2020-2021学年初二物理上册考点专项练习2：凸透镜成像规律的探究

2020-2021学年初二物理上册考点专项练习2：凸透镜成像规律的探究

‎2020-2021学年初二物理上册考点专项练习2：凸透镜成像规律的探究 方法指导：‎ ‎1.探究凸透镜成像规律的实验：‎ ‎(1)实验过程中，应在光具座上依次放上蜡烛、凸透镜和光屏，并调节三者中心处于同一高度上，这样做是为了使凸透镜成的像处于光屏中心。‎ ‎(2)实验中用烛焰作为成像物体，是因为烛焰是光源，可在光屏上成明亮的像。‎ ‎(3)实验应在较暗的环境中进行，这样便于观察烛焰的像。‎ ‎2．当物体距凸透镜无限远时，可以认为从物体射来的光是平行光，经凸透镜后会聚在焦点处。利用太阳光粗略测量凸透镜的焦距运用的就是这个原理。‎ ‎ 基本探究型实验 ‎1．在“探究凸透镜成像特点”的实验中：‎ ‎(第1题图)‎ ‎(1)将凸透镜正对太阳时，在凸透镜的另一侧前后移动光屏，屏上会在距凸透镜15 cm处呈现出最小、最亮的光斑，则此凸透镜的焦距为________cm；‎ ‎(2)调节好实验装置后，当蜡烛距凸透镜20 cm时，屏上能成倒立、________(填“放大”或“缩小”)的________(填“实”或“虚”)像；‎ ‎(3)当把蜡烛移至某位置时，其成像情况如图所示，通过观察总结可得出此类成像条件是________，应用这一成像规律制成的光学仪器有________(填“放大镜”“照相机”或“投影仪”)。‎ ‎2．如图所示，这是小浩同学探究凸透镜成像规律的实验装置图。‎ ‎(第2题图)‎ ‎(1)实验前，小浩需要点燃蜡烛，并调整凸透镜与光屏的高度，使蜡烛火焰与凸透镜的中心、光屏的中心大致在________；‎ ‎(2)老师告诉他，凸透镜的焦距是10 cm。移动光屏，结果在凸透镜右侧大约63 cm处获得了清晰的像。人们运用这条成像规律制造出了________(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)；‎ ‎(3)小浩好动且思维颇有创意，他突发奇想，要是把蜡烛与光屏的位置互换，结果会怎样呢？他立即一试，哇！太神奇了，光屏上的像依旧十分清晰，只是原来缩小的像变成了放大的像！你能解释一下所成像依旧清晰的原因吗？____________(填“反射光路可逆”“折射光路可逆”或“光是沿直线传播的”)。‎ ‎3．小丽同学用焦距为15 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验：‎ ‎(1)如图甲所示，实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使它们在________高度上。‎ ‎(第3题图)‎ ‎(2)实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、________的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是________。‎ ‎(3)实验过程中，小丽发现当蜡烛成实像时，物距减小，像距与像都________(填“变大”“变小”或“不变”)。‎ ‎(4)实验过程中，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向________(填“上”或“下”)移动。‎ ‎(5)通过实验观察可知，在图乙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是________。(填符号)‎ ‎ 综合探究实像与物距的关系 ‎4．如图“探究凸透镜成像实验”，将蜡烛、焦距为10 cm的凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度上，把凸透镜固定在50 cm处。‎ 实验次数 物距/cm 像距/cm ‎1‎ ‎40‎ ‎13.5‎ ‎2‎ ‎30‎ ‎15‎ ‎3‎ ‎25‎ ‎16.7‎ ‎4‎ ‎20‎ ‎20‎ ‎5‎ ‎15‎ ‎(1)将蜡烛放在A点，光屏放在B点，为了找到清晰的像，应将光屏向________移动(填“左”或“右”)。‎ ‎(2)依次改变蜡烛的位置，移动光屏直到找到清晰的像，记录的数据如表所示。在第1至3次实验中，所成的像为倒立的、________的实像；第5次像距应是________cm，此次像比第4次的像________(填“大”或“小”)。‎ ‎(3)将蜡烛放在C点，无论怎样移动光屏都得不到烛焰的像，此实验现象可说明________(填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的成像特点。‎ ‎(4)实验中，蜡烛燃烧不断缩短，导致光屏上的像向________(填“上”或“下”)移动。‎ ‎(第4题图)‎ ‎5．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，某同学的实验如图甲所示：‎ ‎(第5题图)‎ ‎(1)要使蜡烛的像成在光屏的中央，应将光屏向______(填“上”或“下”)调整。‎ ‎(2)若此凸透镜的焦距为10 cm，蜡烛放在距离凸透镜15 cm处，调节另一侧光屏的位置可得到烛焰清晰、倒立、________(填“放大”“缩小”或“等大”)的________(填“实”或“虚”)像。‎ ‎(3)某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成LED灯、光屏换成带有方格的光屏，如图乙所示。‎ ‎①蜡烛换成LED灯的优点是________________________________________________________‎ ‎_________________________________。‎ ‎②光屏换成带有方格光屏的优点是____________________________________________________‎ ‎______________________________。‎ ‎6．利用光具座以及蜡烛、凸透镜、光屏等器材，可进行“探究凸透镜成像规律”的实验。‎ ‎(1)实验时，首先在光具座上放置实验器材，若光具座A处放置蜡烛(如图所示)，则C处应放置________(填“凸透镜”或“光屏”)。器材正确放置后，还应对其进行调整，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的________上。‎ ‎(2)实验后，可得出凸透镜成像规律。根据成像规律判断下列说法，说法正确的是________。‎ A．若凸透镜的焦距为10 cm，则烛焰距离凸透镜30 cm时，可在光屏上成放大的像 B．实验过程中，蜡烛因燃烧而变短，则烛焰在光屏上的像会下移 C．若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动，则光屏上仍能观察到清晰的烛焰像 D．若烛焰在光屏上成缩小的像，则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离 ‎(3)某物理兴趣小组在探究凸透镜成像规律后，得到了如下数据：‎ 实验序号 物距u/cm 焦距f/cm 像的性质 像距v/cm ‎1‎ ‎12‎ ‎10‎ 倒立、放大、实像 ‎60‎ ‎2‎ ‎14‎ ‎10‎ 倒立、放大、实像 ‎35‎ ‎3‎ ‎15‎ ‎10‎ 倒立、放大、实像 ‎30‎ ‎4‎ ‎30‎ ‎10‎ 倒立、缩小、实像 ‎15‎ ‎5‎ ‎30‎ ‎12‎ 倒立、缩小、实像 ‎20‎ ‎6‎ ‎30‎ ‎15‎ 倒立、等大、实像 ‎30‎ 下列对表中数据的分析，错误的是________。‎ A．当凸透镜的焦距相同，物距不同时，所成的像有可能相同 B．当物距相同，凸透镜的焦距越大时，像距越大 C．当物距相同，凸透镜的焦距不同时，所成像的性质有可能相同 D．当凸透镜的焦距相同，且成放大实像时，像距与物距之和随物距的增大而减小 ‎(4)将蜡烛置于凸透镜一倍焦距处，结果在光屏上仍能观察到烛焰放大的像，这是为什么？‎ ‎(第6题图)‎ ‎7．用焦距为10 cm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)‎ ‎(第7题图)‎ ‎(1)为了便于观察实验现象，实验环境应该________(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和像的性质补充完整。‎ 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小半部分，则所成的烛焰的像为__________________(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位置。你认为她这种活动过程存在的问题是：_____________________________________________________‎ ‎______________________________________________________。‎ ‎8．某同学利用图示装置来研究凸透镜成像：‎ ‎(1)实验时，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在____________；‎ ‎(2)如图甲所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，成的是________(填“正立”或“倒立”)的像，蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的________方；‎ ‎(第8题图)‎ ‎(3)在保持(2)中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处(图中未标出)，光屏上再次成清晰的像，成的是________(填“放大”“缩小”或“等大”)的像。‎ ‎(4)在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0，与凸透镜第一次所在位置A 间的距离为L，如图乙所示，则该透镜焦距f________L(填“>”“<”或“＝”)。透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s＝________(用L0、L表示)。‎ ‎ 实验方案的改进 ‎9．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：‎ ‎(1)发光体“F”、凸透镜(焦距为f)和光屏在光具座上的位置如图所示，实验前应将光屏向________调整，使发光体“F”和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上。‎ ‎(2)保持图中发光体“F”和凸透镜位置不变，左右移动光屏，直到在光屏上成清晰的像，这个像是倒立、________的实像，生活中的________就是利用这一原理工作的。‎ ‎(3)将发光体“F”从图示位置向右移至A点，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向________移动。‎ ‎(4)当光屏上呈现清晰的像时，保持发光体“F”和凸透镜位置不变，取一个与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，所成的像与原来的像相比，你可观察到的现象有________________________。‎ ‎(第9题图)‎ ‎10．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：‎ ‎(1)实验正确安装并调节后，小芳同学在如图甲所示的光屏上看到了烛焰清晰的像，则她看到的像是________(填“倒立”或“正立”)、________(填“放大”或“缩小”)的。‎ ‎(2)实验中，若用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则光屏上的像________(填选项序号)。‎ 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 ‎(3)某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、光屏贴上方格纸，如图乙所示，请写出改进后其中一个优点：________________________。‎ ‎(第10题图)‎ 参考答案 ‎1．(1)15　(2)放大；实　(3)u＜f；放大镜　‎ ‎【解析】(1)因焦距指焦点到凸透镜光心的距离，此时成最小、最亮的光斑处到凸透镜的距离即为焦距f＝15 cm；(2)由题意知，凸透镜的焦距f＝15 cm，当u＝20 cm时，则2f＞u＞f，由凸透镜成像规律可知，在光屏上能成倒立、放大的实像；(3)从图可知，此时物距小于焦距，即u＜f，并且此时所成的像为正立、放大的虚像，所以根据此规律可以制成放大镜。‎ ‎2．(1)同一高度　(2)照相机　(3)折射光路可逆 ‎【解析】(1)为了能使清晰的像成在光屏的中央位置，要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度；(2)凸透镜的焦距是10 cm，在凸透镜右侧大约63 cm处获得了清晰的像，此时像距v＝63 cm－50 cm＝13 cm，即f＜v＜2f，而物距大于2倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像，人们运用这条成像规律制造出了照相机；(3)当把蜡烛与光屏的位置互换时，因为光在折射时光路是可逆的，所以光屏上还能出现清晰的像。‎ ‎3．(1)同一　(2)缩小；照相机　(3)变大　(4)上　(5)B ‎4．(1)左　(2)缩小；30；大　(3)放大镜　(4)上　‎ ‎【解析】(1)将蜡烛放在A点，凸透镜的焦距为10 cm，则物距大于二倍焦距成倒立、缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，光屏在B位置上，因此为了找到清晰的像，应将光屏向左移动；(2)①在第1～3次实验中，物距分别为：40 cm、30 cm、25 cm，都大于二倍焦距，根据凸透镜成像的规律可知，此时的像是倒立、缩小的实像；②第5次实验时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，所成的像是倒立、放大的实像，所以第5次的像比第4次的像大。根据光的折射时的可逆性可知，第5次实验时的像距正好是第2次实验时的物距，则第5次像距应是30 cm；(3)将蜡烛放在C点，此时u＜f，成正立、放大的虚像。所以无论怎样移动光屏都得不到烛焰的像，放大镜利用了此原理；(4)由于凸透镜成倒立的实像，所以蜡烛变短，像将向上移动。‎ ‎5．(1)下　(2)放大；实　(3)①实验现象更明显、便于观察、成像稳定、形状直观、亮度高、减少污染等　②便于比较像的大小 ‎6．解：(1)光屏；主光轴　(2)D　(3)A　(4)因为蜡烛有一定的体积，把它放到焦点时，它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间，所以能看到放大的像。‎ ‎【解析】(1)探究凸透镜成像的实验时，在光具座上依次放蜡烛、凸透镜、光屏。若图中A处放置蜡烛，则B位置上应放置凸透镜，C 处应放置光屏；探究凸透镜成像规律时，调整蜡烛烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心。(2)若凸透镜的焦距为10 cm，则烛焰距离凸透镜30 cm时，即f＝10 cm，u＝30 cm，物距大于二倍焦距，所以凸透镜成倒立、缩小的实像，A错；因为凸透镜成实像时，不仅上下颠倒，而且左右也颠倒，所以蜡烛燃烧变短时，所成的像移到了光屏中心的上方，B错；若烛焰朝着凸透镜方向前后不断晃动，物距增大或减小，此时像距、像的大小也跟着变化，则光屏上不能观察到清晰的烛焰像，C错；若烛焰在光屏上成缩小的像，物距u＞2f，像距2f＞v＞f，则光屏到凸透镜的距离小于烛焰到凸透镜的距离，D正确。(3)当凸透镜的焦距相同，物距不同时，像大小都不可能相同，A错。(4)因为蜡烛有一定的体积，把它放到焦点时，它有一部分会在一倍焦距和二倍焦距之间，所以能看到放大的像。‎ ‎7．(1)较暗；上　(2)倒立、缩小的实像；30；放大镜　(3)亮度稍暗的完整的像　(4)凸透镜没有正对太阳光放置 ‎【解析】(4)太阳光可以近似看为平行光源，将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦点，改变凸透镜与地面间的距离，直到地面上出现一个最小、最亮的点，这个点便为焦点位置。如果将凸透镜与水平地面平行放置，此时凸透镜没有正对太阳光(太阳光没有与凸透镜的主光轴平行)，这个亮点不是凸透镜的焦点位置。‎ ‎8．(1)同一高度　(2)倒立；上　(3)缩小　(4)＜；L0－2L ‎【解析】(1)为使像成在光屏的中间，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心应在同一高度；(2)由图知像距大于物距，故成倒立、放大的实像；由于成的是倒立的像，物体变低，则像的位置变高，即成在光屏中心的上方；(3)由光的可逆性原理，再次成清晰的像时，物距和像距互换，像与物体的大小比例也互换，即成倒立、缩小的实像；(4)因为成倒立、放大的实像，则物距L大于焦距f，由可逆性原理，第一次蜡烛距凸透镜距离为L，第二次光屏距凸透镜距离为L，所以凸透镜移动的距离为L0－2L。‎ ‎9．(1)下　(2)缩小；照相机　(3)右　(4)像比原来暗 ‎【解析】(1)由图知，使发光体“F”、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，实验前应将光屏向下调整；(2)如图，发光体“F”在二倍焦距之外，成的像是倒立、缩小的实像，生活中的照相机就是利用这一原理工作的；(3)将发光体“F”从图示位置向右移至A点，靠近凸透镜，像要远离，要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向右移动；(4)用另一个与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗。‎ ‎10．(1)倒立；缩小　(2)D　(3)实验现象更明显(或便于观察；或减少了污染等)‎ ‎【解析】(1)由图可知，物距大于像距，并且能在光屏上成实像，所以物距 一定是在二倍焦距之外，所以成的是倒立、缩小的实像；(2)遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗，故选D；(3)蜡烛换成LED灯的优点：实验现象更明显、便于观察、减少了污染等。‎