中考物理培优(含解析)之凸透镜成像的规律
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1、凸透镜成像的规律1. 凸透镜成像规律: 凸透镜成像动态变化规律(1)u=2f 是成放大实像和缩小实像的分界点;(2)u=f 是成实像和虚像的分界点;(3)u=f 是正立和倒立的分界点;(4)u=f 是像和物体同侧、异侧的分界点;(5)uf 时,物近像远、像变大;物远像近、像变小;(6)uf 时,物近像远、像变大;物远像近、像变小;(6)uf 时,物远像远、像变大;物近像近、像变小.实像和虚像:实像:光屏能承接到所成的像,且物与像在异侧.虚像:光屏不能承接到所成的像,且物与像在同侧.成实像时,物距增大,像距减小,像缩小;成虚像时,物距增大,像距增大,像放大。典型例题 用图甲所示的装置测出凸透镜的
2、焦距,并“探究凸透镜成像规律 ”,当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时,在光屏上可成清晰的像下列说法正确的是A凸透镜的焦距是 40cmB图乙中烛焰成的是倒立放大的像C照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同D将蜡烛远离凸透镜,保持凸透镜、光屏位置不变,烛焰可在光屏上成清晰的像【答案】 B 解析 A、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将汇聚于点 F,点 F 即为此透镜的焦点,从焦点到透镜中心的距离即为焦距,则透镜的焦距为 40cm-30cm=10cm,故本选项错误;B、图乙中,物距 u=12cm,像距 v=23cm,像距大于物距,由凸透镜成像规律可知,图乙中烛焰成的是倒立放大的实像,故本选项正确;C、由凸
3、透镜成像规律可知,当 u2f 时,成倒立缩小的实像,应用于照相机故本选项错误;D、因为凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,所以将蜡烛远离凸透镜,保持凸透镜、光屏位置不变,则在光屏上不能成清晰的像,要想在光屏上成清晰的像,应将光屏向靠近透镜的方向移动,故本选项错误故选 B易错点拨:凸透镜成像规律是一难点,考生出错率较高,可分以下几步进行研究第一步:弄清题中的数据的含义,看是物距、像距、焦距第二步:从题中信息弄清楚到底是哪一种成像规律。第三步:确定物距和焦距的关系或像距和焦距的关系,并用字母具体表示出来。第四步:将数据代入字母关系式中解不等式,问题就得到解决了。针对练习 1、行车记录仪是汽车使用的
4、黑匣子,透过高清镜头摄影记录车辆行 驶途中的影像及声音。如图所示是一款行车记录仪,通过镜头所成的像是_(填“实像”或“ 虚像” ) ,物体离镜头越近,所成的像越_(填“ 大”“小”) 。 来源:Zxxk.Com1.实像;大 解析:行车记录仪的摄像头的镜头相当于一个凸透镜,拍摄物体时,物体所成的像是倒立、缩小的实像;根据凸透镜成实像时,物距越小,像距越大,像越大,可知物体离镜头越近,所成的像越大。针对练习 2 在探究凸透镜成像的实验中,先用焦距为 15cm 的透镜甲进行实验,在透镜右侧的光屏上得到了清晰缩小的实像。接下来不改变发光体和凸透镜的位置,改用焦距为10cm 的透镜乙继续进行实验要想在光
5、屏上再次成清晰的像的方法:一是将光屏向 移动一定距离,可在光屏上得到一个清晰 的实像(放大、缩小) ,二是在发光体与透镜之间放置一个焦距合适的 (远视镜、近视镜) 。针对练习 3 在“探究凸透镜的成像规律”时,把蜡烛放在凸透镜前 30cm 处,光屏上可接收到倒立缩小清晰的像。则该凸透镜的焦距可能为A10cm B15cm C20cm D30cm 3.A 解析:试题分析:凸透镜成倒立、缩小、实像的条件是 ,则 ,2uf302cmf,所以可能为 10cm。15fcm2. 探究凸透镜成像规律:1、实验装置如图所示:2、 安装细节:调节烛焰、凸透镜和光屏,使三者的中心大致在同一高度的同一直线上,使像成在
6、光屏的中央。3、 评估交流:无论如何移动光屏,均得不到像的原因:一是凸透镜、烛焰、光屏的中心不在同一高度;二是蜡烛在一倍焦距内或蜡烛在焦点上;三是成像位置在光具座以外。4、深入拓展:遮住凸透镜一部分,成像性质不变,像变暗;蜡烛与光屏对调后,物距变像距,像距变物距,像的大小与对调前相反,这也说明了光路的可逆性。典型例题某实验小组用一凸透镜做“探究凸透镜成像规律 ”实验,进行了以下实验步骤:(1 )将凸透镜正对太阳,在另一侧移动光源,距凸透镜 10cm 处,光屏接收到一个最小、最亮的光斑,由此可知,该凸透镜的焦距为_cm(2 )如图所示,将光具座上点燃的蜡烛的火焰、透镜、光屏三者的中心调节在_,移
7、动光屏始终找不到像,这是因为透镜与蜡烛的距离 10cm 所致(选填“大于” 、 “等于”或“ 小于”) ,应将蜡烛向_(选填“ 左”或“ 右”)移动一段距离后,才能在光屏上得到烛焰清晰的像(3 )把蜡烛移动到 B 处,移动光屏可得到 _的像(选填“放大”或“ 缩小”)再将蜡烛移动到 A 处,并移动光屏可得到_的像(选填“ 放大”或“ 缩小”) ,此时光屏与透镜的距离_10cm(选填“大于”或“小于” ) 【答案】 (1)10 (2)同一高度 小于或等于 左(3)放大 缩小 大于 解析:(1)由题意知,最小、最亮的光斑是焦点,所以焦距为 10cm;(2)为使像能成在光屏的中央,将光具座上点燃的蜡
8、烛的火焰、透镜、光屏三者的中心调节在同一高度处;在光屏上找不到像,可能是因为成虚像或不能成像,则物距可能小于焦距或等于焦距;要在光屏上成像,应将蜡烛移动到 1 倍焦距之外,所以应将蜡烛向左移动;(3 )把蜡烛移动到 B 处,此时物距为 50cm-36cm=14cm,处于 1 倍和 2 倍焦距之间,成倒立缩小的实像;若在 A 处,物距为 50cm-23cm=27cm,大于 2 倍焦距,所以成倒立缩小的实像,此时像距处于 1 倍和 2倍焦距之间,所以光屏与透镜的距离大于 10cm易错点拨:蜡烛与光屏之间的距离不能太小,否则不能成像.(2)蜡烛的火焰偏高时,像会偏低.(3)如果凸透镜只有一半或其中的
9、一半被遮住了, 像也是完整的 ,但是像的亮度比较暗 针对练习 1 小安在做探究凸透镜成像规律的实验时,将焦距为 10 cm 的薄凸透镜固定在光具座上 50 cm 刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上 20 cm 刻度线处,移动光屏到 65 cm 刻度线处,烛焰在光屏上成清晰的像。如图所示。请结合此实验完成下列问题:(1 )图中所示的实验现象能够说明_的成像特点。 (选填选项前的字母)A照相机 B幻灯机 C放大镜(2 )保持透镜在 50 cm 刻度线处不动,如果想在光屏上得到更大的清晰的像,应进行的操作是_。 (选填选项前的字母)A将蜡烛左移,光屏左移 B.将蜡烛左移,光屏右移C.将蜡烛右移,光
10、屏左移 D.将蜡烛右移,光屏右移(3 )保持透镜在 50 cm 刻度线处不动,若将点燃的蜡烛放在光具座上 80 cm 刻度线处,将光屏放在光具座上透镜的左侧,通过移动光屏,在光屏上可呈现烛焰清晰的_的像。(选填选项前的字母)A倒立放大 B倒立缩小 C正立放大针对练习 2 小丽同学用焦距为 10cm 的凸透镜做“探究凸透镜成像规律” 的实验,装置如图所示在实验过程中保持凸透镜的位置不变,请你根据所学知道回答下列问题(1 )实验前应首先调节蜡烛的焰心、_ 、光屏的中心,在同一高度(2 )改变蜡烛的位置,使其位于 20cm 刻度线外,再移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰的倒立、_的实像(选填“放大” 、
11、 “等大”或“缩小”)(3 )在实验(2)的基础上,将蜡烛和光屏互换位置,此时烛焰在光屏上成清晰_的_实像(选填“ 放大” 、 “等大”或“ 缩小”)(4 )改变蜡烛的位置,使其位于 56cm 刻度线处,小丽从透镜的左侧通过透镜可以看到一个清晰的_(选填“倒立” 或“正立”)的像利用这种成像规律可制成_镜2.(1)凸透镜的中心(2)缩小(3)倒立 放大(4 )正立 放大镜 解析:凸透镜成像规律:物距小于焦距成正立放大虚像应用是放大镜物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像,像距大于二倍焦距应用是幻灯机、投影仪物距等于二倍焦距成倒立等大实像,像距等于二倍焦距物距大于二倍焦距成倒立缩小实像,像距
12、大于一倍焦距小于二倍焦距应用是照相机 (1)在实验前应先调节烛焰、凸透镜、光屏,使它们的中心大致在同一高度,这样所成的像在光屏的中央,便于观察故答案为:凸透镜的中心 (2)由题意知,此凸透镜的焦距 f=10cm,则 2f=20cm若将蜡烛置于 20cm 刻度处,则物距 u=50cm-20cm=30cm2f所以成倒立、缩小的实像,此时像距处于 f 和 2f 之间故答案为:缩小 (3)若将( 2)中的蜡烛和光屏互换位置,则物距处于 f 和 2f 之间,凸透镜成倒立、放大的实像故答案为:倒立;放大 (4)若将蜡烛放在 56cm 刻度处,则物距 u=56cm-50cm=6cmf所以成正立、放大的虚像放
13、大镜就是根据这个原理制成的针对练习 3 用焦距 10cm 的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验,如图所示。 (凸透镜的位置固定不动)(1 )为了便于观察实验现象,实验环境应该 (选填 “较亮”或“较暗” )一些此实验过程中蜡烛燃烧后逐渐变短,则光屏上烛焰的像也将逐渐向 移动。(2 )记录实验数据如下表,请将所缺的实验数据补充完整。实验序号 物距 u/cm 像距 v/cm 像的性质1 30 15 _2 20 20 倒立等大的实像3 15 _ 倒立放大的实像4 6 无 正立放大的虚像请根据实验序号 4 的成像规律,写出在生活中的一个应用 (3 )若已在光屏上成清晰的像,此时用遮光布遮住凸透镜的下
14、小半部分,则所成的烛焰的像为 (选填“不完整的像” 、 “亮度相同的完整像”或“亮度稍暗的完整的像” ) 。(4 )晓红在早上 9:00 利用太阳光进行观察凸透镜焦点的活动,她将凸透镜与水平地面平行放置,调节凸透镜到地面的距离,直至地面上出现一个最小的亮点,她认为此点就是凸透镜的焦点。你认为她这种活动过程存在的问题是: 。的像是亮度稍暗的完整的像。 (4)观察活动存在的问题是她将凸透镜水平放置,没有正对太阳光。1. 如图,F 为凸透镜的两个焦点,AB为物体 AB 的像,则 AB 在 ( )A、图中区域,箭头水平向左B、图中 区 域,箭头水平向左C、图中区域,箭头方向向左斜下方D、图中区域,箭头
15、方向向左斜上方故选 D2. 【2017 宜昌卷】蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示,此时光屏上出现烛焰清晰的像,则像的特点是( )A倒立缩小 B倒立等大 C倒立放大 D正立放大【答案】C【解析】由图象知,此时像距大于物距,成倒立、放大的实像,所以物距处于 1 倍和 2 倍焦距之间,故 ABD 错误,C 正确,故应选 C。【考点定位】凸透镜成像规律及其探究实验3. 小明将凸透镜紧靠如图甲所示的一幅卡通图片,然后将凸透镜逐渐远离图片的过程中,通过凸透镜观察到如图乙所示四个不同的像,则四个像出现的先后顺序是()A B C D4. 如图是蜡烛 A 通过凸透镜(透镜未标出)成像的示意图。当凸透镜放在哪点时
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