思維特訓(xùn)八　折射成像與透鏡成像的應(yīng)用

1、思維特訓(xùn)(八)折射成像與透鏡成像的應(yīng)用|典|例|分|析| 折射成像的應(yīng)用例 1如圖8TX1甲所示，將圓柱形的筷子豎直插入裝水的柱形玻璃杯內(nèi)，從P點(diǎn)沿水平方向看到的像可能是圖乙中的()圖8TX1解析 如圖8TX2所示，由筷子豎直插入盛水玻璃杯內(nèi)的俯視圖知，A處為筷子，ABP表示由筷子發(fā)出的穿過玻璃杯壁B射向P處的一條光線，ON為過B點(diǎn)沿半徑方向的直線，即在B處玻璃和空氣的界面的法線，圖中的i和r分別為入射角和折射角，根據(jù)光的折射規(guī)律可知，r i。觀察者在P處看到的筷子A的像A的位置不是在A的實(shí)際位置，而是由其實(shí)際位置偏離杯中心的方向向杯壁靠近一些。據(jù)此可知，筷子豎直插入玻璃杯中時(shí)，其側(cè)視圖應(yīng)該是

2、圖乙中的A或D；同時(shí)，玻璃杯此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，對筷子起到了放大的作用，因此，觀察到的筷子比實(shí)際粗些。圖8TX2答案 A 透鏡成像的應(yīng)用例 2課外小實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，小明將盛滿水的圓柱形透明玻璃杯貼近物理課本，透過玻璃杯觀察書上的小丑圖片(圓圈中的小丑圖片與課本中的小丑圖片實(shí)際大小相等)，如圖8TX3所示，他所看到的虛像是圖中的()圖8TX3解析 玻璃杯豎著貼近小丑圖片時(shí)，因?yàn)樽笥曳较虻牟ＡП媸腔⌒蔚?，中間厚、邊緣薄，與凸透鏡一樣，將杯后面的物體在左右方向放大，所以小丑圖片通過玻璃杯成正立、放大(只在左右方向)的虛像；而玻璃杯上下相同，不會起到放大作用，所以像在上下方向上與圖片相同。只有A顯示的

3、像是符合要求的。答案 A|思|維|集|訓(xùn)|1.小明和小華在窗邊用凸透鏡貼近報(bào)紙看文字，看到了文字的像。再移動(dòng)凸透鏡時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)在報(bào)紙上出現(xiàn)了窗外景物的像，如圖8TX4所示，兩次所成的像相對于原來被觀察的物體，對比像的正倒、大小、虛實(shí)三個(gè)方面，它們()圖8TX4A有一個(gè)方面相同，兩個(gè)方面不同B有兩個(gè)方面相同，一個(gè)方面不同C三個(gè)方面都相同D三個(gè)方面都不同2用普通照相機(jī)拍照時(shí)，要根據(jù)物距進(jìn)行“調(diào)焦”，使用起來不太便捷。有一種“傻瓜”相機(jī)，只要將景物全部納入取景區(qū)內(nèi)，不論景物遠(yuǎn)近，都能得到比較清晰的像，從而使拍照的過程變得十分快捷。這種“傻瓜”照相機(jī)不用“調(diào)焦”的奧秘是()A采用了長焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)

4、近不同的物體成像的位置相差不大B采用了短焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相差不大C采用了長焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相同D采用了短焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相同3如圖8TX5所示，OO為凸透鏡的主光軸，將點(diǎn)光源放在A點(diǎn)時(shí)，像在B點(diǎn)；將點(diǎn)光源放在B點(diǎn)時(shí)，像在C點(diǎn)。當(dāng)將點(diǎn)光源放在C點(diǎn)時(shí)，則()圖8TX5A一定在B點(diǎn)成一個(gè)實(shí)像B一定在A點(diǎn)的左側(cè)成一個(gè)虛像C可能在BC之間成一個(gè)實(shí)像D可能在C點(diǎn)的右側(cè)成一個(gè)虛像4同學(xué)們用盛水的礦泉水瓶模擬眼球中的晶狀體，來比較正常眼、近視眼和遠(yuǎn)視眼的焦距大小。如圖8TX6甲所示，他們將盛水的礦泉水瓶正對太陽，上下移動(dòng)白紙，直到白紙上出現(xiàn)最細(xì)

5、的亮線，估測亮線到瓶子側(cè)壁的距離d。用正常水瓶做實(shí)驗(yàn)時(shí)，d約為8 cm；把水瓶擠壓成如圖乙所示后測得d為13 cm；把水瓶擠壓成如圖丙所示后測得d為5 cm。則以下判斷正確的是()圖8TX6A乙模擬的是遠(yuǎn)視眼，實(shí)驗(yàn)可得遠(yuǎn)視眼的焦距比正常時(shí)大B乙模擬的是近視眼，實(shí)驗(yàn)可得近視眼的焦距比正常時(shí)大C丙模擬的是遠(yuǎn)視眼，實(shí)驗(yàn)可得遠(yuǎn)視眼的焦距比正常時(shí)小D丙模擬的是近視眼，實(shí)驗(yàn)可得近視眼的焦距比正常時(shí)大5人在水中看物體會成像在視網(wǎng)膜后，相當(dāng)于人眼的晶狀體變_(選填“厚”或“薄”)，折光能力變_(選填“強(qiáng)”或“弱”)。潛水員戴上潛水鏡實(shí)質(zhì)上是在眼前加上一個(gè)空氣層，如圖8TX7所示。請根據(jù)圖中已有的光路，完成光路

6、圖，畫出所觀察物體A的大致位置。圖8TX76如圖8TX8所示是小陽制作的多用途手電筒，AB處是可插入膠片的小插口，CD、EF是可左右伸縮的套筒，DF處裝入凸透鏡。當(dāng)手電筒先做照明用時(shí)，調(diào)節(jié)套筒，使燈泡燈絲處于_位置，射出平行光線；在此基礎(chǔ)上，做幻燈機(jī)使用時(shí)，在AB處插入幻燈片，接下來應(yīng)把套筒向_ (選填“左”或“右”)移動(dòng)，才能在前方屏幕上觀察到_ (選填“正立”或“倒立”)、放大的實(shí)像。請你再動(dòng)腦思考指出該手電筒另外一項(xiàng)不同的功能：_。圖8TX87小明同學(xué)在光具座上做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。(1)如圖8TX9所示，光會聚于b點(diǎn)，在虛線區(qū)域內(nèi)放甲透鏡后，光會聚于主光軸MN上的c點(diǎn)；在虛線

7、區(qū)域內(nèi)換放乙透鏡后，光會聚于主光軸MN上的a點(diǎn)。小明想探究凸透鏡成像的特點(diǎn)，應(yīng)選擇_(選填“甲”或“乙”)透鏡。圖8TX9(2)在利用太陽光測量凸透鏡的焦距后，小明發(fā)現(xiàn)把火柴頭放在凸透鏡焦點(diǎn)處一段時(shí)間后，火柴會被點(diǎn)燃。他想進(jìn)一步探究不同的透鏡對火柴的點(diǎn)燃效果有什么不同，和同學(xué)們討論后，他們提出了以下三種猜想：猜想1：凹透鏡也能點(diǎn)燃火柴；猜想2：點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小有關(guān)；猜想3：點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的直徑大小有關(guān)。根據(jù)所學(xué)知識，他們經(jīng)過討論，判斷猜想1是錯(cuò)誤的。你認(rèn)為他們判斷的依據(jù)是_。為了驗(yàn)證猜想2是否正確，他們選用直徑相同而焦距不等的凸透鏡進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間基本

8、相等。這說明猜想2是_的。要驗(yàn)證猜想3是否正確，要用焦距相同、直徑_的凸透鏡做實(shí)驗(yàn)，測量火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間，如果各次實(shí)驗(yàn)測量的點(diǎn)燃時(shí)間不等，則說明猜想3_。(3)如圖8TX10甲所示，將凸透鏡正對著太陽光，把光屏置于另一側(cè)，測得凸透鏡的焦距是_cm。圖8TX10如圖乙所示的操作，可便于調(diào)整燭焰中心、光屏中心在透鏡的_上，以保證燭焰完整的像呈現(xiàn)在光屏的_。若圖中透鏡保持在“50 cm”刻度位置不變，將蠟燭移至光具座的“20 cm”刻度處，則應(yīng)在_(選填“6070”或“大于70”)cm刻度范圍內(nèi)移動(dòng)光屏尋找像。實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間蠟燭變短，要使?fàn)T焰像仍然成在光屏的中央，應(yīng)將光屏向_移動(dòng)。8如圖8TX11所示

9、，某興趣小組利用透明橡皮膜、注射器、乳膠管、止水夾等器材制成凸透鏡，并利用液體透鏡探究“凸透鏡成像規(guī)律”。圖8TX11(1)如圖甲所示，在透鏡中繼續(xù)注入少許水，發(fā)現(xiàn)焦點(diǎn)左移，抽出少許水后，焦點(diǎn)右移；這一現(xiàn)象說明：水透鏡的凸出程度越大，焦距越_。(2)圖甲中，讀出水凸透鏡的焦距為_cm；將該水透鏡放在圖乙所示位置，光屏上恰能成一清晰的像，這個(gè)像是倒立、_的實(shí)像。若保持透鏡位置不變，將蠟燭向右移動(dòng)5 cm，要在光屏上得到清晰的像，光屏向右移動(dòng)的距離應(yīng)_(選填“大于”“小于”或“等于”)5 cm。若在蠟燭和透鏡間放一遠(yuǎn)視眼鏡，要再次成清晰的像，需將光屏向_ 移動(dòng)。(3)保持蠟燭和水透鏡的位置不變，利

10、用圖甲裝置測量水透鏡的焦距，并在圖乙中進(jìn)行透鏡成像實(shí)驗(yàn)，獲得多組數(shù)據(jù)如下：實(shí)驗(yàn)次數(shù)焦距f/cm像距v/cm/m1/m1115.060.06.71.7212.030.08.33.3320.010.05.048.013.312.57.555.06.720.015.0第3次實(shí)驗(yàn)時(shí)水透鏡的焦距是_cm，根據(jù)表中數(shù)據(jù)可得結(jié)論：當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距不變，_。分析數(shù)據(jù)可知，像距v和焦距f的定量關(guān)系為v_。9. 閱讀短文，回答下列問題。可調(diào)式眼鏡人的眼睛看清物體是通過改變晶狀體的形狀來實(shí)現(xiàn)的，晶狀體相當(dāng)于全自動(dòng)變焦鏡頭。看近處物體時(shí)，晶狀體變凸一些，折射光線的能力變強(qiáng)；看遠(yuǎn)處物體時(shí)，晶狀體變扁平一些，折射光

11、線的能力變?nèi)酢Ｍㄟ^這樣的調(diào)節(jié)，使遠(yuǎn)近不同的物體均能在視網(wǎng)膜上成像。若晶狀體調(diào)節(jié)能力變?nèi)?，就會出現(xiàn)看不清遠(yuǎn)處物體或近處物體的情況，需要配戴合適的眼鏡進(jìn)行矯正。有人發(fā)明了一種能矯正視力的可調(diào)式眼鏡，如圖8TX12所示，這種眼鏡的鏡片中含有一種特殊液體。圖8TX13是可調(diào)式眼鏡的結(jié)構(gòu)示意圖，鏡架上有表示移出和加入液體含量的標(biāo)尺；移動(dòng)標(biāo)尺上的滑塊可以定量改變鏡片中的液體含量，從而改變鏡片的形狀；鏡片中液體含量的改變量V可以用滑塊在標(biāo)尺上的位置表示?；瑝K位于標(biāo)尺上0刻度線處，表示眼鏡的初始狀態(tài)，此時(shí)，鏡片的形狀是扁平的，如圖8TX13甲所示。當(dāng)滑塊位于標(biāo)尺上1、2刻度線處時(shí)，分別表示鏡片中加入一些液體、

12、加滿液體，圖乙是鏡片中加滿液體的示意圖。當(dāng)滑塊位于標(biāo)尺上1、2刻度線處時(shí)，分別表示從鏡片中移出一些液體、移出全部液體，圖丙是鏡片中移出全部液體的示意圖。圖8TX12圖8TX13為探究可調(diào)式眼鏡的矯正效果，首先要確定以下程序和標(biāo)準(zhǔn)：選定同一棵樹作為觀察對象，選定遠(yuǎn)、中、近三個(gè)觀察位置，用s表示觀察位置到樹的距離，如圖8TX14甲所示；用D表示看到樹的清晰程度，清晰程度分為清晰、不清晰、模糊三個(gè)等級，如圖乙所示。圖8TX14小京和小貝視力不同，沒有配戴眼鏡時(shí)，小京在近處看樹“清晰”，在遠(yuǎn)處看樹“不清晰”；小貝在遠(yuǎn)處看樹“清晰”，但在近處看樹“不清晰”。小京和小貝配戴眼鏡后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：

13、調(diào)節(jié)鏡片中的液體處于初始狀態(tài)。選擇不同觀察位置，觀察樹，將觀察結(jié)果記錄在表格中。改變鏡片中液體的含量，重復(fù)步驟。小京和小貝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表(部分?jǐn)?shù)據(jù))分別如表一、表二所示：表一小京的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表s D V21012近清晰清晰清晰中清晰清晰遠(yuǎn)清晰不清晰模糊表二小貝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表S D V21012近不清晰清晰清晰中清晰遠(yuǎn)清晰通過實(shí)驗(yàn)及對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，兩位同學(xué)對可調(diào)式眼鏡有了新的認(rèn)識。(1)調(diào)節(jié)眼睛晶狀體形狀的作用是幫助我們看清_。(只有一個(gè)選項(xiàng)正確)A不同亮度的物體 B不同顏色的物體C不同距離的物體 D不同大小的物體(2)為了使小京在遠(yuǎn)、中、近處看樹都“清晰”，調(diào)節(jié)鏡片內(nèi)液體含量的措施是_

14、。(只有一個(gè)選項(xiàng)正確)A加滿液體 B加入一些液體C移出一些液體 D移出全部液體(3)為了使小貝在近處看樹“清晰”，調(diào)節(jié)鏡片內(nèi)液體含量的措施是_。 (至少有一個(gè)選項(xiàng)正確)A加滿液體 B加入一些液體C移出一些液體 D移出全部液體詳解詳析1D解析 用凸透鏡貼近報(bào)紙看文字，看到的文字的像是正立、放大的虛像。移動(dòng)凸透鏡時(shí)，窗外景物的像是倒立、縮小的實(shí)像。2B解析 當(dāng)凸透鏡焦距很短時(shí)，遠(yuǎn)近不同的物體都成像于靠近焦點(diǎn)位置，所以“傻瓜”照相機(jī)不用“調(diào)焦”的奧秘是采用了短焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相差不大，選項(xiàng)B正確。3D解析 (1)將點(diǎn)光源放在A點(diǎn)時(shí)，在B 處成的一定是虛像，因?yàn)槿绻傻氖菍?shí)像，則

15、將點(diǎn)光源放在B點(diǎn)時(shí)，像應(yīng)成在A處。所以凸透鏡一定在A的左側(cè)。將點(diǎn)光源放在B點(diǎn)時(shí)，像在C點(diǎn)，則B處仍在凸透鏡的一倍焦距內(nèi)。若將點(diǎn)光源放在C點(diǎn)時(shí)其仍在一倍焦距內(nèi)，則成正立、放大的虛像在C的右側(cè)，若將點(diǎn)光源放在C點(diǎn)時(shí)其在一倍焦距之外，則成像在凸透鏡的左側(cè)。4A解析 由題意可知，乙的焦距比丙的焦距大，所以會聚能力弱，因此乙模擬的是遠(yuǎn)視眼，而丙模擬的是近視眼，由此排除B和C；乙的焦距比正常時(shí)大，丙的焦距比正常時(shí)小，所以A符合題意，D不符合題意。5薄弱如圖所示解析 物體的像成在視網(wǎng)膜后，說明會聚作用減弱，相當(dāng)于晶狀體變薄，折光能力變?nèi)?；潛水員戴上潛水鏡實(shí)質(zhì)上是在眼前加上一個(gè)空氣層，相當(dāng)于戴了一個(gè)凹透鏡，凹

16、透鏡對光線起到發(fā)散作用，物體A應(yīng)在折射光線反向延長線的交點(diǎn)左側(cè)。6焦點(diǎn)右倒立取下套筒上的凸透鏡可做放大鏡使用解析 平行于主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡折射后會聚于一點(diǎn)，即焦點(diǎn)。因此根據(jù)光路的可逆性，要使燈絲發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡折射后成為平行光，就要把小燈泡的燈絲置于該凸透鏡的焦點(diǎn)處。作為手電筒使用時(shí)，燈泡與凸透鏡間的距離等于焦距，現(xiàn)在要作為幻燈機(jī)使用，此時(shí)幻燈片 AB與凸透鏡間的距離應(yīng)大于一倍焦距，而原來燈泡與凸透鏡之間的距離等于一倍焦距，因此要增大AB與凸透鏡之間的距離，即向右移動(dòng)套筒?；脽魴C(jī)成的像是倒立、放大的實(shí)像。由于套筒上是一個(gè)凸透鏡，因此可以取下套筒上的凸透鏡作為放大鏡使用。7(1)乙(2)

17、凹透鏡對光線有發(fā)散作用錯(cuò)誤不同正確(3)10.0主光軸中央6070上解析 (1)由圖知，光會聚于b點(diǎn)；光經(jīng)過甲透鏡后會聚在右側(cè)的c點(diǎn)，折射光線與原來的入射光線相比更遠(yuǎn)離主光軸，說明甲透鏡對光線有發(fā)散作用，是凹透鏡；光經(jīng)過乙透鏡后會聚在左側(cè)的a點(diǎn)，折射光線與原來的入射光線相比更靠近主光軸，說明乙透鏡對光線有會聚作用，是凸透鏡。所以想探究凸透鏡成像的特點(diǎn)，應(yīng)選擇乙透鏡。(2)凹透鏡對光線起發(fā)散作用，不能夠會聚光線，不能點(diǎn)燃火柴。用直徑相同而焦距不等的凸透鏡進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間基本相等，這說明點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小無關(guān)，則猜想2是錯(cuò)誤的。實(shí)驗(yàn)中，選用焦距相同、直徑不同的凸透鏡

18、，分別用它們點(diǎn)燃火柴，測出火柴被點(diǎn)燃所需要的時(shí)間，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)；如果各次實(shí)驗(yàn)測量的點(diǎn)燃時(shí)間不等，則說明猜想3正確。(3)將凸透鏡正對太陽光，再把光屏放在另一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個(gè)最小、最亮的光斑，便為焦點(diǎn)。焦點(diǎn)到凸透鏡中心的距離為10.0 cm，所以此凸透鏡的焦距為10.0 cm。實(shí)驗(yàn)前，把蠟燭、凸透鏡、光屏從左向右依次放在同一直線上，點(diǎn)燃蠟燭，并調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度，是為了使得像成在光屏的中央。因?yàn)橥雇哥R的焦距f10 cm，透鏡在“50 cm”刻度處，蠟燭在光具座的“20 cm”刻度處，即u30 cm，u2f，此時(shí)，f<v<2f，所以應(yīng)在6070 cm刻度范圍內(nèi)移動(dòng)光屏尋找像，并且直到光屏上得到最清晰的像才算找到像的位置。凸透鏡成倒立的實(shí)像，蠟燭變短，燭焰相對于凸透鏡向下移動(dòng)，所以其像向上移動(dòng)；要使?fàn)T焰的像仍然成在光屏的中央，應(yīng)該將光屏向上移動(dòng)。8(1)小(2)12.0放大 大于 左(3)10.0像的大小與焦距有關(guān)解析 (1)在透鏡中繼續(xù)注入少許水，發(fā)現(xiàn)焦點(diǎn)左移，則焦距減小，抽出少許水后，焦點(diǎn)右移，則焦距變大，故水透鏡的凸出程度越大，焦距越小。