11. 汽车涉及许多光学知识,比如,汽车倒车影像的镜头是一个
凸
透镜;汽车后视镜是凸
面镜,对光线有发散
作用。答案
11. 凸;凸,发散
解析
【分析】
要解答本题,需结合生活中光学元件的实际应用来思考:首先,汽车倒车影像的镜头功能类似摄像头,摄像头利用凸透镜成像原理工作;其次,汽车后视镜的作用是扩大司机视野,需结合凸面镜的光学特性判断。
【解析】
1. 倒车影像镜头:倒车影像的镜头相当于摄像头,摄像头依靠凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作,因此该镜头是凸透镜。
2. 汽车后视镜:汽车后视镜需要扩大司机的观察范围,凸面镜对光线有发散作用,能使光线发散程度增大,从而扩大视野,因此汽车后视镜是凸面镜,对光线有发散作用。
【答案】
凸;凸,发散
【知识点】
凸透镜成像、凸面镜的光学作用
【点评】
本题结合汽车中的光学实例考查光学元件的应用,将物理知识与生活实际紧密结合,体现了物理的实用性,有助于学生理解光学知识在日常场景中的应用。
【难度系数】
0.6
要解答本题,需结合生活中光学元件的实际应用来思考:首先,汽车倒车影像的镜头功能类似摄像头,摄像头利用凸透镜成像原理工作;其次,汽车后视镜的作用是扩大司机视野,需结合凸面镜的光学特性判断。
【解析】
1. 倒车影像镜头:倒车影像的镜头相当于摄像头,摄像头依靠凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作,因此该镜头是凸透镜。
2. 汽车后视镜:汽车后视镜需要扩大司机的观察范围,凸面镜对光线有发散作用,能使光线发散程度增大,从而扩大视野,因此汽车后视镜是凸面镜,对光线有发散作用。
【答案】
凸;凸,发散
【知识点】
凸透镜成像、凸面镜的光学作用
【点评】
本题结合汽车中的光学实例考查光学元件的应用,将物理知识与生活实际紧密结合,体现了物理的实用性,有助于学生理解光学知识在日常场景中的应用。
【难度系数】
0.6
12. 如题12图所示,把一凸透镜放在平面镜前,当用眼睛观察镜子时,光束似乎是从M处发散开来的,则光束会聚处和M点的距离是
0.6
m,该凸透镜的焦距是0.2
m。答案
12. 0.6;0.2
解析
【分析】
要解决本题,需结合凸透镜和平面镜的核心规律:平行于主光轴的光线经凸透镜后会会聚到焦点;平面镜成像时,像与物关于镜面对称。题目中“光束似乎从M处发散”,说明M是凸透镜焦点经平面镜成的虚像,因此焦点与M关于平面镜对称,据此可计算两者距离和焦距。
【解析】
1. 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚到焦点,这些折射光线经平面镜反射后,反射光线的反向延长线形成的虚像为M点。根据平面镜成像特点,像与物关于镜面对称,因此凸透镜的实际焦点(光束会聚处)到平面镜的距离等于M点到平面镜的距离,即0.3m。
2. 光束会聚处与M点分别在平面镜两侧,两者距离为:0.3m + 0.3m = 0.6m。
3. 凸透镜的焦距是焦点到凸透镜的距离,已知凸透镜到平面镜的距离为0.5m,因此焦距f = 0.5m - 0.3m = 0.2m。
【答案】
0.6;0.2
【知识点】
凸透镜焦距;平面镜成像特点
【点评】
本题将凸透镜与平面镜成像结合,考查光学规律的综合应用,关键是理解M点是焦点的虚像,利用对称关系解题,属于中等难度的光学题。
【难度系数】
0.4
要解决本题,需结合凸透镜和平面镜的核心规律:平行于主光轴的光线经凸透镜后会会聚到焦点;平面镜成像时,像与物关于镜面对称。题目中“光束似乎从M处发散”,说明M是凸透镜焦点经平面镜成的虚像,因此焦点与M关于平面镜对称,据此可计算两者距离和焦距。
【解析】
1. 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚到焦点,这些折射光线经平面镜反射后,反射光线的反向延长线形成的虚像为M点。根据平面镜成像特点,像与物关于镜面对称,因此凸透镜的实际焦点(光束会聚处)到平面镜的距离等于M点到平面镜的距离,即0.3m。
2. 光束会聚处与M点分别在平面镜两侧,两者距离为:0.3m + 0.3m = 0.6m。
3. 凸透镜的焦距是焦点到凸透镜的距离,已知凸透镜到平面镜的距离为0.5m,因此焦距f = 0.5m - 0.3m = 0.2m。
【答案】
0.6;0.2
【知识点】
凸透镜焦距;平面镜成像特点
【点评】
本题将凸透镜与平面镜成像结合,考查光学规律的综合应用,关键是理解M点是焦点的虚像,利用对称关系解题,属于中等难度的光学题。
【难度系数】
0.4
四、实验探究题(每空3分,共30分)
13.如题13图所示,在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,小深所用凸透镜焦距为10 cm。
(1)光屏上呈一清晰的像,该像是倒立、

题13图
(2)若固定透镜位置不变,将光源移到35 cm刻度线处,要在光屏上再次看到清晰的像,应将光屏向
(3)若固定透镜位置不变,将光源移至光具座上45 cm刻度线处,从凸透镜的
(4)实验时,由于螺丝松动,发光二极管往下滑了一些,光屏上的像将向
13.如题13图所示,在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,小深所用凸透镜焦距为10 cm。
(1)光屏上呈一清晰的像,该像是倒立、
等大
(放大/等大/缩小)的实像。题13图
(2)若固定透镜位置不变,将光源移到35 cm刻度线处,要在光屏上再次看到清晰的像,应将光屏向
右
(左/右)移动,此时像为倒立、放大
的实像。当光屏上呈现清晰的像时,将光源和光屏互换位置,则光屏上能
(能/不能)再次得到发光字母“F”清晰的像,原因是在光的折射中,光路可逆
。(3)若固定透镜位置不变,将光源移至光具座上45 cm刻度线处,从凸透镜的
右
(左/右)侧通过凸透镜可以看到烛焰的虚像。(4)实验时,由于螺丝松动,发光二极管往下滑了一些,光屏上的像将向
上
(上/下)移动。答案
13.(1)等大 (2)右;放大;能;在光的折射中,光路可逆 (3)右 (4)上
解析
【分析】
本题围绕凸透镜成像规律展开解题,需先明确凸透镜焦距为10cm,再结合物距与焦距的关系,依据凸透镜成像规律分析各问题:
1. 第一问:先计算物距,结合焦距判断成像性质;
2. 第二问:移动光源后重新计算物距,根据成像规律确定像的位置和性质,再利用光路可逆原理分析互换后的成像情况;
3. 第三问:计算新物距,判断虚像的观察方向;
4. 第四问:根据实像与物体的位置关系,分析像的移动方向。
【解析】
(1)由图可知,凸透镜位于50cm刻度处,光源在30cm刻度处,物距$ u = 50\mathrm{cm} - 30\mathrm{cm} = 20\mathrm{cm} $,已知焦距$ f=10\mathrm{cm} $,则$ u=2f $,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、等大的实像;
(2)光源移到35cm刻度处,物距$ u = 50\mathrm{cm} - 35\mathrm{cm} = 15\mathrm{cm} $,满足$ f<u<2f $,根据成像规律,像距需大于$ 2f=20\mathrm{cm} $,因此应将光屏向右移动,此时成倒立、放大的实像;由于光的折射中光路可逆,将光源和光屏互换位置后,光屏上能再次得到清晰的像;
(3)光源移至45cm刻度处,物距$ u = 50\mathrm{cm} - 45\mathrm{cm} = 5\mathrm{cm} < f $,成正立、放大的虚像,虚像与物体在透镜同侧(左侧),因此需从凸透镜的右侧通过透镜观察虚像;
(4)凸透镜成实像时,像与物体上下颠倒,发光二极管往下滑(物体下移),则光屏上的像将向上移动。
【答案】
(1)等大;(2)右;放大;能;在光的折射中,光路可逆;(3)右;(4)上
【知识点】
凸透镜成像规律;光路可逆;实像与虚像
【点评】
本题是凸透镜成像规律的典型实验题,覆盖了物距与成像性质的对应关系、光路可逆、虚像观察、像的移动等核心考点,需熟练掌握成像规律并结合实验操作分析,属于基础实验题。
【难度系数】
0.6
本题围绕凸透镜成像规律展开解题,需先明确凸透镜焦距为10cm,再结合物距与焦距的关系,依据凸透镜成像规律分析各问题:
1. 第一问:先计算物距,结合焦距判断成像性质;
2. 第二问:移动光源后重新计算物距,根据成像规律确定像的位置和性质,再利用光路可逆原理分析互换后的成像情况;
3. 第三问:计算新物距,判断虚像的观察方向;
4. 第四问:根据实像与物体的位置关系,分析像的移动方向。
【解析】
(1)由图可知,凸透镜位于50cm刻度处,光源在30cm刻度处,物距$ u = 50\mathrm{cm} - 30\mathrm{cm} = 20\mathrm{cm} $,已知焦距$ f=10\mathrm{cm} $,则$ u=2f $,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、等大的实像;
(2)光源移到35cm刻度处,物距$ u = 50\mathrm{cm} - 35\mathrm{cm} = 15\mathrm{cm} $,满足$ f<u<2f $,根据成像规律,像距需大于$ 2f=20\mathrm{cm} $,因此应将光屏向右移动,此时成倒立、放大的实像;由于光的折射中光路可逆,将光源和光屏互换位置后,光屏上能再次得到清晰的像;
(3)光源移至45cm刻度处,物距$ u = 50\mathrm{cm} - 45\mathrm{cm} = 5\mathrm{cm} < f $,成正立、放大的虚像,虚像与物体在透镜同侧(左侧),因此需从凸透镜的右侧通过透镜观察虚像;
(4)凸透镜成实像时,像与物体上下颠倒,发光二极管往下滑(物体下移),则光屏上的像将向上移动。
【答案】
(1)等大;(2)右;放大;能;在光的折射中,光路可逆;(3)右;(4)上
【知识点】
凸透镜成像规律;光路可逆;实像与虚像
【点评】
本题是凸透镜成像规律的典型实验题,覆盖了物距与成像性质的对应关系、光路可逆、虚像观察、像的移动等核心考点,需熟练掌握成像规律并结合实验操作分析,属于基础实验题。
【难度系数】
0.6
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