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第五章透鏡及其應(yīng)用第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律基礎(chǔ)過關(guān)全練知識(shí)點(diǎn)凸透鏡成像的規(guī)律1.【新素材·現(xiàn)代科技】(2022湖南郴州中考)2022年6月5日10時(shí)44分,神舟十四號(hào)飛船成功發(fā)射,我國(guó)空間站建設(shè)又跨出了關(guān)鍵一步。王大爺從報(bào)紙上看到這一消息時(shí),感到無(wú)比自豪。他用放大鏡讀報(bào)時(shí)透過鏡片看到的文字是()A.倒立、縮小的實(shí)像B.正立、放大的虛像C.倒立、放大的實(shí)像D.正立、縮小的虛像2.(2023山東鄄城期中)某同學(xué)在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)燭焰在光屏上成一個(gè)清晰的像,如圖所示,下面選項(xiàng)中,工作原理與此現(xiàn)象相同的是(P8105003)()A.幻燈機(jī)B.照相機(jī)C.放大鏡D.投影儀3.【教材P99T2變式】小華做作業(yè)時(shí),動(dòng)手進(jìn)行了如下的實(shí)驗(yàn)探究:找一個(gè)圓柱形的玻璃瓶,里面裝入水,把一支普通鉛筆放在玻璃瓶的一側(cè),透過玻璃瓶,可以看到那支筆,如圖所示。把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢地移動(dòng),不會(huì)觀察到的現(xiàn)象是()A.先成虛像,后成實(shí)像B.筆尖一直變長(zhǎng)C.到某一位置,筆尖突然改變方向D.筆尖先變長(zhǎng),后變短4.(2023寧夏同心模擬)某同學(xué)做探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn),當(dāng)他把蠟燭移到距離凸透鏡32cm的地方時(shí),在光屏上觀察到如圖所示的像,則該凸透鏡的焦距可能是(選填字母)。
A.10cmB.20cmC.30cmD.40cm理由是。
5.【新獨(dú)家原創(chuàng)】凸透鏡是應(yīng)用最廣泛的光學(xué)元件之一,其成像規(guī)律是設(shè)計(jì)光學(xué)器材的重要依據(jù)。為了探究凸透鏡的成像規(guī)律,小明利用焦距為10cm的凸透鏡和下列器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(P8105002)(1)將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上,(選填“點(diǎn)燃”或“不點(diǎn)燃”)蠟燭,調(diào)節(jié)他們的高度,使、凸透鏡和光屏三者的中心大致在。
(2)在如圖所示的實(shí)驗(yàn)情形下,恰好在光屏上得到燭焰清晰的像。此像是(選填“正立”或“倒立”)、(選填“放大”或“縮小”)的實(shí)像,(選填“投影儀”“照相機(jī)”或“放大鏡”)就是利用這一成像原理工作的。
(3)將蠟燭移動(dòng)到光具座35cm刻度線處,調(diào)節(jié)光屏位置,在光屏上得到了燭焰倒立、(選填“放大”或“縮小”)的實(shí)像。
(4)隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,蠟燭逐漸變短,燭焰的像成在了光屏的(選填“上方”或“下方”),若想讓燭焰的像再次成在光屏的中央,小明可以將凸透鏡和光屏向(選填“上”或“下”)移動(dòng)適當(dāng)?shù)木嚯x。
(5)將蠟燭移動(dòng)到光具座45cm刻度線處,透過凸透鏡可以看到燭焰(選填“正立”或“倒立”)、放大的(選填“實(shí)”或“虛”)像。此時(shí),當(dāng)蠟燭靠近凸透鏡時(shí),像逐漸變。
能力提升全練6.【跨學(xué)科·物理學(xué)與社會(huì)發(fā)展】(2022廣西梧州中考,6,★☆☆)購(gòu)物支付已進(jìn)入“刷臉”時(shí)代,消費(fèi)者結(jié)賬時(shí)只需面對(duì)攝像頭,經(jīng)系統(tǒng)自動(dòng)拍照掃描等,確認(rèn)相關(guān)信息后,即可迅速完成交易。下列說法正確的是()A.攝像頭相當(dāng)于凹透鏡B.攝像頭成像特點(diǎn)與照相機(jī)相同C.“刷臉”時(shí),面部位于攝像頭兩倍焦距以內(nèi)D.“刷臉”時(shí),面部經(jīng)攝像頭成正立、縮小的實(shí)像7.【學(xué)科素養(yǎng)·科學(xué)思維】(2022河南中考,9,★★☆)小明用透明塑料盒設(shè)計(jì)了一個(gè)昆蟲標(biāo)本觀察器,如圖所示。盒底上放標(biāo)本,盒蓋上嵌入一凸透鏡。有焦距為5cm和10cm的兩種凸透鏡,為了在盒蓋上方附近,通過凸透鏡觀察到標(biāo)本正立、放大的像,凸透鏡焦距f與盒高h(yuǎn)選擇合理的是(P8105003)()A.f=5cmh=10cmB.f=10cmh=12cmC.f=5cmh=12cmD.f=10cmh=6cm8.(2022陜西武功期中,14,★☆☆)如圖是投影儀成像原理圖。將凸透鏡向上移動(dòng)一點(diǎn),并移動(dòng)屏幕,使屏幕上再次成清晰的像,此時(shí)所成的像比之前更(選填“大”或“小”);如果有一只飛蟲停在透鏡下表面,則屏幕上(選填“一定能”“可能”或“不能”)出現(xiàn)飛蟲的像。
9.【物理跨數(shù)學(xué)】(2022遼寧大連中山期末,24,★★☆)小明在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中,記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v隨物體到凸透鏡的距離u變化的圖象,如圖所示,該凸透鏡的焦距為cm,若物距為3.5cm,則光屏上能得到(選填“縮小”“放大”或“不變”)的像。
10.【實(shí)驗(yàn)探究·設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】(2022江西中考,19改編,★★☆)物理創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)探究凸透鏡成像的規(guī)律。(P8105002)【實(shí)驗(yàn)器材】蠟燭、凸透鏡、光屏、光具座等?!具M(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】(1)測(cè)焦距:如圖1所示,讓凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)光,在它的另一側(cè)找到最小最亮的光斑,說明凸透鏡對(duì)光具有作用,該凸透鏡的焦距為cm。
(2)組裝實(shí)驗(yàn)裝置:將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上,并對(duì)三者進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖2所示,是他們分別調(diào)節(jié)完的實(shí)驗(yàn)裝置,其中調(diào)節(jié)正確的是裝置(填寫字母序號(hào)),理由是,使像清晰地呈現(xiàn)在光屏的中央。
(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)表格:請(qǐng)將表格中①和②的內(nèi)容補(bǔ)充到橫線上:①,②。
物距u跟焦距f的關(guān)系像的性質(zhì)①大?、凇痉治雠c論證】略【拓展】在實(shí)驗(yàn)過程中,光屏上呈現(xiàn)了一個(gè)清晰的像,此時(shí),某同學(xué)將焦距相同、直徑更大的凸透鏡替換原凸透鏡,則光屏上呈現(xiàn)的像比原來(lái)的像(選填“更大”“更小”或“更亮”)。
素養(yǎng)探究全練11.【科學(xué)探究】小徐通過實(shí)驗(yàn)探究凸透鏡成實(shí)像的規(guī)律,他選取焦距為10厘米的凸透鏡、一個(gè)高度H為3.00厘米的發(fā)光體、光屏和光具座等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。正確安裝和調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將測(cè)得的物距u、像距v、像高h(yuǎn)像記錄在表中,為了進(jìn)一步探究凸透鏡成實(shí)像時(shí),像高h(yuǎn)像與物距u、像距v之間的關(guān)系,他還進(jìn)行了適當(dāng)?shù)倪\(yùn)算,將相關(guān)數(shù)據(jù)記錄在表中最后一列。實(shí)驗(yàn)序號(hào)物距u/厘米像距v/厘米像高h(yuǎn)像/厘米像距和物距的比值k160.012.00.600.20250.012.50.750.25330.015.01.500.50418.022.53.751.25516.026.75.001.67614.035.02.50(1)根據(jù)實(shí)驗(yàn)序號(hào)1~5的數(shù)據(jù),分析比較像距v、像高h(yuǎn)像隨物距u的變化情況,可得出的初步結(jié)論:同一發(fā)光體通過同一凸透鏡成實(shí)像時(shí),。
(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)序號(hào)1~5的數(shù)據(jù),分析比較像高h(yuǎn)像隨像距和物距的比值k的變化情況,可得出的初步結(jié)論:同一發(fā)光體通過同一凸透鏡成實(shí)像時(shí),。
(3)請(qǐng)根據(jù)表中信息判斷,實(shí)驗(yàn)序號(hào)6中像高h(yuǎn)像為厘米。
(4)小徐在完成上述實(shí)驗(yàn)后,認(rèn)為還可以通過更換或增加實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行拓展探究。示例:可以用黑色紙片遮擋部分凸透鏡,探究遮擋物的形狀及大小對(duì)凸透鏡成像的影響。請(qǐng)仿照示例寫出其他拓展探究方案(寫出一個(gè)方案即可)。
答案全解全析基礎(chǔ)過關(guān)全練1.B根據(jù)放大鏡的成像特點(diǎn)可知,放大鏡成正立、放大的虛像。2.B由圖可知,此時(shí)物距u大于2f,凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像,照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理工作的。3.B裝水的玻璃瓶相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡;鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢地移動(dòng),當(dāng)其位置在一倍焦距以內(nèi)時(shí),裝水的玻璃瓶相當(dāng)于放大鏡,成正立、放大的虛像;當(dāng)其位置在一倍焦距與二倍焦距之間時(shí),裝水的玻璃瓶相當(dāng)于投影儀,成倒立、放大的實(shí)像,當(dāng)其位置在二倍焦距以外時(shí),裝水的玻璃瓶相當(dāng)于照相機(jī),成倒立、縮小的實(shí)像。4.解析由題意知,蠟燭燭焰經(jīng)該凸透鏡折射后成倒立縮小的實(shí)像,則物距u=32cm,且u>2f,故f<16cm,故該凸透鏡的焦距可能是10cm。5.(1)點(diǎn)燃燭焰同一高度(2)倒立縮小照相機(jī)(3)放大(4)上方下(5)正立虛小解析(1)只有先將蠟燭點(diǎn)燃,才能確定燭焰的中心,調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡和光屏三者的中心大致在同一高度,才能使像成在光屏的中央,便于觀察;(2)此時(shí)物距等于30cm,大于二倍焦距,物體通過凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像,照相機(jī)就是利用這一原理工作的;(3)將蠟燭移動(dòng)到光具座35cm刻度線處,物距等于15cm,大于一倍焦距,小于二倍焦距,成倒立、放大的實(shí)像;(4)物距大于一倍焦距,凸透鏡成倒立的實(shí)像,蠟燭由于燃燒逐漸變短,相對(duì)于凸透鏡向下移動(dòng),所以像逐漸向上移動(dòng),將凸透鏡和光屏適當(dāng)向下移,就可以讓像成在光屏的中央;(5)將蠟燭移動(dòng)到光具座45cm刻度線處,物距小于一倍焦距,經(jīng)凸透鏡折射后成正立、放大的虛像,當(dāng)蠟燭逐漸靠近凸透鏡時(shí),根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律可知燭焰的虛像逐漸變小。能力提升全練6.B攝像頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡,當(dāng)物距大于二倍焦距時(shí),物體通過攝像頭成倒立、縮小的實(shí)像,與照相機(jī)的成像特點(diǎn)相同,“刷臉”時(shí),面部應(yīng)位于攝像頭兩倍焦距之外。7.D為了在盒蓋上方附近通過凸透鏡觀察到標(biāo)本正立、放大的像,物距應(yīng)小于焦距。8.小不能解析將凸透鏡向上移動(dòng)一點(diǎn),則物距增大,移動(dòng)屏幕使屏幕上再次成清晰的像,像距變小,像變小;如果有一只飛蟲停在透鏡下表面,此時(shí)它的物距小于焦距,成的是正立的虛像,虛像不能成在光屏上。9.2放大解析根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律知,當(dāng)u=2f時(shí),u=v=2f,由圖可知此時(shí)u=v=2f=4cm,故焦距f=2cm;當(dāng)u=3.5cm時(shí),f<u<2f,此時(shí)成倒立、放大的實(shí)像。解題技巧當(dāng)u=v時(shí),物體一定在二倍焦距處,借助圖象中的數(shù)據(jù),利用u=v=2f的關(guān)系,求出凸透鏡的焦距,是解決這類題的突破口。10.【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】(1)會(huì)聚5(2)見解析(3)①倒正②虛實(shí)【拓展】更亮解析【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù)】(1)凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用;最小、最亮的光斑所在的位置就是該凸透鏡焦點(diǎn)的位置,焦點(diǎn)到透鏡光心的距離就是焦距,則f=5cm;(2)蠟燭、凸透鏡、光屏,三者在同一條直線上,三者的中心大致在同一高度,像才能成在光屏的中心,由圖可知,C裝置符合題意;(3)像的性質(zhì)包括像的大小、倒正、虛實(shí),由此可知,①為倒正,②為虛實(shí);【拓展】用另一個(gè)與原凸透鏡焦距相同、但鏡面直徑更大的凸透鏡替換原凸透鏡再次實(shí)驗(yàn),通過凸透鏡的光變多,所成的像與原來(lái)的像相比更亮。素養(yǎng)探究全練11.(1)像距v、像高h(yuǎn)像隨物距u的減小而增大(2)像高h(yuǎn)像與像距和物距的比值k成正比(3)7.50(4)更換不同焦距的凸透鏡,探究焦距變化對(duì)成像的影響(合理即可)解析(1)分析實(shí)驗(yàn)序號(hào)1~5的數(shù)據(jù)可知,物距u變小時(shí),像距v變大,像高h(yuǎn)像也變大
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