凸透镜成像实验软件_凸透镜成像6道例题(含详答)
1.如图是装有水的圆柱形玻璃杯。将铅笔靠近玻璃杯的后面,透过玻璃杯可以看到笔尖指向左侧,此时成正立、______(填“放大”“缩小”或“等大”)的虚像。如果将铅笔由靠近玻璃杯的位置向远处慢慢移动,你会看到笔尖指向______侧。
【答案】放大 右
【详解】
[1]装有水的圆柱形玻璃杯,其构造相当于一个凸透镜,即中间厚边缘薄,所以将铅笔靠近玻璃杯的后面,相当于将铅笔放在凸透镜的1倍焦距以内,故能看到铅笔一个正立放大的虚像。
[2]如果将铅笔由靠近玻璃杯的位置向远处慢慢移动,即当铅笔大于该“凸透镜”的1倍焦距后,即成倒立的像(处于1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立放大的实像;处于2倍焦距以外,成倒立、缩小的实像),故你会看到笔尖指向会改变,即指向右侧。
2.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上成了一个清晰的像,下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距大小在10cm到30cm之间
B.若在凸透镜左侧放一近视眼镜,蜡烛不动,要将光屏靠近透镜才能再看到清晰的像
C.如果使蜡烛向左移动,光屏需要向右移动才能接收到清晰的像
D.实验中蜡烛越烧越短,光屏上烛焰的像向上移动
【答案】D
【详解】
A.由图可知,物距u<像距v,成像情况应该满足:物距2f>u>f以及像距v>2f,将物距和像距的大小分别代入即可得到焦距f的范围在10cm到20cm之间,故A错误;
B.近视眼镜是凹透镜,具有发散作用,所以光屏要原理透镜才能再看到清晰的像,故B错误;
C.将物体向左移动,物距增大,像距减小,所以光屏也要向左移动,故C错误;
D.蜡烛变短后,烛焰的位置向下移动,根据光线过透镜的光心不改变方向,像的位置向上移动,故D正确。
故选D。
3.在研究凸透镜成像规律的实验中,当蜡烛和透镜放在图所示的位置时,移动光屏到55cm刻度处,光屏上得到清晰的像。若透镜位置不变,将蜡烛移到25cm刻度处,则以下判断正确的是( )
①移动光屏,一定可以在屏上得到倒立放大的像
②移动光屏,可能在屏上得到倒立缩小的像
③移动光屏,再次成像的像距为30cm
A.只有① B.①和② C.①和③ D.②和③
【答案】C
【详解】
得到清晰的像时,物距为30cm,像距为15cm,满足当物距大于2倍焦距时,则像距在1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、缩小的实像;即说明f <15cm< span="">,f <15cm<2< span="">f,即
7.5cm<< span="">f<15cm< span="">
若透镜位置不变,将蜡烛移到25cm刻度处,此时物距为15cm:
①③根据光的可逆性,当像距为30cm时,满足当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时,则像距大于2倍焦距,成倒立、放大的实像,故①③正确;②由于不满足物距大于2倍焦距,故不能在屏上得到倒立缩小的像,故②错误。
故选C。
4.在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中:
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在_______上;
(2)如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图可知,凸透镜对光线具有______作用,该凸透镜的焦距是______cm;
(3)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______(填“往下移”“不变”或“往上移”);
(4)在乙图中把烛焰放在距凸透镜16cm处时(如图乙),在凸透镜另一侧前后移动光屏,会在光屏上得到一个倒立、______的实像(填写像的性质);______(选填“照相机”、“投影仪”和“放大镜”)就是利用这一成像规律工作的;
(5)某同学在探究凸透镜成像的规律时,在光屏上得到了一个清晰的烛焰的像(如图所示),为使光屏上清晰的像变大些,下列调节方法可行的是(______)
A.将蜡烛适当远离透镜,光屏适当靠近透镜
B.将蜡烛适当靠近透镜,光屏适当远离透镜
C.将透镜适当远离蜡烛
D.将透镜适当靠近光屏
【答案】同一高度 会聚 11.0 往上移 放大 投影仪 B
【详解】
(1)[1]将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛后,调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上,这样可使像成在光屏中心。
(2)[2]如图甲所示,一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后,在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图可知,凸透镜对光线具有会聚作用。
[3]该凸透镜的焦距
(3)[4]由过光心的光线传播方向不变可知蜡烛在原来的位置越烧越短,则像在光屏上的位置会往上移。
(4)[5]把烛焰放在距凸透镜16cm处时,物距大于透镜一倍焦距小于二倍焦距,在凸透镜另一侧前后移动光屏,会在光屏上得到一个倒立、放大的实像。
[6]投影仪就是利用这一成像规律工作的。
(5)[7]A.将蜡烛适当远离透镜,光屏适当靠近透镜,此时所成的像将变小,故A不符合题意;
B.将蜡烛适当靠近透镜,光屏适当远离透镜,此时所成的像将变大,故B符合题意;
CD.将透镜适当远离蜡烛、将透镜适当靠近光屏,都等于是物距增大,所成的像将变小,故C、D不符合题意。
故选B。
5.实验室常用蜡烛完成以下光学实验。
(1)如图甲为小孔成像示意图,小孔成像的原理是______。如果将蜡烛靠近小孔,像会变得大一点,要想像是清晰的,光屏______(选填“需要”或“不需要”)同时远离小孔;
(2)利用如图乙装置探究“平面镜成像的特点”:在水平桌面上铺一张白纸,再将玻璃板竖立在白纸上,把一支点燃的蜡烛放在玻璃板前面,再拿一支外形完全相同但不点燃的蜡烛竖立在玻璃板后面移动,直到看上去它跟蜡烛的像完全重合。把光屏放在玻璃板后,无论如何移动,都不能承接到蜡烛的像,说明平面镜所成的像是______像。将蜡烛靠近玻璃板,像的大小将______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)蜡烛还可以用于做“探究凸透镜成像规律”实验,图丙中一束平行光射向凸透镜,光屏上得到一个最小、最亮的光斑(未画出);
①该凸透镜的焦距为______cm,图丁中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出),则该像是倒立、______的实像(填“放大”或“缩小”或“等大”);
②若在图丁中烛焰和凸透镜之间放一______(选填“近视”或“远视”)眼镜的镜片,则将光屏重新向右移动才能再次看到清晰的像。若在图丁中用塑料吸管对准点沿垂直于纸面方向持续用力吹气,发现光屏上“烛焰尖部”变模糊,则将光屏向______移动,“烛焰尖部”呈现的像又会变清晰(选填“左”或“右”);
③随着蜡烛燃烧而变短,光屏上成的像将向上移动。由于影响到了实验的进行,这时最简单合理的调整是______;
A.只需将凸透镜向下移动些
B.只需将光屏向上移动些
C.将凸透镜和光屏向下移一些
D.蜡烛适当向上调一些
④当光屏上出现蜡烛清晰的像时,如果用遮光板尽可能靠近烛焰,并挡住烛焰的上半部分,我们观察光屏时,将会在光屏上看到______。
A.蜡烛像的下半部分
B.蜡烛像的上半部分
C.蜡烛完整的像,像的亮度变暗
D.蜡烛完整的像,像的亮度不变
【答案】光的直线传播 需要 虚 不变 10.0 放大 近视 左 D A
【详解】
(1)[1]如图甲是小孔成像示意图,将小孔对着蜡烛,我们可以看到烛焰在光屏上呈现的像是倒立的,成像的原理是光的直线传播。
[2]将蜡烛靠近小孔,像会变得大一点,要想像是清晰的,光屏不需要同时远离小孔。
(2)[3]平面镜所成的像是虚像,不会出现在光屏上,所以,移去蜡烛B,在其原来位置上放置一块光屏,光屏上无法呈现蜡烛A的像。
[4]平面镜成像大小跟物体大小有关,与物体到平面镜的距离无关,所以实验时,将蜡烛靠近玻璃板,像的大小不变。
(3)①[5]光屏上得到一个最小、最亮的光斑,即凸透镜的焦点;则由图知,该凸透镜的焦距
[6]当蜡烛、凸透镜位于图丁中刻度对应的位置时,物距为
物距大于1倍焦距而小于2倍焦距,所以此时凸透镜能成倒立、放大的实像。
②[7]图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像,烛焰和凸透镜之间放一眼镜片后,光屏向右移动才能在光屏上成清晰的像,说明在凸透镜前面放的透镜对光线起发散作用;因近视眼镜的镜片为凹透镜,且凹透镜对光线有发散作用,所以该眼镜是近视眼镜。
[8]在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气,A点气体流速变大,则A点处气体压强变小,烛焰将向左移动,物距增大,像距应减小,所以应将光屏向左移动,“烛焰尖部”又会变清晰。
③[9]随着蜡烛燃烧而变短,根据过光心不改变方向,像会向上移动;为了使像成在光屏的中央位置,最简单合理的调整是蜡烛适当向上调一些,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
④[10]遮住光源的上半部,光源下半部分上的光任一点射向凸透镜,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小只有光源下半部分,蜡烛像的下半部分,故选A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.小红同学利用图甲所示的装置研究凸透镜成像规律。其中,u为烛焰到透镜的距离,v为光屏到透镜的距离。小兰通过调整物距u,测量成最清晰的像时相对应的像距v,部分实验数据如下表所示。
u/cm |
60 |
30 |
20 |
15 |
13 |
… |
v/cm |
12 |
15 |
20 |
30 |
45 |
… |
根据表中数据可知:
(1)实验前,应使烛焰和光屏的中心在凸透镜的_____上;
(2)假设光具座足够长,且物距u足够大,则像距v的值大约为_____cm;
(3)如果u=16cm,光屏上能得到烛焰____的像(选填“放大”或“缩小”);
(4)若在凸透镜左侧放一个近视眼镜的镜片(图中未画出),需将光屏向____(选填“左”或“右”)移动才能再次在光屏上成清晰的像,且像的大小___(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(5)小红在实验室又发现了一个中空的平行玻璃砖,中空部分的形状犹如一个凸透镜,如图乙所示。如果有一束平行光从左侧垂直入射玻璃砖,从右侧射出之后是____(选填“会聚”或“发散”)光束。
【答案】主光轴 10 放大 右 变大 发散
【详解】
(1)[1]实验前,应使烛焰和光屏重心在凸透镜的主光轴上,才能使像成在光屏中央。
(2)[2]根据表中数据u=v=20cm
可知2f=20cm,则焦距f=10cm
设想光具座足够长,物距足够大,则接近于平行光射入,则像距的值接近于焦距,即10cm。
(3)[3]若u=16cm,则满足f<< span="">u<2< span="">f
成倒立放大的实像。
(4)[4][5]近视眼镜镜片是凹透镜,对光线有发散作用,使像推迟会聚,结果光屏上原来清晰的像变模糊了,需将光屏向右移动才能再次在光屏上成清晰的像。同时,像远离凸透镜,像变大。
(5)[6]将中空的平行玻璃砖沿中线竖直切开,是两个凹透镜,对光线有发散作用,平行光从左侧垂直入射,从右侧射出之后是发散的。
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