2020-2021学年初二物理上册考点专项练习3：探究凸透镜成像规律

2020-2021学年初二物理上册考点专项练习3：探究凸透镜成像规律

‎2020-2021学年初二物理上册考点专项练习3：探究凸透镜成像规律 方法指导：‎ 在探究凸透镜成像规律中，通常考查以下问题：‎ ‎(1)实验的基本操作：‎ ‎①调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使像成在光屏中央。‎ ‎②调整蜡烛和光屏的位置，使像变大或变小。‎ ‎(2)实验评估：评价实验操作是否得当，分析实验操作的目的。‎ ‎(3)分析实验中可能出现的一些特殊现象。‎ ‎(4)实验拓展：探究物像移动速度、放大率等。‎ ‎ 基本实验操作 ‎1．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：‎ ‎(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上，为了使蜡烛的像成在光屏中央，应使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在________。‎ ‎(2)按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在表中(透镜焦距f＝10 cm)。‎ 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 ‎1‎ ‎30‎ ‎15‎ 倒立、缩小、实像 ‎2‎ ‎20‎ ‎20‎ 倒立、等大、实像 ‎3‎ ‎18‎ ‎23‎ 倒立、放大、实像 ‎4‎ ‎15‎ 倒立、放大、实像 ‎5‎ ‎6‎ 倒立、放大、虚像 ‎①根据表中信息，试判断：当物距u＝25 cm时，成倒立、________的实像；②根据折射现象中光路是________的，得出第4次实验的像距v＝________cm；‎ ‎③第5次实验，要观察到正立、放大的虚像，眼睛应与蜡烛在凸透镜的________(填“同”或“异”)侧；‎ ‎④通过对实验数据的分析可得出，________倍焦距处是放大与缩小的实像的分界点。‎ ‎2．实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律，当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像，回答下列问题：‎ ‎(第2题图)‎ ‎(1)光屏上像的性质为______________。‎ ‎(2)关于本实验中得到的像在生活中的应用，举一个例子____________。‎ ‎(3)从图中读出物距为________cm，并推算出焦距为________(填字母)。‎ A．f <15 cm B．15 cm< f <20 cm C．f >30 cm ‎(4)如果保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，是否仍然成像？________。‎ ‎ 实验方案评估 ‎3．如图所示，在探究“凸透镜成像规律”的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，‎ 下表是小薇同学实验时记录的几组数据：‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 物距u/cm ‎30‎ ‎20‎ ‎15‎ ‎10‎ ‎5‎ 像距v/cm ‎15‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎40‎ ‎/‎ ‎(1)第5次实验时所成像的性质：____________________________________。‎ ‎(2)第1次实验时，小薇若将一近视镜紧贴在凸透镜的前面，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向________(填“靠近”或“远离”)透镜方向移动。‎ ‎(3)通过观察数据，老师发现表格中第________次实验数据是编造的，判断的理由是______________________________________。‎ ‎(第3题图)‎ ‎4．实验桌上有高度不同的发光物体A和B，焦距分别为5 cm、10 cm的凸透镜两个，刻度尺、光具座和光屏各一个。小华选用这些器材，探究“凸透镜成实像时，像的高度与物体的高度是否有关”。小华的主要实验步骤如下：‎ ‎①将焦距为10 cm的凸透镜固定在光具座中央，将发光物体A、光屏分别放在凸透镜两侧。调节发光物体A、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在同一高度。‎ ‎②用刻度尺测出发光物体A的高度，并记录在表格中。‎ ‎③将发光物体A放在光具座上距凸透镜30 cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A 清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中。‎ ‎④将发光物体A放在光具座上距凸透镜20 cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中。‎ 根据以上叙述，回答下列问题：‎ ‎(1)小华的探究过程中存在的问题：____________________________________________________‎ ‎_________________________________________________________________。‎ ‎(2)请你针对小华探究过程中存在的问题，写出改正措施：_________________________________‎ ‎__________________________________________________________________________________________________________。‎ ‎ 实验中的现象分析 ‎5．小华在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，凸透镜的位置固定不动，实验操作规范，在图示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。‎ ‎(第5题图)‎ ‎(1)这个像的成像原理与________(填“放大镜”“投影仪”或“照相机”)的成像原理相同。‎ ‎(2)如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应将蜡烛向________移，光屏向________移(以上两空均填“左”或“右”)；此时，把光屏和蜡烛的位置互换，在光屏上________(填“能”或“不能”)成清晰的像。‎ ‎(3)当光屏上成清晰的像时，小华用不透明的纸板挡住透镜下半部分，则光屏上所成的像________(填“完整”或“不完整”)。‎ ‎(4)实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向________(填“上”或“下”)方移动。‎ ‎ 实验拓展 ‎6．物理兴趣小组利用凸透镜进行实验：‎ ‎(1)同学们想知道某只透镜的焦距f为多少，做实验甲，镜面垂直于阳光，在透镜下面放上白纸(纸、镜平行)，测出透镜与白纸间距与对应的白纸被烤焦的时间，绘出图象乙，则可判断该透镜的焦距f为________cm；‎ ‎(2)将透镜及蜡烛、光屏置于光具座上(如图丙)，做成像实验，记录每次成实像的物距u、像距 v、物像间距L(u＋v)，绘出图线丁(以f为长度单位)，由图可知，要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥________(用f表示)。‎ ‎(3)经“百度”发现，物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率n＝＝，结合丙、丁两图，可知当物距u＝1.5f时，n＝________。‎ ‎(第6题图)‎ 参考答案 ‎1．(1)同一高度上　(2)①缩小　②可逆；30　③异　④2‎ ‎2．(1)倒立、缩小的实像　(2)照相机(其他答案合理即可)　(3)40.0；B　(4)仍然成像　‎ ‎【解析】(1)根据能在光屏上成像，得出一定是实像，再根据物距大于像距，可知，光屏上的像为倒立、缩小的实像；(2)成倒立、缩小的实像的应用主要是照相机等；(3)由图可知，物距u＝50.0 cm－10.0 cm＝40.0 cm，因为所成的像是倒立、缩小的实像，则物距范围u＞2f，像距范围2f＞v＞f，，解得：20 cm＞f＞15 cm。故选B。(4)保持蜡烛与凸透镜的位置不变，撤去光屏，不影响成像，只是光屏上不能承接到像了。‎ ‎3．(1)正立、放大的虚像　(2)远离　(3)4；物距等于一倍焦距时不成像　‎ ‎【解析】(1)根据表中数据可知，当物距等于20 cm时，像距也等于20 cm，因此焦距f＝10 cm。根据第5次实验数据可知，物距为5 cm＜f＝10 cm，因此成正立、放大的虚像；(2)近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光有发散作用，此时把近视眼镜放在该凸透镜前，使原来会聚成像的光线推迟会聚，所以要想接到清晰的像，光屏要远离透镜；(3)由第4次实验数据可知，凸透镜的焦距为10 cm，当物距等于一倍焦距时不成像，故第4次实验数据是编造的。‎ ‎4．(1)没有控制物距不变，并且没有改变物体的高度 ‎(2)在第④步中，应当将发光物体B放在光具座上距凸透镜30 cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体B清晰的像，用刻度尺分别测量发光物体B及其像的高度，并记录在表格中 ‎【解析】(1)由题意探究“凸透镜成实像时，像的高度与物体的高度是否有关”可知，应控制物距不变，且要改变物体的高度，多次实验后分析像的高度与物体的高度是否有关，而小华的探究过程中却没有改变自变量“物体的高度”，反而改变了应控制的变量“物距”，故不能达到探究目的；(2)根据控制变量法，应保持物距不变，改变发光物体的高度，具体的改正措施：在第④步中，应当将发光物体B放在光具座上距凸透镜30 cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体B清晰的像，用刻度尺分别测量发光物体B及其像的高度，并记录在表格中。‎ ‎5．(1)照相机　(2)右；右；能　(3)完整　(4)上　‎ ‎【解析】(1)物体到凸透镜的距离是物距，像到凸透镜的距离是像距。如图，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的。(2)如果想在光屏上得到更大的清晰的像，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大的特点可知，应减小物距，增大像距，即应将蜡烛向右移，光屏向右移；折射光路是可逆的，把蜡烛和光屏位置互换，则光屏上能得到烛焰清晰的像。(3)当烛焰 通过凸透镜在光屏上成一实像时，如果小华用不透明的纸板挡住凸透镜下半部分，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同；由于凸透镜下半部分被遮住，因此折射出的光线与原来比减少了，故像的亮度会减弱。(4)蜡烛变短后，烛焰的位置向下移动，根据过凸透镜光心的光线传播方向不改变，可知像的位置向上移动。‎ ‎6．(1)12　(2)4f　(3)2　‎ ‎【解析】(1)由图乙知，当透镜与白纸间距s＝12 cm时，白纸被烤焦的时间t＝4 min，用时最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸间距即为焦距，f＝12 cm。(2)凸透镜成实像时u＞f，由图丁知，随着物距u的增大，物像间距L先减小后增大，当物距u＝2f时，物像间距L最小为4f，可见，要成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥4f。(3)由图丁可知，当物距u＝1.5f时，物像间距L＝4.5f，根据L＝u＋v可得v＝L－u＝4.5f－1.5f＝3f，则放大率n＝＝＝＝2。‎