烛焰到凸透镜的距离是物距,光屏到凸透镜的距离是像距。由图知,物距大于像距,由凸透镜成像规律可知,此时成倒立、缩小的实像,应用于照相机;
将蜡烛移到“15cm“刻度线位置,物距变大,则像距会变得更小,即像更靠近凸透镜。此时保持凸透镜和光屏的位置不变,在蜡烛和凸透镜之间放置了一个度数合适的眼镜,光屏上也得到了清晰的像,说明这个镜片对光起到了发散的作用,因此,他放置的应该是矫正近视眼的凹透镜片。 故答案为:缩小;照相机;近视眼。
31.(2018?玉林)为了公民的安全,公安部门在很多路口安装监控摄像头,如图所示,它可以拍下作案嫌疑人的现场照片,拍照时,摄像头的镜头相当于一个 凸 (选填“凸”或“凹”)透镜,所成的像是缩小的 实 (选填“实”或“虚”)像。
【分析】摄像机的镜头是一个凸透镜,掌握凸透镜成像的规律,知道当物距大于2倍焦距时,成倒立缩小的实像。
【解答】解:摄像头的镜头相当于一个凸透镜,拍摄违章行驶或发生交通事故的现场照片时,物距远大于2倍焦距,所以此时成倒立、缩小的实像。 故答案为:凸;实。
32.(2018?黑龙江)如图所示,在探究“凸透镜成像的规律”实验中,蜡烛、透镜、光屏的位置如图所示,光屏上成一个清晰的像,应用这一原理可制成 投影仪 ;再将蜡烛远离透镜,同时将光屏 靠近 (填“远离”或“靠近”)透镜,才能在光屏上再次成一个清晰的像。
【分析】由凸透镜成像规律知:当2f>u>f时,成倒立、放大的实像,v>2f,应用是投影仪。此时v>u; 当u>2f时,成倒立、缩小的实像,2f>v>f,应用是照相机。此时v<u; 凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小。
【解答】解:由图知,v>u,所以此时在光屏上得到的是倒立、放大的实像,其应用是投影仪;
再将蜡烛远离透镜,物距增大,所以像距减小,需要将光屏靠近凸透镜,才能在光屏上再次成一个清晰的像。 故答案为:投影仪;靠近。
33.(2018?达州)某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中,绘制了如图所示的图象(v表示像到凸透镜的距离,u表示物体到凸透镜的距离),用该凸透镜作放大镜使用时,被观察的物体到透镜的距离在 0.05 m
16
以内;把物体从距凸透镜5cm处移动到距凸透镜20cm处的过程中,像的大小将 变小 (选填“变大”、“变小”、“先变小再变大”、“先变大再变小”)。
【分析】(1)根据凸透镜成像的几种情况和应用进行判断:u<f,成正立、放大的虚像,应用于放大镜和老花镜。
(2)当物距大于焦距时,凸透镜成实像;凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小;凸透镜成需像时,物距增大,像变大。
【解答】解:由凸透镜成像规律可知,u=v=2f,凸透镜成倒立、等大的实像,由图象可知,u=v=2f=10cm 时,所以f=5cm=0.05m,
用该凸透镜作放大镜使用时,u<f,成正立、放大的虚像,即被观察的物体到透镜的距离在0.05m以内; 把物体从距凸透镜5cm处移动到距凸透镜20cm处的过程中,物距增大,像距减小,像变小; 故答案为:0.05;变小。
34.(2018?盐城)用如图所示装置探究凸透镜成像规律,图中凸透镜的焦距为 12 cm.实验中,小明移动蜡烛,观察到光屏上呈现清晰缩小的像,此像是 实 (实/虚)像。继续移动蜡烛发现,在光屏上可以成放大的像,说明物体通过凸透镜成像的性质与 物距 有关。
【分析】(1)凸透镜可以将平行光会聚到焦点,由焦点到凸透镜的距离叫做焦距; (2)(3)凸透镜成像规律:①物距小于焦距时,成正立、放大的虚像; ②物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像; ③物距等于二倍焦距时,成倒立、等大、实像;
④物距大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,实像能成在光屏上,虚像不能;
【解答】解:屏上呈现出最亮的光斑,这便是凸透镜的焦点,透镜到光斑的距离为62cm﹣50cm=12cm。则此凸透镜的焦距约是12cm。实验中,小明移动蜡烛,观察到光屏上呈现清晰缩小的像,此像是实像;继续移动蜡烛发现,在光屏上可以成放大的像,说明物体通过凸透镜成像的性质与物距有关。 故答案为:12;实;物距。
四.实验探究题(共6小题)
35.(2018?无锡)在“探究凸透镜成像规律”的实验时,调节光具座上依次排列的蜡烛、凸透镜和光屏,使
17
它们的中心大致在同一高度,当物距为20cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个等大、倒立的实像 (1)该凸透镜的焦距是 10 cm。
(2)当物距为30cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个 缩小 、倒立的实像,在放大镜、照相机、投影仪中,成像情况与此类似的是 照相机 。
【分析】(1)根据物距等于2f时成倒立等大的实像,确定焦距的大小。 (2)知道当物距大于2f时,成倒立缩小的实像。
【解答】解:(1)当物距为20cm时,光屏上得到一个等大、倒立的像,所以20cm=2f,则f=10cm。 (2)若物距为30cm,则大于2f,此时成倒立缩小的实像,其应用是照相机。 故答案为:(1)10;(2)缩小;照相机。
36.(2018?宁波)为了研究眼的成像原理,小科自主研制了如图所示的实验装置。用水透镜模拟眼的晶状体,通过注水或抽水可改变水透镜凸度大小。光屏和水透镜固定在光具座如图所示的位置。点燃蜡烛后,调节水透镜凸度,直至光屏上成一个清晰倒立、 缩小 (填“放大”、“等大”或“缩小”)的实像。若将点燃的蜡烛向左移动一小段距离,要使光屏上重新得到清晰的像,应对水透镜 抽水 (填“注水”或“抽水”)。
【分析】(1)解决此题要知道当u>2f,成倒立、缩小的实像,v>2f,此时物距大于像距。 (2)凸透镜越厚,折光能力越强,焦距越短,据此分析即可判断。
【解答】解:(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)向左移动蜡烛,即此时的物距变大,像距应该变小,即光屏应该向左移动,才能使得像清晰,但若保持光屏和透镜不变,仍使得像成在光屏上,即需要让凸透镜的会聚能力减弱,即需要让凸透镜变薄,故应该向外抽水。
故答案为:缩小; 抽水。
37.(2018?德州)小莉同学用焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验:
(1)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、 放大 的实像,若保持蜡烛和光屏位置不变,移动透镜至 40 cm刻度线处,光屏上能再次呈现清晰的像。
(2)如图乙所示,保持蜡烛位置不变,移动透镜至16cm刻度线处,则人眼在 B (选填A、B、C”)处能观察到蜡烛的像,像是图丙中的 4 (选填“1、2、3、4”)
(3)实验完成之后,小莉把自己的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间,如图丁所示,光屏上原来清晰的像变得模糊了,若想在光屏上重新得到清晰的像,在不改变蜡烛和凸透镜位置的情况下,应将光屏 远离 凸透镜。
(选填“靠近”或“远离”)
18
【分析】(1)当2f>u>f,成倒立、放大的实像,v>2f;u>2f,成倒立、缩小的实像,2f>v>f;光的折射中光路是可逆的;
(2)u<f时,凸透镜成正立放大的虚像,我们应透过凸透镜去观察这个像; (3)凹透镜对光线有发散作用,能使光线的会聚点推迟延后,可以用来矫正近视眼。
【解答】解:(1)由图乙知,当蜡烛在刻度尺的10cm处,u=15cm,2f>u>f,凸透镜成倒立放大的实像,v=55cm﹣25cm=30cm,根据折射中光路可逆可知,保持蜡烛和光屏位置不变,当u=30cm时,即凸透镜移动至40cm刻度线处,在屏上能再次呈现清晰的像;
(2)u<f时,凸透镜成正立放大的虚像,光屏上接不到,透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚像,故4图符合像的性质;虚像与成像物体同侧,所以应从B处观察;
(3)将一副近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,近视眼镜是凹透镜,对光线有发散作用,即像推迟会聚,故应将光屏远离凸透镜。
故答案为:(1)放大;40;(2)B;4;(3)远离。
38.(2018?钦州)小明用一个焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像规律,实验如下:
(1)实验前,让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中(如图甲),从烟雾中可以观察到凸透镜对光有 会聚 (选填“会聚”或“发散”)作用。
(2)探究凸透镜成像规律时,应调节烛焰、凸透镜与光屏中心在 同一高度 上。
(3)当装置如图乙所示时,烛焰在光屏上成清晰的像是倒立的、 缩小 、的实像,那么光屏离凸透镜的距离可能是 B (填序号) A.26cm B.16cm C.6cm
(4)实验中蜡烛在原来的位置越烧越短,则像在光屏上的位置会 往上移 (选填“往下移”、“不变”或“往上移”)
(5)若将印有字母“F”的纸片(图丙)放在离凸透镜6cm的地方,我们能看到的清晰的像是图丁中的 A (请填序号)。
【分析】(1)凸透镜对光线有会聚作用;
(2)“探究凸透镜成像”的实验,就须使烛焰、光屏,透镜中心在同一高度上; (3)物距大于二倍焦距时成倒立、缩小的实像;
(4)在凸透镜成实像时,物体相对于凸透镜向下运动,则像向上运动; (5)物距小于焦距,成正立放大的虚像。
19
【解答】解:(1)实验前,让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中(如图甲),从烟雾中可以观察到凸透镜对光有会聚作用;
(2)根据实验的要求,烛焰、光屏,透镜中心在同一高度上;
(3)由图可知,物距大于像距,此时的像是倒立、缩小的,故物距大于二倍焦距,像距在一倍焦距和二倍焦距之间,故光屏离凸透镜的距离(即像距)大于10cm,小于20cm,选B;
(4)蜡烛由于燃烧逐渐变短,光屏上的像逐渐向上移动。为了使像完整的成在光屏的中央,可将光屏向上移动或将蜡烛向上移动,或者将凸透镜向下移动;
(5)若将印有字母“F”的纸片(图乙)放在离凸透镜6cm的地方,物距小于焦距,成正立放大的虚像,故选A。
故答案为:(1)会聚;(2)同一高度;(3)缩小;B;(4)往上移;(5)A。
39.(2018?邵阳)某物理学习小组在研究“凸透镜成像规律”时,使用的器材如图所示,凸透镜的焦距是10cm。(刻度尺上标记的点,相邻两点间的距离为10cm)
(1)实验前,将烛焰、凸透镜、光屏的中心调整到同一高度,其中凸透镜对光有 会聚 的作用。(选填“会聚”或“发散”)
(2)当凸透镜放在D点,蜡烛放在A点左侧,移动光屏直到光屏上得到一个清晰的、倒立的、缩小的实像。生活中的 照相机 就是利用这一原理制成的。
(3)当蜡烛与凸透镜距离小于 10 cm时,无论怎么移动光屏,屏上都得不到蜡烛的像。
【分析】(1)凸透镜对光有会聚作用;
(2)凸透镜成像中,当u>2f时,成倒立、缩小的实像。对应应用如照相机。 (3)物距小于焦距时,凸透镜成正立放大的虚像,虚像不能成在光屏上。 【解答】解:(1)凸透镜对光有会聚作用。
(2)当凸透镜放在D点,蜡烛放在A点左侧,此时物距大于二倍焦距,根据凸透镜成像的规律可知,此时物体成倒立的、缩小的实像。生活中的照相机就是利用凸透镜的这种成像情况制成的。
(3)凸透镜焦距为10cm,物距小于焦距,即当蜡烛与凸透镜距离小于10cm时,成正立放大的虚像,虚像不能成在光屏上,所以无论怎样移动光屏都找不到清晰的像; 故答案为::(1)会聚;(2)照相机;(3)10。
40.(2018?徐州)如图所示,在“探究凸透镜成像的规律”实验中。
(1)组装调整实验器材时,要使烛焰和 光屏 的中心位于凸透镜的主光轴上。
(2)实验所用凸透镜的焦距为20cm,若烛焰在凸透镜前30cm处,则可在凸透镜的另一侧得到一个 A 。 A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像 C.正立、放大的虚像 D.正立、缩小的虚像
(3)接下来,保持烛焰和凸透镜的位置不变,换一个焦距小一些的凸透镜,则所成像的大小比刚才的像 小 。
20
(4)如果要估测题(3)中凸透镜的焦距,可以让烛焰距离凸透镜 足够远 ,此时像距就近似等于焦距。
【分析】(1)在探究凸透镜成像特点的实验中,必须调整蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度,这样像才能成在光屏的中央;
(2)根据凸透镜成像三种情况,u>2f,成倒立缩小的实像;当f<u<2f时,成倒立放大的实像;u<f,成正立放大的虚像;
(3)(4)凸透镜成实像时,物距增大,像距减小,像变小;
【解答】解:(1)为使像能成在光屏的中央,应使凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度处; (2)由题意可知凸透镜焦距f=20cm,物距u=30cm,满足f<u<2f,因此成倒立放大的实像,故选A; (3)换用一个焦距略小一些的凸透镜进行实验,物距相对增大,则物远像近像小;
(4)根据凸透镜成实像时,物远像近,因此如果要估测题(3)中凸透镜的焦距,可以让烛焰距离凸透镜足够远,此时像距就近似等于焦距。 故答案为:
(1)光屏;(2)A;(3)小;(4)足够远。
21