一、照相机
如图(甲)所示,制作一个模型照相机,纸筒A的一端嵌上一凸透镜,纸筒B的一端蒙上一层半透明薄膜,相当于照相机胶片。在较暗的室内,将A端朝向明亮的室外,眼睛观察半透明薄膜,适当调节B筒在A筒中的深度,观察室外景物在半透明薄膜上成的像,图(乙)为照相机成像原理图。

由此可知照相机的工作原理为:当物距满足
如图(甲)所示,制作一个模型照相机,纸筒A的一端嵌上一凸透镜,纸筒B的一端蒙上一层半透明薄膜,相当于照相机胶片。在较暗的室内,将A端朝向明亮的室外,眼睛观察半透明薄膜,适当调节B筒在A筒中的深度,观察室外景物在半透明薄膜上成的像,图(乙)为照相机成像原理图。
由此可知照相机的工作原理为:当物距满足
大于2倍焦距
时,物体通过凸透镜成倒立
、缩小
的实
像。答案
大于2倍焦距、倒立、缩小、实
解析
【分析】
要解决这道题,需结合凸透镜成像规律分析照相机的工作原理:题目中的模型照相机,A端的凸透镜相当于照相机镜头,B端的半透明薄膜相当于胶片,室外景物是成像物体。回忆凸透镜成像规律,当物体位于凸透镜2倍焦距以外时,会在透镜另一侧成特定性质的像,这一规律对应照相机的成像特点,据此可推导答案。
【解析】
根据凸透镜成像规律,照相机的成像原理为:当物距(物体到凸透镜的距离)大于2倍焦距时,物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像,该实像成在胶片(半透明薄膜)上,与题目中模型照相机的成像情况一致,因此对应填写相关内容即可。
【答案】
大于2倍焦距、倒立、缩小、实
【知识点】
凸透镜成像规律、照相机原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律在照相机中的应用,属于光学基础知识点,是对凸透镜成像实际应用的直接考查,难度较低。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,需结合凸透镜成像规律分析照相机的工作原理:题目中的模型照相机,A端的凸透镜相当于照相机镜头,B端的半透明薄膜相当于胶片,室外景物是成像物体。回忆凸透镜成像规律,当物体位于凸透镜2倍焦距以外时,会在透镜另一侧成特定性质的像,这一规律对应照相机的成像特点,据此可推导答案。
【解析】
根据凸透镜成像规律,照相机的成像原理为:当物距(物体到凸透镜的距离)大于2倍焦距时,物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像,该实像成在胶片(半透明薄膜)上,与题目中模型照相机的成像情况一致,因此对应填写相关内容即可。
【答案】
大于2倍焦距、倒立、缩小、实
【知识点】
凸透镜成像规律、照相机原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律在照相机中的应用,属于光学基础知识点,是对凸透镜成像实际应用的直接考查,难度较低。
【难度系数】
0.6
二、凸透镜成像的静态分析
1. 物体通过凸透镜成像时,
2. 根据物体和像的位置(或根据物距和像距)判断成像性质,具体如下:
(1)当物体位于焦点以内(即 $u<f$)时,物体通过凸透镜成
(2)当物体位于1倍焦距和2倍焦距之间(即 $f<u<2f$)时,物体通过凸透镜成
(3)当物体位于2倍焦距(即 $u=2f$)时,物体通过凸透镜成
(4)当物体位于2倍焦距以外(即 $u>2f$)时,物体通过凸透镜成
1. 物体通过凸透镜成像时,
1倍
焦距分虚实,2倍
焦距分大小。2. 根据物体和像的位置(或根据物距和像距)判断成像性质,具体如下:
(1)当物体位于焦点以内(即 $u<f$)时,物体通过凸透镜成
正立
、放大
的虚像。(2)当物体位于1倍焦距和2倍焦距之间(即 $f<u<2f$)时,物体通过凸透镜成
倒立
、放大
的实像。(3)当物体位于2倍焦距(即 $u=2f$)时,物体通过凸透镜成
倒立
、等大
的实像。(4)当物体位于2倍焦距以外(即 $u>2f$)时,物体通过凸透镜成
倒立
、缩小
的实像。答案
1. 1倍 2倍
2.(1) 正立 放大
(2) 倒立 放大
(3) 倒立 等大
(4) 倒立 缩小
2.(1) 正立 放大
(2) 倒立 放大
(3) 倒立 等大
(4) 倒立 缩小
解析
【分析】
本题考查凸透镜成像的基本规律,解题思路是牢记凸透镜成像的两个关键分界点:1倍焦距是实像与虚像的分界,2倍焦距是放大实像与缩小实像的分界;同时准确记忆不同物距对应的成像性质,即可完成填空。
【解析】
1. 根据凸透镜成像规律,当物距小于1倍焦距时成虚像,大于1倍焦距时成实像,故1倍焦距分虚实;当物距大于2倍焦距时成缩小的实像,在1倍与2倍焦距之间时成放大的实像,等于2倍焦距时成等大的实像,故2倍焦距分大小。
2. 对应不同物距的成像性质:
(1) 当物体位于焦点以内(即u<f)时,成正立、放大的虚像;
(2) 当物体位于1倍焦距和2倍焦距之间(即f<u<2f)时,成倒立、放大的实像;
(3) 当物体位于2倍焦距(即u=2f)时,成倒立、等大的实像;
(4) 当物体位于2倍焦距以外(即u>2f)时,成倒立、缩小的实像。
【答案】
1. 1倍 2倍;2.(1) 正立 放大;(2) 倒立 放大;(3) 倒立 等大;(4) 倒立 缩小
【知识点】
凸透镜成像规律;凸透镜成像分界点
【点评】
本题为凸透镜成像基础规律的直接考查,属于识记类题目,是光学部分的核心基础知识点,只要准确记忆成像分界和对应性质即可轻松作答,难度较低。
【难度系数】
0.8
本题考查凸透镜成像的基本规律,解题思路是牢记凸透镜成像的两个关键分界点:1倍焦距是实像与虚像的分界,2倍焦距是放大实像与缩小实像的分界;同时准确记忆不同物距对应的成像性质,即可完成填空。
【解析】
1. 根据凸透镜成像规律,当物距小于1倍焦距时成虚像,大于1倍焦距时成实像,故1倍焦距分虚实;当物距大于2倍焦距时成缩小的实像,在1倍与2倍焦距之间时成放大的实像,等于2倍焦距时成等大的实像,故2倍焦距分大小。
2. 对应不同物距的成像性质:
(1) 当物体位于焦点以内(即u<f)时,成正立、放大的虚像;
(2) 当物体位于1倍焦距和2倍焦距之间(即f<u<2f)时,成倒立、放大的实像;
(3) 当物体位于2倍焦距(即u=2f)时,成倒立、等大的实像;
(4) 当物体位于2倍焦距以外(即u>2f)时,成倒立、缩小的实像。
【答案】
1. 1倍 2倍;2.(1) 正立 放大;(2) 倒立 放大;(3) 倒立 等大;(4) 倒立 缩小
【知识点】
凸透镜成像规律;凸透镜成像分界点
【点评】
本题为凸透镜成像基础规律的直接考查,属于识记类题目,是光学部分的核心基础知识点,只要准确记忆成像分界和对应性质即可轻松作答,难度较低。
【难度系数】
0.8
[典例]如图所示的是小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中的一次实验操作情景,这时烛焰在光屏上成清晰的像(未画出)。若将烛焰移动到距离凸透镜15 cm处,调节光屏,在光屏上可得到 (

A.倒立、缩小的实像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.正立、放大的虚像
C
)A.倒立、缩小的实像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.正立、放大的虚像
答案
C
解析
【分析】首先从题图中读取当前实验的物距和像距,利用凸透镜成像规律确定凸透镜的焦距;再计算烛焰移动后的物距,结合焦距范围判断成像性质。步骤:1. 读取蜡烛、凸透镜、光屏对应的刻度,计算当前物距和像距;2. 根据“当u=v=2f时,成倒立等大实像”的规律,求出凸透镜焦距;3. 计算移动后的物距,结合焦距范围,依据成像规律判断成像类型。
【解析】解:由题图可知,蜡烛在25cm刻度处,凸透镜在50cm刻度处,光屏在75cm刻度处,因此当前物距$u=50\mathrm{cm}-25\mathrm{cm}=25\mathrm{cm}$,像距$v=75\mathrm{cm}-50\mathrm{cm}=25\mathrm{cm}$。根据凸透镜成像规律,当$u=v=2f$时,成倒立、等大的实像,因此$2f=25\mathrm{cm}$,解得凸透镜焦距$f=12.5\mathrm{cm}$。当烛焰移动到距离凸透镜15cm处时,物距$u'=15\mathrm{cm}$,此时满足$f<u'<2f$($12.5\mathrm{cm}<15\mathrm{cm}<25\mathrm{cm}$),根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像,故答案为C。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用,核心是先通过题图数据确定焦距,再结合物距判断成像性质,属于基础实验题,需熟练掌握成像规律的条件。
【难度系数】0.5
【解析】解:由题图可知,蜡烛在25cm刻度处,凸透镜在50cm刻度处,光屏在75cm刻度处,因此当前物距$u=50\mathrm{cm}-25\mathrm{cm}=25\mathrm{cm}$,像距$v=75\mathrm{cm}-50\mathrm{cm}=25\mathrm{cm}$。根据凸透镜成像规律,当$u=v=2f$时,成倒立、等大的实像,因此$2f=25\mathrm{cm}$,解得凸透镜焦距$f=12.5\mathrm{cm}$。当烛焰移动到距离凸透镜15cm处时,物距$u'=15\mathrm{cm}$,此时满足$f<u'<2f$($12.5\mathrm{cm}<15\mathrm{cm}<25\mathrm{cm}$),根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像,故答案为C。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用,核心是先通过题图数据确定焦距,再结合物距判断成像性质,属于基础实验题,需熟练掌握成像规律的条件。
【难度系数】0.5
[变式]如图所示,若光屏上得到了清晰的图像,则该凸透镜焦距是

10.0
cm;若将另一凸透镜置于该透镜前方(左侧),必须向左
(选填“左”或“右”)移动光屏才能得到清晰的像。答案
1. 10.0 2. 左
解析
【分析】
要解决这道题,首先需根据图中刻度尺确定蜡烛、凸透镜、光屏的位置,计算物距和像距,结合凸透镜成像规律求出焦距;再根据新增透镜的光学性质,判断像的位置变化,确定光屏的移动方向。
【解析】
1. 确定各元件位置:由图可知,蜡烛在25.0cm刻度处,凸透镜在50.0cm刻度处,光屏在65.0cm刻度处。
2. 计算焦距:物距$u = 50.0cm - 25.0cm = 25.0cm$,像距$v = 65.0cm - 50.0cm = 15.0cm$。根据凸透镜成像规律,当$u>2f$时,$f<v<2f$,代入数据得:$f<15.0cm<2f$且$25.0cm>2f$,解得$7.5cm<f<12.5cm$,结合参考答案可知焦距为$10.0cm$(验证:$2f=20cm$,$25cm>20cm$,$10cm<15cm<20cm$,符合规律)。
3. 判断光屏移动方向:在凸透镜左侧放置另一凸透镜,该透镜对光线有会聚作用,会使光线提前会聚,像的位置向左移动,因此需向左移动光屏才能得到清晰的像。
【答案】10.0;左
【知识点】凸透镜成像规律;透镜对光线的作用
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用,需准确读取刻度尺数值,结合成像条件分析焦距,理解会聚透镜对像位置的影响,是基础光学题,难度适中。
【难度系数】0.5
要解决这道题,首先需根据图中刻度尺确定蜡烛、凸透镜、光屏的位置,计算物距和像距,结合凸透镜成像规律求出焦距;再根据新增透镜的光学性质,判断像的位置变化,确定光屏的移动方向。
【解析】
1. 确定各元件位置:由图可知,蜡烛在25.0cm刻度处,凸透镜在50.0cm刻度处,光屏在65.0cm刻度处。
2. 计算焦距:物距$u = 50.0cm - 25.0cm = 25.0cm$,像距$v = 65.0cm - 50.0cm = 15.0cm$。根据凸透镜成像规律,当$u>2f$时,$f<v<2f$,代入数据得:$f<15.0cm<2f$且$25.0cm>2f$,解得$7.5cm<f<12.5cm$,结合参考答案可知焦距为$10.0cm$(验证:$2f=20cm$,$25cm>20cm$,$10cm<15cm<20cm$,符合规律)。
3. 判断光屏移动方向:在凸透镜左侧放置另一凸透镜,该透镜对光线有会聚作用,会使光线提前会聚,像的位置向左移动,因此需向左移动光屏才能得到清晰的像。
【答案】10.0;左
【知识点】凸透镜成像规律;透镜对光线的作用
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用,需准确读取刻度尺数值,结合成像条件分析焦距,理解会聚透镜对像位置的影响,是基础光学题,难度适中。
【难度系数】0.5
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