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仔細研究過近幾年河南中考物理試卷會發現,凸透鏡成像規律是中考必考考點之一,因此要求同學們考前能熟練掌握這節課的知識點。其實,對於很多同學來說記住這些知識點並不困難,難就難在要會用這些知識點解決一些實際問題,下面我結合往年河南物理中考的試卷,給同學們具體分析一下如何巧用凸透鏡成像規律,高效解決物理中考難題。
做題技巧
1.三條成像規律及其應用的比較(如下圖):
說明:當u=2f時,v=2f,成倒立、等大的實像。
2.兩個分界點:
(1)一倍焦距處:一倍焦距分虛實,即物體位於焦點以外成實像,位於焦點以內成虛像;
(2)二倍焦距處:二倍焦距分大小,即物體位於二倍焦距點以外,成縮小的像,二倍焦距點以內成放大的像;
(3)成實像時,物距大於像距時成倒立、縮小的實像;物距小於像距時成倒立、放大的實像。
3.變化規律:
(1)成實像時:物距變小(變大),像距變大(變小),像變大(變小),反之也成立;
(2)成虛像時:物距變小(變大),像距變小(變大),像變小(變大),反之依舊成立;
(3)無論成實像還是成虛像,物體離焦點越近像越大。
經典例題
1.在「探究凸透鏡成像規律」的實驗中,當點燃的蠟燭、凸透鏡及光屏處於下圖所示的位置時,在光屏上得到燭焰清晰的像。下列說法中正確的是( )
A.光屏上成倒立、縮小的實像
B.圖中成像特點與照相機的成像特點相同
C.透鏡不動,蠟燭向左移動,光屏向右移動,可再次得到清晰的像
D.透鏡不動,將蠟燭與光屏互換位置,光屏上仍能得到清晰的像
答案:D。
解析:由題圖知,物距小於像距,故此時物體在1倍焦距點和2倍焦距點之間,成倒立、放大的實像,投影儀(或幻燈片)是利用此原理成像的,故排除A、B;根據凸透鏡「成實像時,物近像遠像變大,物遠像近像變小」的成像讀規律可知,C選項中光屏應該向左移動才可以再次得到清晰的像,C錯;根據「在光的折射中光路是可逆的」原理可知,蠟燭與光屏互換位置後,仍可以在光屏上呈現清晰的像,所以D正確。
2.在「探究凸透鏡成像規律」實驗中,當光屏、透鏡及蠟燭的位置如下圖所示的時候,恰能在光屏上得到一個清晰的像(未畫出),由此判斷這個凸透鏡的焦距( )
A.大於20cm
B.介於10-16cm之間
C.小於8cm
D.介於8-10cm之間
答案:D
解析:由題圖可知,此時物距大於像距,成的是縮小、倒立的實像,物距大於2倍焦距,像距在1倍焦距到2倍焦距之間,即2f<20cm,f<16cm<2f;根據以上兩個不等式可以解得凸透鏡的焦距範圍為8cm<f<10cm。故選D。
3.在「探究凸透鏡成像的規律」實驗中,光具座上各元件位置如下圖所示,此時在光屏上恰好成一個清晰的像(未畫出),則下列說法不正確的是( )
A.該透鏡的焦距f一定滿足7.5cm<f<15cm
B.當蠟燭從圖示位置向透鏡的方向移動時,要再次得到清晰的像,應使光屏從圖示位置遠離透鏡
C.若保持凸透鏡位置不變,將蠟燭和光屏的位置互換,會在光屏上得到一個清晰的倒立、縮小的像
D.在圖中蠟燭和凸透鏡之間放一個近視鏡片,光屏向右移動能得到清晰的像
答案:C。
解析:蠟燭距離凸透鏡30cm時,在透鏡的另一側15cm處的光屏上得到一個清晰的像,物距大於像距,成倒立、縮小的實像;此時像距在一倍焦距和兩倍焦距之間,物距大於兩倍焦距,即2f>15cm>f,30cm>2f,所以15cm>f>7.5cm,故A正確。凸透鏡成實像時的規律是「物近像遠像變大」,若將蠟燭靠近凸透鏡,應將光屏遠離凸透鏡才能再次得到清晰的像,且像逐漸變大,故B正確。若保持凸透鏡位置不變,將蠟燭和光屏的位置互換,由於光路是可逆的,且此時2f>u>f,故光屏上成倒立、放大的實像,C錯誤。在蠟燭和凸透鏡之間放一個近視鏡片,由於近視鏡片是一個凹透鏡,凹透鏡對光線有發散作用,故成像的像距變大,像遠離凸透鏡,故光屏應向右移動,D正確。