(2)将凸透镜移到55cm刻度线处时,u=20cm,则u=2f,所以v=2f=20cm,故将光屏移动到75cm刻度线处。
(3)近视眼镜的镜片是凹透镜,对光有发散作用,像会成在原来位置的右侧,故应将光屏向右移动才能再次得到清晰的像。
(4)用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气时,烛焰左侧的空气流速变大,压强变小,火焰将向左偏,火焰到凸透镜的距离变远,所成的实像到凸透镜的距离变近,故应将光屏向左移动才能再次接收到清晰的像。
练习2:
(2019•广东)小明在用蜡烛作为光源完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,发现蜡烛火焰飘忽不定,像与物对比难判定等问题,小明和老师、同学一起对实验装置进行了一系列的创新。
创新点如图所示:
光具座上凸透镜所在位置为零刻度,数值向左、向右依次增大;在标有均匀格子的面板上制作字母“A”状LED灯替代蜡烛;光屏上标有同样的均匀格子。
(1)请分析创新后实验装置的优点:
①可以直接读出物距以及 ;
②光屏上成像更清晰、 ;
③从光屏上可以准确得出像与物的 关系。
(2)完成“探究凸透镜成像的规律”实验后,还可以更换(或增加)实验器材进行拓展探究,请仿照示例写出两种不同方案。
项目
更换或增加实验器材及操作
探究的问题
示例
用黑色纸片遮挡凸透镜的一部分
探究凸透镜被遮挡部分的成像情况
方案1
①
②
方案2
③
④
【答案】:
(1)①像距;②稳定;③大小;
(2)①用茶色玻璃代替凸透镜
②探究平面镜成像是实像还是虚像
③用一副近视眼镜放在LED灯与凸透镜之间
④探究近视眼的成因
【解析】:
(1)①把凸透镜的位置作为零刻度,可以直接读出物距和像距。
②用“A”状LED灯代替蜡烛,可以使光屏上的像更清晰、稳定,因为蜡烛的火焰很容易受到干扰不能固定在一个位置上。
③用“A”状LED灯代替蜡烛,可以更准确得得出像和物的大小关系,因为蜡烛的火焰很容易受到干扰不能固定在一个位置上,更不容易维持一个形状。
(2)根据平时对物理知识的积累我们可以知道,把凸透镜换为茶色玻璃,可以探究平面镜成像的虚实问题;把一副近眼镜放在LED灯与凸透镜之间,可以探究近视眼的成因。
练习3:
(2019•广安)小明想探究凸透镜成像规律,他选用了焦距为10cm的凸透镜进行实验。
(1)当蜡烛、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时,光屏中央呈现出清晰的像,则该像是倒立、 (选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像,生活中的 (选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一成像原理工作的;
(2)在光屏上得到清晰的像后,小聪取下自己的近视眼镜放在烛焰和凸透镜之间,发现光屏上的像变得模糊,为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像,可保持蜡烛和凸透镜位置不变,将光屏 (选填“远离”或“靠近”)凸透镜移动到适当位置;
(3)蜡烛随着燃烧而变短,为了使像仍能成在光屏中央,这时最合理的调整是 。
A.只需将凸透镜向下移动一些
B.只需将光屏向上移动一些
C、将凸透镜和光屏都向下移动一些
D.以上方法都可以
【答案】:
(1)放大;投影仪;
(2)远离;(3)AB。
【解析】:
(1)由图可知,此时物距小于像距,则所成的是倒立、放大的实像,其应用是投影仪;
(2)近视眼镜是凹透镜,在凸透镜的前方放一个凹透镜,使原来会聚的光线错后会聚,所以光屏向后移动,远离凸透镜。
(3)蜡烛在燃放中不断缩短,向下移动,光屏上的像向上移动,要使像能够成在光屏中央,可向上移动光屏;或向上移动蜡烛或向下移动凸透镜。
故选AB。
练习4:
(2019•武汉)某同学为进一步了解“视力矫正”的原理,利用探究凸透镜成像规律的装置做了实验。
他在发光体和凸透镜之间放置不同类型的眼镜片,观察到了如下现象。
(1)将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间,光屏上原来清晰的像变模糊了;使光屏远离透镜,又能在光屏上看到发光体清晰的像。
这说明近视眼镜对光线有 作用,它应该是 透镜。
由此可知,在近视眼得到矫正之前,物体的像成在视网膜的 (填“前方”或“后方”)。
(2)取下近视眼镜片,重新调整光屏的位置,使它上面的像再次变得清晰,然后将另一个镜片放在发光体和凸透镜之间,光屏上原来清晰的像又变模糊了,再使光屏靠近透镜,又可以在光屏上看到发光体清晰的像。
这说明戴上这个眼睛可以矫正 眼。
【答案】:
(1)发散;凹;前方;
(2)远视。
【解析】:
(1)近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,发散作用是使原来会聚成像的光线向后会聚;
近视眼是因为晶状体太厚或眼球太长,像成在视网膜的前方;
将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间,光屏上原来清晰的像变模糊了;使光屏远离透镜,又能在光屏上看到发光体清晰的像;
(2)取下近视镜片,重新调整光屏的位置,使它上面的像再次变得清晰,然后将另一个镜片放在发光体和凸透镜之间,光屏上原来清晰的像又变模糊了;再使光屏靠近透镜,又可以在光屏上看到发光体清晰的像,说明眼镜对光线有会聚作用,是凸透镜,应用于远视眼镜,说明带上这个眼镜可以矫正远视眼。
练习5:
(2019•营口)小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究“凸透镜成像的规律:
(1)小明通过图甲的实验操作,确定了该凸透镜的焦距。
实验时,把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处。
(2)小明将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处,如图乙所示,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的像,则该像是倒立、的实像。
(3)小明又将蜡烛移至光具座上25cm刻度线处,为在光屏上再次得到清晰的像,应将光屏向(选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动,应用这一成像特点可制成的光学仪器是;此时小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,若要在光屏上再次成清晰的像,则需要将光屏向(选填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动。
(4)小明将蜡烛移至光具座上40cm刻度线处,移动光屏,发现不能在光屏上得到像,为了观察此时成像特点,请你写出接下来的操作是:
;小明将蜡烛继续靠近透镜,看到的像将(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】
(1)15cm;
(2)缩小;(3)远离;幻灯机;远离;
(4)眼睛在光屏一侧透过凸透镜可观察所成的像(正立放大的虚像);变小。
【解析】
(1)平行光线经过凸透镜后会会聚与主光轴上的一点,这一点叫焦点,焦点到光心的距离称为焦距;由图甲可知凸透镜的焦距时15cm;
(2)将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处,由图可知,此时物距为u=50-10=40>2f;根据成像特点该像是倒立,缩小的实像;
(3)将蜡烛移至光具座上25cm刻度线处,物距变小,则像距变大,所以应将光屏向远离透镜的方向移动,此时物体在一倍焦距和二倍焦距之间;应用有幻灯机;近视镜属于凹透镜,对光线具有发散作用,使形成的像会远离透镜,因此光屏也应该远离透镜才能重新成清晰的像。
(4)将蜡烛移至光具座上40cm刻度线处,物距u=50-40=10<f,不能在光屏上得到清晰的像,应该眼睛在光屏一侧透过凸透镜可观察所成的像。
根据凸透镜成像规律可知,小明将蜡烛继续靠近透镜,所看到像会变小。
练习6:
(2019•齐齐哈尔)小伟用如图甲所示的实验装置探究“凸透镜成像的规律”,所用凸透镜的焦距为10cm
(1)小伟在组装器材时,将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上,并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一水平直线上,这样做的目的是:
。
(2)实验过程中,凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。
当蜡烛距离凸透镜15cm时,移动光屏,可在光屏上得到一个倒立、 的实像(选填“放大”、“等大”或“缩小”)。
(3)接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离,为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像,他应将光屏向 透镜方向移动(选填“靠近”或“远离”)此时的像与步骤
(2)中的像相比,大小将变 。
(4)如图乙所示,小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处,移动光屏,再次得到烛焰清晰的像,利用该成像规律制成的光学仪器是 (选填“放大镜”投影仪”或“照相机”)。
小伟发现,随着蜡烛燃烧变短,烛焰在光屏上的像会向 移动。
【答案】
(1)使像成在光屏的中央;
(2)放大;(3)靠近;小;(4)照相机;上。
【解析】
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。
点燃蜡烛后,调节凸透镜和光屏的高度,使它们的中心与烛焰中心大致在在同一水平直线上。
其目的是使像成在光屏的中央;
(2)实验过程中,凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。
当蜡烛距离凸透镜15cm时,f<u<2f,凸透镜成倒立放大的实像,移动光屏,可在光屏上得到一个倒立、放大的实像;
(3)接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离,为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像,根据凸透镜成实像时,物近远像近像变小,他应将光屏向靠近透镜方向移动此时的像与步骤
(2)中的像相比,大小将变小;
(4)如图乙所示,小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处,此时物距大于2倍焦距时,成倒立缩小实像,移动光屏,再次得到烛焰清晰的像,利用该成像规律制成的光学仪器是照相机;
实验一段时间蜡烛变短,由于凸透镜成的是倒立的实像,所以成的像将移动到光屏的上方。
练习7:
(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 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.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 。
(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 ,此时像距就近似等于焦距。
【答案】:
(1)光屏;
(2)A;(3)小;(4)足够远
【解析】:
(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。
练习8:
(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 (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 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、 、的实像,那么光屏离凸透镜的距离可能是 (填序号)
A.26cmB.16cmC.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 (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 (请填序号)。
【答案】:
(1)会聚;
(2)同一高度;(3)缩小;B;(4)往上移;(5)A。
【解析】:
(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。
练习9:
(2018滨州)小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)前面学过,物体离照相机的镜头比较远,成缩小的实像;物体离投影仪的镜头比较近,成放大的实像;物体离放大镜比较近,成放大,正立的虚像,据此小明提出的问题是:
像的虚实、大小、正倒跟______有什么关系?
(2)如图甲,小明让平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距f=______cm。
(3)小明所用实验装置如图乙所示,若将凸透镜放在光具座刻度50cm位置处不变,把蜡烛放在刻度10cm处,利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是_______(选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”)
(4)如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成实像时的像距v和物距u关系的图像,由图像可知成实像时物距逐渐减小,像距逐渐_______.当u>2f时,物体移动速度________(选填“大于”、“小于”、或“等于”)像移动的速度。
当f
【答案】:
(1)物距(物体到凸透镜的距离)
(2)10(3)照相机(4)增大大于小于
【解析】:
(1)由题中提供的情景可以看出,物距(物体到凸透镜的距离)不同,成像虚、实、大小、正倒不同,故提出的问题是像的虚、实、大小、正倒与物距(物体到凸透镜的距离)有什么关系?
(2)平行光经凸透镜折射后,会聚最小最亮的光斑为焦点,焦点到透镜的距离为焦距,由图可以看出此时光斑到透镜的距离为10cm,则透镜的焦距为10cm;(3)图乙中蜡烛到凸透镜的距离为40cm大于二倍焦距,此时成倒立、缩小的实像,与照相机成像原理相同;
(4)由图丙可以看出凸透镜成实像时物距逐渐减小,像逐渐增大。
当u>2f时,物距变化很大时,像距变化很小,则物体移动速度大于像移动的速度;当f<u<2f时,物距变化很小时,像距变化很大,则物体移动速度小于像移动的速度。
练习10:
(2019鹤岗)某小组用一焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验:
①如图所示,将光具座上点燃蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者中心调节到同一高度的目的是 。
②保持凸透镜位置不变,把蜡烛移动到A处,移动光屏可得到倒立、 (填“放大”或“缩小”)的像,根据此原理制成了 。
此时小明将自己的近视眼镜放到B处,为了再次得到清晰的像,应将光屏向 (填“左”或“右”)移动。
【答案】:
(1)使像能成在光屏的中央;
(2)缩小;照相机;右。
【解析】:
(1)在实验前,应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度,其目的是为了使像能成在光屏的中央;
(2)A点与凸透镜的距离为:
50cm﹣23cm=27cm,已知焦距为10cm,此时满足物距大于二倍焦距的条件,能在光屏上成缩小、倒立的实像,根据这个原理制成照相机;
近视眼镜是凹透镜,把近视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间放到B处,对光线具有发散作用,像将远离凸透镜,应当向右透镜的方向移动光屏。
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(2019贵阳)光从空气斜射入水和玻璃时都会发生折射现象,但是水和玻璃的折射情况会相同吗?
为了探究这个问题,小华选择了光屏、透明玻璃砖、水槽、激光电筒等器材进行实验。
他在光屏上画出互相垂直的NN'和MM'两条线段并相交于O点,如图甲所示。
(1)小华将玻璃砖的一个表面与MM'齐平放置,让激光电筒发出的光线从A点到O点入射,他看到了如图乙所示的光路(AO、OC为同一直线),你认为出现光线OC是因为________所致,鉴于本实验的目的,此时最应该记录的两条光线是________________。
(2)接下来他要观察光从空气中进入水中的情况,他将光屏竖直放入水槽中,(使线段MM'水平)并向水槽中慢慢注水至水面与MM'齐平,入射光线应该从A点向O点射入,这是为了保证_______________,其实本实验小华还考虑了入射光线所在一侧的________相同。
(3)小华最终在光屏上记录下了如丙所示的光路图(OE为水中的折射光线),通过分析光路,你认为玻璃和水这两种介质对光的偏折能力较强的是________。
(4)若用激光以相同的入射角分别从玻璃和水中斜射入空气中,则________射出的折射光线更远离法线。
【答案