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专项突破(二)凸透镜成像规律探究及其应用一、巧学速记1.巧记凸透镜成像规律实像倒,位异侧;虚像正,位同侧;一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;物体移向凸透镜,实像变远且变大,虚像变近且变小。2.概括成“三、二、二”三个区域,二个分界点,二个一致性(像随物移动方向的一致性,像的大小随像距的大小变化的一致性)。二、解题方法技巧1.判断凸透镜和凹透镜的方法:触摸法、太阳光聚焦法、焦点内成像法、光屏成像法、观察远物法、等值法。2.透镜题归类分析(1)光路图型——三条特殊光线;(2)成像规律型;(3)探究型。3.巧用口诀妙解题(1)照相机、幻灯机、投影仪成像调节口诀:物近像远像变大,物远像近像变小;(2)放大镜成像调节口诀:物近像近像变小,物远像远像变大;(3)显微镜口诀:实虚虚、放放放、倒正倒;(4)开普勒望远镜口诀:实虚虚、缩放缩、倒正倒。4.凸透镜焦距测量的基本方法(1)平行光会聚法;(2)二倍焦距法;(3)焦点入射法。5.巧用数学法解凸透镜成像问题(1)巧用不等式求凸透镜的焦距范围;(2)巧用数轴判断凸透镜成像性质。三、动态题解题思路1.确定初始位置:未移动前物体在三个范围中的哪一个,像在哪个范围内,成像情况。2.如果知道移动方向的,则物体远离透镜,像变小,物体靠近透镜,像变大。反过来像离透镜越近,像越小,像离透镜越远,像越大。3.不知道移动方向,告知你像的变化情况的,那么像变大说明物体在靠近透镜,像变小则物体在远离透镜。光屏则相反。4.如果是透镜在移动的,那么我们看透镜往哪一侧在靠近,往物体侧靠的,其实就是物体离透镜变近,说明像在变大。反之,像变小。5.确定末位置:通过以上方法基本可以确定出,物体的一个末位置是在三个范围里的哪一个,以及像的成像情况,则可以解决相关题目。类型一凸透镜成像规律及其应用例1(2019·河南中考)购物支付已进入“刷脸”时代,如图所示,消费者结账时只需面对摄像头(相当于一个凸透镜),经系统自动拍照、扫描等,确认相关信息后,即可迅速完成交易。下列有关说法正确的是()A.光经过摄像头成像利用的是光的反射B.摄像头成像特点与投影仪相同C.“刷脸”时,面部应位于摄像头两倍焦距之外D.“刷脸”时,面部经摄像头成正立缩小的实像C解析:摄像头相当于一个凸透镜,光经过摄像头成像利用的是光的折射,故A错误;光通过摄像头成倒立、缩小的实像,与照相机的成像特点相同,故B错误;当u2f时,成倒立、缩小的实像,所以,“刷脸”时,面部应位于摄像头两倍焦距之外,故C正确,D错误。方法归纳(1)凸透镜成像的原理是光的折射;(2)摄像头是利用凸透镜成倒立、缩小的实像的原理制成的,当u2f时,凸透镜才成倒立、缩小的实像。对应练1(2019·山东潍坊中考)小明通过透镜观察“美丽潍坊”四个字,看到的情形如图所示,下列说法正确的是()A.该透镜只能成放大的像B.该透镜可以用作近视眼镜C.该透镜可以用作照相机镜头D.字到透镜的距离小于此透镜的焦距C解析:图中看到字是倒立的,放大的像。应用了凸透镜成像时2fuf时,在另一侧光屏上得到一个倒立、放大的实像,此透镜是凸透镜,凸透镜也可以成倒立、缩小的实像,故A错误;凹透镜是矫正近视眼的眼镜,此透镜是凸透镜,故B错误;此透镜是凸透镜,u2f时,在另一侧光屏上得到倒立、缩小的实像,照相机利用此原理,因此可以用来作照相机的镜头,故C正确;由凸透镜成像规律可知,此时字到透镜的距离大于此透镜的焦距,故D错误。类型二探究凸透镜成像的规律例2(2019·湖北武汉中考)某同学为进一步了解“视力矫正”的原理,利用如图所示的探究凸透镜成像规律的装置做了实验。他在发光体和凸透镜之间放置不同类型的眼镜片,观察到了如下现象。(1)将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间,光屏上原来清晰的像变模糊了;使光屏远离(填“靠近”或“远离”)透镜,又能在光屏上看到发光体清晰的像。由此可知,在近视眼得到矫正之前,物体的像成在视网膜的前方(填“前方”或“后方”)。(2)取下近视眼镜片,重新调整光屏的位置,使它上面的像再次变得清晰,然后将另一个远视眼镜片放在发光体和凸透镜之间,光屏上原来清晰的像又变模糊了;再使光屏靠近(填“靠近”或“远离”)透镜,又可以在光屏上看到发光体清晰的像。这说明矫正远视眼的眼镜片对光有会聚作用。解析:(1)近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用,发散作用是使原来会聚成像的光线错后会聚,像距变大,光屏应远离凸透镜,才能得到清晰的像;近视眼镜可以使像远离凸透镜,故近视眼得到矫正之前,物体的像成在视网膜的前方;(2)取下近视镜片,重新调整光屏的位置,使它上面的像再次变得清晰,然后将另一个远视眼镜片放在发光体和凸透镜之间,光屏上原来清晰的像又变模糊了;再使光屏靠近透镜,又可以在光屏上看到发光体清晰的像。说明远视眼镜对光线有会聚作用。对应练2(2019·江苏宿迁中考)实验室常用蜡烛完成下图光学实验:(1)图甲为小孔成像示意图,该现象可以用光的直线传播来解释。(2)图乙为探究平面镜成像特点的实验装置,若蜡烛A到玻璃板距离为10cm,则蜡烛的像B与蜡烛A之间的距离为20cm;若在像和玻璃板之间放置一个不透明的挡板,从蜡烛A一侧观察玻璃板,能(填“能”或“不能”)看到蜡烛所成的像。(3)图丙为探究凸透镜成像规律的实验装置。当蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时,可在光屏上得到清晰的像。保持凸透镜位置不变,将蜡烛向右移动到35cm刻度线处,此时可将光屏向右(选填“左”或“右”)移动适当距离能再次得到清晰的倒立、放大的实像;若不移动光屏,可在烛焰和透镜之间放置一个适当的凸(选填“凸”或“凹”)透镜也能在光屏上得到一个清晰的像。解析:(1)图甲为小孔成像示意图,该现象可以用光的直线传播来解释。(2)图乙为探究平面镜成像特点的实验装置,若蜡烛A到玻璃板距离为10m,根据平面镜物像到平面镜的距离相等,蜡烛A的像到玻璃板的距离也是10cm,则蜡烛的像B与蜡烛A之间的距离为10cm+10cm=20cm;平面镜所成的像是虚像,虚像是不能成在光屏上的,故用不透明的挡板在玻璃板后面,在蜡烛A一侧观察,仍能观察到蜡烛A的像。(3)蜡烛到凸透镜的距离为20cm时,光屏上呈现一个倒立等大的像,则2f=20cm,所以f=10cm;因焦距为10cm,当蜡烛位于35cm刻度线处,物距为50cm-35cm=15cm,大于一倍焦距小于二倍焦距,可以在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像;不移动光屏,可在烛焰和透镜之间放置一个适当的凸透镜,提前会聚,也能在光屏上得到一个清晰的像,故应放置一个凸透镜。1.(2019·湖南湘潭中考)在“探究凸透镜成像的规律”时,当烛焰离透镜14cm时成放大的实像,当烛焰离透镜8cm时成放大的虚像,则这个透镜的焦距可能是()A.4cmB.7cmC.10cmD.16cmC解析:当烛焰离透镜14cm时,得放大的实像,则物体在一倍焦距和二倍焦距之间,即2f14cmf,所以7cmf14cm;当烛焰离透镜8cm时成的是放大的虚像,则物体在一倍焦距以内,即8cmf。综上所述8cmf14cm,C符合题意。2.(2019·浙江宁波中考)如图所示,在“用‘凸透镜’观察周围的景物”活动中,小科将印有绿色环保标志“”的纸固定在墙上,再将一只装有水的圆柱形玻璃杯移到标志的正前方,然后改变玻璃杯与标志之间的距离。小科站立时透过玻璃杯和水观察。下列图像中,不可能看到的是()C解析:因为装有水的圆柱形玻璃杯,中间厚边缘薄,相当于凸透镜;当物距小于焦距时,成正立放大的虚像,即左右变大,上下不变,如图A;当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,成倒立、放大的实像,即左右颠倒,如图B;不可能出现C中的图片;当物体大于二倍焦距时,成倒立、缩小的实像,可能出现D中的图片。3.(2019·四川遂宁中考)为保障市民的出行安全,交管部门在很多十字路口安装了监控摄像头,它可以拍下违章车辆的现场照片,拍照时,摄像头的镜头相当于一个凸(选填“凸”或“凹”)透镜,所成的像是缩小(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像,当车辆远离摄像头时,所成的像将会变小(选填“变大”“变小”或“不变”)。解析:拍照时,摄像头的镜头相当于一个凸透镜。当u2f时,凸透镜成倒立、缩小的实像。当车辆远离摄像头时,物距增大,像距减小,像变小。4.(2019·四川达州中考)甲图为电影放映机,其成像原理如图乙所示。为让观众看到清晰的实像,应将胶片放在距离透镜②的位置(选填序号:①一倍焦距以内;②一倍焦距到二倍焦距之间;③二倍焦距以外),白色银幕是为了反射(选填“反射”或“吸收”)所有颜色的光。解析:电影放映机的镜头相当于一个凸透镜,可以成放大的实像,则此时物距2fuf,像距v2f,即所成的像位于二倍焦距以外;白色银幕是为了反射所有颜色的光,让观众看到多彩的画面。5.(2019·四川眉山中考)在探究“凸透镜成像规律”的实验中,所用凸透镜的焦距为10cm。(1)如图甲,光屏上呈现清晰的像,此像的性质是倒立放大的实像,生活中的投影仪(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)利用了该原理工作;若保持蜡烛和光屏位置不变,移动凸透镜至40cm刻度线处,光屏上能再次呈现清晰的像。(2)如图乙,保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至16cm刻度线处,移动光屏,观察到光屏上只能出现光圈,而人眼在图中A处应向左(选填“左”或“右”)看才能观察到烛焰的像。(3)如图丙,在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后,光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜的镜片是凸透镜(选填“凸透镜”或“凹透镜”),可用于矫正远视眼(选填“近视眼”或“远视眼”)。解析:(1)由图甲知,凸透镜的焦距是10cm,烛焰放在10cm处时,物距为15cm,物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间,成的是倒立、放大的实像,生活中投影仪利用了这样的成像原理,v=55cm-25cm=30cm,根据折射中光路可逆可知,保持蜡烛和光屏位置不变,当u=30cm时,即凸透镜移动至40cm刻度线处,在屏上能再次呈现清晰的像;(2)保持蜡烛位置不变,移动透镜至16cm刻度线处,此时u=16cm-10cm=6cm,uf时,凸透镜成正立放大的虚像,光屏上接不到像,只能出现光圈;透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚像;虚像与成像物体同侧,所以应从A处向左观察;(3)将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,结果,光屏上原来清晰的像变模糊了,他只将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到蜡烛清晰的像,说明提前成像了,故放置的是使光线会聚的凸透镜,这种眼镜是用来矫正远视眼的。6.(2019·江苏无锡中考)小明和小红做“探究凸透镜成像规律”的实验。(1)利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小明将一把木质刻度尺的一端支于水平地面上,观察尺在地面上形成的影子,不断调节刻度尺,使其在地面上的影子最短,这时尺的方向就与太阳光的方向平行。小明保持尺不动,小红将光屏A和凸透镜L按照图甲所示的方式均垂直于刻度尺摆放,光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦距为10.0cm。(2)将此凸透镜、点燃的蜡烛、光屏置于光具座上如图乙所示的位置时,光屏上呈现烛焰的倒立、缩小的实像;保持图乙中蜡烛和光屏的位置不变,将凸透镜移到光具座上35cm刻度线处,光屏上能再次呈现烛焰清晰的像。解析:(1)根据光的直线传播可知,光与物体的影子最短时,刻度尺与光线平行;小明保持尺不动,小红将光屏A和凸透镜L按照图甲所示的方式均垂直于刻度尺摆放,光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦距为f=10.0cm;(2)由题图知,光屏上得到一个清晰的像,蜡烛到凸透镜距离大于光屏到凸透镜距离,即物距大于像距,所以此时所成的像是倒立、缩小的实像,照相机就是根据这个原理制成的;由题图乙知,当蜡烛在刻度尺的20.0cm处,v=15.0cm,u=50.0cm-20.0cm=30.0cm,根据折射中光路可逆可知,保持蜡烛和光屏位置不变,当u=15.0cm时,即凸透镜移动至35.0cm刻度