专题12 凸透镜成像的特点与规律压轴培优专题训练（解析版）

专题10凸透镜成像的特点与规律压轴培优专题训练(解析版)考点1凸透镜的会聚作用1.关于凸透镜对光线的作用，下列说法中正确的是()A.光通过凸透镜就会变成平行光B.只有平行于主轴的光线通过凸透镜才能被会聚C.发散的入射光线透过凸透镜不会会聚D.除了通过光心的光线外，所有光线通过凸透镜都会被会聚【答案】D。【解答】解：凸透镜的会聚作用不仅体现在对平行光的会聚作用上，对于发散的光线和会聚的光线都有会聚的作用，具体的表现是光线通过凸透镜之后光圈会变小；2.农民在用塑料棚种蔬菜，雨过天晴后要将塑料棚上的积水放掉，为什么?答：积水相当于一个凸透镜,能将阳光成一点，导致该点的温度过高，把蔬菜灼伤。【答案】凸透镜；会聚。【解答】答：下雨后，在塑料棚上的积水就像一个一个形状不规则的“凸透镜”,阳光通过这些“凸透镜”会聚，照到蔬菜上，被照蔬菜可能会被烤死，所以雨过天晴后，要将塑料棚上的积水放掉。3.如图所示，光会聚于b点，在虚线区域内放甲透镜后，光会聚于主板光轴MN上的c点：在虚线区域内换放乙透镜后，光会聚于主光轴MN上的a点，爱学习的小洁想进一步探究凸透镜成像的特点，应选择乙透镜(选填“甲”或“乙”)。小洁在房间里用焦距为15cm的凸透镜将明亮的窗户成像在一张作业本的空白纸上。根据小明的实验情况，可推测窗户距凸透镜的距离范围为u>30cm0【答案】乙；u>30cm。由图知，原来光线沿直线传播会聚到b点；经过甲透镜会聚到c点，即折射光线与入射光线相比远离主光轴，说明甲透镜对光线有发散作用，是凹透镜；经过乙透镜会聚到a点，即折射光线与入射光线相比靠近主光轴，说明乙透镜对光线有会聚作用，是凸透镜；要进一步探究凸透镜成像的特点，所以应选择乙透镜。小洁在房间里用焦距为15cm的凸透镜将明亮的窗户成像在一张作业本的空白纸上，作业本比窗户小，由此可知，成的像是倒立、缩小的实像，则物距大于2倍焦距，即u>2f=30cm。4.物理知识无处不在。当我们用手捉住装满水的圆柱形矿泉水瓶时，透过瓶就看到握住瓶的手指变大了，这是为什么?在森林里，我们不能随意丢弃装有水的矿泉水瓶，否则容易引发火灾，这又是为什么?请用物理知识解释这两个现象一倍焦距时，凸透镜就成放大的虚像，所以手指看起来变大了；装有水的矿泉水瓶对太阳光有会聚作用，如果热量集中，会造成树叶燃烧，容易引发森林火灾，所以我们不能随意丢弃装有水的矿泉水瓶。5.小明设计的探究燃烧条件的实验如图所示。请回答下列问题。(1)凸透镜对光有会聚作用。(2)A处红磷燃烧，B处红磷不燃烧，由此得出的燃烧条件是在与氧气接温度要达到可燃物的着火点o【解答】解：(1)凸透镜对光有会聚作用，把凸透镜对准A处的红磷时，温度不断升高，当达到红磷的着火点时，红磷燃烧起来。(2)A处红磷燃烧，B处红磷不燃烧，说明可燃物燃烧除与氧气接触外，温度还要达到可燃物的着火点。还能否会聚太阳光?(如图所示)。(1)你对上述问题的猜想是什么?(2)你能否通过实验验证你的猜想?步骤是什么?考点2透镜的光路图AAB考点3凸透镜成像的规律探究B、从水凸透镜中抽水，新凸透镜的焦距为f,新凸透镜成倒立、缩小的实像，说明2f>v>f,即2f>20cm>f,解得凸透镜的焦距为：20cm>f>10cm,当u'>2f时都可以在光屏上得到倒立、缩小的实像，凸透镜向左移动，只要蜡烛和凸透镜的距离大于20cm就可以在光屏上再次得到清晰的像，不必s>12cm,故B错误。=11cm+10cm=21cm,因为光屏和新凸透镜的距离保持20cm不变，v<f光屏上不会出14.小册同学做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像(像未在图中画出来)。下列说法正确的是B.取走光屏，蜡烛和凸透镜在图中位置不变，从凸透镜右侧适当位置可看到烛焰倒立缩小的实像C.将蜡烛移到15cm刻度线处，凸透镜不动，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像D.将蜡烛移到35cm刻度线处，凸透镜不动，光屏移动到适当位置能呈现清晰的烛焰像照相机就是利用该原理制成的，故A错误；B、据图可知，当取走光屏后，所成像的情况是不变的，故取走光屏，蜡烛和凸透镜在图中位置，从凸透镜右侧适当位置可看到烛焰倒立缩小的实像，故B正确；C、据A可知，此时物体应该处于2f之外，故40cm>2f;像处于另一侧的1倍焦距和2倍焦距之间，即2f>30cm>f,故可得焦距的范围是：20cm>f>15cm,故将蜡烛移到15cm刻度线处，此时的物距是35cm,即一定处于1倍焦距以外，一定成实像，所以此时的物距变小，像距应该变大，像变大，所以应该将光屏向右移动，故C错误；D、将蜡烛移到35cm刻度线处，即物距等于15cm,凸透镜不动，即说明物体处于1倍焦距以内，所以此时光屏上不能成像，故D错误；15.探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关：提出问题：小明通过前面物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜，在活动课中，他用放大镜观察自己的手指(如图甲所示),看到手指放大(选填“放大”“等大”或“缩小”,下同)的像；然后再用它观察远处的房屋(如图乙所示),看到房屋倒立(正立、倒立)的像。乙他想：凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关?进行猜想：凸透镜成像的大小可能与物体到凸透镜的距离有关。设计并进行实验：小明在右图所示的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如下表所示。物体到凸透镜的距离/cm光屏上像到凸透镜的距离/cm光屏上像的大小缩小缩小等大放大光屏上没有像8光屏上没有像(1)分析数据可知物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越大,同时发现像到凸透镜的距离就越大o(2)如图所示，小明将凸透镜看作是眼睛的晶状体，光屏看作是眼睛的视网膜，烛焰看作是眼睛观察的物体。拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，而A.将光屏适当远离凸透镜B.将蜡烛适当远离凸透镜(1)由表格中物距从40cm到15cm知，物距减小，像距变大，像变大。为10cm。(2)调整后，图中光屏上烛焰的像是倒立放大的实像，此规律的应用是幻灯机(5)透镜位置不变，将蜡烛移到标尺45cm处，此时小强应站在光屏一侧(填“蜡【答案】(1)下；(2)放大；幻灯机；(3)能；(4)左；70;(5)光屏。(2)如图，物距u=50cm-35cm=15cm,凸透镜的焦距是10cm,2f>u>f,成倒立、(3)若有一只苍蝇落到凸透镜上遮住部分透镜，只是被折射会聚成像的光线减少了，因此影响到的是像的亮度，而不影响它的完整性，因为整个物体上的任何一点都有光能透过透镜而折射后会聚成像；(4)要使光屏上的像变成与物大小相等，u=v=2f,蜡烛移动到30cm处，光屏向左移动到70cm处；(5)凸透镜的焦距为f=10cm,当将蜡烛移到标尺45cm处，即蜡烛到凸透镜的距离为故答案为：(1)下；(2)放大；幻灯机；(3)能；(4)左；70;(5)光屏。17.如图所示，小明用光具座(0-100cm)、蜡烛、两个不同焦距的凸透镜(甲、乙)和光(1)我们需要让烛焰、凸透镜甲、光屏的中心在同一高度，这样做的目的是使像成在光屏中央;(2)此凸透镜甲的焦距是15cm,当烛焰在图一所示位置时，移动光屏可以在光屏上得(4)小明查资料发现物体距离凸透镜足够远时(大于10倍焦距),所成的像与透镜间的距离就近似等于凸透镜的焦距。他想用这种方法利用图中的蜡烛和光具座来测量凸透镜乙的焦距(焦距大约为5cm左右).他应该把蜡烛放在0cm处，光屏放在100cm处，然后调节凸透镜,使光屏上的像最小最清晰。此时凸透镜和光屏的距离就是凸透镜乙的焦距。(5)为了探究近视眼和远视眼的成因，小明和同学课后利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成凹、凸形状可改变的液体透镜。当蜡烛、光屏和液体透镜如图放置，光屏上出现清晰的烛焰像，此烛焰像应是缩小(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像。用注射器向橡皮膜注水，改变液体透镜的凸起程度，发现光屏上的烛焰像模糊了，若把蜡烛逐渐靠近凸透镜时，光屏上的像又清晰了，说明液体透镜注水后，成【答案】(1)使像成在光屏中央；(2)放大；投影仪；(3)远离；靠近；(4)0;100;【解答】解：(1)调整蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度的目的是为了使物体通过凸透镜成的像能够成在光屏的中心，便于观察。(3)要使光屏所成的像变小时，应增大物距，并减小像距，所以烛焰远离凸透镜，光屏靠近凸透镜；(4)要使像更接近凸透镜的焦点，物距大于凸透镜的10倍焦距，物距越大，像越接近凸透镜的焦点。所以把蜡烛放在光具座的左端0cm,光屏放在光具座右端100cm处，然后调节凸透镜，使光屏上的像最小最清晰。此时凸透镜和光屏的距离就是凸透镜的焦距。(5)由图可知，此时u>v,故成倒立、缩小的实像。用注射器向水凸透镜里加水，使凸透镜变凸，由于凸透镜折射能力变强，所以像将靠近透镜，要在光屏上得到清晰的像，光屏应向靠近透镜的方向移动。或者在蜡烛与凸透镜之间再加上一个适当的凹透镜，对光线起发散作用，使像成在原来的位置，这是近视眼的矫正原理。故答案为：(1)使像成在光屏中央；(2)放大；投影仪；(3)远离；靠近；(4)0;100;凸透镜；(5)缩小；靠近；近视；18.某同学利用如图所示装置来研究凸透镜成像。蜡烛凸透镜A光具座光屏(1)实验时，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在,目的是使像成在光屏中央;(2)如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，成的是倒来一半(选填：“原来一半”或“仍完整”).蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光(3)在保持(2)中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处(图中未标出).光屏上再次成清晰的像，成的是缩小(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的(4)在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为Lo,与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L,如图2所示。则该透镜焦距f<L(选填：“>”、“<”或“=”).透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s=Lo-2L。(用Lo、L表示)。【答案】(1)同一高度；使像成在光屏中央；(2)倒立、原来一半、上；(3)缩小；(4)<;Lo-2L。【解答】解：(1)实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，目的是将像呈现在光屏中央；(2)如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，由图可知此时物距小于像距，即物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大实像；若将烛焰遮去一半，则只有没有遮挡的一半烛焰去成像，故光屏上的像与原来相比是原来一半。则烛焰的像将向上移动；若蜡烛燃烧一段时间后，蜡烛整体下降，由于通过光心的光线方向不改变，烛焰的像将位于光屏中心的上方；(3)在保持(2)中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处(图中未标出),相当于增大物距，减小像距，当光屏上再次成清晰的像时，此时应该物距大于二倍焦距，则所成像应该为倒立缩小的实像；(4)在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为Lo,与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L,成倒立放大实像条件是f<U<2f,如图2所示，则该透镜焦距f<L:当凸透镜移至B位置时，因为在光屏上出现清晰的像，根据光的可逆性原理，可以假设蜡烛在光屏位置时，像应成在原蜡烛位置，因此，光屏到透镜位置B的距离应为L,故透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s=Lo-2L;故答案为：(1)同一高度；使像成在光屏中央；(2)倒立、原来一半、上；(3)缩小；(4)<;Lo-2L。考点4凸透镜成像规律的应用19.如图所示，在凸透镜的两个焦点处，垂直光轴放置两个大小相同的平面镜，镜面相对，每个平面镜都关于凸透镜的光轴上下对称，现在左侧平面镜的中心处挖去一个圆孔，在凸透镜左侧两倍焦距处一个点光源，则点光源在该光具组中所成的虚像个数为()A.一个B.两个C.无数个D.一个也没有【答案】D。因左侧平面镜的中心处挖去一个圆孔，每个平面镜都关于凸透镜的光轴上下对称：物体发出的光透过圆孔直接经透镜成像，再被右侧平面镜反射回来，然后过透镜光心，再从透镜左侧平面镜的小孔射出，所以光源S通过这个小孔成实像，成在凸透镜的光心上，因为通过凸透镜光心的光线传播方向不改变，而右边平面镜上，两条反向延长线没有交点，还有光线通过透镜中心后继续传播，并且刚好能直接从小孔中出去，因此一个虚像也没有。20.如图所示，点光源位于凸透镜的主光轴上(凸透镜位置未画出),当点光源位于A点时，像成在B点；当点光源位于B点时，像成在C点，已知AB=5cm,BC=10cm,则凸透镜的焦距大小为()A.1cmB.5cmC.30cmD.60cm【解答】解：由题意知，当点光源位于A点时，像成在B点；当点光源位于B点时，像成在C点而不再A,所以根据光路可逆性可知，B为虚像，因此，凸透镜不能在AB之间，凸透镜位于A的左侧：;联立求解得f=60cm。21.如图，把一个凹透镜A放在一个凸透镜B的前10cm处，能使一束平行于主光轴的光通过这两个透镜后，会聚在P上的一点S;已知光屏距透镜30cm,现保持光屏和凸透镜的位置不动，把凹透镜拿走，将一点光源C放在凸透镜的主光轴上距凸透镜30cm处，也能使C点的像成在光屏上的S点，则凹透镜的焦距是20cm,凸透镜的焦距是15cm。【答案】20cm;15。【解答】解：(1)当光源C在二倍焦距处时，成像在二倍焦距处，此时满足2f=30cm,(2)根据下面的光路图，结合凹透镜能使光线发散凸透镜成像的特点，可知，凹透镜的故答案为：20cm;15。22.毕业班的同学在照毕业照时发现有一部分同学没有进入取景框，为了使全班同学都进入镜头，应使照相机远离学生，并调节镜头使镜头靠近胶片；在使用投影仪要使银幕上的像比原来大一些，应使投影仪远离银幕，并调节镜头使镜头靠近投影(1)焦距最长的是C;在这里，保持各透镜跟烛焰距离相等的条件是运用的物理学中常用的控制变量法。透镜像的性质A放大倒立实像B缩小倒立实像C放大正立虚像【答案】C;B;控制变量。距大于B凸透镜的二倍焦距，物距小于C凸透镜的焦距。保持各凸透镜跟烛焰距离相等保持各透镜跟烛焰距离相等的条件是运用的物理学中的控制变量法。24.小欣发现水滴落在手机的玻璃屏幕上时，透过水滴会看到放大正立的图文像，如图1(2)水滴相当于一个凸透镜，而每一个透镜的两侧都有焦点。这个“水滴透镜”下方的焦点落在如图2中手机图文层的下方(填“上”、“下”);小欣发现，当水滴足够小时，看到白屏上会显示出彩色色块，这是因为白光是由红、绿、蓝三基色混合而成的，在水滴的作用下发生光的色散现象。【答案】(1)虚；(2)凸；下；绿；光的色散。【解答】解：(1)据图能看出，水滴相当于一个凸透镜，即此时字在凸透镜的1(2)水滴相当于一个凸透镜，而每一个透镜的两侧都有焦点。这个“水滴透镜”下方的焦点落在如图2中手机图文层的下方；故答案为：(1)虚；(2)凸；下；绿；25.苏通大桥主桥长约1080米列世界第二。它