2024河北物理中考备考重难专题：探究凸透镜成像规律 （课后练习）

2024河北物理中考备考重难专题：探究凸透镜成像规律典例精讲例小明同学用如图甲所示装置“探究凸透镜成像规律”．多次进行实验，记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图像如图乙所示．(1)小明将蜡烛、凸透镜与光屏依次摆放到光具座上，为进行实验探究，小明接下来应该进行的操作是____________________________________________________________，该透镜的焦距是________cm.(2)调节蜡烛、凸透镜与光屏的位置如图甲所示，在光屏上得到倒立、________的实像，生活中________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)是应用这一成像规律制成的．变式保持凸透镜位置不动，把蜡烛移到45cm处，无论怎样移动光屏，光屏上始终接收不到像.小明观察到像的方法是_______________________________________.(3)如图甲所示，小明将蜡烛向远离透镜的方向移动，为了使光屏上的像变清晰，应将光屏向_____移动适当距离，此过程中所成的像逐渐变______.(4)保持凸透镜的位置不动，小明又把蜡烛放在距凸透镜11cm处，在光具座上无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，原因可能是__________________．聪明的小明拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，向左移动光屏就得到了清晰的像，则小明拿起的眼镜是________(选填“近视镜”或“远视镜”).(5)实验过程中，如果用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则光屏上的像________．A.只出现烛焰像的上半部分B.只出现烛焰像的下半部分C.出现烛焰完整的像，但像更小了D.像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了(6)小明用一焦距大小未知的透镜替换图甲中的透镜进行实验，保持蜡烛与透镜位置不变，移动光屏使光屏上恰好成清晰的像，如图丙所示，根据图中信息，可以推断本实验所使用凸透镜的焦距范围为______________，此时得到的像比图甲中的像______(选填“大”或“小”).丙(7)实验中需要光屏呈现清晰的像，但是光屏上的像时而清晰、时而模糊，不能持续保持最清晰，这种现象是因为：________________________________________________________________________.(8)同学小亮认为：凸透镜成实像时，不但像与物上下是颠倒的，而且左右也是相反的．请你设计一种简单的方法验证小亮的观点：________________________________________________________________________________________________________________________________________________.实战演练1.(2022河北真题改编)小明利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律．将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置，调整光屏到凸透镜的距离，使烛焰在光屏上成清晰的像，分别测出物距u和像距v，实验数据如下表．第1题图实验次数12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060下列说法正确的是()A.该凸透镜的焦距为20cmB.从第1次实验到第5次实验，成在光屏上的像越来越大C.当光屏上成清晰像时，拿开光屏，眼睛在一定范围内仍能看到像D.蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像会向下移E.当u＝40cm时，将蜡烛和光屏都向右移动，光屏上可成清晰的像，该成像规律应用在照相机上F.当u＝30cm时，换成焦距为15cm的凸透镜后，保持凸透镜和蜡烛的位置不变，为了使承接的像变清晰，光屏应向右移动G.第5次实验后，在贴近凸透镜左侧放一眼镜片，向右移动光屏，能在光屏上成清晰的像，则眼镜片对光起会聚作用H.用LED灯代替平常使用的蜡烛进行实验的优点有：便于观察实验现象、减少污染等2.小聪同学为探究凸透镜成像规律，进行了如下实验：第2题图(1)将平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，如图甲所示，该凸透镜的焦距为________cm.(2)在光具座上将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，调节它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一水平高度上，这样做的目的是____________________________．(3)在如图乙所示实验情形下，此时恰好在光屏上得到烛焰清晰的像．此像是________(选填“正立”或“倒立”)、________(选填“放大”或“缩小”)的实像．(4)在如图乙所示实验情形下，如果保持蜡烛和光屏的位置不变，把凸透镜移到光具座上35cm刻度处，可以在光屏上再次得到烛焰清晰的像．生活中的________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一原理工作的．(5)在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当靠近凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清．此现象可以体现________(选填“近视眼”或“远视眼”)的成像情况．为使呈现一个清晰的像，则应在蜡烛与凸透镜中间加一个_____透镜.(6)将光源放置在45cm刻度的位置，拿掉光屏，从凸透镜右侧看向光源时，发现凸透镜上有很小一个污点，这时人眼看到的成像情况是________(填写序号).①不能成像 ②部分放大的像③完整放大的像 ④完整缩小的点(7)某同学用自制的水透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图丙所示．将蜡烛向左移动，如果要保证光屏上还是成清晰的像，我们应该向水透镜中______(选填“注水”或“排水”)，此时水透镜的焦距变________(选填“大”或“小”).丙参考答案典例精讲例(1)调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度10(2)缩小照相机变式撤去光屏，在凸透镜右侧(光屏一侧)透过凸透镜观察(3)左小(4)像距超出光具座范围远视镜(5)D(6)15cm＜f＜22.5cm大(7)烛焰晃动，使烛焰与凸透镜之间的距离发生变化，从而影响像的清晰度(8)朝正对光具座刻度尺的方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反(合理即可)【解析】(1)为了更好地观察凸透镜成像情况，需使烛焰的像成在光屏中央！即调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在同一高度，由图乙可知，u＝v＝2f＝20cm，解得凸透镜的焦距为f＝10cm；(2)由图甲可知，此时物距u＝30cm＞2f，光屏上成倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是应用这一成像规律制成的；变式保持凸透镜位置不动，把蜡烛移到45cm处，此时u<f成虚像，所以无论怎样移动光屏，光屏上收不到像．为了看到虚像，小明应撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜一侧方向观察，才能看到虚像．(3)此时物距u＞2f，f<v<2f成倒立、缩小的实像，将蜡烛向远离透镜的方向移动，物距增大，为了使光屏上的像变清晰，则需减小像距，所以光屏应向左移动，所成的像逐渐变小；(4)u＝11cm时，物距只比凸透镜的焦距大一点点，我们都知道物近像远像变大，此时像距很大，早已超出光具座的调节范围，所以在光具座上再怎么移动光屏都没用；远视镜(即凸透镜)对光有会聚作用，当放在蜡烛和凸透镜之间后，使光线提前会聚，这时在不够长的光具座上移动光屏就可以接收到像了；(5)用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，就好比用手遮住你的一只眼睛，烛焰发出的光线经凸透镜的下半部分折射会聚在光屏上，像的大小不发生变化，只是折射光线变少，所以形成的像变暗，故选D；(6)由图丙可知，物距u＝30cm，像距v＝45cm，此时光屏上成清晰的像，且物距小于像距，说明成倒立、放大的实像，f＜30cm＜2f，45cm＞2f，凸透镜的焦距范围为15cm＜f＜22.5cm，图甲中的像是缩小的，故此时得到的像比图甲中的像大；(7)光屏上的像时而清晰、时而模糊，不能持续保持最清晰，说明光源不稳定，则可能是烛焰晃动，使烛焰与凸透镜之间的距离发生变化，从而影响像的清晰度；(8)要验证“左右”相反，理性的思路是让烛焰左右不再对称，所以可行的做法是朝正对光具座刻度尺的方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反，即可验证小亮的观点．实战演练1.BCFH【解析】A.当物距等于2倍焦距时，像距等于物距，因此通过第3次实验数据可知此时u＝v＝2f，则此凸透镜的焦距为10cm，A错误；B.从第1次实验到第5次实验，物距越来越小，说明蜡烛在靠近凸透镜，但始终大于1倍焦距，所以始终成实像，成实像时，凸透镜成像规律为物近像远像变大，所以光屏上成的像将越来越大，B正确；C.当光屏上成清晰实像时，拿开光屏，眼睛在光屏的位置附近仍能看到像，C正确；D.蜡烛燃烧了一段时间，烛焰下移，光屏上的像将向上移动，D错误；E.将蜡烛向右移动，当f<u<2f，同时向右移动光屏使v>2f时，光屏上可成倒立、放大的实像，该成像规律应用在投影仪上，E错误；F.当u＝30cm时，u>2f，f<v<2f，换成焦距为15cm的凸透镜后，凸透镜的焦距变大，保持凸透镜和蜡烛的位置不变，则此时u＝2f，为了使承接的像变清晰，像距需增大，光屏应向右移动，F正确；G.在贴近凸透镜左侧放一眼镜片，向右移动光屏才能在光屏上成清晰的像，说明光被“发散”了，所以眼镜片对光起发散作用，G错误；H.用LED灯代替平常使用的蜡烛进行实验的优点是实验现象更明显、便于观察、减少污染等，H正确；故选BCFH.2.(1)10.0(2)使像呈现在光屏中央(3)倒立缩小(4)投影仪(5)远视眼凸(6)③(7)排水大【解析】(1)平行光经凸透镜折射向得到最小、最亮的光斑到凸透镜光心的距离，由图甲可知凸透镜的焦距为10.0cm；(2)实验调节烛焰中心、透镜光心和光屏中心在同一高度上，目的是使像呈现在光屏中央；(3)由图乙可知，此时蜡烛距离凸透镜30cm，大于凸透镜的二倍焦距，成倒立、缩小的实像；(4)移动凸透镜后，蜡烛距离凸透镜15cm，位于凸透镜的一倍焦距到二倍焦距之间，此时成倒立、放大的实像，是投影仪的工作原理；(5)保持凸透镜