5. 小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器,如图所示。盒底放标本,盒盖嵌入一个凸透镜。现有焦距为$5\ cm$和$10\ cm$的两个凸透镜,为了在盒盖上方附近,通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,凸透镜焦距$f$与盒高$h$选择合理的是(

A.$f = 5\ cm$、$h = 10\ cm$
B.$f = 10\ cm$、$h = 12\ cm$
C.$f = 5\ cm$、$h = 12\ cm$
D.$f = 10\ cm$、$h = 6\ cm$
D
)。A.$f = 5\ cm$、$h = 10\ cm$
B.$f = 10\ cm$、$h = 12\ cm$
C.$f = 5\ cm$、$h = 12\ cm$
D.$f = 10\ cm$、$h = 6\ cm$
答案:D
解析:
【分析】
要通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,根据凸透镜成像规律,此时物距(盒高$ h $,即标本到凸透镜的距离)需要小于凸透镜的焦距$ f $,也就是$ h < f $。我们需要逐一分析每个选项,判断是否满足这个条件。
【解析】
根据凸透镜成正立、放大虚像的条件:物距$ u < f $,本题中物距$ u = h $,因此需满足$ h < f $。
对各选项逐一分析:
选项A:$ f = 5\ \mathrm{cm} $,$ h = 10\ \mathrm{cm} $,$ 10\ \mathrm{cm} > 5\ \mathrm{cm} $,不满足$ h < f $,不符合要求;
选项B:$ f = 10\ \mathrm{cm} $,$ h = 12\ \mathrm{cm} $,$ 12\ \mathrm{cm} > 10\ \mathrm{cm} $,不满足$ h < f $,不符合要求;
选项C:$ f = 5\ \mathrm{cm} $,$ h = 12\ \mathrm{cm} $,$ 12\ \mathrm{cm} > 5\ \mathrm{cm} $,不满足$ h < f $,不符合要求;
选项D:$ f = 10\ \mathrm{cm} $,$ h = 6\ \mathrm{cm} $,$ 6\ \mathrm{cm} < 10\ \mathrm{cm} $,满足$ h < f $,符合要求。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,关键是明确放大镜的成像条件(物距小于焦距,成正立、放大的虚像),结合题目中的盒高与焦距的关系进行判断,需要熟练掌握凸透镜的成像规律。
【难度系数】
0.7
要通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,根据凸透镜成像规律,此时物距(盒高$ h $,即标本到凸透镜的距离)需要小于凸透镜的焦距$ f $,也就是$ h < f $。我们需要逐一分析每个选项,判断是否满足这个条件。
【解析】
根据凸透镜成正立、放大虚像的条件:物距$ u < f $,本题中物距$ u = h $,因此需满足$ h < f $。
对各选项逐一分析:
选项A:$ f = 5\ \mathrm{cm} $,$ h = 10\ \mathrm{cm} $,$ 10\ \mathrm{cm} > 5\ \mathrm{cm} $,不满足$ h < f $,不符合要求;
选项B:$ f = 10\ \mathrm{cm} $,$ h = 12\ \mathrm{cm} $,$ 12\ \mathrm{cm} > 10\ \mathrm{cm} $,不满足$ h < f $,不符合要求;
选项C:$ f = 5\ \mathrm{cm} $,$ h = 12\ \mathrm{cm} $,$ 12\ \mathrm{cm} > 5\ \mathrm{cm} $,不满足$ h < f $,不符合要求;
选项D:$ f = 10\ \mathrm{cm} $,$ h = 6\ \mathrm{cm} $,$ 6\ \mathrm{cm} < 10\ \mathrm{cm} $,满足$ h < f $,符合要求。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,关键是明确放大镜的成像条件(物距小于焦距,成正立、放大的虚像),结合题目中的盒高与焦距的关系进行判断,需要熟练掌握凸透镜的成像规律。
【难度系数】
0.7
6. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中,已知凸透镜的焦距为$10\ cm$。如图所示,凸透镜固定在光具座的$50\ cm$刻度线处,通过移动蜡烛和调节光屏的位置来进行探究实验。下列说法中正确的是(

A.将蜡烛移到$10\ cm$刻度线处,光屏上呈现倒立放大的实像
B.将蜡烛移到$45\ cm$刻度线处,光屏上呈现正立放大的虚像
C.将蜡烛移到$35\ cm$刻度线处,其成像特点与照相机成像特点相同
D.将蜡烛从$10\ cm$刻度线处移至$40\ cm$刻度线处的过程中,光屏上所成的像会变大
D
)。A.将蜡烛移到$10\ cm$刻度线处,光屏上呈现倒立放大的实像
B.将蜡烛移到$45\ cm$刻度线处,光屏上呈现正立放大的虚像
C.将蜡烛移到$35\ cm$刻度线处,其成像特点与照相机成像特点相同
D.将蜡烛从$10\ cm$刻度线处移至$40\ cm$刻度线处的过程中,光屏上所成的像会变大
答案:D
解析:
【分析】
要解决这道题,需结合凸透镜成像规律分析每个选项:首先明确凸透镜焦距$f=10\ cm$,先计算每个选项中蜡烛到凸透镜的物距$u$,再根据$u$与$f$的关系判断成像特点,同时注意虚像不能在光屏呈现,以及物距变化对像的影响规律。
1. 对于每个选项,先计算物距$u$(凸透镜在$50\ cm$刻度,物距为$50\ cm$与蜡烛刻度的差值);
2. 根据凸透镜成像规律:
$u>2f$时,成倒立、缩小的实像;
$f<u<2f$时,成倒立、放大的实像;
$u<f$时,成正立、放大的虚像(虚像不能在光屏呈现);
物距减小(蜡烛靠近凸透镜),像距增大,像变大(物近像远像变大)。
3. 逐个验证选项,判断对错。
【解析】
已知凸透镜焦距$f=10\ cm$,凸透镜固定在光具座$50\ cm$刻度线处,对各选项分析如下:
选项A:蜡烛移到$10\ cm$刻度线处,物距$u=50\ cm - 10\ cm=40\ cm$,此时$u>2f$,根据凸透镜成像规律,成倒立、缩小的实像,而非倒立放大的实像,故A错误。
选项B:蜡烛移到$45\ cm$刻度线处,物距$u=50\ cm - 45\ cm=5\ cm$,此时$u<f$,成正立、放大的虚像,但虚像无法在光屏上呈现,故B错误。
选项C:蜡烛移到$35\ cm$刻度线处,物距$u=50\ cm - 35\ cm=15\ cm$,此时$f<u<2f$,成倒立、放大的实像,与投影仪成像特点相同;而照相机是$u>2f$时成倒立缩小实像的应用,故C错误。
选项D:蜡烛从$10\ cm$刻度线处移至$40\ cm$刻度线处,物距从$40\ cm$减小到$10\ cm$(物距逐渐减小,且始终满足$u≥ f$,能成实像),根据“物近像远像变大”的规律,光屏上所成的像会逐渐变大,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,需准确掌握不同物距下的成像特点,以及物距变化对像的影响,同时注意虚像无法在光屏呈现这一要点,解题关键是准确计算物距并结合规律判断。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,需结合凸透镜成像规律分析每个选项:首先明确凸透镜焦距$f=10\ cm$,先计算每个选项中蜡烛到凸透镜的物距$u$,再根据$u$与$f$的关系判断成像特点,同时注意虚像不能在光屏呈现,以及物距变化对像的影响规律。
1. 对于每个选项,先计算物距$u$(凸透镜在$50\ cm$刻度,物距为$50\ cm$与蜡烛刻度的差值);
2. 根据凸透镜成像规律:
$u>2f$时,成倒立、缩小的实像;
$f<u<2f$时,成倒立、放大的实像;
$u<f$时,成正立、放大的虚像(虚像不能在光屏呈现);
物距减小(蜡烛靠近凸透镜),像距增大,像变大(物近像远像变大)。
3. 逐个验证选项,判断对错。
【解析】
已知凸透镜焦距$f=10\ cm$,凸透镜固定在光具座$50\ cm$刻度线处,对各选项分析如下:
选项A:蜡烛移到$10\ cm$刻度线处,物距$u=50\ cm - 10\ cm=40\ cm$,此时$u>2f$,根据凸透镜成像规律,成倒立、缩小的实像,而非倒立放大的实像,故A错误。
选项B:蜡烛移到$45\ cm$刻度线处,物距$u=50\ cm - 45\ cm=5\ cm$,此时$u<f$,成正立、放大的虚像,但虚像无法在光屏上呈现,故B错误。
选项C:蜡烛移到$35\ cm$刻度线处,物距$u=50\ cm - 35\ cm=15\ cm$,此时$f<u<2f$,成倒立、放大的实像,与投影仪成像特点相同;而照相机是$u>2f$时成倒立缩小实像的应用,故C错误。
选项D:蜡烛从$10\ cm$刻度线处移至$40\ cm$刻度线处,物距从$40\ cm$减小到$10\ cm$(物距逐渐减小,且始终满足$u≥ f$,能成实像),根据“物近像远像变大”的规律,光屏上所成的像会逐渐变大,故D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用,需准确掌握不同物距下的成像特点,以及物距变化对像的影响,同时注意虚像无法在光屏呈现这一要点,解题关键是准确计算物距并结合规律判断。
【难度系数】
0.7
7. 如图所示是小明在探究凸透镜成像规律时的情景,蜡烛位于距透镜$1.5$倍焦距处,在光屏上形成清晰的像。下列设备中,工作原理与此成像规律相同的是(

A.照相机
B.放大镜
C.投影仪
D.潜望镜
C
)。A.照相机
B.放大镜
C.投影仪
D.潜望镜
答案:C
解析:
【分析】
首先回忆凸透镜成像规律:当物距处于一倍焦距和二倍焦距之间($ f<u<2f $)时,成倒立、放大的实像。题目中蜡烛位于距透镜1.5倍焦距处,即$ f<u<2f $,对应此成像特点。接下来逐一分析选项:照相机对应物距大于二倍焦距的成像情况,放大镜对应物距小于一倍焦距的成像情况,投影仪对应物距在一倍到二倍焦距之间的成像情况,潜望镜利用的是平面镜成像原理,据此可判断正确选项。
【解析】
已知蜡烛到透镜的距离为1.5倍焦距,即$ f < u = 1.5f < 2f $。根据凸透镜成像规律,当$ f < u < 2f $时,成倒立、放大的实像。
选项A:照相机的工作原理是当$ u > 2f $时,成倒立、缩小的实像,不符合题意;
选项B:放大镜的工作原理是当$ u < f $时,成正立、放大的虚像,不符合题意;
选项C:投影仪的工作原理是当$ f < u < 2f $时,成倒立、放大的实像,与题目中的成像规律一致,符合题意;
选项D:潜望镜利用的是平面镜成像原理,成正立、等大的虚像,不符合题意。
综上,答案选C。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题将凸透镜成像规律与生活中的光学设备结合,考查对不同物距下成像特点的掌握,以及对常见光学仪器工作原理的区分,需要学生熟练掌握凸透镜成像规律并能灵活应用到实际场景中。
【难度系数】
0.8
首先回忆凸透镜成像规律:当物距处于一倍焦距和二倍焦距之间($ f<u<2f $)时,成倒立、放大的实像。题目中蜡烛位于距透镜1.5倍焦距处,即$ f<u<2f $,对应此成像特点。接下来逐一分析选项:照相机对应物距大于二倍焦距的成像情况,放大镜对应物距小于一倍焦距的成像情况,投影仪对应物距在一倍到二倍焦距之间的成像情况,潜望镜利用的是平面镜成像原理,据此可判断正确选项。
【解析】
已知蜡烛到透镜的距离为1.5倍焦距,即$ f < u = 1.5f < 2f $。根据凸透镜成像规律,当$ f < u < 2f $时,成倒立、放大的实像。
选项A:照相机的工作原理是当$ u > 2f $时,成倒立、缩小的实像,不符合题意;
选项B:放大镜的工作原理是当$ u < f $时,成正立、放大的虚像,不符合题意;
选项C:投影仪的工作原理是当$ f < u < 2f $时,成倒立、放大的实像,与题目中的成像规律一致,符合题意;
选项D:潜望镜利用的是平面镜成像原理,成正立、等大的虚像,不符合题意。
综上,答案选C。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题将凸透镜成像规律与生活中的光学设备结合,考查对不同物距下成像特点的掌握,以及对常见光学仪器工作原理的区分,需要学生熟练掌握凸透镜成像规律并能灵活应用到实际场景中。
【难度系数】
0.8
8. 在模拟近视眼的实验中,将蜡烛放在离凸透镜较远的位置,如图所示,给凸透镜“戴”上近视眼镜,此时光屏上就能成一清晰的像。若“取”下近视眼镜,为使光屏上的像清晰,在保持烛焰和透镜位置不变的条件下,应该将光屏(

A.远离透镜
B.靠近透镜
C.靠近透镜和远离透镜都可以
D.保持在原来的位置
B
)。A.远离透镜
B.靠近透镜
C.靠近透镜和远离透镜都可以
D.保持在原来的位置
答案:B
解析:
【分析】
首先明确近视眼镜的类型:近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用。当给凸透镜“戴”上近视眼镜时,原本会提前会聚的光线被发散,需要更长的路径才能会聚成像,此时光屏的位置就是戴眼镜后清晰像的位置。当取下近视眼镜,凸透镜的会聚能力不再被凹透镜削弱,光线会比戴眼镜时更早会聚,像的位置会向凸透镜靠近。由于烛焰和透镜位置不变,要让光屏再次承接清晰的像,就需要将光屏向靠近透镜的方向移动。
【解析】
近视眼镜为凹透镜,对光线具有发散作用。给凸透镜戴上近视眼镜后,光线经凹透镜发散后再通过凸透镜会聚,像成在光屏上(此时像的位置比不戴眼镜时更远);取下近视眼镜后,光线直接经凸透镜会聚,会聚点向凸透镜方向移动(像距变小)。在保持烛焰和透镜位置不变的条件下,为使光屏上的像清晰,应该将光屏靠近透镜。
【答案】
B
【知识点】
凹透镜的发散作用、近视眼的矫正
【点评】
本题通过模拟近视眼的实验,考查凹透镜对光线的作用及像的位置变化规律,需要学生结合光学原理分析光线会聚情况的变化,理解戴近视眼镜前后像距的改变是解题关键。
【难度系数】
0.6
首先明确近视眼镜的类型:近视眼镜是凹透镜,凹透镜对光线有发散作用。当给凸透镜“戴”上近视眼镜时,原本会提前会聚的光线被发散,需要更长的路径才能会聚成像,此时光屏的位置就是戴眼镜后清晰像的位置。当取下近视眼镜,凸透镜的会聚能力不再被凹透镜削弱,光线会比戴眼镜时更早会聚,像的位置会向凸透镜靠近。由于烛焰和透镜位置不变,要让光屏再次承接清晰的像,就需要将光屏向靠近透镜的方向移动。
【解析】
近视眼镜为凹透镜,对光线具有发散作用。给凸透镜戴上近视眼镜后,光线经凹透镜发散后再通过凸透镜会聚,像成在光屏上(此时像的位置比不戴眼镜时更远);取下近视眼镜后,光线直接经凸透镜会聚,会聚点向凸透镜方向移动(像距变小)。在保持烛焰和透镜位置不变的条件下,为使光屏上的像清晰,应该将光屏靠近透镜。
【答案】
B
【知识点】
凹透镜的发散作用、近视眼的矫正
【点评】
本题通过模拟近视眼的实验,考查凹透镜对光线的作用及像的位置变化规律,需要学生结合光学原理分析光线会聚情况的变化,理解戴近视眼镜前后像距的改变是解题关键。
【难度系数】
0.6