思维特训八　折射成像与透镜成像的应用

1、思维特训(八)折射成像与透镜成像的应用|典|例|分|析| 折射成像的应用例 1如图8TX1甲所示，将圆柱形的筷子竖直插入装水的柱形玻璃杯内，从P点沿水平方向看到的像可能是图乙中的()图8TX1解析 如图8TX2所示，由筷子竖直插入盛水玻璃杯内的俯视图知，A处为筷子，ABP表示由筷子发出的穿过玻璃杯壁B射向P处的一条光线，ON为过B点沿半径方向的直线，即在B处玻璃和空气的界面的法线，图中的i和r分别为入射角和折射角，根据光的折射规律可知，r i。观察者在P处看到的筷子A的像A的位置不是在A的实际位置，而是由其实际位置偏离杯中心的方向向杯壁靠近一些。据此可知，筷子竖直插入玻璃杯中时，其侧视图应该是

2、图乙中的A或D；同时，玻璃杯此时相当于一个凸透镜，对筷子起到了放大的作用，因此，观察到的筷子比实际粗些。图8TX2答案 A 透镜成像的应用例 2课外小实验活动中，小明将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近物理课本，透过玻璃杯观察书上的小丑图片(圆圈中的小丑图片与课本中的小丑图片实际大小相等)，如图8TX3所示，他所看到的虚像是图中的()图8TX3解析 玻璃杯竖着贴近小丑图片时，因为左右方向的玻璃杯面是弧形的，中间厚、边缘薄，与凸透镜一样，将杯后面的物体在左右方向放大，所以小丑图片通过玻璃杯成正立、放大(只在左右方向)的虚像；而玻璃杯上下相同，不会起到放大作用，所以像在上下方向上与图片相同。只有A显示的

3、像是符合要求的。答案 A|思|维|集|训|1.小明和小华在窗边用凸透镜贴近报纸看文字，看到了文字的像。再移动凸透镜时，意外地发现在报纸上出现了窗外景物的像，如图8TX4所示，两次所成的像相对于原来被观察的物体，对比像的正倒、大小、虚实三个方面，它们()图8TX4A有一个方面相同，两个方面不同B有两个方面相同，一个方面不同C三个方面都相同D三个方面都不同2用普通照相机拍照时，要根据物距进行“调焦”，使用起来不太便捷。有一种“傻瓜”相机，只要将景物全部纳入取景区内，不论景物远近，都能得到比较清晰的像，从而使拍照的过程变得十分快捷。这种“傻瓜”照相机不用“调焦”的奥秘是()A采用了长焦距的镜头，使远

4、近不同的物体成像的位置相差不大B采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大C采用了长焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同D采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相同3如图8TX5所示，OO为凸透镜的主光轴，将点光源放在A点时，像在B点；将点光源放在B点时，像在C点。当将点光源放在C点时，则()图8TX5A一定在B点成一个实像B一定在A点的左侧成一个虚像C可能在BC之间成一个实像D可能在C点的右侧成一个虚像4同学们用盛水的矿泉水瓶模拟眼球中的晶状体，来比较正常眼、近视眼和远视眼的焦距大小。如图8TX6甲所示，他们将盛水的矿泉水瓶正对太阳，上下移动白纸，直到白纸上出现最细

5、的亮线，估测亮线到瓶子侧壁的距离d。用正常水瓶做实验时，d约为8 cm；把水瓶挤压成如图乙所示后测得d为13 cm；把水瓶挤压成如图丙所示后测得d为5 cm。则以下判断正确的是()图8TX6A乙模拟的是远视眼，实验可得远视眼的焦距比正常时大B乙模拟的是近视眼，实验可得近视眼的焦距比正常时大C丙模拟的是远视眼，实验可得远视眼的焦距比正常时小D丙模拟的是近视眼，实验可得近视眼的焦距比正常时大5人在水中看物体会成像在视网膜后，相当于人眼的晶状体变_(选填“厚”或“薄”)，折光能力变_(选填“强”或“弱”)。潜水员戴上潜水镜实质上是在眼前加上一个空气层，如图8TX7所示。请根据图中已有的光路，完成光路

6、图，画出所观察物体A的大致位置。图8TX76如图8TX8所示是小阳制作的多用途手电筒，AB处是可插入胶片的小插口，CD、EF是可左右伸缩的套筒，DF处装入凸透镜。当手电筒先做照明用时，调节套筒，使灯泡灯丝处于_位置，射出平行光线；在此基础上，做幻灯机使用时，在AB处插入幻灯片，接下来应把套筒向_ (选填“左”或“右”)移动，才能在前方屏幕上观察到_ (选填“正立”或“倒立”)、放大的实像。请你再动脑思考指出该手电筒另外一项不同的功能：_。图8TX87小明同学在光具座上做“探究凸透镜成像规律”的实验。(1)如图8TX9所示，光会聚于b点，在虚线区域内放甲透镜后，光会聚于主光轴MN上的c点；在虚线

7、区域内换放乙透镜后，光会聚于主光轴MN上的a点。小明想探究凸透镜成像的特点，应选择_(选填“甲”或“乙”)透镜。图8TX9(2)在利用太阳光测量凸透镜的焦距后，小明发现把火柴头放在凸透镜焦点处一段时间后，火柴会被点燃。他想进一步探究不同的透镜对火柴的点燃效果有什么不同，和同学们讨论后，他们提出了以下三种猜想：猜想1：凹透镜也能点燃火柴；猜想2：点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小有关；猜想3：点燃火柴的快慢与凸透镜的直径大小有关。根据所学知识，他们经过讨论，判断猜想1是错误的。你认为他们判断的依据是_。为了验证猜想2是否正确，他们选用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本

8、相等。这说明猜想2是_的。要验证猜想3是否正确，要用焦距相同、直径_的凸透镜做实验，测量火柴被点燃的时间，如果各次实验测量的点燃时间不等，则说明猜想3_。(3)如图8TX10甲所示，将凸透镜正对着太阳光，把光屏置于另一侧，测得凸透镜的焦距是_cm。图8TX10如图乙所示的操作，可便于调整烛焰中心、光屏中心在透镜的_上，以保证烛焰完整的像呈现在光屏的_。若图中透镜保持在“50 cm”刻度位置不变，将蜡烛移至光具座的“20 cm”刻度处，则应在_(选填“6070”或“大于70”)cm刻度范围内移动光屏寻找像。实验一段时间蜡烛变短，要使烛焰像仍然成在光屏的中央，应将光屏向_移动。8如图8TX11所示

9、，某兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凸透镜，并利用液体透镜探究“凸透镜成像规律”。图8TX11(1)如图甲所示，在透镜中继续注入少许水，发现焦点左移，抽出少许水后，焦点右移；这一现象说明：水透镜的凸出程度越大，焦距越_。(2)图甲中，读出水凸透镜的焦距为_cm；将该水透镜放在图乙所示位置，光屏上恰能成一清晰的像，这个像是倒立、_的实像。若保持透镜位置不变，将蜡烛向右移动5 cm，要在光屏上得到清晰的像，光屏向右移动的距离应_(选填“大于”“小于”或“等于”)5 cm。若在蜡烛和透镜间放一远视眼镜，要再次成清晰的像，需将光屏向_ 移动。(3)保持蜡烛和水透镜的位置不变，利

10、用图甲装置测量水透镜的焦距，并在图乙中进行透镜成像实验，获得多组数据如下：实验次数焦距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次实验时水透镜的焦距是_cm，根据表中数据可得结论：当凸透镜成实像时，物距不变，_。分析数据可知，像距v和焦距f的定量关系为v_。9. 阅读短文，回答下列问题。可调式眼镜人的眼睛看清物体是通过改变晶状体的形状来实现的，晶状体相当于全自动变焦镜头。看近处物体时，晶状体变凸一些，折射光线的能力变强；看远处物体时，晶状体变扁平一些，折射光

11、线的能力变弱。通过这样的调节，使远近不同的物体均能在视网膜上成像。若晶状体调节能力变弱，就会出现看不清远处物体或近处物体的情况，需要配戴合适的眼镜进行矫正。有人发明了一种能矫正视力的可调式眼镜，如图8TX12所示，这种眼镜的镜片中含有一种特殊液体。图8TX13是可调式眼镜的结构示意图，镜架上有表示移出和加入液体含量的标尺；移动标尺上的滑块可以定量改变镜片中的液体含量，从而改变镜片的形状；镜片中液体含量的改变量V可以用滑块在标尺上的位置表示。滑块位于标尺上0刻度线处，表示眼镜的初始状态，此时，镜片的形状是扁平的，如图8TX13甲所示。当滑块位于标尺上1、2刻度线处时，分别表示镜片中加入一些液体、

12、加满液体，图乙是镜片中加满液体的示意图。当滑块位于标尺上1、2刻度线处时，分别表示从镜片中移出一些液体、移出全部液体，图丙是镜片中移出全部液体的示意图。图8TX12图8TX13为探究可调式眼镜的矫正效果，首先要确定以下程序和标准：选定同一棵树作为观察对象，选定远、中、近三个观察位置，用s表示观察位置到树的距离，如图8TX14甲所示；用D表示看到树的清晰程度，清晰程度分为清晰、不清晰、模糊三个等级，如图乙所示。图8TX14小京和小贝视力不同，没有配戴眼镜时，小京在近处看树“清晰”，在远处看树“不清晰”；小贝在远处看树“清晰”，但在近处看树“不清晰”。小京和小贝配戴眼镜后，进行实验的主要步骤如下：

13、调节镜片中的液体处于初始状态。选择不同观察位置，观察树，将观察结果记录在表格中。改变镜片中液体的含量，重复步骤。小京和小贝的实验结果记录表(部分数据)分别如表一、表二所示：表一小京的实验结果记录表s D V21012近清晰清晰清晰中清晰清晰远清晰不清晰模糊表二小贝的实验结果记录表S D V21012近不清晰清晰清晰中清晰远清晰通过实验及对实验结果的分析，两位同学对可调式眼镜有了新的认识。(1)调节眼睛晶状体形状的作用是帮助我们看清_。(只有一个选项正确)A不同亮度的物体 B不同颜色的物体C不同距离的物体 D不同大小的物体(2)为了使小京在远、中、近处看树都“清晰”，调节镜片内液体含量的措施是_

14、。(只有一个选项正确)A加满液体 B加入一些液体C移出一些液体 D移出全部液体(3)为了使小贝在近处看树“清晰”，调节镜片内液体含量的措施是_。 (至少有一个选项正确)A加满液体 B加入一些液体C移出一些液体 D移出全部液体详解详析1D解析 用凸透镜贴近报纸看文字，看到的文字的像是正立、放大的虚像。移动凸透镜时，窗外景物的像是倒立、缩小的实像。2B解析 当凸透镜焦距很短时，远近不同的物体都成像于靠近焦点位置，所以“傻瓜”照相机不用“调焦”的奥秘是采用了短焦距的镜头，使远近不同的物体成像的位置相差不大，选项B正确。3D解析 (1)将点光源放在A点时，在B 处成的一定是虚像，因为如果成的是实像，则

15、将点光源放在B点时，像应成在A处。所以凸透镜一定在A的左侧。将点光源放在B点时，像在C点，则B处仍在凸透镜的一倍焦距内。若将点光源放在C点时其仍在一倍焦距内，则成正立、放大的虚像在C的右侧，若将点光源放在C点时其在一倍焦距之外，则成像在凸透镜的左侧。4A解析 由题意可知，乙的焦距比丙的焦距大，所以会聚能力弱，因此乙模拟的是远视眼，而丙模拟的是近视眼，由此排除B和C；乙的焦距比正常时大，丙的焦距比正常时小，所以A符合题意，D不符合题意。5薄弱如图所示解析 物体的像成在视网膜后，说明会聚作用减弱，相当于晶状体变薄，折光能力变弱；潜水员戴上潜水镜实质上是在眼前加上一个空气层，相当于戴了一个凹透镜，凹

16、透镜对光线起到发散作用，物体A应在折射光线反向延长线的交点左侧。6焦点右倒立取下套筒上的凸透镜可做放大镜使用解析 平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后会聚于一点，即焦点。因此根据光路的可逆性，要使灯丝发出的光线经过凸透镜折射后成为平行光，就要把小灯泡的灯丝置于该凸透镜的焦点处。作为手电筒使用时，灯泡与凸透镜间的距离等于焦距，现在要作为幻灯机使用，此时幻灯片 AB与凸透镜间的距离应大于一倍焦距，而原来灯泡与凸透镜之间的距离等于一倍焦距，因此要增大AB与凸透镜之间的距离，即向右移动套筒。幻灯机成的像是倒立、放大的实像。由于套筒上是一个凸透镜，因此可以取下套筒上的凸透镜作为放大镜使用。7(1)乙(2)

17、凹透镜对光线有发散作用错误不同正确(3)10.0主光轴中央6070上解析 (1)由图知，光会聚于b点；光经过甲透镜后会聚在右侧的c点，折射光线与原来的入射光线相比更远离主光轴，说明甲透镜对光线有发散作用，是凹透镜；光经过乙透镜后会聚在左侧的a点，折射光线与原来的入射光线相比更靠近主光轴，说明乙透镜对光线有会聚作用，是凸透镜。所以想探究凸透镜成像的特点，应选择乙透镜。(2)凹透镜对光线起发散作用，不能够会聚光线，不能点燃火柴。用直径相同而焦距不等的凸透镜进行多次实验，发现火柴被点燃的时间基本相等，这说明点燃火柴的快慢与凸透镜的焦距大小无关，则猜想2是错误的。实验中，选用焦距相同、直径不同的凸透镜

18、，分别用它们点燃火柴，测出火柴被点燃所需要的时间，多次重复实验；如果各次实验测量的点燃时间不等，则说明猜想3正确。(3)将凸透镜正对太阳光，再把光屏放在另一侧，改变凸透镜与光屏的距离，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，便为焦点。焦点到凸透镜中心的距离为10.0 cm，所以此凸透镜的焦距为10.0 cm。实验前，把蜡烛、凸透镜、光屏从左向右依次放在同一直线上，点燃蜡烛，并调整烛焰、凸透镜、光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，是为了使得像成在光屏的中央。因为凸透镜的焦距f10 cm，透镜在“50 cm”刻度处，蜡烛在光具座的“20 cm”刻度处，即u30 cm，u2f，此时，f<v<2f，所以应在6070 cm刻度范围内移动光屏寻找像，并且直到光屏上得到最清晰的像才算找到像的位置。凸透镜成倒立的实像，蜡烛变短，烛焰相对于凸透镜向下移动，所以其像向上移动；要使烛焰的像仍然成在光屏的中央，应该将光屏向上移动。8(1)小(2)12.0放大 大于 左(3)10.0像的大小与焦距有关解析 (1)在透镜中继续注入少许水，发现焦点左移，则焦距减小，抽出少许水后，焦点右移，则焦距变大，故水透镜的凸出程度越大，焦距越小。