第五章 透镜及其应用
第一节 透镜
知能演练提升
能力提升
1.如图5-1-9所示,某同学将凸透镜正对太阳光,在透镜的另一侧移动白纸,在距透镜10 cm时白纸上出现一个最小、最亮的光斑,该凸透镜的焦距是 cm。换成凹透镜再做这个实验,在白纸上 (选填“能”或“不能”)看到很小、很亮的光斑。
图5-1-9
2.(2023·陕西咸阳期中)如图5-1-10所示,在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡,使太阳光从试管的正上方向下照射,观察试管下方的白纸(白纸未画出),可以发现白纸上与空气泡相对应的位置较 (选填“亮”或“暗”),这是因为空气泡与周围的水组成 透镜,太阳光射向空气泡和它下方的水后,会被 (选填“会聚”或“发散”)。
图5-1-10
3.(2023·陕西渭南期末)如图5-1-11所示,凹透镜右侧的焦点与凸透镜的光心重合,两透镜的焦距相等,请补全两条光线经过两透镜的光路图。
图5-1-11
探究创新
4.(2023·陕西咸阳阶段练习)物理学习小组选择如图5-1-12甲所示的四个透镜进行探究实验(其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜,它们分别用玻璃、塑料和水晶制作而成)。
图5-1-12
(1)为了探究凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系,小组同学应选择图5-1-12甲中的 两个凸透镜。
(2)器材确定后,小明让一束平行光穿过透镜来测量凸透镜的焦距,操作方案如图5-1-12乙所示,他的方案 (选填“合理”或“不合理”),原因是 。
(3)正确操作后,得到如图5-1-12丙所示的实验现象,比较图5-1-12丙中两次实验的现象,可以得到结论:凸透镜表面越凸,焦距越 。
参考答案
1.答案:10 不能
解析:凸透镜的焦距是焦点到光心的距离。太阳光会聚在透镜另一侧10 cm处,凸透镜的焦距为10 cm。换成凹透镜再做这个实验,凹透镜对光具有发散作用,在白纸上不能看到很小、很亮的光斑。
2.答案:暗 凹 发散
解析:由于空气泡的存在,空气泡周围的水形成中间薄、边缘厚的凹透镜,凹透镜对光有发散作用,太阳光照射它,它下方的白纸上与空气泡相对应的位置较暗。
3.答案:如图D-5-1所示。
图D-5-1
4.答案:(1)A、C (2)不合理 光束没有平行于凸透镜的主光轴入射 (3)小
解析:(1)要探究凸透镜的焦距大小与透镜球形表面弯曲程度的关系,应该控制材料等其他因素都相同,只让透镜球形表面弯曲程度不同,所以选择A、C两个凸透镜,这体现了控制变量法的思想。(2)凸透镜可以让平行于主光轴的光会聚到它的焦点上,可以据此测焦距。小明的做法不合理,因为他没有让光束平行于凸透镜的主光轴入射。(3)由题图丙可知,凸透镜表面越凸,折光能力越强,焦距越小。
3第二节 凸透镜成像的规律
知能演练提升
能力提升
1.将凸透镜正对太阳光,可在距凸透镜15.0 cm处得到一个最小、最亮的光斑。现将该凸透镜和蜡烛、光屏安装到光具座上,位置如图5-2-3所示,下列说法正确的是( )。
图5-2-3
A.不移动任何器材,此时可以在光屏上观察到清晰的缩小的像
B.此时只移动蜡烛,可在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的像
C.将蜡烛移到30.0 cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上得到清晰等大的像
D.将蜡烛移到45.0 cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上得到清晰放大的像
2.(2023·陕西西安三模)如图5-2-4所示,小敏在家中做凸透镜成像实验,墙上出现一个倒立、缩小的清晰像。下列说法正确的是( )。
图5-2-4
A.凸透镜成像大小与蜡烛到透镜的距离无关
B.若透镜不动,蜡烛远离透镜,手和透镜在墙上的影子大小不变
C.墙上所成的烛焰像是虚像
D.若蜡烛不动,透镜逐渐靠近蜡烛,墙上能再次呈现清晰的烛焰像
3.(2023·陕西咸阳期末)小明同学上生物课时,用一透镜观察标本,如图5-2-5所示,他用的是 透镜。如果该透镜焦距为10 cm,标本到透镜的距离u应满足的条件是 。
图5-2-5
探究创新
4.(2023·陕西咸阳期末)小红用如图5-2-6所示的装置探究凸透镜成像的规律。
图5-2-6
(1)图5-2-6甲中,小红让凸透镜正对平行光,调整凸透镜到光屏的距离,光屏上会出现一个很小、很亮的光斑,则该凸透镜的焦距f= cm。
(2)实验前,应调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在 。
(3)如图5-2-6乙所示,烛焰恰好在光屏上成倒立、 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的清晰实像(像未画出)。
(4)若将图5-2-6乙中的蜡烛向右适当调节,光屏上烛焰的像变得模糊,此时应将光屏向 (选填“左”或“右”)适当移动,可以在光屏上重新看到烛焰清晰的像。
(5)一段时间后,蜡烛燃烧变短,要使像仍然成在光屏的中央,可将光屏向 (选填“上”或“下”)移动。
(6)小红在光屏上得到清晰的像后,突然一只飞虫落到凸透镜表面上,则光屏上 (选填选项字母)。
A.出现飞虫的像
B.出现飞虫的影子
C.仍是烛焰的像
参考答案
1.B
解析:由题可得凸透镜的焦距为15.0 cm,题图中物距为40.0 cm,大于2倍焦距,像距为35.0 cm,大于2倍焦距,在光屏上不能观察到清晰的像,A错误;只移动蜡烛,当蜡烛移动到距离凸透镜大于1倍焦距且小于2倍焦距的某个位置时,可在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的像,B正确;将蜡烛移到30 cm刻度线处,则物距为20.0 cm,大于1倍焦距且小于2倍焦距,移动光屏可在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的像,C错误;将蜡烛移到45 cm刻度线处,则物距为5.0 cm,小于1倍焦距,成正立、放大的虚像,所以光屏上不能承接到像,D错误。
2.D
解析:凸透镜成像大小与蜡烛到透镜的距离(物距)有关,A错误;手和透镜的影子是光的直线传播形成的,若透镜不动,蜡烛远离透镜,手和透镜在墙上的影子变小,B错误;墙相当于光屏,墙上承接的烛焰像是实像,C错误;蜡烛经凸透镜成倒立、缩小的实像,此时物距u>2f,若蜡烛不动,透镜逐渐靠近蜡烛,在f
解析:由题图知,透镜成正立、放大的像,故该透镜是凸透镜。透镜焦距为10 cm,标本到透镜的距离应小于10 cm。
4.答案:(1)10.0 (2)同一高度 (3)缩小 (4)右 (5)上 (6)C
解析:(1)很小、很亮的光斑所在处为凸透镜的焦点位置,则凸透镜的焦距f=30.0 cm-20.0 cm=10.0 cm。(2)为了使像成在光屏中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度。(3)此时物距大于像距,物距大于2倍焦距,像距在1倍焦距与2倍焦距之间,成的像为倒立、缩小的实像。(4)若将蜡烛向右移动,物距变小,像距应增大,若要在光屏上成清晰的像,光屏应向右移动。(5)蜡烛燃烧变短时,烛焰向下移动,光屏上的像要向上移动,为了能让所成清晰的像回到光屏中央,应将光屏向上移动。(6)由于透镜的一小部分被遮住,因此折射出的光线与原来相比减少了,但没被遮住的地方仍可成像,故光屏上仍是烛焰的像,只是像的亮度会变暗,C正确。
3第三节 生活中的透镜
知能演练提升
能力提升
1.(2023·陕西汉中期中)如图5-3-1所示,把一滴水滴在玻璃板上,再拿一个放大镜作为目镜放在水滴的上方,这样就可以制成一个水滴显微镜。把一幅图片放在玻璃板的下方,慢慢调节放大镜与水滴之间的距离,就可以看清玻璃板下方图片的细节了。下列有关水滴显微镜的描述正确的是( )。
图5-3-1
A.水滴所成的像是缩小的
B.目镜所成的像是缩小的
C.水滴所成的像为实像
D.目镜所成的像为实像
2.(2023·陕西渭南期末)有一款摄像设备专门用于比赛的转播工作。它跟踪拍摄运动员比赛场景时,成 (选填“正立”或“倒立”)、 (选填“放大”或“缩小”)的实像。这种摄像机镜头具有自动变焦功能,要想使被拍摄运动员的像更大一些,镜头应往 (选填“前伸”或“后缩”)一些。
图5-3-2
3.(2023·陕西西安三模)生活中经常看到的广告投影灯,其内部
结构如图5-3-2所示。凸透镜对光有 作用;图5-3-2中凸透镜的焦距为50 mm,则广告片与镜头的距离的取值范围为 ;为了在地面上得到更大的广告图像,应当使投影灯 (选填“靠近”或“远离”)地面。
探究创新
4.电影放映机的成像原理如图5-3-3所示,为了让观众看到清晰的实像,应将胶片放在距离透镜 (选填“1倍焦距以内”“1倍焦距和2倍焦距之间”或“2倍焦距以外”)的位置;为了在银幕上看到正立的像,胶片应该 (选填“正”或“倒”)放;要使银幕上的像变得更大,应将银幕向 (选填“左”或“右”,下同)移,并将凸透镜向 移。
图5-3-3
参考答案
1.C
2.答案:倒立 缩小 前伸
解析:摄像机的镜头相当于一个凸透镜,拍摄时成倒立、缩小的实像;要想使被拍摄运动员的像更大一些,焦距增大,像距增大,应将镜头往前伸一些。
3.答案:会聚 50 mm
解析:电影放映机的镜头相当于一个凸透镜,可以成放大的实像,则此时物距大于1倍焦距且小于2倍焦距,胶片应放在1倍焦距和2倍焦距之间的位置。放映机成的是倒立的实像,为了在银幕上看到正立的像,胶片应该倒放。要使银幕上的像变得更大,应将银幕向右移,并将凸透镜向左移。
3
