专题五透镜及其应用.docx
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初中应用物理知识竞赛辅导讲座5 专题五 透镜及其应用 【知识要点解读】 1. 凸透镜对光线有会聚作用。凸透镜对光线有会聚作用指的是:光通过凸透镜后,其折射光线在原光线的传播方向上合拢一些或相交点提前一些。注意凸透镜对光线有会聚作用不是指光线通过凸透镜后是会聚光束。 2. 凹透镜对光线有发散作用。凹透镜对光线有发散作用指的是:光通过凹透镜后,其折射光线在原光线的传播方向上发散一些或相交点延后一些。注意凹透镜对光线有发散作用不是指光线通过凹透镜后是发散光束。 3. 照相机、投影仪、放大镜都是利用凸透镜成像来工作的。照相机把处在2倍焦距之外的物体成像与焦点与2倍焦距之间;投影仪上所放胶片为物体,放在凸透镜的焦点与2倍焦距之间,通过凸透镜成像于银幕上,上面的平面镜仅起到改变光路的作用。放大镜所放大的物体处于凸透镜的焦点以内,成一正立放大虚像。 4. 眼睛和眼镜。人类的眼睛可看作是一个可改变焦距的凸透镜。人看到物体是由于物体发出(或反射)的光线经眼睛(晶状体)这个凸透镜折射后在视网膜上成像。所谓近视眼是指无穷远处的物体发出(或反射)的光线经眼睛(晶状体)这个凸透镜折射后会聚在视网膜前,这是要佩戴一个近视眼镜(凹透镜),使无穷远处的物体发出(或反射)的光线经凹透镜先发散一些,再经眼睛(晶状体)这个凸透镜折射后会聚在视网膜上。所谓远视眼是指无穷远处的物体发出(或反射)的光线经眼睛(晶状体)这个凸透镜折射后会聚在视网膜后,这是要佩戴一个远视眼镜(凸透镜),使无穷远处的物体发出(或反射)的光线经凹透镜先会聚一些,再经眼睛(晶状体)这个凸透镜折射后会聚在视网膜上。 【竞赛知识拓展】 初中应用物理知识竞赛关于透镜及其应用拓展的知识点主要有: 1. 透镜成像作图遵循的三条原则(三条特殊光线):①平行于主光轴的光线,经透镜折射后通过主焦点;②通过光心的光线经透镜折射后方向不变;③通过主焦点的光线,经透镜折射后跟主光轴平行。 2. 凸透镜成像公式:+=。对凸透镜成像规律的理解: 3. a) 一个结论:实倒异,虚正同。即实像总是倒立在异侧,不但可以看到且可以用光屏承接;虚像总是正立在同侧,可以看到但不能用光屏承接。 b) 两个分界点:焦点和2倍焦距处。焦点是实像与虚像的分界点。当物体位于凸透镜的焦点以内时,成虚像;当物体位于凸透镜的焦点以外时,成实像。可简记为:焦点内外分虚实,内虚外实。2倍焦距处点是放大像与缩小像的分界点。当物体位于凸透镜的2倍焦距和焦点之间时,成放大的实像;当物体位于凸透镜的2倍焦距以外时,成缩小的实像。可简记为:2倍焦距点内外分大小,内大外小。 c) 三个变化:①像的大小和像距的变化:物体向焦点移近,所成的像就变大,同时像距变大。②像物移动速度的变化:物体位于2倍焦距处点之外(u>2f),物距大于像距,成倒立缩小实像,物体移动速度大于像移动速度;物体位于2倍焦距处点和焦点之间(f<u<2f),物距小于像距,成倒立放大实像,物体移动速度小于像移动速度。③物像之间的距离变化:当物体位于2倍焦距处,成像在另一侧2倍焦距处,物像距离最小,等于4倍焦距。当物体位于2倍焦距处以外,成像在另一侧焦点与2倍焦距处点之间,物体向2倍焦距处点移动,物像之间距离变小;物体远离2倍焦距处点移动,物像之间距离变大。当物体位于2倍焦距处以内(焦点与2倍焦距处点之间),成像在另一侧2倍焦距处以外,物体向2倍焦距处点移动,物像之间距离变小;物体向焦点移动,物像之间距离变大。 【经典竞赛题分析】 例1. (2016上海市第30届初中物理竞赛初赛试题)凸透镜的焦距为f,点光源S和光屏M位于凸透镜的左右两侧,点光源位于凸透镜的主光轴上,光屏与凸透镜的主光轴垂直并和点光源的距离保持L不变,且f<L<4f. 左右移动凸透镜的位置,当光屏上的光斑最小时,凸透镜与点光源的距离为() (A) (B) (C) (D) 例2. (2016上海市第30届初中物理竞赛初赛试题)凸透镜的焦距大小为20cm,点光源位于透镜主光轴上距离光心30cm,现移动凸透镜,使点光源距离凸透镜100cm,该过程中,点光源的像移动的路程为[来源:学科网] A.25cm B.35cm C.45cm D.55cm 例3.(2011全国初中应用物理知识竞赛初赛)用一直径为20cm的凸透镜正对着阳光方向,在透镜的另一侧15cm处,有一垂直于主轴的光屏,此光屏上呈现一个直径是10cm的光斑,则该透镜的焦距 ( ) A.可能是10cm B.可能是15cm C.一定是30cm D.一定是45cm 例4. (2010全国初中应用物理知识竞赛)小明在用可变焦的光学照相机(一种镜头焦距大小可根据需要发生改变的光学照相机)给小兰拍了一张半身照之后,保持相机和小兰的位置不变,又给小兰拍了一张全身照。关于这个过程对相机的调节,下列说法中正确的是 ( ) A.焦距变大,像距也变大 B.焦距变小,像距也变小 C.焦距变大,像距变小 D.焦距变小,像距变大 例5.(1993全国初中物理竞赛)图中画的是王小刚同学的眼镜,从眼镜判断,他的眼睛( ) A.是远视眼。 B.是近视眼。 C.视力正常,眼镜是太阳镜。 D.一只眼视力基本正常,另一只是近视眼。 【竞赛实战训练】 一.选择题 1. (2014上海市初中物理竞赛初赛试题)用普通相机拍照时,要根据物距进行“调焦”,使用起来不太便捷。有一种“傻瓜”相机,只要将景物全部纳入取景区内,不论景物的远近,都能得到比较清晰的像,从而使拍照的过程变得十分快捷。这种“傻瓜”相机不用‘调焦’的奥秘是( ) A.采用了长焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相差不大 B.采用了短焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相差不大 C.采用了长焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相同 D.采用了短焦距的镜头,使远近不同的物体成像的位置相同 2. (2014上海市初中物理竞赛初赛试题)用凸透镜成像时,定义像与物的大小之比为“放大率”,则在物体成像的情况下( ) A.物距一定时,焦距越小放大率越大 B.物距一定时,焦距越大放大率越大 C.焦距一定时,物体离透镜越近放大率越大 D.焦距一定时,物体离同侧焦点越近放大率越大 图8 3. (2014上海市初中物理竞赛初赛试题)焦距为f1的凸透镜与焦距为f2的凹透镜的主光轴重合,光心间为15cm。平行于主光轴的一束平行光通过两透镜后得到一束宽度为d的平行光束,如图8(a)所示;若将两透镜位置互换,将得到一束宽度为4d的平行光束,如图8(b)所示。则( ) A.f1=30cm,f2=15cm B.f1=15cm,f2=15cm C.f1=30cm,f2=20cm D.f1=45cm,f2=30cm 4. (2014上海市初中物理竞赛初赛试题)如图20所示,遮光板A与光屏B平行放置且相距为d。在A 图20 的中央挖一直径为d1的圆孔,并在孔内嵌入与孔等大的薄透镜 [来源:Zxxk.Com] L。现有一束平行光束垂直照射遮光板,在光屏上形成了一个直 径为d2的圆形光斑,则该透镜的焦距大小可能为( ) A. B. C. D. 5、(2014全国初中应用物理知识竞赛初赛试题)把一个凸透镜对准太阳光,在距凸透镜 10cm 处得到一个最小最亮的光斑,若将一物体放在此透镜前 15cm 处,经凸透镜所成的像是( ) A.倒立、缩小的实像 B.倒立、放大的实像 C.正立、放大的虚像 D.正立、缩小的虚像 6.(2009河南初中应用物理知识竞赛)在一个不透明的木板上,钻一个小孔。用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围,如图所示。在小孔中嵌入一定形状的玻璃制品,可以扩大观察范围。则在图中的四个截面中能够获得最大观察范围的是 7.(2010上海初中物理竞赛题)如图所示,F1、F2是凸透镜的焦点,S是放在凸透镜前的点光源,S’是S经凸透镜所成的像。当光源S沿平行主轴的方向向透镜移动时(始终保持u>f),像S’远离透镜移动的情况是 ( ) A.沿平行主轴方向。 B.沿O与S’连线方向。 C.沿F2与S’连线方向。 D.沿F1与S’连线方向。 【名师点评】掌握透镜成像作图的三条特殊光线,作图分析,可简洁明了、事半功倍。 8.(2009上海初中应用物理知识竞赛) 如图所示,竖直放置的不透光物体 (足够大)中紧密嵌有一凸透镜,透镜左侧两倍焦距处,有一个与主光轴垂直的物体AB,在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN,镜面与凸透镜的主光轴垂直, B、N两点都在主光轴上, AB与MN高度相等,且与透镜上半部分等高。遮住透镜的下半部分,则该光具组中,物体AB的成像情况是 A.两个实像,一个虚像 B.一个实像,两个虚像 C.只有一个虚像 D.只有一个实像 9.(2011上海第25界初中物理竞赛)平面镜水平放置且镜面朝上,在镜面上方竖直放置一凸透镜,在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S,关于点光源在该光具组中成像情况的判断,正确的是 ( ) A.两个实像,两个虚像 B.两个实像,一个虚像 C.一个实像,两个虚像 D.一个实像,三个虚像 10. (2011全国初中应用物理知识竞赛河南预赛)在做“研究凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰、凸透镜及光屏处在如图所示的位置时,恰能在光屏上得到一个清晰的像。由此可以判断,他所使用凸透镜的焦距 A.一定小于8cm B.一定在8cm到10cm之间 C.一定大于20cm D.一定在10cm到16cm之间 二. 作图题 1. (2010“学而思杯”竞赛)作图:是发光体,是它通过凸透镜成所的像.请画出凸透镜的位置并找出焦点(一个即可) ① ② 2.(2010全国初中应用物理知识竞赛河南预赛)下面为近视眼镜的示意图。请你根据近视眼的成因及矫正方法,在图中虚线框内划出矫正所需要的透镜并完成矫正后的光路图 3.(2010“学而思杯”竞赛)实验中有时需要将一束行平光变成细平行光,这可以利用两块透镜的组合来解决.请在下图的两个方框中各画出一种组合方式. [来源:Zxxk.Com] 三.实验题和填空题 1.(2011上海初中物理竞赛复赛题)9.如图所示,某同学从桌面上的近视眼镜中看到自己身后同一个窗户的两个像,这两个像为____________像(选填:“实”或“虚”),是____________面镜(选填:“平”、“凹”、“凸”)所成的像, 2. (2010上海初中物理竞赛题)如图24-19所示,两端开口的圆筒内嵌有一凸透镜,透镜主光轴恰好与圆筒中轴线重合。为了测出该透镜的焦距以及透镜在圆筒内的位置,小李同学做如下实验:在圆筒左侧凸透镜的主光轴上放置一点光源S,在圆筒右侧垂直凸透镜的主光轴固定一光屏,点光源S与光屏的距离为L。左右移动圆筒,当圆筒左端面距离点光源S为a时,恰好在光屏上成一个清晰的像;将圆筒向右水平移动距离b,光屏上又出现了一个清晰的像。则凸透镜和圆筒左端面的距离x为_____,该透镜的焦距f为__________。 3.(2010“学而思杯”竞赛)小明在“探究凸透镜成像规律”实验中,用装有6个发光二极管的有方格的白纸板做发光物体,如图甲所示.又用这种有同样大小方格的白纸板做光屏.将发光物体、凸透镜和光屏组装到光具座上并调整好. (1)当发光物体在点时,如图乙所示,在光屏上成的像如图丙所示.则光屏上的像是倒立、________的实像.将发光物体由点移动到点,要想找到像的位置,应移动光屏,直到____________为止. (2)用这种发光物体和光屏做实验,最主要的一条优点是:___________________.[来源:学科网] (3)如图乙所示,当发光物体在点时,物与像之间的距离为S1,当发光物体在点时,物与像之间的距离为S2,则S1 S2.(选填“>”、“=”或“<”) (4)小明探究完凸透镜成像规律后,接着又做了一个观察实验.发光体位置不变,取下光屏,当眼睛在原光屏处会看到发光体的像吗?____________,眼睛靠近凸透镜,是否能看到像?____.眼睛从原光屏位置远离凸透镜,是否能看到像?______。(填“能看到”或是“不能看到”) 图19 4.(2009上海初中物理竞赛)如图 19所示,一点光源位于金属圆筒内部轴线上A点。圆筒轴线与凸透镜主光轴重合,光屏与圆筒轴线垂直且距离透镜足够远。此时,点光源正好在光屏上形成一个清晰的像,测出此时凸透镜与圆筒右端面B的距离为L;向右移动凸透镜到适当位置,光屏上再次出现了清晰的像。由于光源位于圆筒的内部,无法直接测量出A与筒右端面的距离d,为了求出d的大小,在上述过程中还需要测量出的一个物理是 ;如果用N来表示该物理量的大小,则可以得出d= 。 5. (2011上海第25界初中物理竞赛)如图所示,不透光小圆盘P和小圆形发光面S的半径均为R,平行竖直放置,二者相距为2d。在它们正中间放置一个焦距为2d的凹透镜,透镜的主光轴通过P和S的圆心。在P的右侧相距d处,放置一平行于圆盘面的光屏M(足够大)。则不透光圆盘P在光屏M上形成的本影(发光面S发出的任何光线都不能进入该区域内)面积为______________;不透光圆盘P在光屏M上形成的半影(发光面S发出的光线中只有部分能进入该区域内)面积为______________。 四.综合应用题 1.(2011上海第25界初中物理竞赛复赛)在做光学实验时,某同学需要将一束平行光的宽度放大为2倍,于是他在光束路径中放置了由两片透镜组成的透镜组来到达此目的,如图所示。若其中一片透镜是焦距f的凸透镜,则: (1)如果另一片透镜采用的是凸透镜,则其焦距应为多少?应置于何处?请作图说明; (2)如果另一片透镜采用的是凹透镜,则其焦距应为多少?应置于何处?请作图说明; 9- 配套讲稿:
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- 专题 透镜 及其 应用
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