凸透镜成像解题之道,10大题型突破秘籍

教育   2024-11-27 23:21   新疆  



题型一:高度问题

1.实验前应将烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致调整到同一高度(三心同高),即烛焰和光屏的中心应在凸透镜的主光轴上,目的是使像成在光屏正中央

2.如果燃烧过程中蜡烛变短,光屏上的像会偏高,若想让成像重新回到光屏中央,则应:将蜡烛向上移动将透镜向下移动将光屏向上移动


题型二:测量凸透镜焦距

方法1:平行光测焦距

突破口:最小最亮的光斑即焦点所在位置

例题1:将平行光正对凸透镜,移动光屏,直到光屏上形成一个最小最亮的光斑,如图所示,则该凸透镜的焦距为11.0cm。

方法2:二倍焦距法测焦距

突破口:图像特殊点u=v=2f

例题2:如图所示,小明根据实验记录,绘制了物体离凸透镜的距离u与实像到凸透镜的距离v之间的关系,则凸透镜的焦距为10cm。

方法3:解不等式确定焦距范围

突破口:根据题目信息,列出u或v与f之间的关系,解不等式。

关键信息:u、v大小关系、成像特点

不等式取值原则:同大取大,同小取小

例题3:当光屏、透镜以及烛焰的相对位置如图所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像,由此判断该凸透镜的焦距7.5cm<f<12.5cm

解析:由图可知:u=15cm,v=25cm,u<v,成倒立、放大的实像。

即:2f>u>f→2f>15>f7.5<f<15

v>2f→25>2f,f<12.5

同小取小,所以7.5<f<12.5


题型三:透镜遮挡问题

结论:透镜被遮挡一部分后,成像特点是:仍成完整的像,但像会变暗

原因:遮住透镜只是减小了凸透镜的透光面积,并没有改变它的结构和球面性质,它的成像功能没有受到影响,所以仍可成完整的像。但因到达像点的线变少了,所以像会变暗。


题型四:何为“倒立”

倒立的像,是指上下倒立、左右倒立。

例题:甲图是一个“F”字型的光源,经过凸透镜成像后,在光屏上成了一个倒立的像,则像是乙图中的(   )

答案:C


题型五:根据u、v判断成像

突破口:u>v时,成倒立、缩小的实像;u<v时,成倒立、放大的实像。

例题:某同学用如图所示的器材探究“凸透镜成像规律”,此时光屏上成清晰的像,下列说法正确的是(   )

A.光屏上成倒立、放大的实像

B.光屏上成倒立、缩小的实像

C.光屏上成正立、放大的实像

D.光屏上成倒立、缩小的虚像

答案:A

解析:虽然没有给出凸透镜的焦距,但由图示可知u<v,根据物近像远像放大的规律,可知成像为倒立、放大的实像。


题型六:动态成像分析

突破口:成实像时,物近像远像变大(反之亦成立);成虚像时,物近像近像变小(不常考);物距小于焦距时,光屏上没有像。

例题:在“探究凸透镜成像规律”的实验中,小聪选用了焦距为10cm的凸透镜。他将凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上35cm刻度线处,当光屏移动到如图所示刻度线处时,光屏上恰好呈现出烛焰清晰的像(像未画出)。如果让蜡烛从图中位置处开始移动,下列关于该实验的说法正确的是(   )

A.蜡烛向左移动2cm,光屏应向右移动到适当位置才能呈现烛焰清晰的像

B.蜡烛向右移动10cm,光屏应向右移动到适当位置才能呈现烛焰清晰的像

C.蜡烛向右移动2cm,光屏应向右移动到适当位置才能呈现烛焰清晰的像

D.蜡烛移到20cm刻度线处,光屏应移到70cm刻度线处才能呈现烛焰清晰的像

答案:C

提示:选项D可根据物像互换规律判断。

推荐阅读:凸透镜成像的物像互换规律


题型七:物像换位问题

突破口:物像换位,光路可逆,uv互换,成像清晰。

例题:小华利用图示装置探究凸透镜成像规律,保持蜡烛和光屏的位置不动,要再次在光屏上呈现清晰的像,应将凸透镜移到      cm刻度处。

答案:65

解析:由图示可得,原物距u=30cm,原像距v=45cm。根据光路可逆,u、v互换后,光屏上仍然呈现清晰的像所以新物距u'=45cm,新像距v'=30cm,故凸透镜应在65cm处。

推荐阅读:凸透镜成像的物像互换规律


题型八:光屏上无像的原因

1.烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度上。

2.蜡烛在一倍焦距处,此时u=f,不成像。

3.蜡烛在一倍焦距内,此时u<f,成虚像。

4.蜡烛到凸透镜的距离稍大于一倍焦距,成像太远,光具座长度不够,光屏无法移到成像位置。


题型九:透镜焦距变化问题

更换透镜问题:

1.透镜越厚(凸),焦距越小,聚光越强,成像越近。

2.透镜越薄,焦距越大,聚光越弱,成像越远。

水透镜问题:

注水时,透镜更厚,焦距更小,聚光更强,成像更近。

抽水时,透镜更薄,焦距更大,聚光更弱,成像更远。

增加透镜问题:

凸透镜前加近视眼镜

近视眼镜→凹透镜→发散→成像更远。

凸透镜前加远视眼镜

远视眼镜→凸透镜→会聚→成像更近。

例题1:在探究凸透镜成像规律的实验中,先用焦距为10cm的透境进行实验,在光屏上得到了清晰的缩小实像,如图所示.接下来改用焦距为15cm的透镜继续实验。如果不改变蜡烛和凸透境的位置,要在光屏上成清晰的放大实像,光屏应该向移动。

例题2:如图所示实验,光屏上出现清晰的烛焰像(像未画出),则该像是倒立、放大(填“放大”或“缩小”)的实(填“实”或“虚”)像。现向左移动蜡烛,保持光屏和水透镜的位置不动,为使光屏上出现清晰的像,应通过注射器从橡皮膜中抽水(填“注水”或“抽水”)。

解析:蜡烛向左移动时,成像也会向左移动。为了使像重新回到光屏,应设法让成像向右(更远)移动,所以:透镜聚光要变弱→透镜变薄→抽水。

例题3:如图所示,将凸透镜看作是眼睛的晶状体,光屏看作是眼睛的视网膜,烛焰看作是被眼睛观察的物体。

(1)若在凸透镜和蜡烛之间放置一凹透镜,则需要将光屏向(填“左”或“右”)移动才能在光屏上得到清晰的像。

(2)若在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向靠近透镜方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是远视(填“近视”或“远视”)眼镜。


题型十:物像移动快慢问题

记忆口诀:像缩时像速,像放时像速

口诀解释:成缩小的实像时,像的移动速度比物的移动速度慢;成放大的实像时,像的移动速度比物的移动速度快。

例题:如图所示,凸透镜的焦距为f,烛焰在图示位置时恰能在光屏上成清晰的像(像未画出)。下列说法正确的是(   )

A.该凸透镜的焦距可能为13cm

B.此时在光屏上成正立、放大的实像

C.保持凸透镜位置不变,若将蜡烛向左移动,同时也移动光屏,使烛焰始终能在光屏上成清晰的像,测像将一直变小,且蜡烛移动的速度一直小于像移动的速度

D.保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏互换位置,光屏上可得到倒立、缩小的清晰的像

答案:D

解析:通过解不等式(见题型二:测量凸透镜的焦距之方法3)得该透镜的焦距范围是7.5<f<12.5,故A错。因为u<v,可知此时成倒立、放大的实像,故B错。蜡烛向左移动时,先成放大的实像,后成缩小的实像,像的移动速度是先大于后小于蜡烛的移动速度,故C错。

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