第五章 透镜及其应用 检测卷
（时间：60分钟 分数：100分）
一、选择题(本题包括10个小题,共32分。在每小题给出的四个选项中,第1～8小题只有一项符合题目要求,选对得3分;第9～10小题,有多项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
1.下列关于透镜的说法中,错误的是( )
A.中间薄、边缘厚的透镜是发散透镜
B.放大镜可以会聚太阳光,所以放大镜就是一个凸透镜
C.凸透镜有焦点,凹透镜没有焦点
D.一束发散的光经过凸透镜后不一定形成会聚的光束
2.在“探究凸透镜的成像规律”的实验中,蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示,烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。应用此成像规律工作的是( )
A.照相机 B.投影仪
C.放大镜 D.潜望镜
3.小强总是用如图所示的姿势看电视,近几天他发现自己看不清远处的物体,下列相关说法中( )
①小强的眼睛是近视眼 ②小强的眼睛是远视眼 ③可戴由凹透镜制作的眼镜进行矫正 ④可戴由凸透镜制作的眼镜进行矫正
A.只有①③正确 B.只有②③正确
C.只有①④正确 D.只有②④正确
4.关于实像和虚像,下列说法正确的是( )
A.实像是凸透镜所成的,虚像则不是
B.虚像是由平面镜所成的,所以虚像一定由光的反射而形成
C.实像可有放大的,也可有缩小的;而虚像只有放大的
D.实像能用光屏接收到,虚像则不能
5.实验操作考试临近,同学们上实验室动手实验,通过训练提高操作技能。如图所示,小明正在做凸透镜成像实验,此时光屏上出现了清晰的像。下列说法正确的是( )
A.该透镜与近视眼镜的镜片是同一类透镜
B.该透镜的焦距是30 cm
C.此时成的是倒立、等大的实像
D.如果将蜡烛向左移,光屏需要适当右移才能再次形成清晰的像
6.在研究凸透镜成像的实验时,当烛焰离透镜24 cm时成的是缩小的实像;当烛焰离透镜7 cm时成的是放大的虚像,则这个透镜的焦距不可能是下列的( )
A.8 cm B.10 cm C.11 cm D.14 cm
7.如图所示,将焦距为10 cm的凸透镜固定在光具座50.0 cm刻度线处,此时在光屏中心已成烛焰清晰的像。下列说法正确的是( )
A.此时烛焰在光屏上的成像特点与投影仪成像特点相同
B.若蜡烛移至20.0 cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的像
C.若蜡烛移至45.0 cm刻度线处,移动光屏,可在光屏上呈现烛焰清晰放大的像
D.在烛焰和凸透镜之间放一副近视镜,将光屏左移可再次成清晰的像
8.小明在茅山春游时用焦距不变的照相机拍摄到国家二级保护动物——中华虎凤蝶。他先用相机拍摄了蝴蝶休憩的照片甲,为了拍摄照片乙,应( )
A.相机适当靠近蝴蝶,镜头略向外伸
B.相机适当靠近蝴蝶,镜头略向内缩
C.相机适当远离蝴蝶,镜头略向内缩
D.相机适当远离蝴蝶,镜头略向外伸
9.如图所示是爱动脑筋的小江在实践活动中用手机和透镜自制的简易投影仪,它能将手机上的画面放大投影到白墙上。下列说法正确的是( )
A.手机到透镜的距离应大于透镜的二倍焦距
B.墙上呈现的是手机画面的倒立、放大的实像
C.要使墙上的像变大,应适当减小手机与透镜间的距离
D.制作简易投影仪的透镜可以制作近视眼镜片
10.某班同学在探究凸透镜成像规律的实验中,记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间的图象,如图所示,下列判断正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是16 cm
B.当u=6 cm时,在光屏上能得到一个放大的像
C.当u=20 cm时,在光屏上能成缩小的像,照相机就是根据这一原理制成的
D.把物体从距凸透镜12 cm处移动到18 cm处的过程中,物像之间的距离先变小后变大
二、填空题(每空1分,共17分)
11.如图所示,西汉时期的《淮南万毕术》中记载有“削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则火生。”请你用学过的光学知识判断“削冰令圆”就是把冰块制成 镜,若要“火生”应把“艾”放在镜的 位置。
第11题图
12.如图所示,烛焰发出的光通过凸透镜在光屏上呈现清晰的像,该像是倒立、 的实像,利用这一成像规律工作的设备有 (写出一种即可)。
第12题图
13.天文望远镜中物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成 (选填“放大”或“缩小”)的 (选填“实像”或“虚像”),目镜的作用当于一个 ,用来把这个像放大。由于像被拉近,靠近人眼, 较大,所以使我们看到远处物体的像大而清晰。
14.如图所示,在圆柱状的玻璃水杯后面很远处放置一个小泥娃,透过水杯可观察到小泥娃缩小的像,像与物左右相反,因为圆柱形水杯装有水的左右部分具有 特征。将泥娃逐渐向水杯靠近一小段距离的过程中,所看到泥娃像的高度将 (选填“不变”或“改变”),像将 (选填“粗细不变”“变粗”或“变细”)。
15.如图所示,在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡,使太阳光从试管的正上方向下照,观察试管下方的白纸,可以发现白纸上空气泡下方处较 (选填“亮”或“暗”),这是因为太阳光射向空气泡和水如同射向 透镜一样,折射光线会 (选填“发散”或“会聚”)。
16.利用激光的平行度好的特点,将激光束射入光盘,激光经过 (选填“反射”或“折射”)后被光学装置接收,处理后就可以还原成声音和图像。激光还有一个特点是亮度高,如果激光照射到人眼,由于眼球的晶状体相当于 (选填“凸透镜”或“凹透镜”),激光经过眼球 (选填“会聚”或“发散”)在视网膜上,会严重灼伤视网膜,造成永久性伤害。
三、作图题(共12分)
17.(6分)请在图中画出两条光线对应的入射光线和折射光线。
18.(6分)请在图中画出折射光线对应的入射光线。(保留作图痕迹)
四、实验探究题(共24分)
19.(10分)小强同学利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律。
甲
乙
(1)如图甲所示,为了测出凸透镜的焦距,小明同学让一束平行光正对凸透镜照射,再把光屏放在它的另一侧,改变凸透镜与 (选填“光源”或“光屏”)的距离,直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑,由此可以测出凸透镜的焦距为 cm。
(2)若将烛焰移至距凸透镜15 cm处,移动光屏,使烛焰在光屏上成清晰 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像, (选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是应用这一原理制成的。
(3)实验中当物距u等于焦距f时,某同学却发现在光屏一侧透过凸透镜看到了烛焰正立放大的像。对此下列解释合理的是 。
A.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距
B.因为烛焰有一定的宽度,实际上它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距
C.这是烛焰发出的光经凸透镜表面反射形成的像
D.当物距等于焦距时,可以成正立放大的像
20.(14分)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,小明利用如图所示的装置进行实验。他先调整烛焰中心、凸透镜中心及光屏中心位于同一高度上,然后将它们调节到如图所示的位置时,光屏上得到清晰的像。
(1)此时像的特点是 (说明像的倒正、大小和
虚实)。
(2)若保持凸透镜位置不动,把蜡烛移到零刻度处,则应向 (选填“左”或“右”)移动光屏才能在光屏上再次得到清晰的像,且像的大小 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)若将蜡烛移到20.0 cm刻度处,凸透镜保持不动,移动光屏后再次得到清晰的像,则此时蜡烛经凸透镜成 (选填“放大”“缩小”或“等大”)的像。
(4)人的眼睛是通过改变晶状体的厚度来看清远近不同的物体的,现将图中虚线圆圈部分当作是人的“眼睛”,当蜡烛远离“眼睛”时,“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其 (选填“变薄”或“变厚”),改变其对光线的偏折能力,从而在光屏上成清晰的像。若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度,则该“眼睛”为 (选填“近视眼”或“远视眼”),应该戴 (选填“凸透镜”或“凹透镜”)进行矫正。
五、综合应用题(共15分)
21.(15分)2021年12月9日15点40分,“神舟十三号”乘组航天员变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲,并面向全球直播。这次授课中,三位太空老师带来了5个物理实验,印象最深刻的是“水球透镜”实验。请阅读下面的内容,并完成相关问题:
本次“天宫课堂”,航天员对实验做了一个小小的升级,通过透镜看到的竟然是一正一反两个像,这是为什么呢 其原理解释:
(1)如图甲所示,加气泡之前的水球可以被看作是一个凸透镜。航天员站在远处(这个凸透镜的两倍焦距以外),我们眼睛看到的是她倒立、 的实像。
(2)中央加气泡之后,水球因此被气泡变为了两部分,中间是空气,气泡周围是水。这个时候整个水球就变成了两个透镜,外圈部分的凸透镜虽然没有原来完整,但对光线仍然有 作用,依然能够成像,只不过透过的光线变少了而已,所以依然呈现出一个倒立的像;内圈相当于变成了两个凹透镜的组合,所以这个时候中间部分又出现了一个正立的像。因此可以在水球中同时看到一正一倒的两个像。
(3)根据上面的实验,你推测一下,凹透镜的成像特征是什么 并通过在图丙中作出光路图加以证明。
丙
第五章检测卷
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知识点 题号
透镜 1,11,15,16,17,18,21
凸透镜成像的规律及其应用 2,4,5,6,7,8,9,10,12,14,19,20,21
眼睛和眼镜 3,9,20
显微镜和望远镜 13
1.C 发散透镜是中间薄、边缘厚的透镜,A说法正确;放大镜就是一个凸透镜,对光有会聚作用,B说法正确;凸透镜有实焦点,凹透镜有虚焦点,C说法错误;凸透镜对光有会聚作用,实质是折射光线比入射光线更会聚一些,更靠近主光轴,不一定是会聚的光束,D说法正确。
2.A 由题图可知,此时的物距大于像距,在光屏上恰好成一清晰的像(实像),由凸透镜成实像的规律可知此时成倒立、缩小的实像,其实际应用是照相机。故选A。
3.A 由题意可知,小强能看清近处的物体,但看不清远处的物体,说明远处的物体所成的像在视网膜的前方,则小强的眼睛是近视眼;近视眼戴凹透镜矫正,故①③正确,②④错误。故选A。
4.D 凸透镜可以成实像,也可以成正立放大的虚像,故A错误;虚像可以由光的反射形成的,也可以由光的折射形成,故B错误;实像和虚像都可有放大的,也可有缩小的,也有等大的,故C错误;实像是由实际光线会聚而成的,所以能成在光屏上;虚像不是实际光线会聚而成的,所以不能成在光屏上,故D正确。
5.C 实验中的透镜是凸透镜,近视眼镜是凹透镜,所以不是同种透镜,故A错误;由图可知,此时的物距为40.0 cm-10.0 cm=30.0 cm,像距为70.0 cm-40.0 cm=30.0 cm,成的是倒立、等大的实像,则u=2f,故f=15 cm,故B错误,C正确;凸透镜成实像时,具有物远像近像变小,将蜡烛向左移,光屏需要适当左移才能再次形成清晰的像,故D错误。
6.D
7.B 由图可知,物距大于像距,成的是倒立、缩小的实像,其应用是照相机,故A错误;蜡烛移至 20.0 cm 刻度线处,当u>2f,f
9.BC 根据投影仪的成像原理可知,手机到透镜的距离(物距)应大于一倍焦距、小于二倍焦距,故A错误;根据投影仪的成像特点可知,墙上呈现的是手机画面的倒立、放大的实像,故B正确;要使墙上的像(实像)变大,根据“物近像远像变大”的规律可知,应适当减小手机与透镜间的距离,故C正确;投影仪的镜头是凸透镜,老花镜镜片也是凸透镜,因此,制作简易投影仪的透镜可以制作老花镜镜片(远视镜片),故D错误。故选BC。
10.CD 据凸透镜成像规律可知,当u=v=2f,凸透镜成倒立、等大的实像,由图可知,u=v=2f=16 cm,所以f=8 cm,故A错误;当u=6 cm时,物距小于一倍焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能成在光屏上,故B错误;当u=20 cm时,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像,其应用是照相机,故C正确;物体从距凸透镜12 cm处移动到18 cm处的过程中,物距始终大于焦距,成实像,此时物距增大,像距减小,当u=v=2f=16 cm时,此时像与物体之间的距离是最小的,所以物像之间的总距离先变小后变大,故D正确。故选CD。
11.凸透 焦点 解析:要取火需要将光线会聚,所以应该将冰块制成凸透镜,透镜会把光线集中在焦点上时,所以当把艾放在焦点上时,会随着温度的升高达到燃点时即可燃烧。
12.放大 投影仪(或幻灯机) 解析:由题图可知,此时u
14.凸透镜 不变 变粗 解析:透过水杯可观察到小泥娃缩小的像,像与物左右相反,这说明所成的像是实像,即水杯起到凸透镜的作用;当将泥娃逐渐向水杯靠近的过程中,物距减小,像变大;由于水杯形成的透镜左右边缘比中间薄,而上下边缘与中间是一样的,所以看到泥娃像的高度将不变;由于像变大了,则小泥娃变胖,即粗细程度变粗。
15.暗 凹 发散 解析:由于气泡的存在,气泡周边的水形成中间薄边缘厚的凹透镜,凹透镜对光线有发散的作用,故在气泡的下面对应的位置较暗。
16.反射 凸透镜 会聚 解析:光盘比较光滑,激光射入光盘会发生反射;眼球的晶状体中间厚,边缘薄,相当于凸透镜,由于凸透镜对光有会聚作用,激光经过眼球后发生会聚,从而会严重灼伤视网膜,造成永久性伤害。
17.如图所示
解析:由凸透镜成像规律可知,物距等于二倍焦距,像距等于二倍焦距,过二倍焦距处的入射光线的折射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处;过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴。
18.如图所示
解析:延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴;平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过
焦点。
19.(1)光屏 10.0 (2)放大 投影仪 (3)B
解析:(1)让一束平行光正对凸透镜照射,再把光屏放在它的另一侧,改变凸透镜与光屏的距离,直到光屏上成一个最小、最亮的光斑,此点即为凸透镜的焦点处,从此点到凸透镜的距离即为焦距,由图知,焦距为40.0 cm-30.0 cm=10.0 cm。(2)将烛焰移至距凸透镜15 cm处,此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距,成倒立、放大实像,投影仪就是根据这一原理制成的。(3)据题可知,此时成的是正立、放大的像;A.若它的某些部分到凸透镜的距离稍大于焦距,即蜡烛处于一倍焦距和二倍焦距之间,应该成一个倒立、放大的实像,故A错误;B.若它的某些部分到凸透镜的距离稍小于焦距,即在一倍焦距以内,此时看到一个正立、放大的虚像,故B正确;C.若是通过透镜的表面反射成像,即相当于凸面镜成像,故成的是正立、缩小的虚像,故C错误;D.当物距等于焦距时不成像,故D错误。
20.(1)倒立、缩小的实像 (2)左 变小 (3)缩小
(4)变薄 近视眼 凹透镜
解析:(1)由图可知,此时的物距为40.0 cm,像距为15.0 cm,物距大于像距,成的是倒立、缩小的实像;此时40.0 cm>2f,f<15.0 cm<2f,解得7.5 cm
21.(1)缩小 (2)会聚
(3)正立、缩小的虚像 如图所示
解析:(1)水球可以被看作是一个凸透镜,航天员站在远处(这个凸透镜的两倍焦距以外),由凸透镜成像规律可知,u>2f,成倒立、缩小的实像。
(2)中央加气泡之后,水球因此被气泡变为了两部分,中间是空气,气泡周围是水。这个时候整个水球就变成了两个透镜,外圈成为了一个凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用。
(3)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点,过凹透镜光心的光线传播方向不改变,过光心的光线与另一条折射光线的反向延长线交于一点即为像点,然后过像点作垂线即为物体的像,由图可知,为正立、缩小的虚像。
