2024河北物理中考備考重難專題：探究凸透鏡成像規(guī)律 （課后練習(xí)）

2024河北物理中考備考重難專題：探究凸透鏡成像規(guī)律典例精講例小明同學(xué)用如圖甲所示裝置“探究凸透鏡成像規(guī)律”．多次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄并繪制了物距u與像距v之間的關(guān)系圖像如圖乙所示．(1)小明將蠟燭、凸透鏡與光屏依次擺放到光具座上，為進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，小明接下來應(yīng)該進(jìn)行的操作是____________________________________________________________，該透鏡的焦距是________cm.(2)調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡與光屏的位置如圖甲所示，在光屏上得到倒立、________的實(shí)像，生活中________(選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”)是應(yīng)用這一成像規(guī)律制成的．變式保持凸透鏡位置不動(dòng)，把蠟燭移到45cm處，無論怎樣移動(dòng)光屏，光屏上始終接收不到像.小明觀察到像的方法是_______________________________________.(3)如圖甲所示，小明將蠟燭向遠(yuǎn)離透鏡的方向移動(dòng)，為了使光屏上的像變清晰，應(yīng)將光屏向_____移動(dòng)適當(dāng)距離，此過程中所成的像逐漸變______.(4)保持凸透鏡的位置不動(dòng)，小明又把蠟燭放在距凸透鏡11cm處，在光具座上無論怎樣移動(dòng)光屏都找不到清晰的像，原因可能是__________________．聰明的小明拿起一副眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，向左移動(dòng)光屏就得到了清晰的像，則小明拿起的眼鏡是________(選填“近視鏡”或“遠(yuǎn)視鏡”).(5)實(shí)驗(yàn)過程中，如果用不透明的硬紙板擋住凸透鏡的上半部分，則光屏上的像________．A.只出現(xiàn)燭焰像的上半部分B.只出現(xiàn)燭焰像的下半部分C.出現(xiàn)燭焰完整的像，但像更小了D.像仍然是完整的，且大小不變，只是變暗了(6)小明用一焦距大小未知的透鏡替換圖甲中的透鏡進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，保持蠟燭與透鏡位置不變，移動(dòng)光屏使光屏上恰好成清晰的像，如圖丙所示，根據(jù)圖中信息，可以推斷本實(shí)驗(yàn)所使用凸透鏡的焦距范圍為______________，此時(shí)得到的像比圖甲中的像______(選填“大”或“小”).丙(7)實(shí)驗(yàn)中需要光屏呈現(xiàn)清晰的像，但是光屏上的像時(shí)而清晰、時(shí)而模糊，不能持續(xù)保持最清晰，這種現(xiàn)象是因?yàn)椋篲_______________________________________________________________________.(8)同學(xué)小亮認(rèn)為：凸透鏡成實(shí)像時(shí)，不但像與物上下是顛倒的，而且左右也是相反的．請你設(shè)計(jì)一種簡單的方法驗(yàn)證小亮的觀點(diǎn)：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.實(shí)戰(zhàn)演練1.(2022河北真題改編)小明利用如圖所示的裝置探究凸透鏡成像的規(guī)律．將蠟燭放在凸透鏡左側(cè)適當(dāng)位置，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像，分別測出物距u和像距v，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表．第1題圖實(shí)驗(yàn)次數(shù)12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060下列說法正確的是()A.該凸透鏡的焦距為20cmB.從第1次實(shí)驗(yàn)到第5次實(shí)驗(yàn)，成在光屏上的像越來越大C.當(dāng)光屏上成清晰像時(shí)，拿開光屏，眼睛在一定范圍內(nèi)仍能看到像D.蠟燭燃燒一段時(shí)間后，光屏上的像會(huì)向下移E.當(dāng)u＝40cm時(shí)，將蠟燭和光屏都向右移動(dòng)，光屏上可成清晰的像，該成像規(guī)律應(yīng)用在照相機(jī)上F.當(dāng)u＝30cm時(shí)，換成焦距為15cm的凸透鏡后，保持凸透鏡和蠟燭的位置不變，為了使承接的像變清晰，光屏應(yīng)向右移動(dòng)G.第5次實(shí)驗(yàn)后，在貼近凸透鏡左側(cè)放一眼鏡片，向右移動(dòng)光屏，能在光屏上成清晰的像，則眼鏡片對光起會(huì)聚作用H.用LED燈代替平常使用的蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)有：便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、減少污染等2.小聰同學(xué)為探究凸透鏡成像規(guī)律，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：第2題圖(1)將平行光正對凸透鏡，移動(dòng)光屏，直到光屏上形成一個(gè)最小最亮的光斑，如圖甲所示，該凸透鏡的焦距為________cm.(2)在光具座上將點(diǎn)燃的蠟燭、光屏放在凸透鏡的兩側(cè)，調(diào)節(jié)它們的高度，使?fàn)T焰、凸透鏡和光屏的中心在同一水平高度上，這樣做的目的是____________________________．(3)在如圖乙所示實(shí)驗(yàn)情形下，此時(shí)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．(4)在如圖乙所示實(shí)驗(yàn)情形下，如果保持蠟燭和光屏的位置不變，把凸透鏡移到光具座上35cm刻度處，可以在光屏上再次得到燭焰清晰的像．生活中的________(選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”)就是利用這一原理工作的．(5)在如圖乙所示實(shí)驗(yàn)情形下，如果保持凸透鏡和光屏的位置不變，將蠟燭適當(dāng)靠近凸透鏡，發(fā)現(xiàn)光屏上燭焰的像變得模糊不清．此現(xiàn)象可以體現(xiàn)________(選填“近視眼”或“遠(yuǎn)視眼”)的成像情況．為使呈現(xiàn)一個(gè)清晰的像，則應(yīng)在蠟燭與凸透鏡中間加一個(gè)_____透鏡.(6)將光源放置在45cm刻度的位置，拿掉光屏，從凸透鏡右側(cè)看向光源時(shí)，發(fā)現(xiàn)凸透鏡上有很小一個(gè)污點(diǎn)，這時(shí)人眼看到的成像情況是________(填寫序號(hào)).①不能成像 ②部分放大的像③完整放大的像 ④完整縮小的點(diǎn)(7)某同學(xué)用自制的水透鏡做凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)，在光屏上得到了清晰的像，如圖丙所示．將蠟燭向左移動(dòng)，如果要保證光屏上還是成清晰的像，我們應(yīng)該向水透鏡中______(選填“注水”或“排水”)，此時(shí)水透鏡的焦距變________(選填“大”或“小”).丙參考答案典例精講例(1)調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者中心在同一高度10(2)縮小照相機(jī)變式撤去光屏，在凸透鏡右側(cè)(光屏一側(cè))透過凸透鏡觀察(3)左小(4)像距超出光具座范圍遠(yuǎn)視鏡(5)D(6)15cm＜f＜22.5cm大(7)燭焰晃動(dòng)，使?fàn)T焰與凸透鏡之間的距離發(fā)生變化，從而影響像的清晰度(8)朝正對光具座刻度尺的方向吹動(dòng)燭焰，觀察光屏上像的晃動(dòng)方向是否與燭焰的晃動(dòng)方向相反(合理即可)【解析】(1)為了更好地觀察凸透鏡成像情況，需使?fàn)T焰的像成在光屏中央！即調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者中心在同一高度，由圖乙可知，u＝v＝2f＝20cm，解得凸透鏡的焦距為f＝10cm；(2)由圖甲可知，此時(shí)物距u＝30cm＞2f，光屏上成倒立、縮小的實(shí)像，生活中的照相機(jī)就是應(yīng)用這一成像規(guī)律制成的；變式保持凸透鏡位置不動(dòng)，把蠟燭移到45cm處，此時(shí)u<f成虛像，所以無論怎樣移動(dòng)光屏，光屏上收不到像．為了看到虛像，小明應(yīng)撤去光屏，從光屏一側(cè)向凸透鏡一側(cè)方向觀察，才能看到虛像．(3)此時(shí)物距u＞2f，f<v<2f成倒立、縮小的實(shí)像，將蠟燭向遠(yuǎn)離透鏡的方向移動(dòng)，物距增大，為了使光屏上的像變清晰，則需減小像距，所以光屏應(yīng)向左移動(dòng)，所成的像逐漸變?。?4)u＝11cm時(shí)，物距只比凸透鏡的焦距大一點(diǎn)點(diǎn)，我們都知道物近像遠(yuǎn)像變大，此時(shí)像距很大，早已超出光具座的調(diào)節(jié)范圍，所以在光具座上再怎么移動(dòng)光屏都沒用；遠(yuǎn)視鏡(即凸透鏡)對光有會(huì)聚作用，當(dāng)放在蠟燭和凸透鏡之間后，使光線提前會(huì)聚，這時(shí)在不夠長的光具座上移動(dòng)光屏就可以接收到像了；(5)用不透明的硬紙板擋住凸透鏡的上半部分，就好比用手遮住你的一只眼睛，燭焰發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡的下半部分折射會(huì)聚在光屏上，像的大小不發(fā)生變化，只是折射光線變少，所以形成的像變暗，故選D；(6)由圖丙可知，物距u＝30cm，像距v＝45cm，此時(shí)光屏上成清晰的像，且物距小于像距，說明成倒立、放大的實(shí)像，f＜30cm＜2f，45cm＞2f，凸透鏡的焦距范圍為15cm＜f＜22.5cm，圖甲中的像是縮小的，故此時(shí)得到的像比圖甲中的像大；(7)光屏上的像時(shí)而清晰、時(shí)而模糊，不能持續(xù)保持最清晰，說明光源不穩(wěn)定，則可能是燭焰晃動(dòng)，使?fàn)T焰與凸透鏡之間的距離發(fā)生變化，從而影響像的清晰度；(8)要驗(yàn)證“左右”相反，理性的思路是讓燭焰左右不再對稱，所以可行的做法是朝正對光具座刻度尺的方向吹動(dòng)燭焰，觀察光屏上像的晃動(dòng)方向是否與燭焰的晃動(dòng)方向相反，即可驗(yàn)證小亮的觀點(diǎn)．實(shí)戰(zhàn)演練1.BCFH【解析】A.當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，像距等于物距，因此通過第3次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知此時(shí)u＝v＝2f，則此凸透鏡的焦距為10cm，A錯(cuò)誤；B.從第1次實(shí)驗(yàn)到第5次實(shí)驗(yàn)，物距越來越小，說明蠟燭在靠近凸透鏡，但始終大于1倍焦距，所以始終成實(shí)像，成實(shí)像時(shí)，凸透鏡成像規(guī)律為物近像遠(yuǎn)像變大，所以光屏上成的像將越來越大，B正確；C.當(dāng)光屏上成清晰實(shí)像時(shí)，拿開光屏，眼睛在光屏的位置附近仍能看到像，C正確；D.蠟燭燃燒了一段時(shí)間，燭焰下移，光屏上的像將向上移動(dòng)，D錯(cuò)誤；E.將蠟燭向右移動(dòng)，當(dāng)f<u<2f，同時(shí)向右移動(dòng)光屏使v>2f時(shí)，光屏上可成倒立、放大的實(shí)像，該成像規(guī)律應(yīng)用在投影儀上，E錯(cuò)誤；F.當(dāng)u＝30cm時(shí)，u>2f，f<v<2f，換成焦距為15cm的凸透鏡后，凸透鏡的焦距變大，保持凸透鏡和蠟燭的位置不變，則此時(shí)u＝2f，為了使承接的像變清晰，像距需增大，光屏應(yīng)向右移動(dòng)，F(xiàn)正確；G.在貼近凸透鏡左側(cè)放一眼鏡片，向右移動(dòng)光屏才能在光屏上成清晰的像，說明光被“發(fā)散”了，所以眼鏡片對光起發(fā)散作用，G錯(cuò)誤；H.用LED燈代替平常使用的蠟燭進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯、便于觀察、減少污染等，H正確；故選BCFH.2.(1)10.0(2)使像呈現(xiàn)在光屏中央(3)倒立縮小(4)投影儀(5)遠(yuǎn)視眼凸(6)③(7)排水大【解析】(1)平行光經(jīng)凸透鏡折射向得到最小、最亮的光斑到凸透鏡光心的距離，由圖甲可知凸透鏡的焦距為10.0cm；(2)實(shí)驗(yàn)調(diào)節(jié)燭焰中心、透鏡光心和光屏中心在同一高度上，目的是使像呈現(xiàn)在光屏中央；(3)由圖乙可知，此時(shí)蠟燭距離凸透鏡30cm，大于凸透鏡的二倍焦距，成倒立、縮小的實(shí)像；(4)移動(dòng)凸透鏡后，蠟燭距離凸透鏡15cm，位于凸透鏡的一倍焦距到二倍焦距之間，此時(shí)成倒立、放大的實(shí)像，是投影儀的工作原理；(5)保持凸透鏡