第一部分第三讲 透镜及其应用—2021届中考物理总复习考点讲义

1、第三讲透镜及其应用1.认识凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用。2.探究并知道凸透镜成像的规律,了解凸透镜成像规律的应用。八年真题再现(学用见p910)命题点1透镜的光路作图常考1.(2018安徽第12题)下列光路图错误的是(c)2.(2015安徽第10题)如图,l表示凹透镜,mn为主光轴,o点为光心,f为焦点。图甲和图乙表示经过凹透镜的两条特殊光路,请运用凹透镜的特殊光路,在图丙中画出物体ab通过凹透镜所成虚像ab的光路图。答案:如图所示命题点2凸透镜成像的规律与应用常考3.(2020安徽第14题)图a是放置在水平桌面上的刻度尺的一部分,甲、乙、丙、丁是通过凸透镜所看到的刻度尺的像。若凸透镜先

2、贴着刻度尺然后逐渐远离,则看到刻度尺的像的先后顺序正确的是(c)a.甲乙丙丁b.乙丙甲丁c.乙丁甲丙d.丙甲乙丁【解析】乙为正立、放大的虚像,uf;丁为倒立、放大的实像,fu2f,c项正确。4.(2017安徽第12题)物理学中,一些物理量间的变化关系,常用图像来表示。下列图像表示正确的是(c)5.(2016安徽第18题)关于凸透镜成像实验,完成以下内容:(1)首先应将蜡烛、凸透镜和光屏依次固定在光具座上,并调节它们的中心在同一高度。(2)图中o为凸透镜的光心,f为焦点,请画出烛焰上的s点发出的三条光线(中间一条光线平行于主光轴)经凸透镜后的出射光线,并确定其像的位置 s。答案:如图所示(3)实

3、验中当物距u等于焦距f时,某同学却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立、放大的像。对此下列解释合理的是b。a.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距b.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距c.这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像6.(2014安徽第22题)凸透镜的成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图a表示,o点为光心,f为焦点。图b中ab是物体ab经透镜所成的像。(1)请画出图b中两条入射光线的出射光线,完成成像光路图;所有入射光线经过凸透镜折射后会聚,会聚点即是像点,所以连接ac、ao,并标上箭头,即是入射光线ac、

4、ao的出射光线。如图所示(2)在图b中,物距用u表示,即u=bo;像距用v表示,即v=ob;焦距用f表示,即f=of,请运用几何知识证明:1u+1v=1f。证明:由aobaob,有abab=bobo又由cofabf,有coab=ofbf因为ab=co,所以bobo=ofbf即uv=fvf1u+1v=1f7.(2013安徽第18题)某同学在做凸透镜成像的实验时,所用凸透镜的焦距为10 cm,老师要求他观察物距等于5 cm时烛焰所成的像。实验时,他将点燃的蜡烛移到物距为5 cm处(如图),移动光屏,发现光屏上只有光斑(图中未画出)。(1)下列关于光斑的说法正确的是c(选填“a”“b”或“c”)。a

5、.光斑是烛焰所成的实像b.光斑是烛焰所成的虚像c.光斑是烛焰发出的光折射到光屏上形成的(2)为了观察物距等于5 cm时烛焰的成像特点,请你写出接下来的操作步骤:移去光屏,从光屏一侧透过凸透镜观察烛焰所成的像。名师考点精讲(学用见p1011)类型1透镜的光路作图典例1(2020湖南永州)如图所示,o为凸透镜的光心,f为焦点,请将图中两条光线的光路补充完整。答案:如图所示【解析】通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴,过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。典例2(2020合肥肥东二模)如图所示,凸透镜与凹透镜有同一个主光轴和同一个焦点f,请在图中作出光路图。答案:如图所示【解析】入射光线过

6、凸透镜的焦点,经凸透镜折射后,折射光线与主光轴平行;该折射光线又平行于主光轴入射到凹透镜上,经凹透镜折射后折射光线的反向延长线通过凹透镜左边的焦点。类型2凸透镜成像的规律典例3(2020合肥包河区一模)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,把蜡烛和光屏固定在光具座上,当移动透镜分别距光屏6 cm和34 cm时均可在光屏上得到清晰的像。下列判断正确的是(b)a.透镜距光屏34 cm时成缩小的实像b.蜡烛和光屏的距离为40 cmc.透镜的焦距范围为3 cmf6 cmd.如将蜡烛和光屏的位置互换,透镜仍可在上述两位置成像,且像的性质不变【解析】当透镜分别距光屏6 cm和34 cm时均可在光屏上得到清晰

7、的像,根据凸透镜成实像的规律可知,当透镜距光屏6 cm时,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,像距大于一倍焦距小于二倍焦距,即f6 cm2f,a项错误;根据可得,3 cmf6 cm,c项错误;根据成像分析,当透镜距光屏6 cm和34 cm时成实像是两个互逆的光路,所以u1=v2,v1=u2,蜡烛和光屏的距离为6 cm+34 cm=40 cm,b项正确;如将蜡烛和光屏的位置互换,透镜仍可在上述两位置成像,但是成像的性质正好与原先相反,d项错误。典例4手机拍照时镜头可看作凸透镜。小华用手机对着平面镜中的自己拍照,当他逐渐靠近平面镜时,手机屏幕上显示的像的像距将变大(选填“变大”“不变”或“变小”

8、),靠近到一定距离,手机屏幕中的像逐渐变模糊,为了使手机仍能拍摄出自己清晰的像,小华在手机镜头前加凸透镜(选填“凸透镜”或“凹透镜”),使近距离拍摄镜中的自己成像清晰。【解析】小华用手机对着平面镜中的自己拍照,当他逐渐靠近平面镜时,物距减小,像距变大,即手机屏幕上显示的像的像距将变大;靠近到一定距离,手机屏幕中的像逐渐变模糊,是因为物距太小,而像距太大,像成在了照相机底片的后方,为了使手机仍能拍摄出自己清晰的像,应使光线提前会聚,所以小华在手机镜头前加凸透镜。凸透镜成像规律的记忆法1.一倍焦距是虚实像的分界点,二倍焦距是放大和缩小实像的分界点;当物比像大时,物距也比像距大,反之亦然。2.成实像

9、时,在凸透镜前加一透镜后在光屏上重新成像。若加凸透镜,需将物体或光屏靠近凸透镜;若加凹透镜,需将物体或光屏远离凸透镜。类型3视力的矫正典例5(2020黑龙江伊春)如图所示,下列有关眼睛的示意图,远视眼是丁图,远视眼矫正是乙图。【解析】眼睛的晶状体相当于凸透镜。题图甲中像呈现在视网膜的前方,是近视眼模型,需要配戴发散透镜(凹透镜)使光线推迟会聚,如题图丙。题图丁中像呈现在视网膜的后方,是远视眼模型,需要配戴会聚透镜(凸透镜)使光线提前会聚,如题图乙。典例6(2020浙江台州)为满足特殊人群的需求,有一种眼镜的镜片可以改变(如图甲),它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现。图乙是某人

10、看远处物体时的成像情况,此时该人的视力缺陷和矫正时应选择的镜片是(a)a.近视眼,镜片b.近视眼,镜片c.远视眼,镜片d.远视眼,镜片【解析】由题图乙可知,某人看远处物体时,像呈现在视网膜的前方,所以是近视眼,需要配戴凹透镜矫正,由题图甲可知,镜片是凹透镜,a项正确。近视与远视的成因及其矫正物体像成在视网膜前近视眼戴凹透镜物体像成在视网膜后远视眼戴凸透镜实验突破(学用见p1112)实验探究凸透镜成像的规律1.实验装置:如图所示。2.实验器材:蜡烛、凸透镜(焦距为1020 cm)、光屏、光具座、发光二极管、火柴(或气体打火机)。3.实验操作(1)了解凸透镜的焦距,或用平行光聚焦法测出焦距的大小。

11、(2)点燃蜡烛,调整凸透镜和光屏的高度,使它们的中心与烛焰的焰心在同一高度。(3)实验中,保持凸透镜的位置不动,通过改变蜡烛的位置(调整物距),移动光屏找像,记录每次物距、像距、像的特点及蜡烛在移动过程中像的变化情况。(4)观察虚像时人眼应在透镜的另一侧透过凸透镜观察。4.实验讨论(1)用发光二极管代替蜡烛进行实验的好处:成像稳定、方便比较像的大小变化。(2)在光屏上找不到像的原因:物距等于或小于一倍焦距;像距太大,超出光具座的范围;蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心没有在同一高度上。(3)用不透明的物体遮住凸透镜的一部分,光屏上仍会得到完整的像,但像的亮度会变暗。(4)光屏上成清晰的像时,物与光屏

12、的位置对调,光屏上仍能成清晰的像,原因是光路可逆。(5)在蜡烛和凸透镜之间加透镜时像的变化:加远视眼镜(凸透镜),光线提前会聚,光屏需靠近凸透镜;加近视眼镜(凹透镜),光线推迟会聚,光屏需远离凸透镜。(6)更换透镜,焦距发生变化:凸透镜越厚,焦距越小。针对训练在“探究凸透镜成像规律”的实验中,器材安装合理,实验操作规范。基础设问(1)组装好实验器材,将蜡烛、凸透镜和光屏移到一起,接下来的操作是点燃蜡烛,调整烛焰和光屏的高度,使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,这样做的目的是使像成在光屏中央。(2)当烛焰从远处靠近透镜时,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏应远离(选填“远离”或“靠近”)透镜。(

13、3)实验中小明用高为4 cm的发光体代替蜡烛,把凸透镜固定在光具座50 cm刻度线处不动。下表是小明记录的凸透镜成实像时的部分实验数据(数据记录时取整数):实验次数物距/cm像距/cm像高/cm13015222043158分析表中数据可知,实验中所用凸透镜的焦距为10cm。在第3次实验时,将光屏移到光具座80cm刻度线处,光屏上才会出现清晰的像。此时,如果小明不小心用手指尖触碰到了凸透镜,光屏上不会(选填“会”或“不会”)出现手指尖的像。根据实验数据推测,当把发光体放在光具座“0”刻度线处时,发光体通过凸透镜所成实像的高度小于(选填“大于”“小于”或“等于”)2 cm。(4)若蜡烛和光屏在如图

14、甲所示的位置固定不动,为使光屏上成清晰缩小的像,凸透镜应在8090(选填“1020”“3040”“6070”或“8090”)cm刻度线间移动。(5)小明为了研究近视眼的成因,在凸透镜左侧附近放置一近视眼镜,这时需要将光屏向右(选填“左”或“右”)移动才能在光屏上成清晰的像。(6)光屏上本来成清晰的像,若将透镜换成焦距是15 cm的凸透镜,发现光屏上的像变模糊了,此现象与远视眼(选填“近视眼”或“远视眼”)的成因相同。若蜡烛、光屏不动,想在光屏上再次得到清晰的像,应将凸透镜靠近(选填“远离”或“靠近”)蜡烛。(7)实验过程中,燃烧的蜡烛在不断缩短,导致光屏上的像向上(选填“上”或“下”)移动;为了使烛焰的像能呈现在光屏中央,在不更换实验器材的情况下,最科学可行的方法是将蜡烛向上移动适当的距离(或凸透镜向下移动适当的距离)。