精英物理大视野八年级第11章讲解

例1有一个写着F字样的胶片放在教学用投影仪上．此时屏幕上刚好形成一个清晰的像．如果要得到更大的清晰的像，应使投影仪（填“远离”或“靠近”）屏幕，并把透镜向（填“上”或“下”）移动．考点：凸透镜成像的应用．专题：应用题．分析：投影仪是利用凸透镜成倒立、放大的实像原理工作的，凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大．解答：解：要使屏幕上大一些，要使物距减小，像距增大，所以透镜向下移动，同时投影仪远离屏幕．故答案为：远离；下．点评：凸透镜成像的三种情况和应用，以及凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大．这两个知识点是凸透镜成像习题的重要依据，一定要熟练掌握．例2如图所示，竖直放置的不透光物体（足够大）中紧密嵌有一凸透镜，透镜左侧两倍焦距处，有一个与主光轴垂直的物体AB，在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN，镜面与凸透镜的主光轴垂直，B、N两点都在主光轴上，AB与MN高度相等，且与透镜上半部分等高．遮住透镜的下半部分，则该光具组中，物体AB的成像情况是（）A．两个实像，一个虚像B．一个实像，两个虚像C．只有一个虚像D．只有一个实像考点：凸透镜成像的应用．专题：应用题．分析：（1）平面镜成像的规律：虚像、物体和像大小相等、物体和像到镜面的距离相等，物体和像的连线与镜面垂直；（2）凸透镜成像规律：当物体位于凸透镜的2倍焦距处，成倒立、等大的实像．解答：解：①按题意，AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像．②由于成像后的光线是射向右下方的，所以不能在平面镜上成像（平面镜只在主光轴的上方），所以只能成一个实像．③如果平面镜足够大，则“AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像”又会在平面镜上成一个等大的虚像，平面像反射后的光线又会经凸透镜成一个缩小的倒立的实像（成在凸透镜左侧f与2f之间．此时相当于物距为4f．当然，也要满足凸透镜是足够大了才有此种情况）．故选D．点评：此题主要考查凸透镜成像规律及其应用，此题的突破点是，AB只有在主光轴上的那点折射后入MN，其它均没有，故只有一个实像．例3一块矩形玻璃砖，切割成图中形状后拉开一段距离出，平行于光轴的光线从左面射入，右边射出的光线（）A．仍然保持平行B．一定是发散光线C．一定是会聚光线D．结论与d有关，以上均有可能考点：透镜的光路图．专题：应用题．分析：①矩形玻璃砖被切割成了一个凹透镜和一个凸透镜．②凹透镜可以使光线发散，凸透镜可以使光线会聚．解答：解：由图可看出矩形玻璃砖被切割以后，左边一块可视为凹透镜，右边一块可视为凸透镜．凹透镜可以使光线发散，凸透镜可以使光线会聚．当d=0时，虚实焦点重合，平行光进，平行光线出；当d＞0时，光线会聚，如图所示．故答案为：C．点评：本题为上海市第三届初中物理竞赛复赛试题，难度较大，考查学生观察及分析问题的能力，注重理论联系实际是解决此类考题的关键．例4如图所示，一点光源位于金属圆筒内部轴线上A点．圆筒轴线与凸透镜主光轴重合，光屏与圆筒轴线垂直且距离透镜足够远．此时，点光源正好在光屏上形成一个清晰的像，测出此时凸透镜与圆筒右端面的距离为L；向右移动凸透镜到适当位置，光屏上再次出现了清晰的像．由于光源位于圆筒的内部，无法直接测量出A与筒右端面的距离d，为了求出d的大小，在上述过程中还需要测量出的一个物理是；如果用N 来表示该物理量的大小，则可以得出d为．考点：凸透镜成像的应用；光折射的可逆性．专题：应用题．分析：（1）第一次成像时，光屏离凸透镜足够远，说明此时点光源在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间成放大的实像，光屏上出现一个放大的亮点．（2）第二次成像时，凸透镜右移，物像之间的距离没有发生变化，电光源在凸透镜的二倍焦距以外成缩小的实像，光屏上出现一个缩小的亮点．（3）根据光的折射中，光路是可逆的，第一次成像的物距和第二次成像的像距距离是相等的．测量第二次实验的像距，即第一次的物距，即可求出d 的大小．解答：解：如图，第一次实验中物距u=d+L，由于光屏距离凸透镜足够远，所以电光源在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，像距在凸透镜的二倍焦距以外，成放大的实像，光屏上出现一个放大的亮点．电光源和光屏之间的距离不变，把凸透镜向右移动，光屏上再次出现清晰的像，此时电光源在凸透镜的二倍焦距以外，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，成缩小的实像，光屏上出现一个缩小的亮点．根据光的折射中光路是可逆的，第一次实验的物距和第二次实验的像距是相等的．所以测量第二次实验成像时，凸透镜和光屏之间的像距，即第一次实验的物距N，所以N=d+L，所以d=N-L．故答案为：第二次成像时透镜与光屏的距离；N-L．点评：当物像之间的距离不变时，只移动凸透镜的位置，光屏上两次出现清晰的像，第一次成像的物距和第二次成像的像距是相等的，第一次成像的像距和第二次成像的物距是相等的，这是本题的关键．1实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决．请在图的两个方框中各画出一种组合方式（要在图中画清光束粗细的变化），分别写出两块透镜间的距离S跟两块透镜到各自焦点的距离f1、f2的关系．s= s= ．考点：透镜的光路图．专题：作图题；压轴题．分析：①根据图示的情况，可以发现一个光学元件是不能达到目的，就要用到两个光学元件进行组合．最终的出射光线与原来的入射光线相比，虽然都是平行光，但其更加会聚了，因此可以确定，首先要放置一个会聚透镜．②出射光线的最上面的一条有可能是与入射光线的最上面的是一条光线，也有可能是与最下面的入射光线是一条，因此要讨论．解答：解：（1）当最下面的出射光线与最上面的光线相对应时，光线经过凸透镜折射后要会聚于一点，即其右焦点；此时的光线要过第二个凸透镜的左焦点，然后平行射出才出现图示的现象．故答案如图所示．若设第一个凸透镜的焦距为f1，第二个凸透镜的焦距为f2．由此可知两块透镜的距离s跟两个透镜到各自焦点的距离f1、f2的关系是：s=f1+f2．（2）当两条最上面的光线是一条光线时，首先经过凸透镜的会聚，然后要在经过凹透镜的发散才能在最上面．因为出射光线与入射光线都是平行光，所以第一次折射后的折射光线要过凸透镜的焦点，第二次的入射光线要射向凹透镜的另一个焦点．且两个透镜的焦点重合在F点．答案如图所示．若设第一个凸透镜的焦距为f1，凹透镜的焦距为f2．由此可知两块透镜的距离s跟两个透镜到各自焦点的距离f1、f2的关系是：s=f1-f2．故答案为：点评：本题考查了透镜对光线的折射作用．注意是两种情况．在此题中，不仅要正确地画出凸透镜与凹透镜的位置，更要明确地明确地标出其焦点的位置关系．2有人用照相机对着平面镜拍照，想摄出平面镜内的人物，结果（）A．他不会成功，因为平面镜里成的是虚像B．他能摄出平面镜里的人物，而且和照相机直接对着人物拍摄没有区别C．他能摄出平面镜里的人物，但照片的左右与实际相反D．他能摄出平面镜里的人物，但照片的上下、左右都与实际相反考点：平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案．专题：应用题．分析：因为物体射出的光线经平面镜反射后，射到照相机的镜头上，用光线进入照相机，用照相机能成功照相．物体在平面镜成的像和物体大小相等，左右颠倒，上下不颠倒．照相机照的是物体在平面镜中的像，照相机照出平面镜中的物体的像和直接拍摄物体不同，是左右颠倒的，上下和实际相同．解答：解：A、照相机照平面镜中的物体能成功，因为物体射出的光线，经平面镜反射后射向照相机．不符合题意．B、他能摄出平面镜里的人物，和照相机直接对着人物拍摄有区别，是左右颠倒的．不符合题意．C、他能摄出平面镜里的人物，因为物体在平面镜成的像和物体大小相等，左右颠倒，上下不颠倒，照相机照的是平面镜中的像，所以照片的左右与实际相反．符合题意．D、他能摄出平面镜里的人物，但照片的上下与实际相反，左右和实际相反．不符合题意．故选C．点评：光线只要能进入照相机，照相机就能拍摄物体是像，照相机拍摄平面镜中是像大小和拍摄实物时是相同的，上下和拍摄实物相同，左右和拍摄实物相反．3在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦距为f，此时两个透镜之间的距离为L．在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可判断凹透镜的焦距为（）A．f B．L C．f+L D．f-L考点：透镜的光路图；主光轴、光心、焦点和焦距．专题：应用题．分析：由题知，经过平面镜反射后，反射光能沿着原来的光束返回，而平面镜又竖直放置，说明透过凸透镜的光线为平行光；所以，透过凹透镜后的光线必过凸透镜的焦点（光线的反向延长线过焦点）据此画图帮助回答．解答：解：当凸透镜的焦点位于凸透镜与凹透镜之间时，因为从凹透镜出来的光线为发散光线，所以不可能经过凸透镜焦点；当凸透镜焦点位于凹透镜左边时，则可能从凹透镜出来的光线的反向延长线经过凸透镜的焦点；而射入凹透镜的光线为平行光线，故从凹透镜出来的光线的反向延长线也经过凹透镜的焦点，因而凹透镜的焦点与凸透镜的焦点重合，如图，所以凹透镜的焦距f′=f-L．故选D．点评：本题考查了凸透镜、凹透镜、平面镜对光线的作用，会画透镜的三条特殊光线：①通过焦点的光线经透镜折射后将平行于主光轴．②平行于主光轴的光线经透镜折射后将过焦点．③过光心的光线经透镜折射后传播方向不改变．4（2013•宜春模拟）如图所示，凸透镜的焦距为5厘米，在透镜左侧10厘米处，有一个与主光轴垂直的物体AB，在透镜右侧15厘米处放一个平面镜，镜面与凸透镜的主光轴垂直，则该光具组中，物体AB的成像情况是（）A．一个正立实像，一个倒立实像，一个正立虚像B．一个正立实像，一个正立虚像，一个倒立虚像C．一个倒立实像，一个正立虚像，一个倒立虚像D．一个正立实像，一个倒立实像，一个倒立虚像考点：凸透镜成像规律及其探究实验；平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案．专题：图析法．分析：物体A在凸透镜的二倍焦距处，得到倒立等大的实像．物体在凸透镜中成的倒立的等大的实像在平面镜中又成正立等大的虚像．物体在凸透镜中成的倒立的等大的实像，实像射出的光线经平面镜反射后经凸透镜又成倒立、缩小的实像．解答：解：如图，①物体AB在凸透镜的二倍焦距处，得到倒立等大的实像A1B1，②实像A1B1如果不用光屏呈接，空气是比较干净时，眼睛是无法看到的，但是确实是存在的，实像A1B1又在平面镜中成像，相对A1B1来讲是正立的虚像A2B2，但是相当于AB来讲是倒立的．③虚像A2B2是A1B1射出的光线经平面镜反射后，反射光线的反向延长线会聚形成的，反射光线好像是A2B2射出的，A2B2在凸透镜二倍焦距以外，经凸透镜折射后形成相对A2B2是倒立、缩小的实像，相对AB是正立、缩小的实像A3B3．故选D．点评：凸透镜成实像时，如果用光屏接能看到像，如果不用光屏接，空气又是比较干净的，眼睛是无法看到实像的，但是确实存在的，此处学生不容易理解．5如图所示，平面镜和凸透镜的主光轴垂直并处在凸透镜两倍焦距处，在凸透镜另一侧两倍焦距处有一个点光源S．现将平面镜向凸透镜靠近的过程中，关于点光源所成的像，下述结论中错误的是（）A．平面镜在移动过程中，最多只能成两个实像B．平面镜移动到一定位置时，正好只成一个实像C．平面镜移动到一定位置时，正好只成一个虚像D．平面镜移动到一定位置时，正好既成一个实像，又成一个虚像考点：平面镜成像的相关作图．专题：图析法．分析：由面镜反射而汇聚的光点在1倍焦距与2倍焦距之间时，这个光点在点光源同侧又会汇聚成另一光点，这是A的情况；当前述光点刚好移动到1倍焦距时，就是B所说的情况；移到小于1倍焦距时，就是D．6如图所示，在凸透镜的两个焦点处，垂直光轴放置两个大小相同的平面镜，镜面相对．每个平面镜都关于凸透镜的光轴上下对称．现在左侧平面镜的中心处挖去一个圆孔，在凸透镜左侧两倍焦距处一个点光源，则点光源在该光具组中所成的虚象个数为（）A．一个虚像B．两个虚像C．无数虚像D．一个虚像也没有考点：凸透镜成像的应用；平面镜成像的特点、原理、现象及其实验方案．专题：图析法．分析：根据小孔成像特点可知，光源S先成像在凸透镜上，由于凸透镜和平面镜的放置位置可知，此实像在凸透镜的光心上，再根据通过凸透镜光心的光线传播方向不改变可知，此光源将照在平面镜的中心上，再根据平面镜成像特点可知点光源在该光具组中所成的虚像个数．解答：解：因左侧平面镜的中心处挖去一个圆孔，每个平面镜都关于凸透镜的光轴上下对称．所以光源S通过这个圆孔成实像，成在凸透镜的光心上，因为通过凸透镜光心的光线传播方向不改变，所以此光源通过凸透镜正好照射到右边的平面镜上，根据平面镜成像特点，将在右边平面镜的右边成一个等大的虚像，因此点光源在该光具组中所成的虚像个数只有一个．故选A．点评：此题涉及到小孔成像、平面镜成像的特点、凸透镜的三条特殊光线等知识点的理解和掌握，是光学中一个很重要的知识点，要求熟练掌握，并学会灵活运用．78如图所示在直角坐标系原点O处放置平面镜MN，它与坐标轴x呈45°．在O点正下方（s=15厘米）处水平放置一焦距为1O厘米凸透镜．A为一点光源，则关于凸透镜所成的像正确的是（）A．在凸透镜下方成一个实像，在凸透镜上方成一个虚像B．只在凸透镜下方成一个实像C．在凸透镜的下方、y轴的左右两侧各成一个实像，但左边的实像更靠近凸透镜D．在凸透镜的下方、y轴的左右两侧各成一个实像，但右边的实像更靠近凸透镜考点：凸透镜成像的应用．专题：作图题．分析：根据平面镜成像特点做出点光源A在平面镜MN的像点B，再根据凸透镜的三条特殊光线中的两条特殊光线：①平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点．②过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，作图即可得出结论．解答：解：①作点光源A在平面镜MN的像点B，连接B与凸透镜的光心并延长，（根据过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变）交MN于一点E；②由A点发出的一条平行x轴的光线经平面镜反射后，将平行凸透镜的主光轴（根据光的反射定律）③平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点（焦距为1O厘米凸透镜），这条与光线经凸透镜折射后EC交于一点C，即为一个实像．④过A点作经过凸透镜光心的光线与那条平行于主光轴的光线经凸透镜折射后的光线交于一点D，即为另一个实像，则在凸透镜下方，y轴左右两侧各成一个实像，但左边的实像更靠近凸透镜．如左图所示：点评：本题考查了平面镜成像特点，光的反射定律、凸透镜的三条特殊光线等知识点的灵活运用，到要仔细对照物与像的对应关系才能正确解答，此题有一定的拔高难度，是一道竞赛题．9准备知识：在光学作图中可用符号表示凸透镜，用符号表示凹透镜．它们的焦点和透镜中心可在主轴上分别用F和O来表示．图所示是光从空气通过凹透镜的光路图．图中光线Ⅰ表示平行于主轴的-条光线；光线Ⅱ表示通过凹透镜中心的一条光线；光线Ⅲ表示射向凹透镜焦点的一条光线，光线Ⅰ'、Ⅱ'、Ⅲ'分别表示了光线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ通过凹透镜后的传播方向．采用下述试验步骤，可粗略地测出一块凹透镜的焦距：先在光具座上自左向右依次竖直放置一块凹透镜（焦距未知待测）、一块凸透镜（焦距已知为f）和一块平面镜，并将一个平行光源安装在凹透镜的左侧，使它能水平向右射出一束平行光；然后调节凹透镜、凸透镜和平面镜的高度，使它们的中心跟光源的中心大致在同一高度；最后打开光源，并调节凹透镜和凸透镜之间的距离，使光源发出的平行光通过两块透镜后入射到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，测出此时两透镜之间的距离（用d表示）．根据上述实验过程，完成下列要求：（1）画出上述测定凹透镜焦距的原理图（用光路图来表示），并标出已知量和要测定的物理量．（2）这个凹透镜的焦距是（用已知量的代数式表示）．（3）说明在实验过程中能确认入射光束经平面镜反射后恰能沿原来光路返回的具体方法．考点：控制变量法与探究性实验方案．专题：探究型实验综合题．分析：（1）凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用，光线原路返回，说明在进入平面镜前是一平行光束，只有焦点重合才能使平行光束平行通过．（2）根据画出的图象分析的出凹透镜和凸透镜的焦点是重合的，根据画出的图象结合数学知识求出凹透镜焦距的大小．（3）在光的反射和折射中，本题根据入射光线和反射光线的光斑来判断光路是否是可逆的．解答：解：“经过平面镜反射后，反射光能沿着原来的光束返回”，而平面镜又竖直放置，其实是说透过凸透镜的光线为平行光；所以，透过凹透镜后的光线必过凸透镜的焦点（或光线的延长线过焦点）（1）当凸透镜的焦点位于凸透镜与凹透镜之间时，因为从凹透镜出来的光线为发散光线，所以不可能经过凸透镜焦点；（2）当凸透镜焦点位于凹透镜左边时，则可能从凹透镜出来的光线的反向延长线经过凸透镜的焦点；而射入凹透镜的光线为平行光线，故从凹透镜出来的光线的反向延长线也经过凹透镜的焦点，因而凹透镜的焦点与凸透镜的焦点重合．故答案为：（1）如左图：（2）f-d；（3）按（2）的结论依次摆出三个光学元件，在凹透镜左侧竖直放一个半透明玻璃片，看看入射形成的光斑和反射后得到的光斑是不是重合，如果重合说明入射光束经平面镜反射后恰能沿原来光路返回．点评：本题是一道光学竞赛试题，难度较大，重点是对学生的探究分析能力、知识的应用能力的考查，注重了学以致用能力的培养；在学习过程中，不但要学习基本的知识，更要注意物理和生活实际的联系．1011如图所示，凸透镜的下半部分被截去，其上半部分的高度为L．在其左焦点F处放有高为L的发光物AB，在右焦点F'，处放有一平面镜MN．则关于AB通过凸透镜的成像情况，下列说法中正确的是（）A．成一个正立等大的虚像和一个正立放大的虚像B．成一个正立等大的虚像和一个倒立缩小的实像C．AB的上半部分成一个等大倒立的实像，下半部分不成像D．AB的下半部分成一个等大倒立的实像，上半部分不成像考点：凸透镜成像的应用．专题：实验题；图析法．分析：本题可用作图法进行分析，取AB物体的中点P分析，P点以上各点发出的光线，P点以下各点发出的光线三种情况进行分析．解答：解：（1）如图2（a）所示，取AB物体的中点P分析：从该点发光的光线，经凸透镜折射后，折射光线应为平行光，经平面镜反射后，反射光线仍为平行光．但所有这些光线的位置均在凸透镜光心以下，所以这些光线不可能直接会聚成像，也不可能通过凸透镜会聚成像．P点以上各点发出的光线，情况与P点相似，但反射光线的位置更要向下移．P点以下各点发出的光线，情况虽与P点也相似，但反射光线的位置向上移，这些平行光可经凸透镜第二次折射，折射光线应会聚在左侧焦平面上的某点处．（2）如图（b）所示，点Q发出的光线经凸透镜折射、平面镜反射、再经凸透镜折射后，在Q点正下方距主光轴相同距离的Q’处会聚成像，该像显然是倒立的、等大的．本题正确选项为D．故选D．点评：这是一道竞赛题，对初中生来说，难度很大，此实验现象可以让学生做实验时动手操作一下，观察有什么现象发生，感性认识印象会更深．。