2023学年中考物理挑战压轴题专题02光学含解析.docx

压轴题02 光学 1．利用下图的实验装置探究“凸透镜成像的规律”。 （1）实验时，调节蜡烛、凸透镜、光屏三者的高度，发现烛焰在光屏上的像的位置偏高，应将光屏向________（选填“上”或“下”）调节。 （2）实验装置正确安装并调节后，在图的光屏上能看到烛焰清晰的像，则该凸透镜的焦距f=________cm。若将蜡烛移至15cm刻度线处，向________（选填左或右）移动光屏，光屏上能看到倒立、________的实像。 （3）光屏成清晰的像后，如果保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向左移动一小段距离，要想在光屏上再次看到清晰的像，可在蜡烛与凸透镜之间放一个焦距合适的________眼镜。（选填近视或远视） （4）光屏成清晰的像后，如果保持蜡烛和凸透镜的位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，把光屏向右移动一小段距离，在光屏上能再次看到清晰的像，此时像________（选填变大、变小或不变）。 【答案】上10左缩小远视变大 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]烛焰在光屏上的像的位置偏高，应将光屏向上调节，使像成在光屏中央。 (2)[2]由图可知，此时物距等于像距，且在光屏上能看到烛焰清晰的像，由凸透镜成像规律可知物距等于二倍焦距，此时物距为20cm，则凸透镜的焦距为10cm。 [3][4]若将蜡烛移至15cm刻度线处，即物距增大，大于二倍焦距，则像距减小，所以要向左移动光屏，在光屏上成倒立缩小实像。 (3)[5]保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向左移动一小段距离，则像的位置不变，光屏向前移动，相当于眼睛成像在视网膜后，为远视眼，所以需要佩戴远视眼镜矫正，在光屏上再次看到清晰的像。 (4)[6]持蜡烛和凸透镜的位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，把光屏向右移动一小段距离，在光屏上能再次看到清晰的像，即像距变大所以像变大。 2．在“探究凸透镜成像规律”的实验时，调节光具座上依次排列的蜡烛、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，进行了如图所示实验。 (1)该凸透镜的焦距是______cm； (2)现将蜡烛移动距凸透镜30cm处，则在光屏上得到一个______、倒立的实像，现将蜡烛靠近凸透镜5cm，保持凸透镜、光屏位置不变，可在烛焰和凸透镜之间插入一个适当的______透镜，也能在光屏上得到一个清晰的像。 【答案】10.0缩小凸 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，所以从图中可以看到，该凸透镜的焦距是 该凸透镜的焦距是10.0cm。 (2)[2]现将蜡烛移动距凸透镜30cm处，这时物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，在光屏上得到一个缩小、倒立的实像。 [3]现将蜡烛靠近凸透镜5cm，这时物距变小，还是大于两倍焦距，根据凸透镜的动态成像规律，物体靠近，则像远离凸透镜，这时清晰的像在光屏后方，为了也能在光屏上得到一个清晰的像，可在烛焰和凸透镜之间插入一个适当凸透镜，凸透镜有会聚作用，这样清晰的像会靠近凸透镜。 3．在探究“凸透镜成像规律”的实验中： (1)小红用平行光作光源，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为______cm； (2)如图乙中画出A点的像点A＇，我们能从平面镜前不同位置看到光屏上的像是因为光射在光屏上发生了______反射； (3)如图丙所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至图丙所示刻度线处，则人眼应该在图中______选填“A”、“B”或“C”）处且朝着相应方向，才能观察到烛焰正立、放大的像； (4)图丁中，点燃蜡烛，经过凸透镜在光屏上成清晰的、倒立缩小的实像。然后，在烛焰和凸透镜之间放一副近视眼镜，发现光屏上的像变模糊了。近视眼镜的镜片为_____（选填“凹”或“凸”）透镜。不改变眼镜和透镜的位置，要使光屏上再次呈现清晰的像，可以进行的操作是：______（填“光屏远离透镜”或“蜡烛靠近透镜”）； (5)小红利用该凸透镜自制了一个模型照相机，如图戊所示。在纸筒M的一端嵌上这个凸透镜，纸筒N的一端蒙上一层半透明薄膜，把纸筒N套入M中，并能前后滑动。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，调节凸透镜和薄膜之间的距离，在薄膜上可以看到室外景物清晰的像。再把凸透镜正对着室内近处点燃的蜡烛，为了薄膜上出现烛焰清晰的像，应该______（填“拉长”或“缩短”）凸透镜和薄膜之间的距离。 【答案】10.0漫B光屏远离透镜拉长 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]平行光作照射到凸透镜上，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，即凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离为凸透镜的焦距，图甲中凸透镜的位置在10.0cm刻度处，光屏的位置在20.0cm刻度处，则焦距 (2)[2]平行于主光轴的光线经凸透镜折射过焦点，过凸透镜光心的光线传播方向不变，延长两条折射光线相交与一点，此点即为A点的像点A＇，如图所示 我们能从平面镜前不同位置看到光屏上的像是因为光屏是凹凸不平的，光射在光屏上，反射光线不再平行，属于漫反射。 (3)[3]如图丙所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至图丙所示刻度线处，物距小于一倍焦距，成的是正立、放大的虚像，在光屏上看不到像，需要透过凸透镜向蜡烛的一侧观察才能看到像，所以人眼应该在图中的B处。 (4)[4]近视眼成的像会聚在视网膜的前面，需要用凹透镜将光发散一下再会聚在视网膜上，所以近视眼镜的镜片为凹透镜。 [5]近视眼镜的凹透镜镜片将光发散了在经凸透镜折射，折射光线会聚在光屏的后面，即像距变大了，所以光屏上的像变模糊了；要使光屏上再次呈现清晰的像，需要将光屏远离凸透镜。 (5)[6]把凸透镜对着明亮的室外，调节凸透镜和薄膜之间的距离，在薄膜上可以看到室外景物清晰的像，再把凸透镜正对着室内近处点燃的蜡烛，此时物距减小，像距应该变大，故应该拉长暗箱，即拉长凸透镜与薄膜之间的距离。 4．小华用同一个凸透镜进行了如图所示的探究。 (1)将凸透镜正对太阳，调整凸透镜下方白纸的位置，直至白纸上出现一最小、最亮的光斑，实验示意图如图甲所示，由此可知，该凸透镜的焦距为_________cm； (2)在图乙中，蜡烛位于光具座20cm的刻度线处，若保持凸透镜和光屏的位置不动，则小华需要将蜡烛移到________cm刻度线的位置，光屏上才能成清晰的像； (3)保持蜡烛在20cm的刻度线处、光屏在50cm的刻度线处的位置不变，小华将位于30cm刻度线处的凸透镜向左或向右移动，但无论怎样移动，均无法在光屏上看到清晰的像，其原因是：当凸透镜左移时，凸透镜成的是______（选填“虚”或“实”）像，需要在光屏的一侧透过凸透镜来观察所成的像；当凸透镜右移时，凸透镜所成像的像距会______（选填“大于”“等于”或“小于”）此时光屏到凸透镜的距离。 【答案】10.010.0虚大于 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]太阳光相当于平行光，凸透镜的光心对准刻度尺的10.0cm位置，而光斑所在的位置对准刻度尺零刻度线；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，所以该光斑就是焦点所在的位置，该凸透镜的焦距是 该凸透镜的焦距是。 (2)[2]光屏和凸透镜的距离是20.0cm，像距是焦距的两倍，要在光屏上能成清晰的像，根据凸透镜的成像规律可知，物距也应该是焦距的两倍，所以小华需要将蜡烛移到10.0cm刻度线的位置，光屏上才能成清晰的像。 (3)[3]从图中可以看到，当凸透镜左移时，物距会小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，凸透镜成的是正立、放大的虚像。 [4]当凸透镜右移，物距大于一倍焦距小于两倍焦距时，根据凸透镜成像规律可知，所成清晰的像像距是大于两倍焦距的，即所成的像在50.0cm刻度的右侧，凸透镜所成像的像距会大于此时光屏到凸透镜的距离。 5．小莉同学用焦距为10 cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。 (1)实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的像，若保持蜡烛和光屏的位置不变，移动透镜至______cm处，光屏上能再次呈现清晰的像； (2)实验中将凸透镜从图甲处逐渐远离蜡烛，物距u随时间t的变化图像如图乙所示，则如图丙所示的图像中，像距v随时间t的大致变化图像正确的是______； (3)如图丁所示，保持蜡烛的位置不变，移动透镜至16 cm处，人眼能观察到蜡烛的像，像是图戊中的____（选填“A”“B”“C”或“D”）。 【答案】40CD 【解析】 【分析】 【详解】 (1)[1]如图甲所示时，物距小于像距，当，成倒立放大的实像，当，应用是照相机；而且此时，像距；若保持蜡烛和光屏位置不变，光屏上能再次呈现清晰的实像，根据折射现象中光路可逆，需要移动透镜至40cm刻线处。 (2)[2]当物距大于焦距时凸透镜成的是实像；将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，当物体在一倍焦距到二倍焦距之间移动时，像距变化大于物距变化；当物体在二倍焦距以外移动时，像距变化小于物距变化。即像距先减小得快，后减小得慢。故图象为C图。 (3)[3]凸透镜焦距为10cm，使蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，u=6cm，小于焦距，物距小于焦距成正立放大虚像，像是图戊中的D。 6．小东利用如图甲装置探究“平面镜成像的特点”． （1）小东选用玻璃板而不选用平面镜，因为这样______；实验时，小东在玻璃板交放一支点燃的蜡烛A，还要在玻璃板后面放一支未点燃的蜡烛B，对这两支蜡烛的要求是______． （2）实验中，在寻找蜡烛A的像的位置时，如果无论怎样沿桌面移动蜡烛B，都不能使它与蜡烛A的像重合，可能的原因是______． （3）小东在得出平面镜成像规律后，用图乙所示方法测视力时，镜中视力表的像到人的距离为______m．他用到的规律是______． 【答案】便于确定蜡烛所成像的位置形状、大小完全相同玻璃板与桌面不垂直4.6像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等 【解析】(1)平面镜是不透明的，只能在平面镜中看到平面镜前物体的像，不能看到平面镜后面的物体，所以实验时不采用不透明的平面镜。用透明的玻璃板代替平面镜，虽然成像不太清晰，但是在物体一侧能看到物体的像，同时还能看到代替物体的另一个物体，便于确定像的位置。探究实验中对蜡烛A和B的要求是形状、大小完全相同；主要是便于比较像与物体的大小； (2)如果玻璃板与桌面不垂直，A蜡烛所成的像可能偏高或偏低，而B蜡烛在桌面上，与A蜡烛的像就无法重合了。 (3)根据平面镜成像特点可知，像到平面镜的距离与物体到平面镜的距离相等，故视力表与镜距离为2.5m，视力表的像离镜距离也为2.5m，即视力表与它的像的距离为2.5m2.5m5m，又由于人在视力表前0.4m，所以人离视力表的像的距离为5m0.4m4.6m，即人离视力表的像距离为4.6m。 点睛：无论怎样调节后面的蜡烛B，都不能与蜡烛A的像重合，可能玻璃板和水平面不垂直；依据平面镜成像特点，人和人的像相对于镜面对称，视力表和视力表的像相对于平面镜对称，依据数学知识计算。 7．如图所示，小明用光具座、F光源、凸透镜、半透明光屏等器材，探究“凸透镜成像规律”。 （1）实验前先测凸透镜焦距，如图甲所示，该透镜的焦距为_______cm； （2）如图乙中，将透镜处于50cm刻度处，把光源向右移至35cm刻度处时，将光屏左右移动适当调节，可得到清晰的像，人眼沿着如图甲所示的方向，看到光屏上所成的像是图丙中的_______； （3）在第（2）小题的情况下，如果用物理书将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是图丁中的_______； （4）当光源F靠近凸透镜时，光源F的像将落在光屏的_______（选填“前”或“后”）方； （5）在第（4）小题的情况下，若用此实验模拟人眼的调节功能，重新在光屏上得到清晰的像，应该进行的操作是_______