資源簡(jiǎn)介

中小學(xué)教育資源及組卷應(yīng)用平臺(tái)
第一講 凸透鏡成像規(guī)律及其應(yīng)用
【知識(shí)梳理】
物體到凸透鏡的距離u 像的性質(zhì) 像到凸透鏡的距離v 應(yīng)用
倒正 大小 虛實(shí)
u＞2f 倒立 縮小 虛像 f＜v＜2f 照相機(jī)
u=2f 倒立 等大 實(shí)像 V=2f 測(cè)焦距
f＜v＜2f 倒立 放大 實(shí)像 v＞2f 投影儀
u=f 不成像
u＜f 正立 放大 虛像 v＞u 放大鏡
巧記 ①一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小 ②u＞f成實(shí)像，物近像遠(yuǎn)像變大
【典題精講】
【例1】如圖所示，小夢(mèng)同學(xué)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，燭焰在光屏上成了一個(gè)清晰的像，下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．利用這一成像規(guī)律可制成幻燈機(jī)
B．實(shí)驗(yàn)中，蠟燭越燒越短，光屏上燭焰的像向上移動(dòng)
C．為了便于從不同方向觀察光屏上的像，光屏應(yīng)選用較光滑的玻璃板
D．要使光屏上燭焰的像變小，只須將蠟燭靠近凸透鏡
【分析】要解決此題，需要掌握凸透鏡成像的規(guī)律。
凸透鏡成像規(guī)律：物距小于焦距成正立放大虛像。應(yīng)用是放大鏡。
物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大實(shí)像，像距大于二倍焦距。應(yīng)用是幻燈機(jī)、投影儀。
物距等于二倍焦距成倒立等大實(shí)像，像距等于二倍焦距。
物距大于二倍焦距成倒立縮小實(shí)像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距。應(yīng)用是照相機(jī)。
成實(shí)像時(shí)：物像異側(cè)，物距變大，像距變小，像變小。
同時(shí)掌握漫反射的概念。知道要從不同方向看到同一個(gè)物體，需要發(fā)生漫發(fā)射。
【解答】解：由圖知，蠟燭放在2倍焦距之外，所以此時(shí)成縮小、倒立的實(shí)像。照相機(jī)是根據(jù)這個(gè)原理制成的。而幻燈機(jī)是根據(jù)物距處于f和2f之間時(shí)，成放大、倒立的實(shí)像原理制成。所以A說(shuō)法錯(cuò)誤。
由于成的實(shí)像是倒立的，所以蠟燭越燒越短，光屏上燭焰的像越向上移動(dòng)，所以B說(shuō)法正確。
為了便于從不同方向觀察光屏上的像，光屏應(yīng)選用較粗糙的毛玻璃板。所以C說(shuō)法錯(cuò)誤。
要使光屏上的燭焰的像變小，蠟燭應(yīng)遠(yuǎn)離凸透鏡。所以D說(shuō)法錯(cuò)誤。
故選：B。
【例2】在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，小聰選用了焦距為10cm的凸透鏡。他將凸透鏡固定在光具座上50cm刻度線處，將點(diǎn)燃的蠟燭放置在光具座上35cm刻度線處，當(dāng)光屏移動(dòng)到如圖所示刻度線處時(shí)，在光屏上恰好呈現(xiàn)出燭焰清晰的像。如果將蠟燭從圖中位置移動(dòng)，關(guān)于該實(shí)驗(yàn)下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．蠟燭向左移動(dòng)2cm，光屏應(yīng)向右移動(dòng)到適當(dāng)位置才能呈現(xiàn)燭焰清晰的像
B．蠟燭向右移動(dòng)10cm，光屏應(yīng)向右移動(dòng)到適當(dāng)位置才能呈現(xiàn)燭焰清晰的像
C．蠟燭向右移動(dòng)2cm，光屏應(yīng)向右移動(dòng)到適當(dāng)位置才能呈現(xiàn)燭焰清晰的像
D．蠟燭移到20cm刻度線處，光屏應(yīng)移到70cm刻度線處才能呈現(xiàn)燭焰清晰的像
【分析】掌握凸透鏡成像的規(guī)律，知道凸透鏡成實(shí)像時(shí)，有物近像遠(yuǎn)像變大的特點(diǎn)。根據(jù)物距的變化情況判斷像距的變化情況；
掌握光路的可逆性，若將物體放在像的位置，則像可以成在物體的位置處。
【解答】解：A、蠟燭向左移動(dòng)2cm，則物距增大，像距應(yīng)該減小，所以光屏應(yīng)向左移動(dòng)，A錯(cuò)誤；
B、蠟燭向右移動(dòng)10cm，則物距小于焦距，此時(shí)成虛像，所以不能在光屏上成像，B錯(cuò)誤；
C、蠟燭向右移動(dòng)2cm，物距減小，此時(shí)像距要增大，成的像也增大，光屏應(yīng)向右移動(dòng)，所以C正確；
D、由圖知，物距為15cm，像距為30cm，蠟燭移到20cm刻度線處，此時(shí)物距為30cm，根據(jù)光路的可逆性，此時(shí)像距應(yīng)為15cm，在65cm刻度處，D錯(cuò)誤。
故選：C。
【例3】凸透鏡成像實(shí)驗(yàn)中，移動(dòng)物體到某位置時(shí)，能在光屏上成清晰縮小的像，則下列能成立的是（　　）
①如果將物體靠近凸透鏡，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏必須遠(yuǎn)離凸透鏡，且光屏移動(dòng)距離先大于后小于物體移動(dòng)距離；
②同時(shí)移動(dòng)物體與光屏，且移動(dòng)距離相同，有可能在光屏上成清晰縮小的像；
③換用焦距較小的凸透鏡后，仍要在光屏上得到清晰的像，如果只移動(dòng)光屏，光屏必須靠近凸透鏡；
④保持物體和光屏位置不變，移動(dòng)凸透鏡，一定可以在光屏上的到另一個(gè)清晰的像。
A．①③ B．②④ C．②③ D．③④
【分析】（1）凸透鏡成像規(guī)律，最重要兩句話是：①物距（u）減小，像距（v）增大，像變大（應(yīng)用于實(shí)像），
②物距（u）減小，像距（v）減小，像變小（應(yīng)用于虛像）。
（2）結(jié)合凸透鏡成像規(guī)律的表格：
物距（u） 成像特點(diǎn) 像距（v） 應(yīng)用
u＞2f 倒立 縮小 實(shí)像 f＜v＜2f 照相機(jī)
u＝2f 倒立 等大 實(shí)像 v＝2f 測(cè)焦距
2f＞u＞f 倒立 放大 實(shí)像 v＞2f 投影儀/幻燈機(jī)
u＝f 不成像
u＜f 正立 放大 虛像 放大鏡
【解答】解：
①物體靠近透鏡即物距減小，像距增大，光屏應(yīng)遠(yuǎn)離透鏡，當(dāng)u＞2f時(shí)光屏移動(dòng)距離小于物體移動(dòng)距離，當(dāng)f＜u＜2f時(shí)光屏移動(dòng)距離大于物體移動(dòng)距離，所以光屏移動(dòng)距離是先小于后大于物體移動(dòng)距離，所以①錯(cuò)誤。
②物體要成倒立、縮小、實(shí)像時(shí)物體移動(dòng)距離應(yīng)該大于光屏移動(dòng)距離，所以②錯(cuò)誤。
③換用焦距更小的透鏡，像會(huì)更前面會(huì)聚所以光屏必須靠近凸透鏡，所以③正確。
④根據(jù)光路可逆的原理，保持物體和光屏位置不變，移動(dòng)凸透鏡，可在光屏上成一個(gè)倒立、放大的實(shí)像，同時(shí)物距剛好是原來(lái)的像距，像距剛好是原來(lái)物距，所以④正確。
故選：D。
【實(shí)戰(zhàn)精練】
【練1】在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示時(shí)，光屏上得到清晰的像。則（　　）
A．透鏡焦距一定在10cm到15cm之間
B．透鏡焦距一定在15cm到20cm之間
C．把蠟燭向左移動(dòng)少許，光屏適當(dāng)向左移動(dòng)可得到大些的實(shí)像
D．把蠟燭向右移動(dòng)少許，光屏適當(dāng)向右移動(dòng)可得到小些的實(shí)像
【分析】掌握凸透鏡成像的規(guī)律，知道當(dāng)物距在一倍焦距和二倍焦距之間時(shí)，成倒立放大的實(shí)像，此時(shí)像距大于2f；且成實(shí)像時(shí)，遵循物近像遠(yuǎn)像變大的特點(diǎn)。
【解答】解：AB、觀察圖示可知此時(shí)u＝20cm，v＝30cm，u＜v，成倒立放大的實(shí)像，
由凸透鏡的成像規(guī)律可知，此時(shí)f＜u＜2f，v＞2f，即f＜20cm＜2f，30cm＞2f，解得10cm＜f＜15cm；故凸透鏡的焦距的范圍是：10cm＜f＜15cm，故A正確，B錯(cuò)誤；
C、把蠟燭向左移動(dòng)少許，此時(shí)物距變大，像距變小，像變小，所以光屏適當(dāng)向左移動(dòng)可得到小些的實(shí)像，故C錯(cuò)誤；
D、把蠟燭向右移動(dòng)少許，此時(shí)物距變小，像距變大，像變大，所以光屏適當(dāng)向右移動(dòng)可得到大些的實(shí)像，故D錯(cuò)誤。
故選：A。
【練2】在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，點(diǎn)燃的蠟燭放在凸透鏡前某位置處，在光屏上成一清晰的像。現(xiàn)將蠟燭向遠(yuǎn)離透鏡方向移動(dòng)一段距離，移動(dòng)光屏后，又在屏上成一清晰的像，則（　　）
A．像變小，像距變大 B．像變大，像距變小
C．像變大，像距變大 D．像變小，像距變小
【分析】首先確定在光屏上成一清晰的像，是實(shí)像，再根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小，
【解答】解：由“點(diǎn)燃的蠟燭放在凸透鏡前某位置處，在光屏上成一清晰的像。”可知此時(shí)的像是實(shí)像；
現(xiàn)將蠟燭向遠(yuǎn)離透鏡方向移動(dòng)一段距離，即物距增大，由凸透鏡成像規(guī)律：物遠(yuǎn)像近像變小，可知，像變小，像距變小。
故選：D。
【練3】如圖所示，當(dāng)物體在凸透鏡的二倍焦距外時(shí)，在光屏上會(huì)得到一個(gè)倒立、縮小的實(shí)像。小明為了探究近視眼視力的矯正方法，在凸透鏡與物體之間放上一個(gè)近視眼鏡，若此時(shí)要在光屏上呈現(xiàn)清晰的像，則光屏應(yīng)該（　　）
A．保持不動(dòng) B．向上移動(dòng) C．向右移動(dòng) D．向左移動(dòng)
【分析】解決此題要知道近視眼鏡是凹透鏡，對(duì)光線有發(fā)散作用。
【解答】解：當(dāng)在凸透鏡與物體之間放上一個(gè)近視眼鏡后，對(duì)光線有發(fā)散作用，所以成像會(huì)在光屏后面，因此需要將光屏向右移動(dòng)，才可以在光屏上呈現(xiàn)清晰的像；
故選：C。
【練4】小明和小紅用焦距相等的相同照相機(jī)對(duì)小強(qiáng)同學(xué)拍照，洗出的底片分別為如圖中的（a）和（b），則（　　）
A．小紅要使底片上的像與小明的一樣大，小紅移動(dòng)位置后，再減小鏡頭到底片的距離B．小明和小紅離小強(qiáng)的距離相同
C．小紅要使底片上的像與小明的一樣大，小紅移動(dòng)位置后，再增大鏡頭到底片的距離D．小紅離小強(qiáng)的距離近
【分析】要解決此題，首先知道照相機(jī)是根據(jù)凸透鏡成像原理制成的。
需要掌握凸透鏡成像的規(guī)律。知道成實(shí)像時(shí)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律是：物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。
【解答】解：由圖知，b的像比a的像小，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，成的像越小，此時(shí)的物距越大，像距越小。所以拍攝b時(shí)，相機(jī)與物體的距離較大。即小明離小強(qiáng)的距離近，所以小紅要使底片上的像與小明的一樣大，小紅移動(dòng)位置后，再增大鏡頭到底片的距離即可，所以選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤。選項(xiàng)C正確。
故選：C。
【練5】在研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)蠟燭位于凸透鏡前某位置時(shí)，在透鏡的另一側(cè)的光屏上呈現(xiàn)一個(gè)倒立、縮小的像，若保持凸透鏡的位置不變，把蠟燭與光屏的位置相互交換，則光屏上將出現(xiàn)一個(gè)（　　）
A．倒立、放大的清晰的像 B．倒立、縮小的清晰的像
C．倒立、等大的清晰的像 D．正立、放大的清晰的像
【分析】解答此題要明確以下知識(shí)點(diǎn)：
（1）當(dāng)U＞2f時(shí)，光屏上呈現(xiàn)倒立、縮小的實(shí)像，2f＞V＞f。
（2）當(dāng)2f＞U＞f時(shí)，光屏上呈現(xiàn)倒立、放大的實(shí)像，V＞2f。
（3）當(dāng)U＜f時(shí)，光屏上不能呈現(xiàn)像，透過(guò)透鏡看到正立、放大的虛像。
（4）光的折射中光路是可逆的。
【解答】解：一支蠟燭位于凸透鏡前，調(diào)節(jié)好透鏡和光屏位置后，在光屏上呈現(xiàn)縮小、倒立的像，說(shuō)明此時(shí)U＞2f，2f＞V＞f。
若保持凸透鏡位置不動(dòng)，光的折射中光路是可逆的。
將蠟燭和光屏的位置對(duì)調(diào)一下，則2f＞U＞f，V＞2f，所以光屏上呈現(xiàn)倒立、放大的實(shí)像。
故選：A。
【練6】若空間有一豎直放置的大凸透鏡，在主光軸位置上拉一根鋼絲，一個(gè)小雜技演員從很遠(yuǎn)的地方沿著鋼絲向焦點(diǎn)處勻速走來(lái)。下列敘述中：①小演員每走一步，像也走一步；
②像的腳步始終比小孩大；
③像大時(shí)腳步大，像小時(shí)腳步小，即“大像”走大步，“小像”走小步；
④像總朝遠(yuǎn)離小演員的方向運(yùn)動(dòng)，好像在逃離。
其中正確的是（　　）
A．只有①②正確 B．只有①②④正確
C．只有②④正確 D．只有①③④正確
【分析】物體放在焦點(diǎn)之外時(shí)，在凸透鏡另一側(cè)成倒立的實(shí)像，物距越小，像距越大，實(shí)像越大。
【解答】解：因?qū)⑽矬w從較遠(yuǎn)處接近凸透鏡焦點(diǎn)的移動(dòng)時(shí)，物距變小，所以像距變大，實(shí)像也變大。所以一個(gè)小雜技演員從很遠(yuǎn)的地方沿著鋼絲向焦點(diǎn)處勻速走來(lái)，
①③像大時(shí)腳步大，像小時(shí)腳步小，即“大像”走大步，“小像”走小步；故①正確，③正確；
②因?yàn)樾『⒃?倍焦距以外，所成的像是倒立縮小的，故像的腳步始終比小孩小，②錯(cuò)誤；
④因?yàn)槲锞嘣叫。窬嘣酱螅窨偝h(yuǎn)離小演員的方向運(yùn)動(dòng)，好像在逃離，④正確。
故選：D。
【練7】放映幻燈時(shí)，為了在屏幕上得到更大的像，那么應(yīng)采取的措施是（　　）
A．幻燈機(jī)離屏幕遠(yuǎn)一些，鏡頭與幻燈片的距離調(diào)小一些
B．幻燈機(jī)離屏幕遠(yuǎn)一些，鏡頭與幻燈片的距離調(diào)大一些
C．幻燈機(jī)離屏幕近一些，鏡頭與幻燈片的距離調(diào)大一些
D．幻燈機(jī)離屏幕近一些，鏡頭與幻燈片的距離調(diào)小一些
【分析】使屏幕上得到更大的清晰的像，則像距變大，物距變小。
【解答】解：根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律知，像變大，則像距變大，物距變小，應(yīng)使投影儀 遠(yuǎn)離屏幕，并把鏡頭與幻燈片的距離調(diào)小一些。
故選：A。
【練8】2010年上海世博會(huì)將全面使用人臉識(shí)別系統(tǒng)，人們進(jìn)入場(chǎng)館距門口0.5m～1.2m處時(shí)，安裝在門上的人臉識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)就可以對(duì)其面部特征進(jìn)行核對(duì)，下列關(guān)于人臉識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)鏡頭的說(shuō)法正確的是（　　）
①相當(dāng)于凸透鏡②相當(dāng)于凹透鏡③焦距可能為0.1m④焦距可能為0.5m
⑤人離鏡頭越近，成的像越大⑥人離鏡頭越近，成的像越小。
A．①③⑥ B．①③⑤ C．①④⑤ D．②③⑤
【分析】人臉識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)利用的是凸透鏡成實(shí)像的原理，相當(dāng)于照相機(jī)，利用的照相機(jī)的成像原理，物體一般都是在二倍焦距以外，成像是縮小、倒立的實(shí)像，這樣有利于捕捉目標(biāo)。
【解答】解：攝像機(jī)鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，故①正確，②錯(cuò)誤；
人臉識(shí)別系統(tǒng)的攝像機(jī)的鏡頭是凸透鏡，所成的像應(yīng)是縮小、倒立的實(shí)像，人到鏡頭的距離應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二倍焦距，即0.5 m＞2f，解得f＜0.25m，所以③正確，④錯(cuò)誤；
凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距變小，像距變大，像變大，故⑤正確，⑥錯(cuò)誤；
故選：B。
【練9】如圖所示，凸透鏡的焦距為10cm，此時(shí)蠟燭在光屏上成一個(gè)清晰的像。下列說(shuō)法正確的是（　　）
A．若蠟燭燃燒變短，燭焰在光屏上的像將向下移動(dòng)
B．若蠟燭向遠(yuǎn)離凸透鏡方向移動(dòng)，燭焰所成的像將逐漸變大
C．若保持凸透鏡位置不動(dòng)，交換蠟燭和光屏的位置，能在光屏上得到倒立、縮小的實(shí)像，成像規(guī)律可以應(yīng)用于照相機(jī)
D．若保持蠟燭和光屏位置不動(dòng)，向右移動(dòng)透鏡的過(guò)程中，可能會(huì)在光屏上成一個(gè)倒立、等大的像
【分析】（1）經(jīng)過(guò)光心的光線的傳播方向不變；
（2）凸透鏡成像時(shí)，物距增大像距減小像減小；
（3）u＞2f，成倒立、縮小的實(shí)像，2f＞v＞f，應(yīng)用于照相機(jī)；
（4）當(dāng)物距等于二倍焦距時(shí)，成倒立、等大的實(shí)像。
【解答】解：A、若蠟燭燃燒變短，根據(jù)經(jīng)過(guò)光心的光線的傳播方向不變可知，燭焰在光屏上的像將向上移動(dòng)，故A錯(cuò)誤；
B、若蠟燭向遠(yuǎn)離凸透鏡方向移動(dòng)，物距變大，像距變小，像變小，故B錯(cuò)誤；
C、若保持凸透鏡位置不動(dòng)，交換蠟燭和光屏的位置，此時(shí)的物距大于像距，根據(jù)光路可逆可知，能在光屏上得到倒立、縮小的實(shí)像，成像規(guī)律可以應(yīng)用于照相機(jī)，故C正確；
D、若保持蠟燭和光屏位置不動(dòng)，向右移動(dòng)透鏡的過(guò)程中，當(dāng)u＝v＝2f時(shí)，才能成倒立、等大的實(shí)像，移動(dòng)過(guò)程中，物距和像距的和大于4f，所以光屏上不能成一個(gè)倒立、等大的像，故D錯(cuò)誤。
故選：C。
【練10】如圖所示，圓柱形玻璃瓶里裝滿水，把一支鉛筆水平地放在靠近玻璃瓶的一側(cè)，透過(guò)玻璃瓶可以看到鉛筆的形狀 　 　（填“不變”或“變化”）；把鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢移動(dòng)時(shí)，透過(guò)玻璃瓶會(huì)看到鉛筆尖逐漸 　 　（填“變長(zhǎng)”或“變短”），同時(shí)會(huì)看到鉛筆 　 　（填“變粗”、“變細(xì)”或“粗細(xì)不變”），到某一位置以后，鉛筆尖的方向 　 　（填“會(huì)”或“不會(huì)”）改變。
【分析】由凸透鏡成像的規(guī)律知，當(dāng)物距在一倍焦距以內(nèi)時(shí)，得到正立、放大的虛像；物體在一倍焦距到二倍焦距之間時(shí)，得到倒立、放大的實(shí)像；物體在二倍焦距以外時(shí)，得到倒立、縮小的實(shí)像。
【解答】解：圓柱形玻璃杯，里面裝滿水，相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。把一支鉛筆放在玻璃杯的一側(cè)，透過(guò)玻璃杯可以看到鉛筆的形狀發(fā)生變化。
把鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠(yuǎn)處慢慢的移動(dòng)時(shí)，實(shí)際是物體逐漸遠(yuǎn)離凸透鏡，由凸透鏡成像的規(guī)律可知，物體在一倍焦距內(nèi)靠近焦點(diǎn)時(shí)，像正立且會(huì)逐漸變大，即鉛筆尖變長(zhǎng)；豎直方向上玻璃瓶的厚度一致，鉛筆在豎直方向上經(jīng)過(guò)玻璃瓶折射后只有位置發(fā)生了變化，而長(zhǎng)短是不發(fā)生變化的；當(dāng)物體移到焦點(diǎn)外時(shí)，成倒立放大的實(shí)像，故像會(huì)突然改變方向。
故答案是：變化；變長(zhǎng)；粗細(xì)不變；會(huì)。
21世紀(jì)教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁(yè) （共 2 頁(yè)）
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