1、专题(二)凸透镜成像规律及应用类型一凸透镜静态成像规律1.2019无锡小明和小红做“探究凸透镜成像规律”的实验。(1)利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小明将一把木质刻度尺的一端支于水平地面上,观察刻度尺在地面上形成的影子,不断调节刻度尺,使其在地面上的影子。这时刻度尺的方向就与太阳光的方向平行,小明保持刻度尺不动,小红将光屏A和凸透镜L按照如图ZT2-1甲所示的方式垂直于刻度尺摆放,光屏上形成了一个最小、最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为cm。图ZT2-1(2)将此凸透镜、点燃的蜡烛和光屏置于光具座上如图乙所示的位置时,光屏上呈现烛焰倒立、(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像;保持图乙中蜡烛和光
2、屏的位置不变,将凸透镜移到光具座上cm刻度线处,光屏上能再次成烛焰清晰的像。2.2019攀枝花如图ZT2-2所示为某兴趣小组探究凸透镜成像规律的情景。图ZT2-2(1)若光屏上清晰像的位置如图所示,为使烛焰的像呈现在光屏中央,应将蜡烛向(选填“上”或“下”)移动。(2)蜡烛发出的光在光屏上发生了(选填“镜面反射”或“漫反射”)。(3)为了模拟人眼成像特点,有同学提议将光屏和蜡烛位置互换,你认为可行吗?。3.2019威海如图ZT2-3甲所示是“探究凸透镜成像的规律”实验的装置,小明通过实验得到了下表所示的实验数据,请回答下列问题:图ZT2-3物距u/cm605035302019像距v/cm121
3、2.514152021.1物距u/cm181716151412像距v/cm22.524.326.7303560(1)根据表格中数据可知该凸透镜的焦距f=cm。(2)当u=25 cm时,像距v应该在(选填“1516”“1617”“1718”“1819”或“1920”)cm 范围内;当u=60 cm时,光屏上成(选填“放大”或“缩小”)的像,此种成像原理可以制成什么光学仪器?(选填“照相机”或“投影仪”);此时,用遮光板遮住LED光源的一部分,光屏上的像相比原来的像会(选填“变暗”“缩小”或“不完整”)。(3)LED光源的高度h=10 cm,小明经过认真测量,得到像高h与物距u的数据如图乙所示,请
4、在图中画出h与u的关系图像。类型二凸透镜动态成像规律4.移动蜡烛或透镜,改变物距问题2019荆州用如图ZT2-4所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时,已知凸透镜的焦距为10 cm,下列说法正确的是()图ZT2-4A.烛焰在如图所示的位置时,成像特点与照相机成像特点相同B.若将蜡烛移到光具座42 cm刻度线处时,烛焰所成的像是倒立、放大的C.若将蜡烛移到光具座30 cm刻度线处时,烛焰所成的像是等大的D.若将蜡烛从光具座30 cm刻度线处向远离凸透镜方向移动时,烛焰所成的像将逐渐变大5.2018荆门在探究凸透镜成像规律时,小明在光具座上依次摆放了蜡烛、凸透镜、光屏,并调节它们的中心在同一高
5、度上。(1)如图ZT2-5甲所示,当他将蜡烛、光屏位置固定后,左右移动透镜,发现透镜在两个位置时,屏上都能得到倒立的像,则透镜在位置相比在位置时,光屏上所得到的像(选填“较大”或“较小”)。图ZT2-5(2)当他将透镜和光屏的位置固定后,发现无论怎么移动蜡烛,在光屏上都不能得到像(光具座足够长),为了在光屏上得到清晰的像,他应将凸透镜向(选填“靠近”或“远离”)光屏方向移动一些。经过调整,在光屏上得到了清晰的像,他发现若将凸透镜用纸遮住一半,光屏上将得到 (选填“完整”或“一半”)的像。若将蜡烛稍微上移,光屏上的像将(选填“上移”或“下移”)。(3)如图乙所示,他把“上”形状的遮光板放在蜡烛和
6、凸透镜之间,则光屏上观察到的形状是。A.上B.C.上D.6.加减镜片问题2019鄂州在做“探究凸透镜成像规律”的实验中,某小组同学利用图ZT2-6甲测出了透镜的焦距后,正确安装并调节实验装置如图乙所示,在光屏上得到一个清晰的像。下列说法正确的是()图ZT2-6A.由甲图可知该透镜焦距为40 cmB.图乙中成的是倒立、放大的实像,符合放大镜的成像原理C.在乙图中保持凸透镜的位置不变,将蜡烛与光屏的位置互换,则成像情况符合投影仪的原理D.如果在烛焰与透镜之间放置一近视眼镜的镜片,则将光屏适当左移可得到一个清晰的像7.2018泰州某兴趣小组利用图ZT2-7所示装置来探究凸透镜成像的规律。图ZT2-7
7、(1)为使像成在光屏中央,应调整元件,使LED灯的中心、光屏的中心在。小明将各元件调整到图示位置时,小组成员在光屏上都能观察到清晰的像,这个像一定是(选填“放大”“等大”或“缩小”)的,此时光屏上发生了反射。(2)当LED灯向左移动时,要在光屏上再次获得清晰的像,只需将光屏向(选填“左”或“右”)适当移动,或者在凸透镜前放置一个合适的眼镜。(3)小华在用同样的器材进行实验时,发现光屏上出现的像只有中间清晰,两侧却较模糊,小明只对凸透镜进行了调整,就在光屏上得到了清晰的像,他的调整是。A.左右适当移动凸透镜B.上下适当移动凸透镜C.适当扭转凸透镜D.更换焦距合适的凸透镜8.2019眉山在“探究凸
8、透镜成像规律”的实验中,所用凸透镜的焦距为10 cm。(1)如图ZT2-8甲所示,光屏上呈现清晰的像,此像的性质是倒立、(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像,生活中的(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)是利用该原理工作的;若保持蜡烛和光屏位置不变,移动凸透镜至刻度线处,光屏上能再次呈现清晰的像。图ZT2-8(2)如图乙所示,保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至16 cm刻度线处,移动光屏,观察到光屏上只能出现,而人眼在图中A处应向(选填“左”或“右”)看才能观察到烛焰的像。(3)如图丙所示,在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后
9、,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜的镜片是(选填“凸透镜”或“凹透镜”),可用于矫正(选填“近视眼”或“远视眼”)。9.换透镜问题2019山西在“探究凸透镜成像的规律”实验中:(1)小明将LED灯、焦距为10 cm的凸透镜和光屏依次放在光具座上,通过调节使三者中心在。接着,小明调节LED灯、凸透镜至如图ZT2-9所示的位置,移动光屏,会在光屏上得到倒立、(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。图ZT2-9(2)把焦距为10 cm的凸透镜换成焦距更小的凸透镜,光屏上原来清晰的像变模糊了。若不改变凸透镜和光屏的位置,要使光屏上再次得到清晰的像,你采取的具体办法是 。(3)小明选择LED灯代替平时
10、常用的蜡烛做实验,其优点是。(写出一条即可)10.2019包头在“探究凸透镜成像规律”的实验中:(1)蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图ZT2-10所示,恰能在光屏上得到一个清晰的倒立、等大的实像,则凸透镜的焦距为cm。图ZT2-10(2)保持蜡烛与凸透镜的位置不变,换用一个不同焦距的凸透镜,将光屏向右移动才能重新得到清晰的像,此时像(选填“变大”“变小”或“不变”),换用的凸透镜焦距可能为(填字母序号)。A.10.0 cmB.20.0 cmC.30.0 cmD.35.0 cm(3)将图中的凸透镜换成玻璃板后光屏上的像消失了,原因是 。类型三凸透镜成像规律的应用11.2019达州图ZT2-
11、11甲为电影放映机,其成像原理如图乙所示。为让观众看到清晰的实像,应将胶片放在距离透镜(选填“一倍焦距以内”“一倍焦距到二倍焦距之间”或“二倍焦距以外”)的位置。白色银幕是为了(选填“反射”或“吸收”)所有颜色的光。图ZT2-1112.2014年,人工视网膜通过临床试验,为失明患者带来福音。人工视网膜主要由装有摄像头的眼镜、电子设备和芯片电极三部分组成,其工作原理如图ZT2-12所示。图ZT2-12(1)从眼球的成像原理来看,眼球对光的作用相当于镜。(2)摄像头中的对焦机构能调节镜头和CCD之间的距离。当配有人工视网膜的人向远处眺望时,对焦机构将使镜头与CCD之间的距离变。【参考答案】1.(1
12、)最短10.0(2)缩小352.(1)下(2)漫反射(3)可行3.(1)10(2)1617缩小照相机不完整(3)如图所示解析(1)因为物体在凸透镜的二倍焦距处时,成倒立、等大的实像,此时像距等于物距。根据表中数据可知,物距等于20 cm时,像距也等于20 cm,所以此凸透镜焦距为10 cm。(2)物体在凸透镜二倍焦距之外时,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用这个原理制成的。用遮光板遮住LED光源的一部分,相当于物体不完整,则它所成的像也不完整。4.C5.(1)较小(2)远离完整下移(3)C6.C解析焦点到凸透镜的距离为40.0 cm-30.0 cm=10.0 cm,所以凸透镜的焦距为f=10.
13、0 cm,故A错误。由图乙可知,此时像距小于物距,则成的是倒立、缩小的实像,符合照相机的成像原理,故B错误。根据光路的可逆性,若将光屏和蜡烛的位置互换,在光屏上仍能成像,此时像距大于物距,凸透镜成倒立、放大的实像,其应用是投影仪,故C正确。近视眼镜的镜片是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,会推迟成像,所以光屏要向右移动才能承接到清晰的像,故D错误。7.(1)透镜的主光轴上缩小漫(2)左近视(3)C解析 (1)实验前,要调节LED灯和光屏的中心,使它们在透镜的主光轴上;题图中物距大于像距,成的是倒立、缩小的实像;小组成员从各个方向均能看到这个像,是因为光屏上发生了漫反射。(2)将LED灯向左移动,
14、相当于增大了物距,则应减小像距,将光屏向左适当移动,或者在凸透镜前放置一个近视眼镜,对光线起发散作用,推迟成像。(3)像的中间清晰,两侧较模糊,原因是凸透镜没有与LED灯和光屏平行放置,应适当扭转凸透镜,故选C。8.(1)放大投影仪40 cm(2)光斑左(3)凸透镜远视眼解析(1)由图甲中的各物体的位置可知,物距u小于像距v,所以成倒立、放大的实像,生活中的投影仪(或幻灯机)就是利用这一原理来工作的。在凸透镜成像时,根据光的可逆性原理,保持蜡烛和光屏位置不变,现在的像距v=30 cm,要让蜡烛的像再次清晰地成在光屏上,就需要使物距u=30 cm,即将凸透镜移动到40 cm刻度线处。(2)从图乙
15、可以看出,此时物距u=16 cm-10 cm=6 cm小于凸透镜焦距,所以不能成实像,因而在光屏上只能出现光斑。当物距小于焦距时,凸透镜成正立、放大的虚像,且像、物在透镜同侧,所以人眼在A点,要向左透过凸透镜观察,才能看到蜡烛的虚像。(3)烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片后,要把光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离,才能在光屏上再次出现清晰的实像,说明该眼镜的镜片对光线有会聚作用,因此它是一个凸透镜,可用于矫正远视眼。9.(1)同一高度缩小(2)把LED灯向靠近凸透镜方向移动适当距离(开放性试题,答案合理即可)(3)成像稳定(开放性试题,答案合理即可)解析(1)探究凸透镜成像规律时,要调节LED灯
16、中心、凸透镜光心和光屏的中心在同一高度,使得像成在光屏的中央;由图可知,此时物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像。(2)换成焦距更小的凸透镜后,相当于增大了物距,则成像在光屏的前方,要使光屏上再次得到清晰的像,可以向前适当移动光屏,或者使像后移,即将LED灯靠近凸透镜适当距离。(3)LED灯亮度高,成像更清晰;不受外界环境影响,成像稳定。10.(1)15.0(2)变大B(3)平面镜成虚像,无法成在光屏上解析(1)当物距等于二倍焦距时,蜡烛会通过凸透镜在光屏上成一个清晰倒立、等大的实像,由图可知,此时物距为50.0 cm-20.0 cm=30.0 cm,故焦距为15.0 cm。(2)保持蜡烛与凸
17、透镜的位置不变,换用其他焦距的凸透镜后,右移光屏后才能得到清晰的实像,则此时像距大于物距,由凸透镜成像规律可知,此时fu2f,成倒立、放大的实像,即像变大;由图知,此时物距为30.0 cm,即f30.0 cm2f,则15.0 cmf30.0 cm,而由光具座长度及凸透镜位置可知此时的像距最大为50.0 cm,即2f50.0 cm,则f25.0 cm,综上可得,15.0 cmf25.0 cm,故只有B选项符合题意。(3)平面镜所成的像为虚像,光屏上无法承接虚像。11.一倍焦距到二倍焦距之间反射解析电影放映机使胶片上的图像通过凸透镜成倒立、放大的实像,所以胶片应该放在距离凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间的位置。白色的银幕通过反射光线使人看到银幕上的影像,白色物体可以反射所有色光,使人看到的影像是彩色的。12.(1)凸透(2)短(或“小”)
