第5章 透镜及其应用 学业质量评价
(时间:80分钟 总分:80分)
第一部分 选择题(共24分)
一、单选题(每题3分,共24分)
1.(2023·广东深圳期末)一个透明均匀的玻璃球被摔碎成三部分(如图C-5-1所示),下列说法正确的是( )。
图C-5-1
A.在左右方向上①②都是凸透镜 B.①③对光具有会聚作用
C.②③对光具有发散作用 D.只有①对光具有会聚作用
2.(2023·陕西西安模拟)关于电影拍摄、放映、观看过程,下列说法正确的是( )。
A.拍摄时,物体在胶片上所成的像是倒立、放大的实像
B.放映时,胶片到放映机镜头的距离大于镜头的2倍焦距
C.光在银幕上发生的是镜面反射
D.画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像
3.(2023·陕西中考)某飞机的光电搜索跟踪系统功能与人眼相似,能为飞机提供感知外界的“视觉”,系统内置的光电传感器相当于人眼的视网膜,最外层窗口和传感器之间的光学元件相当于人眼的晶状体。关于该系统,下列说法不正确的是( )。
A.最外层窗口和传感器之间的光学元件相当于一个凸透镜
B.在光电传感器上成的是倒立、放大的实像
C.景物到镜头的距离大于镜头的2倍焦距
D.该系统与照相机的成像原理相同
4.(2023·山东德州期末)小京通过放大镜看到了放大的像,图C-5-2中能正确反映其成像原理的示意图是( )。
图C-5-2
5.(2023·山东滨州一模)城墙上游客如织,游客纷纷拍照。下列说法正确的是( )。
A.彩灯五光十色,发生了光的色散 B.点亮的彩灯不是光源
C.照相机镜头相当于凹透镜 D.想把景物拍大一些,应离其更近一些
6.(2023·四川成都一模)春节期间,游人如织,小张拿出手机留影纪念,在黑屏状态下通过屏幕看到身后游人的像;在拍照时通过屏幕看到彩灯的像,下列说法正确的是( )。
A.游人的像是正立、缩小的虚像
B.彩灯的像是正立、缩小的实像
C.屏幕上彩灯的像是由红、黄、蓝三种色光混合而成的
D.小张取下近视眼镜,看到彩灯变模糊了,因为彩灯的像成在了视网膜的前面
7.(2022·山西中考)图C-5-3是创新小组的同学们自制的照相机。在较暗的教室内,让镜头(凸透镜)对着明亮的室外,拉动纸筒,在半透明膜上可看到室外实验楼清晰的像。若想在半透明膜上成实验楼更大的清晰像,下列做法正确的是( )。
图C-5-3
A.相机向前移,纸筒向前伸 B.相机向后移,纸筒向后缩
C.相机不移动,纸筒向后缩 D.相机和纸筒的位置均不变
8.(2023·陕西西安期末)兴趣小组的同学用身边的器材制作了一个水凸透镜(如图C-5-4所示),并完成了一些与透镜相关的实验探究。以下说法正确的是( )。
图C-5-4
A.若此时光屏上成清晰像,则成倒立、放大的实像
B.用注射器向胶膜内注水,水凸透镜的凸起程度增加,折光能力变弱
C.用注射器向胶膜内注水,可以模拟远视眼的成因
D.向胶膜内注入适量水后,光屏上的像变模糊了,此时将蜡烛靠近透镜,光屏上可以再次得到清晰的像
第二部分 非选择题(共56分)
二、填空题(每题4分,共16分)
9.(2023·上海期中)如图C-5-5所示的透镜属于凹透镜的有 (选填字母)。极少数游客在山上游玩时随意丢弃塑料瓶,这样做可能引起山林火灾,这是因为盛有水的瓶子相当于 (选填“凸”或“凹”)透镜,对光有 作用,阳光经其折射后,可能引燃枯叶。
图C-5-5
10.(2023·陕西西安模拟)正常人眼看物体时,在视网膜上形成 (选填“缩小”或“放大”)的实像。图C-5-6是小西戴上眼镜前后观察到远处帆船的情景,请你结合所学知识判断小西的眼睛是 (选填“近视眼”或“远视眼”),需要配戴 透镜制成的眼镜进行矫正。
图C-5-6
11.(2023·陕西咸阳期中)现在许多餐厅可以扫码点餐,人们只需要用手机扫描餐桌上的二维码便可完成点餐、结账等多项服务。用手机扫描餐桌上的二维码时,二维码应位于手机摄像头的 (选填“1倍焦距内”或“2倍焦距外”),所成的像是二维码 (选填“放大”或“缩小”)的像;要使二维码的像小一些,应让手机的摄像头离二维码 (选填“远”或“近”)一些。
12.(2023·陕西汉中期中)形成近视眼的原因之一是晶状体太厚,折光能力太强,使远处某点的光会聚在视网膜的 (选填“前”或“后”)方,需要配戴 透镜制作的眼镜进行矫正。有一次,小明上学前取自己的近视眼镜时,发现自己的近视眼镜和爷爷的老花镜混在一起,轮廓完全一样,他用手摸镜片时,镜片中间薄、边缘厚的眼镜是 (选填“自己”或“爷爷”)的眼镜。
三、作图题(4分)
13.(1)(2023·陕西西安期末)如图C-5-7所示,请将凹透镜的光路图补充完整。
图C-5-7
图C-5-8
(2)(2023·山东临沂期中)如图C-5-8所示,两透镜右侧的焦点正好重合,一条光线平行于主光轴射向凸透镜,请将光路图补充完整。
四、实验与探究题(每题10分,共20分)
14.图C-5-9是“探究凸透镜成像规律”的实验装置。
图C-5-9
(1)如图C-5-9甲所示,平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小、最亮的光斑,则凸透镜的焦距f= cm。实验前,应调节光源、凸透镜、光屏的中心在 ,其目的是 。
(2)当光源、凸透镜、光屏的位置如图C-5-9乙所示时,光屏上呈现清晰的像,此成像原理与 (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像原理相同。
图C-5-10
15.某物理兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜,并利用液体透镜探究“光的折射”和“透镜成像”。
(1)在探究凸透镜对光的作用时,首先在两个透明长方体玻璃容器中充入蚊香烟雾,然后将水注入橡皮膜,制成液体透镜,再将液体透镜放置在两个玻璃容器之间,如图C-5-10甲所示,在玻璃容器中充入蚊香烟雾的目的是 。
(2)为了探究液体透镜折光能力与液体种类的关系,先后在橡皮膜中注入酒精和煤油,此时,应保持液体透镜的凸起程度 (选填“不变”或“改变”),观察光经不同液体透镜折射后的偏折程度。
(3)如图C-5-10乙所示,兴趣小组想利用液体透镜来探究凸透镜成像的规律。
①某次实验中,烛焰清晰的像成在光屏上方,为使像成在光屏中央,可将液体透镜 (选填“向上”或“向下”)移动。
②下表是某同学实验时记录的几组数据:
实验次序 1 2 3 4 5
物距u/cm 30.0 20.0 12.0 10.0
像距v/cm 15.0 20.0 30.0 60.0 70.0
表格中第3次的物距应是 cm。通过观察数据,发现表格中第 次实验数据是编造的。
③当蜡烛距透镜5.0 cm时,光屏上 (选填“能”或“不能”)接收到烛焰的像。
④如图C-5-10乙所示,现在光屏上出现清晰的像,如果向“水透镜”中注水,使透镜凸起程度更大,此时像变模糊,这是模仿 (选填“近视眼”或“远视眼”)的成因。
五、综合题(16分)
16.(2023·广东肇庆期中)阅读材料,回答问题。
光的全反射
图C-5-11
一束激光从某种玻璃中射向空气(如图C-5-11甲所示),保持入射点不动,改变入射角(每次增加0.2°),当入射角增大到41.8°时,折射角等于90°。入射角继续增大,此时便没有折射光线,只存在入射光线与反射光线,发生这种现象,折射角为90°时的入射角叫作这种物质的临界角。当入射角大于临界角时,只发生反射,即光的全反射。
(1)上述玻璃的临界角是 。
(2)折射光线消失后反射光线的亮度会增强,其原因是折射光线消失后,入射光线的能量几乎全部变为 的能量;当光从空气射向玻璃时, (选填“会”或“不会”)发生光的全反射现象。
(3)高速公路上,在交通标志线上每隔2 m安装一个凸起的纯玻璃元件,这种元件叫“夜精灵”。晚上只要汽车的灯光一照,司机就能看到附近地上的“夜精灵”亮起来,如图C-5-11乙所示。下列元件与“夜精灵”的工作原理完全不同的是 (选填选项字母)。
A.公路上的反光标志牌 B.自行车的尾灯
C.路口的红绿交通标志灯 D.环卫工人穿的反光衣
参考答案
第五章学业质量评价
1.B
2.D
解析:摄像机镜头是凸透镜,物距大于2倍焦距,此时物体在胶片上所成的像是倒立、缩小的实像,A错误;放映时,胶片到放映机镜头的距离在1倍焦距与2倍焦距之间,B错误;光在银幕上发生的是漫反射,使人们在各个角度都能看到银幕上的画面,C错误;眼睛相当于凸透镜,看物体时,物距大于2倍焦距,在视网膜上所成的是倒立、缩小的实像,D正确。
3.B
解析:人眼的晶状体相当于一个凸透镜,所以该系统的最外层窗口和传感器之间的光学元件相当于一个凸透镜,A正确;人眼在成像时成倒立、缩小的实像,所以在光电传感器上也成倒立、缩小的实像,B错误;成倒立、缩小的实像时,物距要大于凸透镜的2倍焦距,C正确;该系统成倒立、缩小的实像,所以与照相机的成像原理相同,D正确。本题选不正确的,故选B。
4.C
解析:放大镜使用时,物体在1倍焦距以内,成正立、放大的虚像,C正确。
5.D
解析:彩灯五光十色,是由彩灯透过的色光决定的,并没有发生光的色散,A错误;彩灯自身发光,是光源,B错误;游客拍照的照相机镜头相当于凸透镜,C错误;游客给景物拍照时,要想拍得更大一些,则像距变大,物距变小,应该离景物更近一些,D正确。
6.D
解析:在黑屏状态下通过屏幕看到身后游人的像属于平面镜成像,成的是正立、等大的虚像,A错误;在拍照时彩灯成倒立、缩小的实像,B错误;屏幕上彩灯的像是由红、绿、蓝三种色光混合而成的,C错误;小张取下近视眼镜,近视眼镜是凹透镜,对光具有发散作用,此时小张看到彩灯变模糊了,因为彩灯的像成在了视网膜的前面,D正确。
7.A
解析:相机向前移,纸筒向前伸,即物距减小,像距增大,则可在半透明膜上成更大的清晰像,A正确。
8.D
解析:物距大于像距,此时成倒立、缩小的实像,A错误;用注射器向胶膜内注水,水凸透镜的凸起程度增加,焦距变小,折光能力变强,像成在光屏的前方,可以模拟近视眼的成因,B、C错误;向胶膜内注入适量水后,水凸透镜的凸起程度增加,焦距变小,像成在光屏的前方,成实像时,当蜡烛逐渐靠近透镜时,物距变小,则像距变大,光屏上可以再次得到清晰的像,D正确。
9.答案:b、c 凸 会聚
解析:题图所示的透镜中,b、c中间薄、边缘厚,属于凹透镜。盛有水的瓶子相当于凸透镜,凸透镜又叫会聚透镜,对光有会聚作用。
10.答案:缩小 近视眼 凹
解析:正常人眼看物体时,在视网膜上形成倒立、缩小的实像。小西戴眼镜前观察远处帆船比较模糊,戴眼镜后看到的帆船比较清晰,说明小西的眼睛是近视眼,近视眼的晶状体对光的会聚能力较强,或者眼球在前后方向上过长,看远处的物体时,像成在视网膜的前面,需要配戴凹透镜制成的眼镜进行矫正。
11.答案:2倍焦距外 缩小 远
解析:手机的摄像头相当于凸透镜,当手机扫描二维码时,二维码应位于手机摄像头的2倍焦距外,二维码在手机中成倒立、缩小的实像;要使二维码的像小一些,由“物远像近像变小”可知,应让手机的摄像头离二维码远一些。
12.答案:前 凹 自己
解析:晶状体太厚,来自远处某点的光会聚在视网膜的前方,人就只能看清近处的物体,看不清远处的物体,凹透镜对光有发散作用,需配戴凹透镜制作的眼镜矫正。用手摸镜片时,镜片中间薄、边缘厚的是凹透镜,是自己的眼镜。
13.答案:(1)如图D-C-3所示。
图D-C-3
(2)如图D-C-4所示。
图D-C-4
14.答案:(1)10.0 同一高度 使像成在光屏中央 (2)照相机
解析:(1)由题图甲可知,焦点到凸透镜中心的距离为凸透镜的焦距,则f=10.0 cm。为了使像成在光屏中央,应将光源、凸透镜和光屏的中心调节到同一高度。(2)实验过程中,题图乙中物距u=40.0 cm>2f,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用此原理制成的。
15.答案:(1)显示光路 (2)不变 (3)①向下 ②15.0
5 ③不能 ④近视眼
解析:(1)在玻璃容器中充入蚊香烟雾,当光照到烟雾时,烟雾颗粒使反射后的光射向四面八方,便于我们从各个角度看到光的路径。
(2)要探究液体透镜折光能力与液体种类的关系,应控制液体透镜的凸起程度不变,改变液体的种类。
(3)①某次实验中,烛焰清晰的像成在光屏上方,为使像成在光屏中央,根据过光心的光传播方向不变可知,可将液体透镜向下移动。
②由题表中数据可知,第3次实验的像距等于第1次实验的物距,根据“在光的折射中,光路是可逆的”可知,第3次实验的物距应等于第1次实验的像距,即15.0 cm。
由题表中数据可知,第2次实验的u=v=20.0 cm,根据u=v=2f时成倒立、等大的实像,可得2f=20.0 cm,故该液体透镜的焦距为f=10.0 cm,而第5次实验的u=f=10.0 cm,不成像,因此题表中第5次实验数据是编造的。
③当蜡烛距透镜5.0 cm时,此时物距u=5.0 cm
16.答案:(1) 41.8° (2)反射光线 不会 (3)C
解析:(1)由题意可知,当入射角为41.8°时,折射角为90°,所以玻璃的临界角为41.8°。(2)当入射光线从一种介质斜射入另一种介质时,会发生折射,入射光线的能量一部分给反射光线,一部分给折射光线,当折射光线消失后,只有反射光线,此时反射光线的亮度会增强。当光从空气射向玻璃时,不会发生光的全反射现象,因为光从空气斜射入玻璃中时,折射角总小于入射角,即使入射光线贴近交界面入射,折射角也达不到90°,不会消失。(3)由于“夜精灵”的形状如同凸透镜,凸透镜对光有会聚作用,当汽车灯光射来时,光经过“夜精灵”折射后,在“夜精灵”背面发生反射,然后平行返回,这样司机就可以看清黑夜中的交通标志线。公路上的反光标志牌、自行车的尾灯、环卫工人身上穿的反光衣都利用了光的反射原理,路口的红绿交通标志灯是光源,发出的光直接进入人的眼睛,C符合题意。
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