一、初中物理光学问题求解方法
1.用凸透镜成像时,定义像与物的大小之比为“放大率”,则在物体成像的情况下()A.物距一定时,焦距越小放大率越大
B.物距一定时,焦距越大放大率越大
C.焦距一定时,物体离透镜越近放大率越大
D.焦距一定时,物体离同侧焦点走近放大率越大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
AB.当物体在凸透镜上成实像时,即物体放在1倍焦距以外时,通过做图可以知道,物距一定时,焦距越大则放大率越大;当物体在凸透镜成虚像时,即物体放在1倍焦距以内时,通过做图可以知道,物距一定时,焦距越小则放大率越大;故A、B均不对;
C.当凸透镜的焦距一定时,物体成虚像时,通过做图可以知道,物体离透镜越近,放大率越小,故C是不对的;
D.当成实像时才是物体离透镜越近,放大率越大,故也可以说是物体离同侧的焦点越近时,放大率越大,这个规律不但对于成实像时适用,成虚像时也同样适用,故D是正确的。
故选D。
2.在“探究凸透镜成像规律的实验”中,小明调节蜡烛,凸透镜和光屏的位置,在光屏上成清晰的像如图所示,下列说法正确是( )
A.照相机是利用了图中的成像规律
B.换上焦距小一些的凸透镜,只将蜡烛向左适当移动就能在光屏上接收到清晰的像C.如果使蜡烛向左移动,光屏需要向右移动才能接收到清晰的像
D.如果把蜡烛与光屏对调,光屏上将会出现清晰的像
【答案】AD
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知,成像时,像距小于物距,所以成一个倒立缩小的实像,和照相机的原理相
同,故A正确;
B.如果换一个焦距较小的透镜,所成的像将变小,像距也变小,像成在光屏的左边,所以要想让像成在光屏上,应该将蜡烛向右移动,从而像也向右移动直到光屏上,故B错误;C.如果使蜡烛向左移动,像也向左移动,所以光屏要向左移动才能接收到清晰的像,故C 错误;
D.如果把蜡烛和光屏对调,根据光路的可逆性,光屏上会成一个倒立放大的实像,故D 正确。
故选AD。
3.如图是用手机、凸透镜和纸盒制成的简易“投影仪”,它能将手机画面放大投射到墙上,下列说法正确的是()
A.若透镜表面有一只小虫,墙上能看到小虫的像
B.眼睛贴近透镜向纸盒里面看,能看到手机画面放大的像
C.要使墙上的像变大一些,应将手机靠近透镜,同时使透镜离墙远一些
D.要使看到的像更清楚,应将手机屏幕调亮一些,使周围的环境暗一些
【答案】CD
【解析】
【分析】
本题考查凸透镜的成像规律。
【详解】
A.投影仪的成像条件是物距大于一倍焦距而小于二倍焦距,而小虫在透镜表面,意味着物距小于一倍焦距,则不能在墙上成像,故A错误;
B.投影仪所成的像与透镜的距离较大,若眼睛贴近透镜,则无法观察到清晰的像,故B 错误;
C.根据凸透镜的成像规律:物近像远像变大,将手机靠近透镜相当于将物体靠近透镜,那么像会变大,且像距变远,所以应将透镜离墙远一些,故C正确;
D.将手机屏幕调亮,是让物体本身光线更强,成像更清晰,而环境暗一些可避免环境光线对成像的影响,故D正确。
故选CD。
4.如图所示,某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律,在水透镜中注入少量水后光屏上成清晰的像。以下判断正确的是()
A .光屏上成倒立缩小的实像
B .此时透镜的焦距10cm 20cm f <<
C .保持蜡烛和光屏不动,将透镜移动到40cm 刻度线处光屏仍能得到清晰的像
D .向水透镜注水后,要使光屏上重新得到清晰的像,需要像光屏向右移动
【答案】BC
【解析】
【详解】
A .由图可知,当物距小于像距时,光屏上成倒立、放大的实像,故A 正确;
B .由图可知20cm u =,40cm v =,则
202f cm f <<
10cm 20cm f <<……①
40cm 2f >
20cm f <……②
由①②可得透镜焦距
10cm 20cm f <<
故B 正确
C .保持蜡烛和光屏不动,将透镜移动到40cm 刻度线处,物距40cm u '=,像距为
60cm 40cm 20cm v '=-=
即此时的物距等于原来的像距,在光的折射中光路是可逆的,所以光屏上仍能得到清晰的像,故C 正确;
D .向水透镜注水后,透镜会聚能力变强,焦距变小,使光线提前会聚成像,所以要使光屏上重新得到清晰的像,应减小像距,需要将光屏向左移动,故D 错误。
故选BC 。
5.有的国家救护车上的“救护车”是反着写的,是为了让汽年司机从观后镜中快速识别以便及时让路,如观后镜是平面镜,这是利用平面镜成像特点中的( )
A .平面镜成的是虚像
B .像与物大小相等
C .像与物到平面镜的距离相等
D .像与物对于平面镜是对称的
【答案】D
【解析】
【详解】
救护车上的“救护车”是反着写的,由于像与物对于平面镜是对称的,那么汽年司机在平面镜上看到的像是“救护车”,故选D 。
6.如图所示,白板上画有两个黑色箭头(图甲),用玻璃杯装半杯水放在白板前(图
乙),人眼观察到位于下方的箭头明显发生了变化,下列判断正确的是()
A.玻璃杯下半部相当于一个凹透镜
B.下方箭头是凸透镜形成的虚像
C.下方箭头成像原理在生活中的应用是照相机
D.把玻璃杯移得离白板更远一点,观察到下方的箭头比移动前变得更大
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.玻璃杯下半部分的中间厚,边缘薄,相当于一个凸透镜,故A错误;
B.据图能看出,此时成一个倒立、缩小的实像,故B错误;
C.据B可知,成倒立、缩小的实像,所以此时相当于物体处于2倍焦距以外,像成在另一侧的1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用该原理制成的,故C正确;
D.凸透镜成实像时,增大物距,像距缩短,像变小;把玻璃杯移得离白板更远一点,即增大物距,观察到下方的箭头比移动前变得更小,故D错误。
故选C。
7.如图所示,纸筒底部中心开一小孔a,又在a上下等距的位置再开两个小孔b、c,蜡烛放在纸筒前,此时光屏上观察到三个像.在b、c两孔处放置两相同的三棱镜,同时移动光屏,到某一位置时光屏上只出现一个清晰的更亮的像.则b、c两小孔处三棱镜放置的方式可能是
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】
【详解】
三棱镜具有偏折光的能力,要想使光都会聚在光屏中心的位置,则在b、c两处放置的三棱镜的方式应该是凸透镜的形状(中间厚,边缘薄),故BCD项不符合题意,A项符合题意。
8.毕业班的同学在照毕业照时发现有一部分同学没有进入取景框,为了使全班同学都进入取景框,接下来的操作是()
A.应使照相机靠近学生,并调节镜头使镜头靠近胶片
B.应使照相机远离学生,并调节镜头使镜头靠近胶片
C.应使照相机远离学生,并调节镜头使镜头远离胶片
D.应使照相机靠近学生,并调节镜头使镜头远离胶片
【答案】B
【解析】
【详解】
毕业班的同学在照毕业照时发现有一部分同学没有进入取景框,为了使全班同学都进入取景框,即是要把像变小,根据凸透镜的动态成像规律,像要更加小,那么物距应该变大,应使照相机远离学生,同时为了成清晰的像,像距要变小,即调节镜头使镜头靠近胶片,故选B。
9.有一个焦距为f的凸透镜,现在将一个物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处,在此过程中()
A.物体和像之间的距离一直在减小B.物体和像之间的最小距离为4f
C.像的大小和物体大小的比值先减小后增大 D.像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大
【答案】BD
【解析】
【详解】
A.从4f向2f移动过程中,物体和像之间的距离减小,从2f继续向1.5f处移动过程中,物体和像之间的距离增大,物体和像之间的距离先减小后增大,故不符合题意;
B.当物距等于2f时,像距等于2f,物体和像之间的距离最小为4f,故符合题意;
C.成实像时,物近像远像变大,物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处,物大小不变,像一直变大,因此像的大小和物体大小的比值一直变大,故不符合题意;
D.从4f向2f移动过程中,物体移动速度大于像的移动速度,从2f继续向1.5f处移动过程中,物体移动速度小于像的移动速度,因此像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大,故符合题意。
10.如图,两个平面镜相互垂直竖直放置,点光源在平面镜内成三个像,现让点光源S在水平面内沿圆周顺时针运动,则可以观察到镜子内的三个像
A.全都做顺时针运动
B.全都做逆时针运动
C.一个顺时针运动,另外两个逆时针运动
D .一个逆时针运动,另外两个顺时针运动
【答案】C
【解析】
【详解】
S 在竖直的平面镜中成的像为S ′,在水平的平面镜中所成的像为S 0;S ′在水平的平面镜中成的像为S ″,而S 0 在竖直的平面镜中所成的像点也是S ″,即再次成像的像点是重合的,所以一共有3个像,如图所示:
现让点光源S 在水平面内沿圆周顺时针运动,则镜子内的三个像中,S 0、S ′均做逆时针运动.S ″是重合的像,相反了两次,应该做顺时针时针转动,故选C .
【点睛】
解答此题的关键是要明确平面镜成像的特点,像与物体是左右相反的.解答此题要求学生应具备一定的空间想像能力.
11.如图为一束入射光线经凸透镜折射后的光路,且 A .10cm f = B .50cm f = C .8cm f = D .12cm f = 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 根据题意AO <OB 可知,A 点成像在B 点,像距大于物距,满足f <u <2f ,成倒立、放大的实像。因为AO =10cm ,则 f <10cm <2f 即 5cm <f <10cm 故选C 。 12.小明的爸爸身高1.80m,小明现在身高1.68m,而妈妈身高1.72m。如果他们全家人的眼睛到头顶的距离均为10cm,为了让全家人都能在镜子中看到自己的全身像,镜子的下边缘需离地高度不能高于() A.0.9m B.0.84m C.0.96m D.0.79m 【答案】D 【解析】 【详解】 人眼与像中眼睛连线,人眼与像中脚连线。图中A点为平面镜最低点,最低点高度为人眼离地面的高度的一半,三人中小明身高最小,要求平面镜高度最低,应按小明来计算,小明眼睛高度为158cm,所以镜子下边缘离地面最多不能高于 158cm =79cm=0.79m 。 2 故选D。 13.如图所示,一平面镜放在圆筒的中心处,平面镜正对筒壁上的一点光源S,点光源S 发出一细光束垂直射向平面镜.平面镜从图示的位置开始绕圆筒的中心轴O匀速转动,在转动30o时,点光源在平面镜中所成的像在镜中转过的角度为θ1,照射到筒壁上的反射光转过的角度为θ2,则() A.θ1=30o,θ2=30o B.θ1=30o,θ2=60o C.θ1=60o,θ2=30o D.θ1=60o,θ2=60o 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 如右图所示,平面镜旋转30°,相当于入射角增大30°,因为原先入射角为0°,(如左图)则入射角和反射角的夹角为60°,照射到筒壁上的反射光斑转过的角度θ2即为60°(如右图)由左右两图的“虚像”的位置可知:点光源在镜中所成的像转过的角度θ1为60°. 14.如图,正午时,太阳光直射在水平地面,取一圆形薄透镜正对阳光,在距透镜20cm 的地面上得到一个光斑,其直径与透镜直径相等,透镜的焦距是 A.10cm B.20cm C.30cm D.40cm 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】 由图可知该透镜为凸透镜,根据凸透镜对光有会聚作用,以及在距透镜20cm的地面上得到一个光斑的直径与透镜直径相等,得到透镜的焦距是10cm。故B、C、D项不符合题意,A项符合题意。 15.如图所示,若要让反射光线射中天花板上的新目标,下列方法不可行的是() A.只将平面镜竖直向上平移一段距离 B.只将平面镜水平向右平移一段距离 C.只将平面镜绕O点顺时针转动一定角度 D.只将激光笔的入射光绕O点逆时针转过一定角度 【答案】B 【解析】 【详解】 A.只将平面镜竖直向上平移一段距离,那么入射点O点在水平方向上会右移,反射光线在水平方向上也会右移,那么反射光线能够射中天花板上的新目标,A项不合题意;B.只将平面镜水平向右平移一段距离,那么入射点O点的位置不变,反射光线的位置也不变,那么反射光线不能射中天花板上的新目标,选项B符合题意; C.只将平面镜绕O点顺时针转动一定角度,那么入射角会变小,反射角也会变小,反射光线也会绕O点顺时针转动一定角度,反射光线能够射中天花板上的新目标,C项不合题意; D.只将激光笔的入射光绕O点逆时针转过一定角度,那么入射角会变小,反射角也会变小,反射光线也会绕O点顺时针转动一定角度,反射光线能够射中天花板上的新目标,D 项不合题意。 16.如图四幅图均为九年级课本中电学实验实物连接图,其中电表的左接线柱均为“﹣”接线柱,四幅图的电路连接均有错误,其中有三幅图可通过改变一根导线的一端就可以修改正确,只有一幅图是需要改变多根导线的一端才可以修改正确的,这幅图是 A.用电压表则灯L2两端的电压 B.探究并联电路干路电流与各支路电流的关系 C.伏安法测小灯泡的电阻 D.在电阻一定时探究电流与电压的关系 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.如图电压表测量的总电压,要用电压表则灯L2两端的电压,将电压表连接L1左端一端,改接到L2左端即可,故A不符合题意; B.探究并联电路干路电流与各支路电流的关系,电流表应分别测量干路电流、两支路电流,如图将电源负极连接下面灯泡左端的连线,改接到下方电流表的负接线柱,即为正确的电流,故B不符合题意; C.如图,伏安法测小灯泡的电阻的实验电路中,电流表的正负接线柱接反了,且滑动变阻器连接了上面的两个接线柱,所以最少两处需要改正,故C符合题意; D.如图,在电阻一定时探究电流与电压的关系,电流表应串联,电压表应并联在电阻两端,所以将电阻右端到电流表的连线,改接到电压表的负接线柱即为正确的电路,故D不符合题意; 17.某同学为进一步了解“视力矫正”的原理,用了探究凸透镜成像规律的装置做实验,他将远视眼镜片放在蜡烛与凸透镜之间,调节光屏和凸透镜之间的距离,在光屏上看到烛焰清晰的像。取下远视眼镜片,光屏上原来清晰的像变模糊了;要想使光屏上的像再次变得清晰,下列调节方法可行的是() ①保持蜡烛与凸透镜的位置不变,使光屏靠近凸透镜 ②保持蜡烛与凸透镜的位置不变,使光屏远离凸透镜 ③保持光屏与凸透镜的位置不变,使蜡烛远离凸透镜 ④保持光屏与凸透镜的位置不变,使蜡烛靠近凸透镜 A.②③B.①④C.②④D.①③ 【答案】A 【解析】 【详解】 ①远视眼镜片是凸透镜,对光线有会聚作用,取下远视眼镜片后,根据凸透镜的动态成像规律,所成的像会往光屏后面退,保持蜡烛与凸透镜的位置不变,使光屏靠近凸透镜,这 样在光屏上所成的像会更加模糊,①不合题意; ②由上述可知,保持蜡烛与凸透镜的位置不变,使光屏远离凸透镜,那么会使光屏上的像再次变得清晰,②符合题意; ③由上述可知,保持光屏与凸透镜的位置不变,使蜡烛远离凸透镜,那么所成的像会靠近凸透镜,能使光屏上的像再次变得清晰,③符合题意; ④由上述可知,保持光屏与凸透镜的位置不变,使蜡烛靠近凸透镜,那么所成的像会远离凸透镜,这样在光屏上所成的像会更加模糊,④不合题意。 故选A。 18.某小组在探究凸透镜成像规律时,将蜡烛放在某位置时在光屏上得到一个与物等大的像。然后将蜡烛向凸透镜移近了20cm,无论在哪都找不到物体的像了,透镜焦距是 () A.40cm B.30cm C.20cm D.10cm 【答案】C 【解析】 【分析】 理解凸透镜成像实验时,光屏上换不到像一船来说有这两个原因,一是物距小于等于焦距,此时不成像,或成虚像;二是蜡烛、凸透镜、光屏不在同一高度。本题明显属于第一个原因,再根据成实像时物距与焦距的关系分析解答。 【详解】 将蜡烛放在某位置上,得到一个与物体等大的像,根据凸透镜成像规律知,此时蜡烛在2倍焦距上,若将蜡烛向透镜移近了20厘米,无论在哪,光屏都不能承接到像了,即说明此时蜡烛处于1倍焦距上或处于1倍焦距以内,据此分析: A.若焦距是40cm,故将蜡烛向透镜移近了20厘米后,蜡烛处于透镜的1倍焦距和2倍焦距之间,在光屏上可以成像,故A不符合题意。 B.若焦距是30cm,故将蜡烛向透镜移近了20厘米后,蜡烛处于透镜的1倍焦距和2倍焦距之间,在光屏上可以成像,故B不符合题意。 C.若焦距是20cm,故将蜡烛向透镜移近了20厘米后,恰好处于透镜的1倍焦距上,即处于焦点上,不能成像,故C符合题意。 D.若焦距是10cm,故将蜡烛向透镜移近了20厘米后,恰好移动到透镜的光心处,故不可能,故D不符合题意。 故选C。 19.如图所示,MN为透镜L的主光轴,AB为一条从左边射向透镜后折射的光线,由此可以判定() A.若L是凸透镜,B点一定是L的焦点 B.若B点是L的焦点,则L一定不是凸透镜 C.若B点是L的焦点,AB的入射线一定平行于主光轴 D.若AB的入射光线是从无穷远处主光轴上一点发出的,则L一定不是凹透镜 【答案】D 【解析】 【分析】 凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用,据此分析判断。 【详解】 A.若L是凸透镜,入射光线平行于主光轴,则B点为凸透镜的焦点,若入射光线没有平行主光轴,则折射光线不会通过焦点,B当然也不是焦点,故A错误; BC.若B点是L的焦点(可以是实焦点,也可以是虚焦点),L可能为凸透镜,也可能为凹透镜。当L为凸透镜时,AB的入射线一定平行于主光轴;当L为凹透镜时,AB的入射线一定不平行于主光轴,故BC错误; D.若AB的入射光线是从无穷远处主光轴上一点发出的,L若是凹透镜,将变得发散,不会折射到B,所以一定不是凹透镜,而是凸透镜,故D正确。 故选D。 20.将一长方形玻璃砖沿对角线切开,并分开一段距离放置,所图所示.四条光线沿图示位置入射,能得到右边出射光线的只可能是 A.光线a B.光线b C.光线c D.光线d 【答案】C 【解析】 【详解】 光线垂直于界面入射时,光线的传播方向不变;光从左侧玻璃中斜射入空气中时,折射角大于入射角,故从左侧玻璃中出来的折射光线会向上偏折; 光从空气中斜射入右侧玻璃中时,折射角小于入射角(此时的折射角等于左侧玻璃中的入射角),故折射光线与原入射光线平行射出,即最后射出的光线如上图所示;d光线由于未垂直界面入射,因此无法垂直射出,故选C.