專題05透鏡及其應(yīng)用-2022年中考物理解題技法速練

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1．小晨在做探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗，如圖所示，點為一倍焦距處，點為二倍焦距處。下列說法錯誤的是（ ）
A．為使像成在光屏的中央，應(yīng)將蠟燭向上移動
B．燭焰位于A點時，成放大的實像
C．燭焰位于B點時，光屏承接不到像
D．燭焰從A點移到B點的過程中時，光屏上始終出現(xiàn)放大的像
【答案】D
【解析】
A．由圖可知，像在光屏的上方，為使像成在光屏的中央，即像要向下移動，根據(jù)過光心的光線不改變傳播方向可知，應(yīng)將蠟燭向上移動，故A正確，不符合題意；
B．燭焰放在A點上
2f＞u＞f
成倒立、放大的實像，故B正確，不符合題意；
C．由圖可知，把燭焰放在B點上
u＜f
成正立、放大的虛像，光屏承接不到像，故C正確，不符合題意；
D．燭焰從A點移到B點的過程中，在F點左側(cè)，根據(jù)“物近像遠像變大”，在光屏上所成的像變大；但過F點后，因物距小于一倍焦距，成正立、放大的虛像，光屏承接不到像，故D錯誤，符合題意。
故選D。
2．使用光學(xué)儀器時常常需要調(diào)節(jié)，下列哪項措施是不正確的（ ）
A．用放大鏡看地圖時，為了放得大些，應(yīng)將放大鏡與地圖之間的距離調(diào)大些
B．照相機對著某人照相時，底板上恰好呈現(xiàn)清晰的全身像，如果要拍出清晰的半身像，要將照相機向他適當移近一些距離
C．攝影記者先給大會主席臺拍了一個特寫鏡頭，為了拍攝主席臺全景，他后退了好幾步，然后將照相機暗箱長度調(diào)短一些
D．如果幻燈機銀幕上呈現(xiàn)的清晰畫面太小，那么，應(yīng)將幻燈機往前移動一定距離，同時將幻燈片與鏡頭之間的距離調(diào)短一些
【答案】D
【解析】
A．用放大鏡看地圖時，是利用凸透鏡成正立、放大的虛像，凸透鏡成虛像時，物距越大，像越大，即需要增大放大鏡和地圖之間的距離，故A正確，不符合題意；
B．照相機利用凸透鏡成倒立、縮小的實像工作的，照完全身像再照半身像，像變大，像距變大，物距要變小，所以照相機離被拍攝的人要近一些，同時將暗箱長度調(diào)長一些，故 B正確，不符合題意；
C．照相機利用凸透鏡成倒立、縮小的實像工作的，從特寫到全景，像變小，像距變小，物距變大，所以照相機離主席臺要遠一些，同時縮短暗箱。故C正確，不符合題意；
D．幻燈機是利用凸透鏡成倒立、放大的實像工作的，從小畫面到大畫面，像要增大，像距變大，物距變小，所以幻燈片要靠近鏡頭，同時幻燈機要遠離屏幕后退一些，故D不正確，符合題意。
故選D。
3．小明同學(xué)將兩個半徑合適的圓形空心硬紙筒恰好套在一起，小紙筒可以在大紙筒內(nèi)自由移動，在一端A蒙上一層半透明紙，在紙筒的另一端B處嵌了一個焦距合適的凸透鏡，如圖所示，組成了一個簡單照相機模型。下列說法正確的是（ ）
A．應(yīng)把A端朝著明亮的室外，端朝著較暗的室內(nèi)
B．眼睛應(yīng)對著端向筒內(nèi)觀察，可以看到A端半透明紙上的像是否清晰
C．如果觀察到的像模糊不清，只有調(diào)節(jié)的距離才可調(diào)出清晰的像
D．如果在A端半透明紙上觀察到了某物體清晰縮小的像，該物體離端的距離一定比此時的距離大
【答案】D
【解析】
AB．由凸透鏡的成像規(guī)律可知，圖示中的半透明紙相當于光屏，為了更好的觀察物體通過凸透鏡所成的像的情況，應(yīng)A端在較暗的室內(nèi)，為了讓物體所成的像更清晰，應(yīng)讓更多的光線通過凸透鏡，所以應(yīng)讓B端朝著明亮的室外，那么應(yīng)讓眼睛對著A端向筒內(nèi)觀察，才能看到B端的物體在A端所成的像是否清楚，故AB錯誤；
C．觀察到的像模糊不清，可能是物距過大或過小也有可能是物距過大或過小，所以可以調(diào)節(jié)AB的距離，也可以調(diào)節(jié)物體到B的距離，故C錯誤；
D．在A端觀察到的像是縮小的，物距與像距的關(guān)系：物距大于像距，所以物體與B的距離一定大于AB的距離，故D正確。
故選D。
4．小花用水凸透鏡模擬人眼的晶狀體，光屏相當于視網(wǎng)膜（如圖）。當用注射器向膠膜內(nèi)注水，水凸透鏡的凸起程度增加，光屏上原來清晰的像變模糊了；將蠟燭靠近水凸透鏡，光屏上再次得到清晰的像，此過程模擬的眼睛及該眼睛的矯正方法是（ ）
A．近視眼 用凸透鏡矯正B．遠視眼 用凸透鏡矯正
C．近視眼 用凹透鏡矯正D．遠視眼 用凹透鏡矯正
【答案】C
【解析】
當用注射器向膠膜內(nèi)注水，水凸透鏡的凸起程度增加，折光能力越強，水凸透鏡的焦距越短，像成在光屏的前方，將蠟燭靠近水凸透鏡，物距減小，像距變大，光屏上再次得到清晰的像，近視眼的成因是晶狀體變厚，折光能力變強，使得遠處物體的像成在視網(wǎng)膜的前方造成的，所以此過程模擬的近視眼，凹透鏡對光有發(fā)散作用，用凹透鏡矯正。
故選C。
二、填空題
5．如圖所示，是小明的一架焦距不變的照相機，其鏡頭對光線有___________（選填“會聚”或“發(fā)散”）作用；用這架相機拍照時，若拍完遠景再拍近景，鏡頭需要向___________（選填“靠近”或“遠離”）膠片的方向移動；膠片上所成的像與顯微鏡的目鏡所成的像，它們的性質(zhì)___________（選填“相同”或“不同”）。
【答案】 會聚 遠離 不同
【解析】
[1]照相機的鏡頭為凸透鏡，其鏡頭對光線有會聚作用。
[2]根據(jù)凸透鏡成實像時，物近（物距變小）像遠（像距變大）像變大。用這架相機拍照時，若拍完遠景再拍近景，即物距變小，則像距要變大，故鏡頭需要向遠離膠片的方向移動。
[3]膠片上所成的像是倒立、縮小的實像，而顯微鏡的目鏡成正立、放大的虛像，故膠片上所成的像與顯微鏡的目鏡所成的像，它們的性質(zhì)不同。
6．手機攝像頭相當于凸透鏡，影像傳感器相當于光屏。如圖所示，用手機掃描二維碼，相當于給二維碼拍了一張照片，則手機攝像頭離二維碼的距離肯定大于______（選填“一倍焦距”或“二倍焦距”）。影像傳感器上成的是______（選填“正立”或“倒立”）______（選填“放大”“縮小”或“等大”）的實像。
【答案】 二倍焦距 倒立 縮小
【解析】
[1][2][3]手機攝像頭相當于凸透鏡，是利用物體在2倍焦距以外，成倒立、縮小實像的原理工作的，所以，掃碼時二維碼要位于攝像頭的兩倍焦距以外。
7．下列四幅圖中：
（1）能夠說明遠視眼的成像原理的是圖______，遠視眼的缺陷是晶狀體的凸度過小或者眼球前后距離過______（選填“長”或“短”）；
（2）能夠表示近視眼的矯正方法的圖是______，近視眼看不清______（選填“近”或“遠”）處的物體。
【答案】 ① 短 ④ 遠
【解析】
（1）[1][2]遠視眼的成因是眼球前后徑過短，或晶狀體曲度過小，使得物體反射的光線通過晶狀體折射后形成的物像落在視網(wǎng)膜的后方造成的，如圖①。
（2）[3][4]近視眼的成因是眼球前后徑過長，或晶狀體曲度變大，使得物體反射的光線通過晶狀體折射后形成的物像落在視網(wǎng)膜的前方造成的，故近視眼看不清遠處的物體，需要佩戴使光線發(fā)散的凹透鏡進行矯正，圖④能夠表示近視眼的矯正方法。
8．2021年5月15日，中國探測器成功著陸火星、屈原在《天問》詩句中所表達的美好愿望成為現(xiàn)實，如圖甲，“祝融號“火星車駛離平臺的過程中，其后置照相機對著平臺先后拍攝得到乙、丙、丁3張照片，照相機的鏡頭是一個 ______透鏡，拍攝過程中相機鏡頭逐步 ______（向外伸/向內(nèi)縮）。觀看三張照片感覺平臺是運動的，這是以 ______為參照物。
【答案】 凸 向內(nèi)縮 相機鏡頭
【解析】
[1][2]照相機鏡頭是凸透鏡，利用凸透鏡成像，由圖可知，像變小，物距增大，像距減小，所以相機鏡頭逐步向內(nèi)縮。
[3]以相機鏡頭為參照物，平臺位置改變，是運動的。
三、作圖題
9．（1）如圖甲，平面鏡前的一個發(fā)光點S’所發(fā)出的光經(jīng)過平面鏡反射后的光線已經(jīng)被畫出，請在圖中畫出入射光線，并找到發(fā)光點S的位置。
（2）如圖乙，凸透鏡的焦距為1.50cm，O為透鏡的光心．請按照實際尺寸標出凸透鏡右側(cè)焦點F的位置，并畫出圖中入射光線所對應(yīng)的折射光線。
（3）完成圖丙中的光路圖。
【答案】（1）（2） （3）
【解析】
（1）先將兩條反射光線反向延長交于一點S′，再作出S′關(guān)于平面鏡的對稱點S，即為發(fā)光點的位置，從反光點S到反射點畫出兩條入射光線；如下圖所示：
（2）在主光軸上距凸透鏡光心O為1.5cm處的點是凸透鏡的焦點。平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線過透鏡的焦點；如下圖所示：
（3）平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后的光線的反向延長線過焦點；射向焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后，將平行于主光軸。如下圖所示：
10．如圖，凸透鏡的主光軸與平靜水面重合，F(xiàn)為凸透鏡的焦點，入射光線AB平行主光軸，請畫出AB經(jīng)過凸透鏡后的折射光線和進入水中后大致的折射光線。
【答案】
【解析】
入射光線AB平行主光軸，必然過凸透鏡的右側(cè)焦點，故將B點和右側(cè)焦點相連，并標上向下的箭頭，過右側(cè)焦點做水面的垂線，即為法線，過折射點畫折射角，由于空氣中的角大，故折射光線與入射光線相比更靠近法線，故如下圖所示：
四、實驗題
11．趙虎實驗小組在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中。
（1）當燭焰、凸透鏡在如圖甲所示的位置時，適當移動光屏，在光屏上可以得到一個清晰倒立______（選填“放大”“縮小” 或”等大”）的實像；
（2）保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭向左移動一段距離，向______（選填“左”或“右”）移動光屏，直到光屏上再次出現(xiàn)清晰的像。將蠟燭繼續(xù)向左移動，保持凸透鏡和光屏的位置不變，在蠟燭和凸透鏡之間放置了一個度數(shù)合適的眼鏡，光屏上也得到了清晰的像，她放置的應(yīng)該是______視眼鏡；
（3）趙虎實驗時對圖中的裝置進行了改進，將蠟燭換成帶有“F”形的LED燈、貼上方格紙，如圖乙所示。請寫出改進后其中的一個優(yōu)點______；
（4）趙虎把點燃的蠟燭放到光具座的某一位置， 左右移動光屏，發(fā)現(xiàn)光屏上出現(xiàn)了一個大小始終不變的圓形光斑（不是像），出現(xiàn)這種情況的原因是______；
（5）另一實驗小組更換相關(guān)器材后順利完成實驗，根據(jù)記錄的實驗數(shù)據(jù)得到了如圖丙所示的圖像，線段MN為凸透鏡成像的像距倒數(shù)（1/v）和物距倒數(shù)（1/u）的對應(yīng)關(guān)系。根據(jù)圖像信息可知該小組所用凸透鏡的焦距為______cm。
【答案】 縮小 左 近 實驗現(xiàn)象更明顯（或便于觀察、或減少污染等） 蠟燭在焦點上 12.5
【解析】
（1）[1]如圖所示燭焰、透鏡和光屏位置關(guān)系，此時物距大于像距，故成倒立、縮小的實像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距。
（2）[2][3]保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭向左移動一段距離，物距變大，則像距變小，故應(yīng)向左移動光屏。將蠟燭繼續(xù)向左移動，則像距會變得更小，即像更靠近凸透鏡。此時保持凸透鏡和光屏的位置不變，在蠟燭和凸透鏡之間放置了一個度數(shù)合適的眼鏡，光屏上也得到了清晰的像，說明這個鏡片對光起到了發(fā)散的作用，因此，他放置的應(yīng)該是矯正近視眼的凹透鏡片。
（3）[4]“F”形的LED燈比燭焰成像更穩(wěn)定，便于觀察，貼上方格紙能夠更好的比較像與物的大小關(guān)系，并且無污染。
（4）[5]把點燃的蠟燭放到光具座的某一位置，左右移動光屏，發(fā)現(xiàn)光屏上出現(xiàn)了一個大小始終不變的圓形光斑（不是像），出現(xiàn)這種情況的原因是物體在一倍焦點處，即蠟燭在焦點上。
（5）[6]圖丙中
時
此時
v=u=0.25m
像距等于物距，說明物體處于二倍焦距處，即
2f=0.25m
所以
f=0.125m=12.5cm
12．小林用圖甲裝置來探究凸透鏡成像的規(guī)律。
（1）實驗前，應(yīng)調(diào)整燭焰和光屏的中心在凸透鏡的___________上。
（2）當蠟燭、凸透鏡和光屏處于圖甲所示位置時，恰好在光屏上成清晰的像，所成的像是___________（填“正立”或“倒立”）的___________（填“實”或“虛”）像。
（3）保持凸透鏡位置不變，將圖甲中蠟燭和光屏的位置互換，此時光屏上所成像的特點與___________ （填“照相機”“放大鏡”或“投影儀”）相同。
（4）小林進行了進一步探究：如圖乙所示，凸透鏡的焦距為10cm，保持光屏位置不變，讓蠟燭和凸透鏡分別以2cm/s和1cm/s的速度，從圖示位置同時勻速向左運動，經(jīng)過___________s，光屏上成清晰___________（填“放大”“等大”或“縮小”）的像。
【答案】 主光軸 倒立 實 照相機 5 等大
【解析】
（1）[1]實驗前，應(yīng)調(diào)整燭焰和光屏的中心在凸透鏡的主光軸上，這樣像才能成在光屏的中央。
（2）[2][3]如題圖甲所示，當凸透鏡位于甲所示位置時，恰好在光屏上成清晰的像，由圖可知此時物距小于像距，即物距在一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立、放大的實像。
（3）[4]保持凸透鏡位置不變，將圖甲中蠟燭和光屏的位置互換，則像距在一倍焦距和二倍焦距之間，物距大于二倍焦距，根據(jù)光在折射時光路的可逆性可知，此時成倒立、縮小的實像，照相機就是利用這個原理制成的。
（4）[5][6]由圖乙知此時物距等于像距等于15cm，且蠟燭向左移動的速度是凸透鏡向左移動速度的2倍，設(shè)它們移動時間t后物距和像距相等，都等于2倍焦距，即20cm，則可得
2cm/s×t+15cm - 1cm/s ×t=20cm
解得
t=5s
此時光屏上成清晰等大的實像。