初中物理透镜及其应用试题

有一款自行车，座椅后连接的微型投影仪可以将转弯、停止等提示信号投射到骑行者的后背上，因其独特的安全设计和 $\mathit{GPS}$导航功能备受人们的青睐。关于这款自行车，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．骑行者后背上所成的像是虚像

B．投影仪的镜头到骑行者后背的距离大于镜头焦距的二倍

C．从骑行者背后不同方向都能看见所成的像是因为光发生了镜面反射

D． $\mathit{GPS}$导航所用的电磁波不能在真空中传播

某小组同学用如图1的装置“探究凸透镜成像特点”，其中凸透镜的焦距为 $15\mathit{cm}$，他们进行实验的同时在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小，如图2（用带箭头的线段表示物或像， $A\text{'}$， $B\text{'}$分别表示蜡烛在 $A$， $B$处像的位置）。

（1）从图2中可以看出，蜡烛在 $A$， $B$位置时光屏上得到的都是倒立、　　的实像，生活中利用这个成像特点制成了　　（写出一个即可）；

（2）和其他小组交流后发现，当蜡烛在距透镜 $15-30\mathit{cm}$之间时，像均成在透镜另一侧距透镜 $30\mathit{cm}$以外处，但是，当他们把蜡烛放在 $C$位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是像距　　；

（3）为了让蜡烛在 $C$位置的像成在光具座上的光屏上，他们采用了两种做法：

做法一：保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变　　了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，此透镜焦距　　 $15\mathit{cm}$（选填“大于”、“小于”或“等于” $)$。

做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此实验联系实际，远视眼的晶状体焦距较　　（选填“大”或“小” $)$，将近处物体的像成在视网膜　　方（选填“前”或“后” $)$，故需佩戴　　透镜矫正。

关于人类对世界的探索和认识，下列说法正确的是 $($　　 $)$

A．原子由原子核和核外电子组成，原子核不可再分

B．对分子运动的研究只能借助光学显微镜

C．伽利略利用自制的望远镜进行了大量的天文观测，支持了哥白尼的“日心说”

D．构成宇宙的星系有的是运动的，有的是静止的

科学探究是物理学科核心素养的重要内容，探究的形式可以是多种多样的。

（一 $)$探究凸透镜成像的规律：

【设计实验与进行实验】

（1）实验器材：刻度尺、凸透镜、光屏、三个底座、蜡烛及火柴；

（2）如图1所示，为保证像能成在光屏中央，将装有底座的蜡烛、凸透镜、光屏从左到右摆放在水平桌面上，调整位置，使它们排列在　　上，再调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度；

（3）如图2所示， $F$为凸透镜的焦点， $A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}$为某次实验时物体 $\mathit{AB}$通过凸透镜在光屏上成的像，则物体 $\mathit{AB}$在图中　　区域，箭头方向竖直向　　，其大小比像 $A^{\text{'}}{B}^{\text{'}}$　　；

（二 $)$探究磁与电的联系

如图3所示，是灵敏电流计的内部结构。小红同学参加课外实践活动，发现灵敏电流计内部结构与电动机、发电机内部结构类似。出于好奇，她利用如图4所示的装置进行了下面的实验。

【进行实验】用手拨动其中一个灵敏电流计指针的同时，另一个灵敏电流计的指针也发生了偏转。

【交流】拨动右侧灵敏电流计的指针时，表内线圈在磁场中　　运动，产生了感应电流。于是，左侧灵敏电流计内的线圈同时也会有电流，它在　　中受到力的作用，带动指针偏转起来。此时的右侧灵敏电流计相当于　　机。

校园内安装了许多监控探头，监控探头中的镜头相当于一个　　透镜，它能成倒立、缩小的　　像。

智能手机进入平常百姓家，很多人对它爱不释手。瑞瑞同学学习了物理知识后，对手机的一些功能进行了科学探究。

（一 $)$拍照功能

【提出问题】如图1所示，同一位置，拍同一地点，为什么会变大呢？

【猜想与假设】手机的镜头可能是一个焦距可以改变的凸透镜。

【设计实验】瑞瑞同学设计制作了一个水透镜，探究实验装置如图2所示。

【进行实验与收集证据】

（1）保证蜡烛和水透镜的位置不动，利用注射器注入或吸出水的多少，改变水透镜的厚薄，从而改变水透镜焦距；

（2）测出水透镜焦距的大小，并移动光屏，得到清晰的像后，将观察到的现象与数据记录在下表：

凸透镜	焦距 $f=14\mathit{cm}$			焦距 $f=16\mathit{cm}$
实验序号	1	2	3	4	5	6
物距 $u/\mathit{cm}$	30	40	60	30	40	60
像距 $v/\mathit{cm}$	26	22	18	34	27	22
像的正倒	倒立	倒立	倒立	倒立	倒立	倒立
像的大小	缩小	缩小	缩小		缩小	缩小
实像的大小	由大变小			由大变小

【分析与论证】

通过对实验序号2与5、3与6的数据分析，得出初步结论：在物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成实像的像距　　，像距与物距的比值越大，所成实像的大小　　（选填“越大”、“越小”或“不变” $)$

【评估】

（1）请你补充实验序号4中漏填的实验记录：　　；

（2）在成实像的情况下，焦距不同的凸透镜，成像的共同特点都是　　（选填“倒立”或“缩小”或“不变” $)$

（二 $)$无线充电

如图3所示，是一个手机无线充电装置。该装置是利用了　　的原理对手机进行充电的。

（三 $)$微信运动

利用微信运动软件，可以记录每天行走的步数。假如瑞瑞同学每天行走1万步，其平均步长为 $50\mathit{cm}$，由此可知瑞瑞同学每天大约行走　　 $\mathit{km}$。

（四 $)$振动模式

振动可以发声，某些手机的振动模式，是因为其内部有个微型电动机会带动转轴上的叶片振动，如图4所示，能实现振动功能的叶片可能是哪一种：　　。

人的眼睛就像是一架精密的照相机，如图所示，是描述人眼看物体的成像图，其中看远处景物的是　　图，景物在视网膜上成的是　　像。（选填“实”或“虚” $)$。

如图所示，是王爷爷小孙女的照片，王爷爷用放大镜贴近照片所看到的像是 $($　　 $)$

A．B．C．D．

在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，透镜的焦距为 $10\mathit{cm}$。当蜡烛距凸透镜 $15\mathit{cm}$时，在光屏上能成清晰的倒立、　　的实像，　　就是利用这一成像规律制成的；如果将蜡烛移动到距凸透镜 $30\mathit{cm}$处，应将光屏　　（选填“靠近”或“远离” $)$凸透镜才能再次得到清晰的像。

如图所示是“探究凸透镜成像的规律”的实验装置，凸透镜的焦距为 $10\mathit{cm}$。

（1）请画出图中折射光线对应的入射光线。

（2）实验中调整烛焰，凸透镜和光屏的中心在　　。

（3）蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示，光屏上成清晰的像，生活中　　是利用这一原理工作的。

（4）保持蜡烛和凸透镜的位置不变，换为焦距为 $5\mathit{cm}$的凸透镜，要在光屏上成清晰的像。光屏应向　　（选填“左”或“右” $)$移动。

（5）利用凸透镜可以矫正　　（选填“近视眼”或“远视眼” $)$。

“ $5G$时代”已经来临，手机功能日益强大。人们在使用手机通话时是靠　　来传递信息的；使用手机拍照时是利用　　透镜来成像的。

如图所示，烛焰发出的光通过凸透镜在光屏上呈现清晰的像，该像是倒立、　　的实像，利用这一成像规律工作的设备有　　（写出一种即可）

近期流行一种“自拍神器”给旅行者自拍带来了方便。如图所示，与直接拿手机自拍相比，利用自拍杆可以 $($　　 $)$

A．增大像距B．增大取景范围

C．增大人像的大小D．缩短景物到镜头距离

如图所示，在探究凸透镜成像特点的实验中，凸透镜的光心、烛焰、光屏中心在同一水平直线上，蜡烛、凸透镜位置如图所示，当光屏移至刻度尺 $80\mathit{cm}$处时，在光屏上观测到等大倒立的实像。则

（1）该凸透镜的焦距是　       　 $\mathit{cm}$。

（2）在题干中成像的情况下，把蜡烛向左移动 $5\mathit{cm}$，光屏应向　     　（选填“左”或“右”）移动可成清晰的像；

（3）在题干中成像的情况下，把蜡烛向右移动 $5\mathit{cm}$，然后移动光屏可成清晰的像，这种成像特点与实际生活中　       　（选填“放大镜”或“投影仪”或“照相机”）成像原理相同。

小雯用自制的水凸透镜（当向水凸透镜里注水时焦距变小，抽水时焦距变大）来探究“凸透镜成像规律”。

（1）如图甲所示，让一束平行于主光轴的光射向水凸透镜，在光屏上出现一个最小最亮的光斑，则此水凸透镜的焦距为　        　 $\mathit{cm}$

（2）小雯将蜡烛、水凸透镜和光屏调整至图乙所示的位置时，光屏上出现清晰的烛焰像，此像的性质是倒立、　      　的实像，小雯接着在蜡烛和光屏位置都不变的情况下，将水凸透镜移至光具座　　       $\mathit{cm}$刻度处，再次得到清晰的烛焰像。然后，小雯利用注射器从水凸透镜中向外抽少许水，光屏上原来清晰的像变得模糊不清，小雯要想重新得到清晰的烛焰像，在蜡烛和水凸透镜的位置都不变的情况下，应将光屏向　       　（选填“远离”或“靠近”）水凸透镜的方向移动。