一、初中物理凸透镜成像的规律
1.在探究凸透镜成像规律的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,下列说法正确的是 ( )
A.该凸透镜的焦距是 30cm
B.换成焦距为 10cm 的凸透镜,在蜡烛和光屏不动的情况下,凸透镜从紧靠蜡烛向光屏移动,在光屏上可以得到两次清晰倒立的像
C.在凸透镜左侧放一凹透镜,将光屏向右移动还能接收到清晰的像 D.凸透镜与蜡烛不动,去掉光屏,人眼在 100cm 处能看到蜡烛的像 【答案】BCD 【解析】 【分析】 【详解】
A.由图可知,此时蜡烛到凸透镜的距离等于光屏到凸透镜的距离,在光屏上恰能成清晰的像,则此时物距等于像距等于二倍焦距,成倒立等大的实像,则
2f?u?v?30cm
则焦距为15cm,故A项错误;
B.换成焦距为10cm的凸透镜,在蜡烛和光屏不动的情况下,凸透镜从紧靠蜡烛向光屏移动,当蜡烛到凸透镜的距离在10cm~20cm之间时,光屏到凸透镜的距离在50cm~40cm,移动凸透镜在适当位置能成清晰的像,由光路可逆原理可知,光屏距离凸透镜10cm~20cm之间时,可以再次成清晰的像,故B项正确;
C.在凸透镜左侧放一凹透镜,凹透镜对光有发散作用,所以将光屏向右移动还能接收到清晰的像,故C项正确;
D.凸透镜与蜡烛不动,去掉光屏,光依然沿原来的方向传播进,人眼在 100cm 处能看到蜡烛的像,故D项正确。 故选BCD。
2.小磊在“探究凸透镜成像规律”的实验中,将凸透镜A固定在光具座上35cm处,移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像,如图甲所示。接着,他将凸透镜A换成凸透镜B并保持烛焰和透镜位置不变,移动光屏再次得到清晰的像如图乙所示。则下列说法中正确的是( )
A.照相机的物镜成像原理与图甲相同 C.凸透镜A的焦距大于凸透镜B的焦距 【答案】AD 【解析】 【分析】 【详解】
B.放大镜的物镜成像原理与图乙相同 D.凸透镜B的焦距大于凸透镜A的焦距
A.由图甲可知,光屏上呈现倒立缩小的实像,所以照相机的物镜成像原理与图甲相同,故A正确;
B.由乙图可知,此时成倒立、放大的实像,所以放大镜的物镜成像原理与图乙不相同,故B错误;
CD.由甲图可知,物距
u?35cm?5cm?30cm
此时成倒立、缩小的实像,所以物距大于两倍焦距,所以
30cm?2fA
得
fA?15cm
由乙图可知,物距仍为30cm,此时成倒立、放大的实像,所以物距处于f和2f之间,即
fB?30cm?2fB
可得
15cm?fB?30cm
所以A的焦距小于B的焦距;故C错误,D正确。 故选AD。
3.在探究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时,烛焰在光屏上呈现一个清晰的像,则下列说法正确的是( )
A.凸透镜的焦距可能是12 cm
B.只将透镜向右移动,人眼在光屏和透镜之间,通过透镜向左以一定可以观察到倒立放大的实像
C.只将透镜向右移动的过程中,光屏上一定可以出现倒立缩小的实像 D.若在透镜和蜡烛之间放一片近视镜片,光屏适当左移可再次出现清晰的像 【答案】AC 【解析】 【分析】
本题考查探究凸透镜成像规律的实验,根据凸透镜成像规律分析求解。 【详解】
A.由题可知,烛焰在光屏上呈现一个清晰的像,则像的性质为倒立、放大的实像。此时物距为20cm,像距为30cm,则根据成像特点有
2f?u?f,v?2f
则
2f?20cm?f,30cm?2f
可知
15cm?f?10cm
故A项正确;
B.只将透镜向左移动,当蜡烛位于凸透镜一倍焦距以内时,人眼在光屏和透镜之间,可观察到烛焰正立放大的虚像,故B项错误;
C.只将透镜向右移动,当蜡烛位于凸透镜二倍焦距以外时,可以成倒立缩小的实像,成在光屏上;故C项正确
D.若在透镜和蜡烛之间放近视镜片,近视镜片是凹透镜,对光线有发散作用,折射光线延迟会聚,光屏要适当右移可再次出现清晰的像,故D项错误。 故选AC。
4.有一个焦距为f的凸透镜,现在将一个物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处,在此过程中( )
A.物体和像之间的距离一直在减小 后增大 【答案】BD 【解析】 【详解】
A.从4f向2f移动过程中,物体和像之间的距离减小,从2f继续向1.5f处移动过程中,物体和像之间的距离增大,物体和像之间的距离先减小后增大,故不符合题意; B.当物距等于2f时,像距等于2f,物体和像之间的距离最小为4f,故符合题意; C.成实像时,物近像远像变大,物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处,物大小不变,像一直变大,因此像的大小和物体大小的比值一直变大,故不符合题意;
B.物体和像之间的最小距离为4f
C.像的大小和物体大小的比值先减小后增大 D.像移动速度与物体移动速度的比值先减小
D.从4f向2f移动过程中,物体移动速度大于像的移动速度,从2f继续向1.5f处移动过程中,物体移动速度小于像的移动速度,因此像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大,故符合题意。
5.如图是用来研究凸透镜成像规律的实验图(屏未画出),当蜡烛和透镜放在图示位置时,通过移动光屏,可以在光屏上得到一个缩小的像。若透镜位置不变,将蜡烛移到刻度为30cm处,则
A.移动光屏,可能在屏上得到倒立放大的像 B.移动光屏,可能在屏上得到倒立缩小的像 C.移动光屏,可能在屏上得到正立放大的像 D.移动光屏,可能在屏上得到正立等大的像 【答案】AB 【解析】 【详解】 如图,物距为
u=40cm?10cm=30cm
时,成倒立、缩小的实像,这是照相机的成像原理,u?2f,所以
30cm?2f
所以凸透镜的焦距范围为:
f?15cm
若透镜位置不变,将蜡烛移到刻度为30cm处,则此时物距为
u=40cm?30cm=10cm
A.若5cm?f?10cm,此时f?u?2f,移动光屏,可能在屏上得到倒立放大的像,故A符合题意;
B.若f?5cm,此时u?2f,移动光屏,可能在屏上得到倒立缩小的像,故B符合题意; C D.根据凸透镜成像规律可知,无论如何移动光屏,光屏上都不可能此正立的虚像,故CD不符合题意。
6.如图所示,为凸透镜成像的另一拓展规律在照相问题中的运用。即用可变焦距的光学照相机把远处的景物“拉近”进行拍摄,就是说,虽然被拍摄的照相机镜头之间的距离基本不变,但仍可以使底片上所成的像变大。关于这个过程,下列说法中正确的是( )
A.焦距变大,像距也变大 B.焦距变小,像距也变小
C.焦距变大,像距变小 D.焦距变小,像距变大 故【答案】A
【解析】变焦的照相机,当照相机的焦距增大时,虽然物距基本不变,但是由于照相机的焦距变大,物距相对减小,根据物距和像距的变化关系可知:当物距相对减小时,像距也变大,像也变大.
7.在探究凸透镜成像规律的实验中,小欢同学将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置时,恰好在凸透镜后30cm处的光屏上出现一个与蜡烛等大倒立的像:若将此蜡烛移至凸透镜前12cm处时,则( ) A.光屏上出现倒立放大的实像 B.光屏上出现倒立缩小的实像
C.无论怎样移动光屏,光屏上均不会出现实像
D.将光屏远离凸透镜方向移动一段距离,光屏上才会出现倒立放大的实像 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
距离凸透镜30cm的光屏上得到一个清晰的与物体等大的像,所以
v=30cm=2f
则
f=15cm
若现将物体移至透镜前12cm处时,此时物距
u=12cm
则物距应小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上,故光屏上不会出现像,故ABD不符合题意,C符合题意.
8.如图所示,F为凸透镜的两个焦点,A′B′为物体AB的像,则物体AB在
A.图中Ⅰ区域,箭头水平向右 B.图中Ⅱ区域,箭头水平向右 C.图中Ⅱ区域,箭头方向向左斜上方 D.图中Ⅰ区域,箭头方向向右斜上方 【答案】D 【解析】
试题分析:根据图中告诉的像距与焦距的关系,结合凸透镜成像的规律即可确定像与物体