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)沿程度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(guò)玻璃杯壁B射向P處的一條光線，ON為過(guò)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)該是圖乙中

2、的A或D；同時(shí)，玻璃杯此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，對(duì)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(guò)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(guò)玻璃杯成正立、放大只在左右方向的虛像；而玻璃杯上下一樣，不會(huì)起到放大作用，所以像在上下方向上與圖片一樣。只有A顯示的像是符合要求的。答

3、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。再挪動(dòng)凸透鏡時(shí)，意外地發(fā)如今報(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(duì)于原來(lái)被觀察的物體，比照像的正倒、大小、虛實(shí)三個(gè)方面，它們圖8TX4A有一個(gè)方面一樣，兩個(gè)方面不同B有兩個(gè)方面一樣，一個(gè)方面不同C三個(gè)方面都一樣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)展“調(diào)焦，使用起來(lái)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)，不管景物遠(yuǎn)近，都能得到比較明晰的像，從而使拍照的過(guò)程變得非?？旖?。這種“傻瓜照相機(jī)不用“調(diào)焦的奧秘是A采用了長(zhǎng)焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置相差不大B采

4、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(zhǎng)焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置一樣D采用了短焦距的鏡頭，使遠(yuǎn)近不同的物體成像的位置一樣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)，那么圖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(lái)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(duì)太陽(yáng)，上下挪動(dòng)白紙，直到白紙上出現(xiàn)最細(xì)的亮線，估測(cè)亮線到瓶子側(cè)壁的間隔 d

5、。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(cè)得d為13 cm；把水瓶擠壓成如圖丙所示后測(cè)得d為5 cm。那么以下判斷正確的選項(xiàng)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(huì)成像在視網(wǎng)膜后，相當(dāng)于人眼的晶狀體變_選填“厚或“薄，折光才能變_選填“強(qiáng)或“弱。潛水員戴上潛水鏡本質(zhì)上是在眼前加上一個(gè)空氣層，如圖8TX7所示。請(qǐng)根據(jù)圖中已有的光路，完成光路圖，畫出所觀察物體A的大致位置。圖8TX76如圖

6、8TX8所示是小陽(yáng)制作的多用處手電筒，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；在此根底上，做幻燈機(jī)使用時(shí)，在AB處插入幻燈片，接下來(lái)應(yīng)把套筒向_ 選填“左或“右挪動(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(qǐng)你再動(dòng)腦考慮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(huì)聚于b點(diǎn)，在虛線區(qū)域內(nèi)放甲透鏡后，光會(huì)聚于主光軸MN上的c點(diǎn)；在虛線區(qū)域內(nèi)換放乙透鏡后，光會(huì)聚于主光軸MN上的a點(diǎn)。小明想探究凸透鏡成像的

7、特點(diǎn)，應(yīng)選擇_選填“甲或“乙透鏡。圖8TX92在利用太陽(yáng)光測(cè)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(huì)被點(diǎn)燃。他想進(jìn)一步探究不同的透鏡對(duì)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測(cè)：猜測(cè)1：凹透鏡也能點(diǎn)燃火柴；猜測(cè)2：點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小有關(guān)；猜測(cè)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(shí)，他們經(jīng)過(guò)討論，判斷猜測(cè)1是錯(cuò)誤的。你認(rèn)為他們判斷的根據(jù)是_。為了驗(yàn)證猜測(cè)2是否正確，他們選用直徑一樣而焦距不等的凸透鏡進(jìn)展屢次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間根本相等。這說(shuō)明猜測(cè)2是_的。要驗(yàn)證猜測(cè)3是否正確，要用焦距一樣、直徑_的凸透鏡做實(shí)驗(yàn)

8、，測(cè)量火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間，假如各次實(shí)驗(yàn)測(cè)量的點(diǎn)燃時(shí)間不等，那么說(shuō)明猜測(cè)3_。3如圖8TX10甲所示，將凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)光，把光屏置于另一側(cè)，測(cè)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，以保證燭焰完好的像呈如今光屏的_。假設(shè)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，那么應(yīng)在_選填“6070或“大于70cm刻度范圍內(nèi)挪動(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_挪動(dòng)。8如圖8TX11所示，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

9、鏡成像規(guī)律。圖8TX111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(shuō)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，光屏上恰能成一明晰的像，這個(gè)像是倒立、_的實(shí)像。假設(shè)保持透鏡位置不變，將蠟燭向右挪動(dòng)5 cm，要在光屏上得到明晰的像，光屏向右挪動(dòng)的間隔 應(yīng)_選填“大于“小于或“等于5 cm。假設(shè)在蠟燭和透鏡間放一遠(yuǎn)視眼鏡，要再次成明晰的像，需將光屏向_ 挪動(dòng)。3保持蠟燭和水透鏡的位置不變，利用圖甲裝置測(cè)量水透鏡的焦距，并在圖乙中進(jìn)展透鏡成像實(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/m

10、1/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，答復(fù)以下問(wèn)題。可調(diào)式眼鏡人的眼睛看清物體是通過(guò)改變晶狀體的形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)的，晶狀體相當(dāng)于全自動(dòng)變焦鏡頭?？唇幬矬w時(shí)，晶狀體變凸一些，折射光線的才能變強(qiáng)；看遠(yuǎn)處物體時(shí)，晶狀體變扁平一些，折射光線的才能變?nèi)酢Ｍㄟ^(guò)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。假設(shè)晶狀體調(diào)節(jié)才能變?nèi)?，就?huì)出現(xiàn)看不清遠(yuǎn)處物

11、體或近處物體的情況，需要配戴適宜的眼鏡進(jìn)展矯正。有人創(chuàng)造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)式眼鏡的構(gòu)造示意圖，鏡架上有表示移出和參加液體含量的標(biāo)尺；挪動(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)，分別表示鏡片中參加一些液體、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

12、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(duì)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間隔 ，如圖8TX14甲所示；用D表示看到樹的明晰程度，明晰程度分為明晰、不明晰、模糊三個(gè)等級(jí)，如圖乙所示。圖8TX14小京和小貝視力不同，沒(méi)有配戴眼鏡時(shí)，小京在近處看樹“明晰，在遠(yuǎn)處看樹“不明晰；小貝在遠(yuǎn)處看樹“明晰，但在近處看樹“不明晰。小京和小貝配戴眼鏡后，進(jìn)展實(shí)驗(yàn)的主要步驟如下：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

13、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近明晰明晰明晰中明晰明晰遠(yuǎn)明晰不明晰模糊表二小貝的實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表S D V21012近不明晰明晰明晰中明晰遠(yuǎn)明晰通過(guò)實(shí)驗(yàn)及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析，兩位同學(xué)對(duì)可調(diào)式眼鏡有了新的認(rèn)識(shí)。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不同間隔 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“明晰，調(diào)節(jié)鏡片內(nèi)液體含量的措施是_。只有一個(gè)選項(xiàng)正確A加滿液體 B參加一些液體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“明晰，調(diào)節(jié)鏡片內(nèi)液體含量的措施是

14、_。 至少有一個(gè)選項(xiàng)正確A加滿液體 B參加一些液體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。挪動(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)榧偃绯傻氖菍?shí)像，那么將點(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)，那么B處仍在凸透鏡的一倍焦距內(nèi)。假設(shè)將點(diǎn)光源放在C點(diǎn)時(shí)其仍在

15、一倍焦距內(nèi)，那么成正立、放大的虛像在C的右側(cè)，假設(shè)將點(diǎn)光源放在C點(diǎn)時(shí)其在一倍焦距之外，那么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(huì)聚才能弱，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薄弱如下圖解析 物體的像成在視網(wǎng)膜后，說(shuō)明會(huì)聚作用減弱，相當(dāng)于晶狀體變薄，折光才能變?nèi)酰粷撍畣T戴上潛水鏡本質(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，凹透鏡對(duì)光線起到發(fā)散作用，物體A應(yīng)在折射光線反向延長(zhǎng)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(guò)凸透鏡

16、折射后會(huì)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(guò)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)，燈泡與凸透鏡間的間隔 等于焦距，如今要作為幻燈機(jī)使用，此時(shí)幻燈片 AB與凸透鏡間的間隔 應(yīng)大于一倍焦距，而原來(lái)燈泡與凸透鏡之間的間隔 等于一倍焦距，因此要增大AB與凸透鏡之間的間隔 ，即向右挪動(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。71乙2凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用錯(cuò)誤不同正確310.0主光軸中央6070上解析 1由圖知，光會(huì)聚于b點(diǎn)；光經(jīng)過(guò)甲透鏡后會(huì)聚在右側(cè)的c點(diǎn)，折射光線與原來(lái)的

17、入射光線相比更遠(yuǎn)離主光軸，說(shuō)明甲透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，是凹透鏡；光經(jīng)過(guò)乙透鏡后會(huì)聚在左側(cè)的a點(diǎn)，折射光線與原來(lái)的入射光線相比更靠近主光軸，說(shuō)明乙透鏡對(duì)光線有會(huì)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(duì)光線起發(fā)散作用，不可以會(huì)聚光線，不能點(diǎn)燃火柴。用直徑一樣而焦距不等的凸透鏡進(jìn)展屢次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)火柴被點(diǎn)燃的時(shí)間根本相等，這說(shuō)明點(diǎn)燃火柴的快慢與凸透鏡的焦距大小無(wú)關(guān)，那么猜測(cè)2是錯(cuò)誤的。實(shí)驗(yàn)中，選用焦距一樣、直徑不同的凸透鏡，分別用它們點(diǎn)燃火柴，測(cè)出火柴被點(diǎn)燃所需要的時(shí)間，屢次重復(fù)實(shí)驗(yàn)；假如各次實(shí)驗(yàn)測(cè)量的點(diǎn)燃時(shí)間不等，那么說(shuō)明猜測(cè)3正確。3將凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)光，再把光屏放在另

18、一側(cè)，改變凸透鏡與光屏的間隔 ，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)到凸透鏡中心的間隔 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)，fv2f，所以應(yīng)在6070 cm刻度范圍內(nèi)挪動(dòng)光屏尋找像，并且直到光屏上得到最明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(duì)于凸透鏡向下挪動(dòng)，所以其像向上挪動(dòng)；要使?fàn)T焰的像仍然成在光屏的中央，應(yīng)該將光屏向上挪動(dòng)。81小212.0放大 大于 左310.0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，那么焦距減小，抽出少許水后，焦點(diǎn)右移，那么焦距變大，故水透鏡的凸出