大,即蜡烛向靠近凸透镜的方向移动。
4保持凸透镜位置不变,移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜,即物距原来处于2倍焦距以外,当它从2倍焦距以外向焦点处移动时,物距变小,像距变大,像变大,且成倒立的像,故最先看到的是编号1。
5图丙所示入射光线经过凸透镜的焦点从左边射进凸透镜,则折射光线平行于主光轴从右边射出来,如图所示
7、(2021南充)某学习小组“探究凸透镜成像的规律"
,进行了如下操作:
1安装并调节烛焰透镜、光屏,使它们三者中心大致在________;
2通过探究,记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图像,如图甲所示,则该凸透镜的焦距是___________cm;
3当蜡烛放在如图乙所示位置时,调节光屏,可在光屏上得到一个倒立、________的实像,生活中的________选填"
照相机”“投影仪“、“放大镜"
就是利用这样的成像原理工作的;
4若将透镜的上半部分用不适明的纸板挡住,则光屏上________选填"
能”或“不能”成完整的像;
5在图乙中,小明借来物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间,发现光屏上原本清晰的像变模糊了,向右移动光屏,光屏上的像又变清晰,说明老师戴的是________选填“近视”或“远视"
眼镜。
(1)同一高度
(2)5(3)缩小照相机(4)能(5)近视
【解析】1为了使凸透镜成像到光屏中央,安装器材时,调节烛焰、透镜、光屏,使它们三者中心大致在同一高度。
2凸透镜成像的规律中,当物距等于两倍焦距时,像距也等于两倍焦距,此时成倒立、等大的实像,结合甲图,当物距为10cm时,像距也为10cm,则焦距为5cm。
3当蜡烛放在如图乙所示位置时,物距在两倍焦距以外,凸透镜成倒立、缩小的实像,与这一工作原理相符的是照相机。
4凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,当将透镜的上半部分挡住后,整个物体发出的光虽有一部分被挡住,但总会有一部分光通过下半部分凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同。
5物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间,右移动光屏,光屏上的像变清晰,说明了物理老师的眼镜具有发散光的作用,因此是凹透镜,近视眼镜就是凹透镜。
8、(2021江西)探究凸透镜成像的规律。
(设计实验与进行实验)
1实验器材:
刻度尺、凸透镜、光屏、三个底座、蜡烛及火柴;
2如下图所示,为保证像能成在光屏中央,将装有底座的蜡烛、凸透镜、光屏从左到右摆放在水平桌面上,调整位置,使它们排列在______上,再调节凸透镜和光屏的高度,使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度;
3如下图所示,F为凸透镜的焦点,A′B′为某次实验时物体AB通过凸透镜在光屏上成的像,则物体AB在图中______区域,箭头方向竖直向______,其大小比像A′B′______。
(2)同一直线(3)④上大
【解析】2为了使像成在光屏的中央,需要将蜡烛、凸透镜、光屏排列在同一直线上。
3由图可知,像距在1倍焦距和2倍焦距之间,物距应该是2倍焦距以外,所以物体AB在图中④区域,此时像是倒立、缩小的实像,像A′B′箭头方向竖直向下,物体AB箭头方向竖直向上,像是缩小的,所以物体AB比像A′B′大。
9、(2021大连)实验课上,同学们分组探究“物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,凸透镜成像的虚实、正倒和大小”。
某小组选用的实验器材有∶光具座、“F”形LED发光体、凸透镜(焦距为10cm)、光屏和刻度尺(量程为0~30cm)。
1第一次实验时,该小组调整好LED发光体、凸透镜和光屏的高度。
如图甲所示。
将发光体固定在光具座的零刻度线上,通过移动______来达到预设的物距。
2调整物距后。
移动光屏承接到倒立的实像。
该小组发现这个像的高度与发光体很接近,仪靠视觉很难比较该像与发光体的大小关系。
为了能确定两者的大小关系。
则接下来的实验操作是∶_____。
在本次实验中。
光屏上的像和凸透镜的位置如图乙所示。
则像距v1=______cm。
3该小组继续进行实验。
记录的实验数据如下表。
凸透镜的焦距f=10cm
实验次数
物距u/cm
像的虚实
像的正倒
像的大小
像距v/cm
1
v1
2
3
分析表中信息,可以得出的探究结论是∶__________。
4得出结论后。
该小组与其他小组进行交流。
他们发现其他小组选取了不同焦距的凸透镜进行实验,也得到了与自己相同的结论。
这样使该探究结论更__________。
(1)LED发光体
(2)在光屏上画出一组等距的平行线,使相邻两线的距离等于LED发光体高度(3)当f2f(4)具有普遍性
【解析】1LED发光体到凸透镜的距离就是物距,通过在光具座上来回移动LED发光体,即可以调整物距。
2为了比较像与物的大小,接下来的操作是在光屏上画出一组等距的平行线,使相邻两线的距离等于LED发光体高度d;
如图乙所示,像距为v1=;
3表中的数据可知,物距介于f与2f(10cm~2021)之间,都是成倒立放大的像,像距均大于2f,可得出结论:
当f2f。
4运用不同的焦距的凸透镜进行实验能到相同的结论,使实验结论更具有普遍性。
10、(2021丹东)小明探究凸透镜的成像原理,与老师一起研制了如图所示的实验装置,用水透镜模拟眼睛,光屏模拟视网膜,通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。
蜡烛、光屏和水透镜在光具座上的位置如图所示。
1实验时,首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在_____上,目的是使像成在光屏中心。
2三者摆放位置如图甲所示,在光屏上成了一个清晰的像像未画出,该像为倒立、_____的实像。
此时水透镜的焦距f的范围为_____。
3用水透镜模拟正常眼睛,将图甲中的烛移动到光具座上40cm处,光屏不动,此时应对水透镜_____填“注水”或“抽水”,使其焦距变_____填“长”或“短”,才能在光屏上重新得到一个清晰的像。
4用水透镜模拟爷爷的老花眼,如图乙所示,若爷爷不戴老花镜时恰好能够看到图中位置上的蜡烛,在图中的虚线框内安装上适当度数的老花镜的镜片,则爷爷将能看清蜡烛位置_____填“左侧”或“右侧”的物体。
小明因为长期不注意用眼卫生,变成了近视眼,应该配戴_____填“凸“或“凹”透镜矫正。
(1)同一高度
(2)缩小10cm<f<2021(3)注水短(4)右侧凹
【解析】1烛焰、水透镜、光屏,三者在同一条直线上,三者的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中央;
2由图甲可知,此时物距大于像距,凸透镜成倒立缩小的实像;
此时物距u=50cm,50cm>2f,像距v=2021,f<2021<2f,解得10cm<f<2021;
3物距减小后,像距应增大,如果像的位置不变,则凸透镜的焦距要变短,凸透镜的厚度要增加,故此时应注水;
4老花镜是凸透镜,对光线有会聚作用,水凸透镜前放置老花镜后,透镜的折光能力变强,焦距变小,光屏位置不变,相当于像距变大,根据物近像远像变大的成像原理可知,爷爷能够看清右侧的物体;
近视眼是晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处点的光会聚在视网膜前,对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正。
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