一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题(难)1.小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中:(1)如图1,让一束平行于主光轴的平行光射向凸透镜,移动光屏,直到在光屏上出现一个最小最亮的光斑,则该凸透镜的焦距为____________ cm。
(2)如图2,要使像成在光屏的中央,应将光屏向____________调整(选填“上”或“下”)。
(3)当烛焰距离凸透镜12cm处时,移动光屏,可在光屏上得到一个清晰的像,生活中的________就是利用这个原理制成的。
(4)当烛焰逐渐远离凸透镜时,烛焰所成的实像将____________ (选填“变大”或“变小”)。
(5)蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图,此时光屏上得到了一个清晰的像,这个像是倒立、______(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像。
(6)随着实验的进行,蜡烛在逐渐变短,出现了如图甲所示现象,为了把像调整到光屏中央,应选_______。
A.将蜡烛向下移动B.将凸透镜向下移动C.将光屏向下移动(7)在上一步实验获得清晰的像后,小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前(如图乙),要使光屏上再次成清晰的像,可将蜡烛向____________ (左/右)移。
(8)如图,蜡烛在光具座上A处向左移动距离s到C,为在光屏上再次成清晰的像,则他应将光屏向左移动,光屏移动距离为s′______s(填“>”“=”或“<”)。
【答案】10.0下投影仪变小放大 B 左 >【解析】【详解】(1)[1]移动光屏,直到在光屏上出现一个最小最亮的光斑,凸透镜所在的位置是50.0cm,光屏所在的位置是60.0cm,那么凸透镜的焦距是f==60.0cm-50.0cm10.0cm(2)[2]从图2可以看到,光屏的位置过高,要使像成在光屏的中央,应将光屏向下调整;(3)[3]当烛焰距离凸透镜12cm处时,物距大于一倍焦距,小于两倍焦距,根据凸透镜的成像规律可知,移动光屏,这时会成倒立、放大的实像,生活中的投影仪就是利用这个原理制成的;(4)[4]根据凸透镜的动态成像规律可知,当烛焰逐渐远离凸透镜时,烛焰所成的实像将变小;(5)[5]从图中可以看到,物距等于15cm,物距大于一倍焦距小于两倍焦距,根据凸透镜的成像规律可知,这个像是倒立、放大的实像;(6)[6]从图甲可以看到,像的位置偏上了,为了把像调整到光屏中央,应选将凸透镜向下移动,这样像会下移,重新在光屏中央,故选B;(7)[7]近视眼镜是凹透镜,对光线有发散作用,小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前,那么所成的清晰像会往右移动,要使光屏上再次成清晰的像,根据凸透镜的动态成像规律可知,要使光屏上再次成清晰的像,可将蜡烛向左移;(8)[8]当物距等于2f,此时像距也是2f,物像之距最小,当蜡烛由A处向左移动距离s到C 时,由于物体向2f处靠近,物像之距在减小,那么物体移动的距离s小于像移动的距离s′。
2.某同学利用图示装置来研究凸透镜成像.(1)如图所示,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________(正立/倒立)的像.蜡烛燃烧一段时间后,烛焰的像将位于光屏中心的________方;(2)在保持(1)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________(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的像;(3)在上述探究活动中,若已知蜡烛与光屏间的距离为L0,与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L,如图所示,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=________(用L0、L表示).(4)当光屏上呈现清晰的像时,保持发光体“F”和凸透镜位置不变,取一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,所成的像与原来的像相比,你可观察到的现象有________.【答案】倒立上缩小<L0-2L相比原来暗【解析】(1)除了作为放大镜的作用外,凸透镜所成的像都是倒立的实像,蜡烛燃烧一段时间后高度减小,由于所成像是倒立的,烛焰的像将位于光屏中心的上方;(2)凸透镜向右移动直到再次成清晰的像时,物距必将大于两倍的焦距,所成像为缩小、倒立的实像;(3)在A点时,成放大、倒立的实像,此时物距在一倍焦距到二倍焦距之间,即f;在B 点时,成倒立、缩小的实像,由于光屏和蜡烛位置不变,则A点时的物距和B点时的像距长度相等,所以A、B间距离为L0-2L.(4)用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜,替代原来的凸透镜再次实验,经凸透镜的光线变少,所成的像与原来的像相比,比原来暗.故答案为(1). 倒立上 (2). 缩小 (3). <L0-2L (4). 相比原来暗3.探究“凸透镜成像规律”实验时(1)小明在光具座上放置点燃的蜡烛、凸透镜、光屏情况如图所示,此时应______。
(2)正确调整后,光屏的中央恰好出现清晰的蜡烛像,则所成的是______像(填全像的性质),生活中的______(放大镜/投影仪/照相机)就是利用此原理工作的。
(3)小明将蜡烛靠近凸透镜移动一段距离,移动光屏位置又出现清晰的蜡烛像,这个像的大小与原来像相比将______(变大/变小/不变)。
(4)保持凸透镜的位置不变,小明将蜡烛放在光具座45cm刻度位置时,无论怎样移动光屏,光屏上都不能出现清晰的蜡烛像,这是因为______。
【答案】调节光屏的高度,使三者的中心大致在同一高度(或光屏向上调)倒立缩小的实照相机变大蜡烛在焦点以内,成正立放大的虚像(或蜡烛在焦点以内不能成实像;或物距小于焦距不能成实像)【解析】【分析】【详解】解:(1)[1]蜡烛、凸透镜、光屏,三者在同一条直线上,三者的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中心,所以此时应 调节光屏的高度,使三者的中心大致在同一高度(或光屏向上调)。
(2)[2][3]把蜡烛放在距凸透镜15cm 处,35u cm =,20v cm =,物距大于像距,成倒立、缩小的实像,生活中的照相机就是利用此原理工作的。
(3)[4]小明将蜡烛靠近凸透镜移动一段距离,物距减小,移动光屏位置又出现清晰的蜡烛像,这个像的大小与原来像相比将变大。
(4)[5]无论怎样移动光屏,光屏上都不能出现清晰的蜡烛像,这是因为可能是物距小于焦距,此时成虚像;可能是物距等于焦距,此时不成像;可能是物距略大于焦距,此时像距非常远。
4.实验室常用蜡烛完成以图光学实验:(1)图甲为小孔成像示意图,该现象可以用______来解释。
(2)图乙为探究平面镜成像特点的实验装置,若蜡烛A 到玻璃板距离为10cm ,则蜡烛的像B 与蜡烛A 之间的距离为______cm ;若在像和玻璃板之间放置一个不透明的挡板,从蜡烛A 一侧观察玻璃板,______(填“能”或“不能”)看到蜡烛所成的像。
(3)图丙为探究凸透镜成像规律的实验装置。
当蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时,可在光屏上得到清晰的像。
保持凸透镜位置不变,将蜡烛向右移动到35cm 刻度线处,此时可将光屏向______(选填“左”或“右”)移动适当距离能再次得到清晰的倒立、______的实像;若不移动光屏,可在烛焰和透镜之间放置一个适当的______透镜(选填“凸”或“凹”)也能在光屏上得到一个清晰的像。
【答案】光的直线传播 20 能 右 放大 凸【解析】【详解】第一空.图甲为小孔成像示意图,这属于光的直线传播现象,可以用光的直线传播来解释;第二空.图乙为探究平面镜成像特点的实验装置,若蜡烛A 到玻璃板距离为10m ,根据平面镜物像到平面镜的距离相等,蜡烛A 的像到玻璃板的距离也是10cm ,则蜡烛的像B 与蜡烛A 之间的距离为10cm+10cm=20cm ;第三空.平面镜所成的像是虚像,虚像是不能成在光屏上的,但玻璃板仍会出现平面镜成像现象,用不透明的挡板在玻璃板后面挡住蜡烛B ,在蜡烛A 一侧观察,玻璃板后将仍能观察到蜡烛A的像。
第四空.蜡烛到凸透镜的距离为20cm时,光屏上呈现一个倒立等大的像,则2f=20cm,所以f=10cm,将蜡烛向右移动到35cm刻度线处,由物近像远像变大可知,此时需将光屏向右移动适当距离才能再次呈现清晰地像;第五空.因焦距为10cm,当蜡烛位于35cm刻度线处,物距为50cm-35cm=15cm,大于一倍焦距小于二倍焦距,可以在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像;第六空.若不移动光屏的位置,由物近像远像变大可知,此时像落在光屏的右侧,为了使像提前会聚,重新成在光屏上,因此需在烛焰和透镜之间放置一个适当的凸透镜;5.小方在“探究凸透镜成像特点”的实验中,将凸透镜固定在光具座上 50cm 刻度线处不动,移动蜡烛和光屏至如图所示位置时,光屏上承接到清晰的像。
(1)如图所示位置,此时蜡烛在光屏上成倒立、_____(选填“放大”、“缩小”或“等大”)的实像。
(2)小方将远视眼镜的镜片放在蜡烛和透镜之间的适当位置,此时应将蜡烛向_________(选填“左”或“右”)移动,光屏上才能再次承接到清晰的像。
(3)取走镜片,小方将蜡烛放到光具座上 20cm 处然后向左移动一段距离后,应将光屏移至______(选填序号)范围内才能承接到清晰的像,此时成的像和蜡烛在光具座上 20cm 处成的像相比是_________(选填“变大”、“变小”或“等大”)的。
A.50~65cm B.65~80cm C.80~95cm(4)小方想用大小合适的玻璃板替换凸透镜探究平面镜成像规律,她取两只相同的蜡烛是为了比较像与物的_______关系;光具座上的刻度可以方便比较像与物到玻璃板的____________关系。
【答案】等大右 B 变小大小距离【解析】【分析】【详解】(1)[1]如图知,物距u=30cm,像距v=30cm,物距等于像距,所以蜡烛在光屏上成的像为倒立、等大的实像。
(2)[2]将远视眼镜的镜片放在蜡烛和透镜之间适当位置,对光线能够起到提前会聚的作用,此时应将光屏向左移动,才能再次承接到清晰的像。
(3)[3][4]取走镜片,将蜡烛向左移动一段距离后,此时物距大于2倍焦距,像距应在2倍焦距与1倍焦距之间,凸透镜在50cm处,应将光屏移至65~80cm 范围内才能承接到清晰的像,且此时成的像和蜡烛在光具座上 20cm 处成的像相比变小了。
(4)[5]两只蜡烛大小相同,后面蜡烛又能与前面蜡烛的像完全重合,这样就证明了像与物大小相同,所以用两段相同的蜡烛是为了比较像与物的大小关系。
[6]光具座上的刻度可以测出两支蜡烛到玻璃板的距离,方便得出像和物体到玻璃板的距离关系。
6.如图a所示小王用点燃的蜡烛、凸透镜和光屏进行“探究凸透镜成像规律”的实验,凸透镑的焦距为20cm;(1)保持凸透镜和光屏的位置不变,要使光屏承接一个倒立清晰的实像,可将蜡烛向___________(选填“左”或“右”)移动一段距离;(2)保持凸透镜位置不变,小王又将蜡烛移至光具座30cm刻度线处,发现无论怎样在光具座上移动光屏,都无法呈现清晰的像,原因是_________________________________;(3)为进一步探究凸透镜成像特点,小李又将蜡烛移至光具座40cm刻度线处,移动光屏仍接不到像,如图b所示,MN为透镜L的主光轴,试通过光路作图确定蜡烛AB通过透镜L 所成的像______________。