课时3.3 凸透镜成像的规律（新教材）-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练（苏科版2024）

第三章 光的折射 透镜 课时3.3 凸透镜成像的规律 2024年课程标准 物理素养 1、了解凸透镜成像的规律。 2、了解凸透镜成虚像的条件。 3、了解凸透镜成实像的条件。 物理观念：理解凸透镜成像规律。 科学思维：熟知凸透镜成虚像和实像时，物距和像距的特点。 科学探究：通过实验透析凸透镜成像的规律。 科学态度与责任：知道凸透镜成像的应用。 知识点一、凸透镜成像规律及应用 1、凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） 应用 u﹥2f 倒立、缩小的实像 f﹤v﹤2f 照相机（图a） u=2f 倒立、等大的实像 v=2f 图d f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v﹥2f 投影仪（图b） u=f 不成像 射出的是平行光线 0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 v﹥f 放大镜（图c） a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f c.0﹤u﹤f d.u=2f 凸透镜成像规律需要牢记，同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀：“物大焦， 倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。 2、凹透镜成像规律：如图所示，凹透镜始终成缩小、正立的虚像。 3、凸透镜成像的应用 物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位置关系 u＞2f 2f＞v＞f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影、投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 特别提醒 （1）实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点。（2）虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成。 （3）虚像，物、像同侧；实像，物、像异侧。 如图是在商场中常见的刷脸支付的场景。当人走近摄像头时，补光灯自动打开，照亮 （填“人脸”或“显示屏”）；要使屏幕上的像更大些，人应该离镜头 一些（填“远”或“近”）。 【答案】 人脸 近 【详解】[1]只有将更多的光射到人脸上时，才会有更多的光被反射，才能清楚地看到人脸通过镜头所成的像，所以当人靠近摄像头时，光源自动打开，照亮人脸。 [2]摄像镜头实际上是一个凸透镜，人在凸透镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像。若要使成的像变大些，应增大像距，减小物距，即摄像头靠近人，同时镜头向前伸。 知识点二、探究凸透镜成像规律实验 1、实验目的：探究凸透镜成像特点与规律。 2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴。 3、器材作用 （1）凸透镜：实验主体。 （2）光具座：固定光屏、蜡烛与凸透镜在同一直线上。 （3）蜡烛：光源（物体）。 （4）火柴：点燃蜡烛。 （5）光屏：承接成像。 4、实验步骤 步骤①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 步骤②把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 步骤③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 步骤④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。步骤⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像。 步骤⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，看在光屏上还能否成像。 步骤⑦记录数据。 步骤⑧整理实验器材。 特别提醒 1、实验环境要在较暗的环境中进行实验的目的：使实验现象更明显。 2、确定凸透镜焦距的方法 （1）平行光聚焦法： 用平行于凸透镜主光轴的光（或太阳光）垂直照射凸透镜，当光屏上承接到最小最亮的光斑时，该光斑到凸透镜光心的距离为焦距。 （2）2倍焦距法： 当光屏上承接到倒立、等大的实像时，此时物距或像距的1/2为凸透镜的焦距。 在探究“凸透镜成像的规律”的实验中，进行如下实验。 (1)如图甲所示，测得本实验所用凸透镜的焦距为 cm。调节后光屏上出现清晰的像，如图乙所示，这个像是倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像； (2)人的眼睛是通过改变晶状体的弯曲程度来看清远近不同物体的，现将图乙中虚线圆圈部分当做人的“眼睛”，当蜡烛远离“眼睛”时，“眼睛”需调节凸透镜的弯曲程度变 （选填“大”或“小”），来改变其对光线的偏折能力，从而在光屏上成清晰的像。若该“眼睛”无法调节，则患了 眼； (3)如果小明只将图中的凸透镜换成薄玻璃板，前后移动光屏，他 （选填“能”或“不能”）在光屏上直接观察到烛焰的像。 【答案】(1) 10.0 缩小 (2) 小 近视 (3)不能 【详解】（1）[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距 f=60.0cm-50.0cm=10.0cm[2]由图乙可知，此时物距 u=50.0cm-20.0cm=30.0cm此时物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。 （2）[1][2]当蜡烛远离“眼睛”时，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，此时像成在光屏的前方，要在光屏上成清晰的像，需调节凸透镜的弯曲程度变小，凸透镜的弯曲程度变小，对光的折射能力变弱，会将光线推迟会聚成像；若该“眼睛”无法调节凸透镜的弯曲程度，此时像成在光屏的前方，与近视眼成像情况相同。 （3）若实验中将凸透镜换成薄玻璃板，玻璃板发生镜面反射成虚像，虚像不能用光屏承接，所以他不能在光屏上直接观察到烛焰的像。 问题一：探究凸透镜成像规律实验 【角度1】探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【典例1】在研究“凸透镜成像规律”的实验中。 (1)蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，恰能在光屏上得到一个清晰倒立、等大的实像，则凸透镜的焦距为 cm； (2)保持蜡烛与凸透镜位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，将光屏向右移动才能重新得到清晰的像，此时像将 ，换用的凸透镜焦距可能是20cm还是30cm、 cm； (3)将图中的凸透镜换成玻璃板后光屏上的像消失了，原因是 。 【答案】(1)15 (2) 变大 20 (3)玻璃板反射成虚像 【详解】（1）根据凸透镜成像规律，当物距等于像距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，由图可知，物距为 即 因此。 （2）[1][2]保持蜡烛与凸透镜位置不变，换用不同焦距的凸透镜，将光屏向右移动重新得到清晰的像，这时像距大于物距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、放大的实像，即像变大。此时满足 解得 因此换用的凸透镜焦距可能是20cm。 （3）将图中的凸透镜换成玻璃板后光屏上的像消失了，原因是平面镜成虚像，所以在光屏上不能得到蜡烛的像。 1、共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 2、把蜡烛放在较远处，使u＞2f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 3、把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于2f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 4、把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2f＞u＞f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 5、把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像 【变式1-1】在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未画出）。以下判断全部正确的是（    ） ①本次成像规律与投影仪原理相同 ②凸透镜的焦距可能是15cm ③将蜡烛向左移动，要得到清晰的像，需要将光屏也向左移动，此时像会变的更小 ④保持蜡烛与光屏位置不变，只移动凸透镜，光屏上也可以出现清晰的像 A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．①③④ 【答案】C 【详解】①由图可知，物距小于像距，根据凸透镜成像规律可知成倒立、放大的实像，应用是投影仪，故①正确； ②本次成像规律与投影仪原理相同，物距为25cm，像距为40cm，则有 解得，故凸透镜的焦距可能是15cm，故②正确； ③将蜡烛向左移动，此时物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，要得到清晰的像，需要将光屏也向左移动，此时像会变的更小，故③正确； ④保持蜡烛与光屏位置不变，只移动凸透镜，当物距等于原来的像距，像距等于原来的物距时，根据在光的折射中，光路是可逆的，光屏上也可以出现清晰的像，故④正确。 故C正确，ABD错误。 故选C。 【变式1-2】小明用光具座、蜡烛、夹子和透明胶膜组成的水透镜、光屏等器材模拟眼睛看到物体的过程。（将两个夹子同时向中心移动相同距离使得水透镜变厚，焦距变小、反之水透镜变薄焦距变大）。 (1)如图，向透明胶膜中注入一定量的水，为使像呈在光屏中央，需调整烛焰、水透镜、光屏三者的中心在 ，此时恰好在光屏上呈现清晰的像，则所成的像是倒立、 的实像，用来模拟正常的眼球成像； (2)接下来将两个夹子同时向中心移动相同距离，观察到光屏上的像变模糊，此过程模拟的是 （选填“远视”或“近视”）眼的成因；我们仅需将光屏适当向 （选填“左”或“右”）移动，光屏上可重新得到清晰的像；在实际生活中，患有上述视力疾病的人群为了能看清物体，通常会配戴眼镜进行调节，此眼镜为 （选填“凸”或“凹”）透镜。 【答案】(1) 同一高度 缩小 (2) 近视 左 凹 【详解】（1）[1]实验中，需要调整烛焰、水透镜、光屏三者的中心在同一高度上，目的是为了使像成在光屏中央。 [2]由图可知，物距大于像距，根据凸透镜成像规律可知，此时光屏上成倒立、缩小的实像，可用来模拟正常的眼球成像。 （2）[1]近视眼眼球的焦距变小，远视眼眼球的焦距变大。由题意可知，将两个夹子同时向中心移动相同距离，水透镜焦距变小，此过程模拟的是近视眼的成因。 [2]近视眼是晶状体曲度变大，会聚能力增强，所成的像成在视网膜前方，所以此时，在不改变蜡烛和水透镜位置的情况下，可以将光屏适当向左移动，光屏上可重新得到清晰的像。 [3]凹透镜具有发散作用，可以用于矫正近视眼，所以患有近视眼的人群佩戴的眼镜为凹透镜。 【角度2】探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析 【典例2】做“凸透镜成像”实验时，小明同学从左到右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。 (1)凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰 的像（选填“放大”、“缩小”或“等大”），生活中的应用是 ； (2)若凸透镜不动，将光屏和烛焰都向左移动2cm，光屏上的像变模糊。若要使光屏上的像清晰，则可以在透镜左侧靠近透镜处放置一个合适的 （选填“远”或“近”）视眼镜片，或者将透镜适当向 （选填“左”或“右”）移动； (3)同组的小华同学用甲、乙两个不同焦距的凸透镜分别距离课本上的字10cm处观察到两种情景，如图所示，则甲的焦距 （选填“大于”“小于”或“等于”）乙的焦距。 【答案】(1) 缩小 照相机 (2) 远 左 (3)小于 【详解】（1）[1][2]由题意知，凸透镜的焦距为10cm，当像距为16cm时，即 根据凸透镜成像的规律知，此时成倒立的、缩小的实像。生活中的照相机利用此原理制成的。 （2）[1]凸透镜不动，将光屏和烛焰都向左移动2cm，此时的物距增大了，则像距变小，像成在了光屏的右方；不移动光屏，此时的像成在光屏的右方，需在透镜左侧靠近透镜处放置一个凸透镜，使光线提前会聚，故放置一个远视眼镜片。 [2]将光屏和烛焰都向左移动2cm后，物距与像距之和并不变，若只移动透镜，只需要使物距等于原来的物距，像距等于原来的像距即可，也可使清晰像成在光屏上，故凸透镜应适当向左移动。 （3）图甲中，用凸透镜观察书上的“中学物理”中间的两个字，看到的是倒立、放大的实像，则 所以 乙图中，为正立放大的像，对凸透镜成像来说，正立的像一定为虚像，故 由此可知，甲的焦距小于乙的焦距。 遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。 【变式2-1】用一个凸透镜使一个明亮的物体成像在光屏上，如果用一张卡片遮住凸透镜的上半部分，结果是（　　） A．像的上半部分消失 B．像的上半部分消失 C．像仍是完整的，但比不遮卡片时暗些 D．像仍是完整的，完全不受影响 【答案】C 【详解】遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 【变式2-2】同学们利用如图所示器材探究“凸透镜成像规律”，操作如下： （1）小艳同学先利用一束平行光测量凸透镜的焦距，如图甲所示，则该透镜的焦距是 cm； （2）实验时应调节“F”光源和光屏的中心位于凸透镜的 上； （3）“F”光源、透镜和光屏如图乙放置，在光屏上可呈现清晰的像，若人眼在图示位置观察，则看到的像如图丙中的 ，生活中的 就是利用这个成像特点制成的；将“F”光源移至15cm处，为使光屏上出现清晰的像，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动。如果不移动光屏，可以在凸透镜前加一个合适的 透镜（选填“凸”或“凹”），也可以使光屏上出现清晰的像。 【答案】 10.0 主光轴 C 照相机 右 凸 【详解】（1）[1]由图甲可知，焦点到凸透镜的距离为10.0cm，则凸透镜的焦距是10.0cm。 （2）[2]实验前，必须将光源、凸透镜、光屏三者的中心调整到同一高度处，即在凸透镜的主光轴上，这样烛焰的像才能成在光屏的中心。 （3）[3][4]由图乙可知，物距为 30.0cm>2f 光屏上成倒立、缩小的实像，凸透镜成实像时，像与物上下颠倒，左右颠倒，故C是人眼在图示位置观察到的像，与照相机的成像原理一致。 [5][6]凸透镜成实像时，物近像远像变大，将“F”光源移至15cm处，物距减小，为使光屏上出现清晰的像，像距增大，光屏应向右移动。若不移动光屏仍要在光屏上成清晰的像，可以在凸透镜和蜡烛之间放置一个具有会聚作用的凸透镜。 【角度3】探究凸透镜成像规律的实验结论 【典例3】（1）在“探究凸透镜成像的规律”实验中。 （1）让凸透镜正对平行光，调整凸透镜到光屏的距离，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距 cm； （2）在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，这样做的目的是 ； （3）如图乙所示，将凸透镜固定在50cm刻度线处，将点燃的蜡烛移动到35cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的 （选填“实”或“虚”）像，利用该成像规律制成的光学仪器是 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）； （4）在如图乙所示的实验基础上，将点燃的蜡烛向左移动一段距离后，应将光屏适当向 （选填“左”或“右”）移动才能在光屏上成清晰的像，且成的像的大小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （5）实验过程中，由于蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像将向光屏的 （选填“上半部”或“下半部”）移动。 【答案】 10.0 使像成在光屏的中心 实 投影仪 左 变小 上半部 【详解】（1）[1]让凸透镜正对平行光，调整凸透镜到光屏的距离，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，最小最亮的光斑为焦点，由图甲得，该凸透镜的焦距 f=40.0cm-30.0cm=10.0cm （2）[2]为了使像成在光屏的中心，应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。 （3）[3][4]将凸透镜固定在50cm刻度线处，将点燃的蜡烛移动到35cm刻度线处，此时物距为 u=50cm-35cm=15cm 此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距根据凸透镜成像的特点可知，此时凸透镜成倒立放大的实像，投影仪是利用该原理成的像。 （4）[5][6]根据凸透镜成像的规律，成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小，所以在如图乙所示的实验基础上，将点燃的蜡烛向左移动一段距离后，物距变大，像距变小，应将光屏适当向左移动才能在光屏上成清晰的像，像距变小，成的像变小。 （5）[7]实验过程中，由于蜡烛燃烧变短，由过光心的光线传播方向不变，烛焰在光屏上的像将向光屏的上半部移动。 当u＞2f时，成倒立、缩小的实像；当u=2f时，成倒立、等大的实像；当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像；当u＜f时，成正立、放大的虚像。 【变式3-1】我国某新型战斗机配有光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似。从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的像是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、等大的实像 C．倒立、放大的实像 D．正立、放大的虚像 【答案】A 【详解】A．根据题意可知，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似，人眼成像原理与照相机相似，这说明光电搜索跟踪系统和照相机的原理相似，从空中拍摄地面物体时，物体位于二倍焦距以外，物体在光电传感器上形成的像是倒立、缩小的实像，故A符合题意； B．倒立、等大的实像，可以用来测焦距，故B不符合题意； C．倒立、放大的实像，是投影仪的原理，故C不符合题意； D．正立、放大的虚像，是放大镜的原理，故D不符合题意。 故选A。 【变式3-2】在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中： (1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中一条可能的原因： 。 (2)调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，光屏应向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动;该过程相当于生活中透镜 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 (3)实验过程中，将凸透镜的上半部分用不透明的纸遮住时，光屏上 （选填“能”或“不能”）成清晰的像。 (4)如图丙所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像（图中像未标出），蜡烛和光屏不动，只移动透镜到B处光屏上再次成清晰的像，透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s= （用L0、L表示）。 【答案】(1)蜡烛火焰、凸透镜中心、光屏中心不在同一高度。 (2) 靠近 投影仪 (3)能 (4) 【详解】（1）无论怎样移动都不能在光屏上得到像，是由于蜡烛火焰、凸透镜光心、光屏不在同一高度，成像在光屏上方或下方，光屏没有承接到像。注意，如果是凸透镜焦距太大，则不能在光屏上成清晰的像，而题目中是“不能在光屏上得到像”，故不是焦距的问题。 （2）[1] 由图甲可知，凸透镜焦距为10cm，乙图中物距16cm，介于焦距与二倍焦距之间，根据“物近像远像变大，物远像近像变小”可知，当物体远离凸透镜时，光屏应靠近凸透镜方可成清晰的像。 [2]物距在焦距到二倍焦距之间，会在二倍焦距之外成倒立放大的实像，和投影仪的原理相同。 （3）遮挡凸透镜上半部分后，蜡烛仍然会通过下半部分的凸透镜成完整清晰的像，只是像的亮度会减弱。 （4）如下图，由于光路是可逆的，将丙图中蜡烛和光屏调换位置，同样可成清晰的像。将调换位置的丙图翻转后，即可得到点B的位置，此时易得A、B的距离为。 问题二：凸透镜成像规律 【角度1】凸透镜成放大实像时的物距与像距 【典例1】图中点划线表示某一凸透镜的主轴，但未标出透镜位置。一物体放在a、b两点间，某观察者观察到放大正立的像。当物体从a移向b时，发现正立的像逐渐增大。下列关于凸透镜L的位置及焦点F的位置，判断正确的是（　　） A．L位于b、N间，其左焦点F位于a、b间 B．L位于b、N间，其左焦点F位于M、a间 C．L位于M、a间，其右焦点F位于a、b间 D．L位于M、a间，其右焦点F位于b、N间 【答案】D 【详解】凸透镜成正立放大的虚像，物体一定在凸透镜的一倍焦距以内，当物体从a移向b时，发现正立放大的虚像逐渐增大，此时物体一定远离凸透镜，并且在凸透镜的一倍焦距以内，所以凸透镜L在M、a间，其右焦点F位于b、N间，故D正确，ABC错误。 故选D。 （1）当u＞2f时，成倒立、缩小的实像。 （2）当u=2f时，成倒立、等大的实像。 （3）当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像。 【变式1-1】蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示，若所用凸透镜焦距f=10cm，根据凸透镜成像规律，下列说法正确的是（　　） A．将蜡烛、凸透镜和光屏放置在图所示位置时，光屏上可以呈现倒立放大的实像 B．将蜡烛移到光具座上25cm刻度处时，要想光屏上呈现清晰的像，应向右移动光屏 C．将蜡烛移到光具座上35cm刻度处时，移动光屏，光屏上可以呈现倒立放大的实像 D．将蜡烛移到光具座上45cm刻度处时，移动光屏，光屏上可以呈现正立放大的虚像 【答案】C 【详解】A．将蜡烛、凸透镜和光屏放置在图所示位置时，物距等于像距等于二倍焦距，光屏上可以呈现倒立等大的实像，故A错误； B．将蜡烛移到光具座上25cm刻度处时，物距等于 50cm-25cm=25cm 大于二倍焦距，此时像距大于一倍焦距小于二倍焦距，要想光屏上呈现清晰的像，应向左移动光屏，故B错误； C．将蜡烛移到光具座上35cm刻度处时，物距等于 50cm-35cm=15cm 大于一倍焦距小于二倍焦距，移动光屏，光屏上可以呈现倒立放大的实像，故C正确； D． 将蜡烛移到光具座上45cm刻度处时，物距等于 50cm-45cm=5cm 小于一倍焦距，成虚像，虚像不能呈现在光屏上，故D错误。 故选C。 【变式1-2】一幅如图甲的漫画立在桌面上。小聪把一个装水的玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现：透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头奔向猫，如图乙。小聪观察分析：装水的圆柱形玻璃杯横切面中间厚，边缘薄，起到 （填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”）的作用，使图片横向放大、颠倒，透过水杯看到的是老鼠的实像，此时老鼠到玻璃杯的距离满足 （填“”或“”）。 【答案】 凸透镜 【详解】[1]圆柱形玻璃杯盛满水，圆柱形玻璃杯中的水中间厚边缘薄，形成水凸透镜。 [2]由乙图可知，此时的老鼠的像与甲图中的老鼠相比，是放大的，左右颠倒的实像，所以此时的物距在一倍焦距和二倍焦距之间，即 【角度2】凸透镜成虚像时的物距与像距 【典例2】用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置，下列说法中正确的是（　　） A．只向左移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰缩小的像 B．只向右移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 C．只向右移动蜡烛至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 D．只移动凸透镜至适当位置，光屏上能呈现烛焰等大的像 【答案】D 【详解】A图中物距为 45.0cm-35.0cm=10.0cm 凸透镜的焦距是10cm，物距等于焦距，光屏不能成像，只向左或向右移动光屏至适当位置，光屏上不能成像，故AB错误； C．只向右移动蜡烛至适当位置，物距小于焦距，成正立放大的虚像，光屏不能成像，故C错误； D．将凸透镜移动到55cm，物距为 55.0cm-35.0cm=20.0cm 像距为 75.0cm-55.0cm=20.0cm 此时 u=v=2f 光屏上能呈现烛焰等大的像，故D正确。 故选D。 （1）当u＜f时，成正立、放大的虚像。 【变式2-1】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像个数为（　　） A．一个 B．两个 C．无数个 D．一个也没有 【答案】D 【详解】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，而右边平面镜上，两条反向延长线没有交点，故一个虚像也没有。 故选D。 【变式2-2】如图所示，沿凸透镜的主光轴放置一把刻度尺，发光点S上发出的三条光线a、b、c射向凸透镜，其折射光线如图所示。从图上可以估测凸透镜的焦距约为 cm，发光点S所成的像是 （填“实”或“虚”）像。 【答案】 5.00 虚 【详解】[1]刻度尺的分度值为0.1cm，平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于主光轴上的某一点，这一点叫做凸透镜的焦点，从这一点到光心的距离叫做焦距，由图可知，a光线是平行于主光轴的光线，则该凸透镜的焦距为： f=5.00cm。 [2]由图可知，此时物距等于u=2.00cm，则此时物距小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，此时凸透镜成正立、放大的虚像。 【角度3】根据凸透镜的物像关系求凸透镜的焦距 【典例3】在“探究凸透镜成像”的实验中，小明将烛焰放在凸透镜前某一位置时，恰好在凸透镜后15cm处的光屏上出现一个与该烛焰等大的像，下列说法正确的是（   ） A．该凸透镜的焦距是15cm B．当物距是18cm时，光屏上呈现倒立缩小的像 C．此时的物距大于15cm D．当蜡烛因燃烧变短，光屏上的像会逐渐向下移动 【答案】B 【详解】AC．距离凸透镜15cm的光屏上得到一个清晰的与物体等大的像，所以物距和像距相等 u=v=15cm=2f 则 f=7.5cm 故AC错误； B．当物距是18cm时，此时物距大于二倍焦距，光屏上呈现倒立、缩小的实像，故B正确； D．由于过光心的入射光线经凸透镜后传播方向不变，所以随着蜡烛燃烧变短，光屏上的像将向上移动，故D错误。 故选B。 （1）当成倒立、缩小的实像时，u＞2f。 （2）当成倒立、等大的实像时，u=2f。 （3）当成倒立、放大的实像时，f＜u＜2f。 （4）当成正立、放大的虚像时，u＜f。 【变式3-1】凸透镜的焦距大小为20cm，点光源位于透镜主光轴上距离光心30cm，现移动凸透镜，使点光源距离凸透镜100cm，该过程中，点光源的像移动的路程为（　　） A．25cm B．35cm C．45cm D．55cm 【答案】D 【详解】凸透镜的焦距大小为20cm，点光源位于透镜主光轴上距离光心30cm，即 解得，现移动凸透镜，使点光源距离凸透镜100cm，则 解得 又因为物距为2f时，物像之间的距离最短，最短距离为80cm，所以像先向左移动10cm，再向右移动到最终的位置。因此这一过程中点光源的像移动的路程为55cm。 故选D。 【变式3-2】探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示，光屏上恰好成清晰的像，该像是倒立、 的实像，此凸透镜的焦距是 cm。凸透镜和光屏位置不动，将蜡烛远离凸透镜，给凸透镜“戴上”合适的 镜，可再次获得清晰的像。 【答案】 等大 15.0 凹透 【详解】[1]由图可知，物距 u=50.0cm-20.0cm=30.0cm 像距 v=80.0cm-50.0cm=30.0cm 则物距等于像距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、等大的实像。 [2]物距等于像距时，有 u=v=2f=30.0cm 解得f=15.0cm。 [3]凸透镜和光屏位置不动，将蜡烛远离凸透镜，物距会变大，像距会变小，为了再次获得清晰的像，需要使光线向远离凸透镜方向会聚，故需要给凸透镜“戴上”合适的凹透镜。 【基础强化】 1．2024年3月9日至2025年2月 28 日，天空将上演“月掩土星”的天文景象，我国境内可见两次。 “月掩土星”是由于光沿直线传播形成的。下列图所示光现象与“月掩土星”原理相同的是（    ） A．以铜为镜可以正衣冠 B．用相机定格难忘时刻 C．手影表演 D．三棱镜彩虹实验 【答案】C 【详解】A．以铜为镜可以正衣冠是光的反射，故A不符合题意； B．用相机定格难忘时刻是凸透镜成像，是利用光的折射原理，故B不符合题意； C．手影表演是利用光的直线传播，故C符合题意； D．三棱镜彩虹实验，是光通过不同介质发生折射形成的，故D不符合题意。 故选C。 2．凸透镜固定不动，当物体向某一位置接近时，凸透镜所成的像越来越大，这一位置是（　　） A．凸透镜所在的位置 B．凸透镜的焦点处 C．凸透镜的两倍焦距处 D．不存在的 【答案】B 【详解】A．物体在凸透镜的一倍焦距以外成实像，物体向凸透镜靠近时，物距减小，像距增大，像变大；当物体在凸透镜的一倍焦距以内时成虚像，当物体向凸透镜靠近时，物距减小，像距减小，像变小，故A不符合题意； BD．当物体在凸透镜的一倍焦距以外时成实像，当物体靠近凸透镜的焦点时，物距减小，像距增大，像变大；当物体在凸透镜的一倍焦距以内时成虚像，当物体靠近凸透镜焦点时，物距增大，像距增大，像变大，故B符合题意，D不符合题意； C．物体在凸透镜的两倍焦距处成倒立等大的实像，当物体在二倍焦距以外时，当物体靠近凸透镜二倍焦距时，物距减小，像距增大，像变大；当物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，物距增大，像距减小，像变小，故C不符合题意。 故选B。 3．图中S表示发光点，S’表示它的像，方框内的光学器件应是（     ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹面镜 D．凹透镜 【答案】B 【详解】几种镜的成像关系由下图可判断 故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．小强同学用凸透镜先后两次观察书上的字，看到如图所示的两种情景，则 图是虚像， 图成像的规律可应用在投影仪上。（填“甲”或“乙”） 【答案】 甲 乙 【详解】[1]如图所示，是凸透镜成像，甲成的是正立放大的像，故此时相当于放大镜，成的是正立的放大的虚像，乙图是倒立的实像。 [2]投影仪成的像是倒立的放大实像，故选乙图。 5．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，将装置调整到如图所示的位置，可以在光屏上看到一个清晰的 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，若此时将蜡烛向右移动，要想得到清晰的像，需将光屏向 （选填“左”或“右”）移动。 【答案】 缩小 右 【详解】[1][2]由图可知，物距大于像距，根据凸透镜成像规律可知，此时成的是倒立、缩小的实像。凸透镜成实像时，物近像远像变大，将蜡烛向右移动，物距减小，要想得到清晰的像，像距变大，需将光屏向右移动。 6．如图进行“探究凸透镜成像的规律”的实验。 （1）如图甲所示，将A、B两块透镜分别正对太阳光时，在光屏上出现了不同的光斑，由此判断需要用 （A/B）透镜完成实验； （2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上后，需要调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的 上； （3）正确调节蜡烛和光屏的位置，直到光屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，此时光屏上的像是倒立 （放大/等大/缩小）的实像，将蜡烛向左移动，适当调节光屏的位置再次得到清晰的像，此时所成像将 （变大/变小/不变）； （4）若把凸透镜换成直径和材料相同，但厚度更厚的另一凸透镜，放在图乙原位置上，蜡烛不动，则像成在光屏的 （左/右）方。 【答案】 B 同一高度 放大 变小 左 【详解】（1）[1]由图得，A透镜对光线有发散作用，是凹透镜；B透镜对光线有会聚作用，是凸透镜，则需要用B透镜完成实验。 （2）[2]为了使像呈现在光屏的中心，将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上后，需要调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的同一高度上。 （3）[3]由图乙得，像距大于物距，则光屏上的像是倒立放大的实像。 [4]将蜡烛向左移动，物距变大，像距变小，适当调节光屏的位置再次得到清晰的像，此时所成像将变小。 （4）[5]若把凸透镜换成直径和材料相同，但厚度更厚的另一凸透镜，放在图乙原位置上，蜡烛不动，厚度更厚的凸透镜对光线的会聚能力更强，像距更小，则像成在光屏的左方。 7．小华利用光具座做探究凸透镜成像的实验： (1)如图甲所示，说明凸透镜对光线具有 作用，该凸透镜的焦距是 cm（要估计到分度值下一位）； (2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调整使它们的中心大致在 ； (3)把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏能得到一个倒立、 的实像（填写像的性质）； （填光学仪器）就是利用这一成像规律工作的。如果将蜡烛远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动； (4)若想从光屏一侧透过透镜看到蜡烛正立的像，则烛焰到透镜的距离应 。 【答案】(1) 会聚 11.0 (2)同一高度 (3) 放大 投影仪 靠近 (4)小于11cm 【详解】（1）[1][2]由图甲可知，一束平行光经凸透镜后向一个点会聚，说明凸透镜对光线具有会聚作用；平行光经凸透镜后会聚在一个最小最亮的点，即为焦点，焦点到光线的距离即为焦距，则 f=41.0cm-30.0cm=11.0cm （2）为了使像成在光屏的中央，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上后，应调整使它们的中心大致在同一高度。 （3）[1][2]把烛焰放在距凸透镜16cm处时，此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像的特点可知，此时成像在二倍焦距之外，成倒立、放大的实像，凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、放大的实像；投影仪就是利用这一成像规律工作的。 [3]根据凸透镜成实像时的规律，物远像近像变小，物近像远像变大。因此将蜡烛远离透镜，物距变大，仍要在光屏上得到清晰的像，则像距应变小，使用光屏应向靠近透镜的方向移动。 （4）根据凸透镜成像的特点，物距在一倍焦距之内时，成正立放大的虚像，因此若想从光屏一侧透过透镜看到蜡烛正立的像，则烛焰到透镜的距离应小于一倍焦距，即小于11cm。 【素养提升】 8．当物体和屏幕的位置固定后，在它们之间放一凸透镜，但无论怎样移动凸透镜，屏幕上都找不到物体的像，这有可能是（　　） A．凸透镜的焦距太短，实像成不到屏上 B．物体和屏幕之间距离大于4倍焦距，即使能成实像，实像位置也在屏幕以外，所以无法观察到 C．凸透镜的焦距太长，物体只能成虚像而不能成实像 D．物体和屏幕之间距离正好等于4倍焦距，所以不成像 【答案】C 【详解】A．凸透镜的焦距太短，当 u＞2f 成倒立、缩小的实像；当 2f＞u＞f 成倒立、放大的实像，故A不符合题意； B．物体和屏幕之间距离大于4倍焦距，当 u＞2f 成倒立、缩小的实像；当 2f＞u＞f 成倒立、放大的实像，故B不符合题意； C．凸透镜的焦距太长，物体只能在凸透镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像，故C符合题意； D．物体和屏幕之间距离正好等于4倍焦距，则 u=v=2f 成倒立、等大的实像，故D不符合题意。 故选C。 9．通过凸透镜观察到一个放大的像，则物体应放在（　　） A．1倍焦距和2倍焦距之间 B．1倍焦距之内 C．2倍焦距之外 D．2倍焦距处 【答案】B 【详解】因为是通过凸透镜观察到一个放大的像，说明像和物体在凸透镜的同一侧，由凸透镜成像规律可知，此时物距小于焦距，成正立放大的虚像。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 10．一个物体放在凸透镜的主光轴上，在离凸透镜20厘米处可得到一个放大的实像，现将该物体放在离凸透镜10厘米的主光轴上，则一定得到（　　） A．放大的虚像 B．放大的实像 C．缩小的实像 D．放大或缩小的实像 【答案】A 【详解】当物距为20cm时，在凸透镜镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，2f>20cm>f，所以20cm>f>10cm；故在物距为10cm时，根据20cm>f>10cm可知，此时物体处于凸透镜的1倍焦距以内，故此时成正立、放大的虚像。 故选A。 11．如图所示为中国空间站的太空授课情景，王亚平老师在水球中注入一个气泡，通过水球和气泡观察到两个不同的像，此时大水球中出现了倒立的像，该像的成像原理为光的 （选填“直线传播”“折射”或“反射”），而气泡中却显示出正立缩小的像，这是因为带气泡的水球相当于 ，对光有 （选填“发散”或“会聚”）作用。 【答案】 折射 凹透镜 发散 【详解】[1]图中大水球所成的像为倒立、缩小的实像，是光的折射现象。 [2][3]中间薄两边厚的透镜叫凹透镜，气泡中却显示出王亚平正立缩小的像，这是因为带气泡的水球相当于凹透镜，凹透镜对光线有发散作用。 12．物体AB上一点P发出光通过凸透镜成像在光屏CD上的Q点，光线b穿过透镜的光心，光线a、c平行于主光轴 ①画出光线a、c经过凸透镜后的完整光路图 ； ②物体AB经过凸透镜所成的像相较物体是 （选填“倒立”或“正立”）、 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的。 【答案】 见解析 倒立 缩小 【详解】[1]根据凸透镜的三条特殊光线，过光心的光线经凸透镜后传播方向不变，平行于主光轴的光线经凸透镜后向焦点会聚，因为物体AB上一点P发出光通过凸透镜成像在光屏CD上的Q点，则光线c经凸透镜折射会聚像点Q，根据凸透镜平行于主轴的光折射后过焦点，可画出光线a的折射光线，如图所示： [2][3]由图可知，物距大于2倍焦距，根据凸透镜成像的特点可知，此时成倒立缩小的实像。 13．疯狂物理光学实验组将焦距为f的凸透镜及蜡烛、光屏置于光具座上，完成如题图甲所示的成像实验，记录每次清晰成像的物距u，像距v，绘出如题图乙所示的图线。 (1)实验前，凸透镜及烛焰、光屏三者的中心应调在 ，使像呈现在光屏中间； (2)当物距u＝1.5f，光屏上呈现 的像（选填“倒立”或“正立”），经过分析，图乙中a的值为 ； (3)实验组还总结出凸透镜折射成像的“新概念”：放大率，当烛焰成清晰实像时，在凸透镜前面放置一个凹透镜，移动光屏后再次得到一个清晰的实像，则此时这个透镜组合的放大率n （选填“变大”“变小”或“不变”）； (4)在探究物距大于二倍焦距的成像特点时，改变物距做了三次实验。与做一次实验相比较，做三次实验的好处是： ； (5)评估交流时，同组的小明建议将蜡烛换为由发光二极管组成的“F”、“T”、“H”形光源，你建议使用__________。 A．蜡烛光源 B．“F”形光源 C．“H”形光源 D．“T”形光源 【答案】(1)同一高度 (2) 倒立 3f (3)变大 (4)使实验结论具有普遍性 (5)B 【详解】（1）实验前，应调节凸透镜、烛焰、光屏三者的中心在同一高度，使像呈现在光屏中间。 （2）[1]当物距为1.5f时，即物距大于一倍焦距小于二倍焦距，根据凸透镜成像规律此时成倒立、放大的实像。 [2]由图乙可知，当物距u=1.5f时，像距为 又因折射光路是可逆的，当物距与像距的和为4.5f时成实像有两种情况，这两种情况下，物距与像距的大小是颠倒的，故a=3f。 （3）凸透镜成实像时，放大率为像距与物距的比。在凸透镜前面放置一个凹透镜，使凸透镜的聚光能力变弱，组合透镜的焦距变大。在物距不变时，利用此焦距变长的组合透镜相当于减小了物距，则像距变大。像距与物距的比值变大，故这个透镜组合的放大率变大。 （4）在探究物距大于二倍焦距的成像特点时，改变物距做了三次实验，与只做一次实验相比，多次实验可以避免偶然性，使实验结论具有普遍性。 （5）烛焰、T、H三个光源都是左右对称的，因此无法比较成像的左右关系，而F形光源上下不对称，左右也不对称，可以比较像与物的上下左右关系，效果最好，故选B。 14．小明“探究凸透镜成像规律”的装置如图所示。 (1)此时在光屏上接收到了一个与凸透镜等大的光斑（烛焰可看成点光源），可知此凸透镜的焦距为 。 (2)若用一个焦距为的凸透镜替换图中的凸透镜，仍放在刻度线位置，蜡烛位置不变，则光屏向 （选填“远离”或“靠近”）凸透镜方向移动，才能得到一个清晰的烛焰的像；若此时一只小飞虫落在了凸透镜上，光屏上的像 （选填“依然完整”或“不完整”）。 【答案】(1)15.0 (2) 靠近 依然完整 【详解】（1）光屏上接收到了一个与凸透镜等大的光斑，说明烛焰发出的光线经凸透镜后变成了平行于主光轴的平行光，则烛焰正好处在凸透镜的焦点上，可知此凸透镜的焦距为 f=25.0cm-10.0cm=15.0cm （2）[1]若用一个焦距为的凸透镜替换图中的凸透镜，仍放在刻度线位置，蜡烛位置不变，则物距不变，凸透镜焦距变短，对光的会聚能力变强，像距变小，则光屏向靠近凸透镜方向移动，才能得到一个清晰的烛焰的像。 [2]若此时一只小飞虫落在了凸透镜上，挡住了部分成像光线，但是经过凸透镜其它部分的光经仍可成像，所以，光屏上的像依然完整，由于成像光线变少，像变暗。 【能力培优】 15．一个直立的物体放在凸透镜的两倍焦距处，物体的中点恰在透镜的光轴上，后来，透镜被一割为二，对称地拉开，两个半透镜间距离等于物体高度，如图所示。则此时光屏上的像应该是图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】透镜被一割为二，对称地拉开，如图所示，变为两块凸透镜，物体放在凸透镜的两倍焦距处，由凸透镜成像规律可知，成倒立等大的实像，两个凸透镜成2个倒立等大的实像，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 16．凸透镜前有一个物体，经凸透镜折射后，在光屏上能成一个缩小的像。若物体以速度v沿垂直于主铀[即主光铀]的方向长高，则（　　） A．像也以速度v长高 B．像以大于v的速度长高 C．像以v的速度缩小 D．像以小于v的速度长高 【答案】D 【详解】凸透镜前有一个物体，经凸透镜折射后，在光屏上能成一个缩小的像。根据凸透镜的成像规律知，此时物距大于像距，若物体以速度v沿垂直于主轴的方向长高，像也在长高，但像的长高量小于物体，故像长高的速度小于v。综上分析，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 17．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图所示的位置时，光屏上C、D两处会得到清晰的烛焰的像，生活中的 （“照相机”或“投影仪”）就是利用这一成像规律工作的。只吹灭A处的烛焰，在光屏上 （选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像。如果蜡烛和光屏的位置均保持不变，向左移动透镜，将 （“能”或“不能”）在光屏上再次出现蜡烛清晰的像。 【答案】 照相机 C 能 【详解】[1]由图可知，物距大于像距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像。照相机就是根据此原理制成的。 [2]根据过光心的光线不改变方向，可以判断A处烛焰的像在D点，只吹灭A处的烛焰，D处烛焰的像不见了，C处还能看到B处烛焰的像。 [3]当u >2f时，成倒立、缩小的实像，f<v<2f；根据光路可逆，当f<u<2f，成倒立、放大的实像，v>2f。所以，当蜡烛和光屏的位置均保持不变时，向左移动透镜，根据光路可逆，将能在光屏上再次呈显蜡烛清晰的像。 18．航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器的摄像头相当于 透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的 （选填“实”或“虚”）像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变 。 【答案】 凸 实 小 【详解】[1][2]航空器的摄像头相当于凸透镜，其成像原理与照相机相同，即物体在二倍焦距以外成倒立、缩小的实像。 [3]在摄像头远离物体的过程中，物距增大，像距减小，像变小。 19．在“探究凸透镜成像规律”的实验中： (1)实验时应调节烛焰的中心、光屏的中心、透镜的中心位于 ； (2)小明将点燃的蜡烛、凸透镜固定在A、B位置如图甲所示，无论怎样移动光屏，在光屏中心都只能看到一个大小不变的圆形光斑，可能的原因是 ，凸透镜固定在B不动，蜡烛从A向左移一格，如图甲所示，为在屏上成清晰的像，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动； (3)如图乙所示，当蜡烛、凸透镜在图示位置，光屏上可得到一个清晰的像，该像应是倒立、 的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是 ； (4)实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向 方移动（选填“上”或“下”），为了重新让像成在光屏的中间，我们可以将凸透镜 （上移/下移）； (5)小明想利用下列LED发光字来研究凸透镜成像上下、左右位置关系，下列汉字适合做LED光源的是______； A．甲 B．旧 C．上 D．王 (6)小明将凸透镜换为焦距为20cm的凸透镜乙继续实验，并将凸透镜乙和光屏分别固定在70cm和85cm刻度线处，再将点燃的蜡烛从15cm刻度线处缓慢地向右移动到50cm刻度线处，在光屏上得到 次烛焰清晰像； (7)小明继续探究“视力的矫正”，他用凸透镜模拟人眼的晶状体，用光屏模拟人眼的视网膜如图丙，小明先固定蜡烛，拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，如图丙所示。撤掉眼镜后，光屏上的像变模糊，为了使像重新清晰，应将蜡烛 （选填“靠近”或“远离”）透镜；得到清晰的像后可以发现，该像的大小与原来的像相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】(1)同一高度 (2) 蜡烛在焦点上 右 (3) 放大 投影仪 (4) 上 下移 (5)C (6)0 (7) 靠近 变大 【详解】（1）为使像能成在光屏的中央，应使蜡烛的火焰、透镜、光屏三者的中心大致在同一高度处。 （2）[1]蜡烛放在了凸透镜的焦点上，烛焰射出的光线经凸透镜折射后成为一束平行光，在所以在光屏上只能看到一个大小不变的圆形光斑。 [2]由图可知该凸透镜的焦距为2格，凸透镜固定在B不动，蜡烛从A向左移一格，此时物距在焦距和二倍焦距之间，所成的像在二倍焦距之外，所以光屏应向右移动。 （3）[1][2]由图乙可知物距小于像距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，生活中的投影仪就是利用这一原理制成的。 （4）[1][2]蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像会向上方移动，为了使像成在光屏的中间，我们可以将凸透镜往下移。 （5）凸透镜成实像上下颠倒、左右相反，所以适合做LED光源的汉字是上字，故选C。 （6）凸透镜的焦距为20cm，将凸透镜乙和光屏分别固定在70cm和85cm刻度线处，此时光屏到凸透镜的距离小于焦距，而凸透镜成实像时像到凸透镜的距离都大于焦距，所以将点燃的蜡烛从15cm刻度线处缓慢地向右移动到50cm刻度线处，在光屏上得到零次烛焰清晰像。 （7）[1]拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像。近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，撤掉眼镜后，没有凹透镜对光线的发散作用，凸透镜所成的像靠近凸透镜，为了使像重新清晰的成在光屏上，则需要让像远离凸透镜，根据凸透镜成实像时物近像远像变大的规律，应将蜡烛靠近透镜。 [2]原来是凸透镜与近视眼镜（凹透镜）共同的作用下成像，后来撤掉近视眼镜，只保留凸透镜，此时前者与凸透镜相比，相当于一个焦距更长的凸透镜。因此撤掉眼镜后，相当于焦距变短，会聚能力变强，而此时蜡烛更靠近透镜，导致光线的会聚程度更高，从而形成更大的像。 20．在探究凸透镜成像规律的实验中，小明进行了如下操作，请根据小明的操作回答相关的问题： (1)实验前，小明将所用凸透镜正对着太阳，调整凸透镜的位置，当在地面上得到一个最小最亮的光斑时，测得该光斑到镜面中心的距离为10cm。此操作是为了测量凸透镜的 ； (2)实验开始时，小明依次在光具座上放上蜡烛、凸透镜和光屏，并调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在 ，此操作的目的是使像能呈现在光屏的中央； (3)接着，小明把凸透镜、蜡烛放在如图所示的位置，通过移动光屏，在光屏上将能得到一个清晰的倒立、 （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像； (4)若保持凸透镜位置不变，使蜡烛向靠近凸透镜的方向移动5cm，若想光屏上能呈现清晰的像，小明应 （选填“向左”或“向右”）移动光屏，此时光屏上的像的大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (5)若将蜡烛继续向靠近凸透镜的方向移动，最后小明发现不管如何移动光屏，光屏上都不能出现清晰的像，原因是此时物距小于焦距，凸透镜所成的像是 像，生活中应用此成像原理的是 （选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）。 【答案】(1)焦距 (2)同一高度 (3)缩小 (4) 向右 变大 (5) 虚 放大镜 【详解】（1）将所用凸透镜正对着太阳，调整凸透镜的位置，在地面上得到一个最小最亮的光斑，此位置是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距。此操作是测量凸透镜的焦距，凸透镜的焦距f=10cm。 （2）做凸透镜成像实验，要使烛焰的焰心，凸透镜的中心，光屏的中心三者位于同一高度，目的是使像成在光屏的中央。 （3）由图可知，物距 u=50.0cm-20.0cm=30.0cm 大于2f，所以此时成倒立、缩小的实像。 （4）[1][2]凸透镜成实像时：物近像远像变大，若保持凸透镜位置不变，使蜡烛向靠近凸透镜的方向移动5cm，物距变小，像距变大，应该向右调整光屏的位置，得到的清晰像，此时像变大。 （5）[1][2]若将蜡烛继续向靠近凸透镜的方向移动，当物距小于焦距，凸透镜所成的像是虚像，生活中应用此成像原理的是放大镜。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第三章 光的折射 透镜 课时3.3 凸透镜成像的规律 2024年课程标准 物理素养 1、了解凸透镜成像的规律。 2、了解凸透镜成虚像的条件。 3、了解凸透镜成实像的条件。 物理观念：理解凸透镜成像规律。 科学思维：熟知凸透镜成虚像和实像时，物距和像距的特点。 科学探究：通过实验透析凸透镜成像的规律。 科学态度与责任：知道凸透镜成像的应用。 知识点一、凸透镜成像规律及应用 1、凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） 应用 u﹥2f 倒立、缩小的实像 f﹤v﹤2f 照相机（图a） u=2f 倒立、等大的实像 v=2f 图d f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v﹥2f 投影仪（图b） u=f 不成像 射出的是平行光线 0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 v﹥f 放大镜（图c） a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f c.0﹤u﹤f d.u=2f 凸透镜成像规律需要牢记，同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀：“物大焦， 倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。 2、凹透镜成像规律：如图所示，凹透镜始终成缩小、正立的虚像。 3、凸透镜成像的应用 物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位置关系 u＞2f 2f＞v＞f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影、投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 特别提醒 （1）实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点。（2）虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成。 （3）虚像，物、像同侧；实像，物、像异侧。 如图是在商场中常见的刷脸支付的场景。当人走近摄像头时，补光灯自动打开，照亮 （填“人脸”或“显示屏”）；要使屏幕上的像更大些，人应该离镜头 一些（填“远”或“近”）。 知识点二、探究凸透镜成像规律实验 1、实验目的：探究凸透镜成像特点与规律。 2、实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴。 3、器材作用 （1）凸透镜：实验主体。 （2）光具座：固定光屏、蜡烛与凸透镜在同一直线上。 （3）蜡烛：光源（物体）。 （4）火柴：点燃蜡烛。 （5）光屏：承接成像。 4、实验步骤 步骤①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 步骤②把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 步骤③把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 步骤④把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。步骤⑤把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像。 步骤⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，看在光屏上还能否成像。 步骤⑦记录数据。 步骤⑧整理实验器材。 特别提醒 1、实验环境要在较暗的环境中进行实验的目的：使实验现象更明显。 2、确定凸透镜焦距的方法 （1）平行光聚焦法： 用平行于凸透镜主光轴的光（或太阳光）垂直照射凸透镜，当光屏上承接到最小最亮的光斑时，该光斑到凸透镜光心的距离为焦距。 （2）2倍焦距法： 当光屏上承接到倒立、等大的实像时，此时物距或像距的1/2为凸透镜的焦距。 在探究“凸透镜成像的规律”的实验中，进行如下实验。 (1)如图甲所示，测得本实验所用凸透镜的焦距为 cm。调节后光屏上出现清晰的像，如图乙所示，这个像是倒立、 （选填“放大”或“缩小”）的实像； (2)人的眼睛是通过改变晶状体的弯曲程度来看清远近不同物体的，现将图乙中虚线圆圈部分当做人的“眼睛”，当蜡烛远离“眼睛”时，“眼睛”需调节凸透镜的弯曲程度变 （选填“大”或“小”），来改变其对光线的偏折能力，从而在光屏上成清晰的像。若该“眼睛”无法调节，则患了 眼； (3)如果小明只将图中的凸透镜换成薄玻璃板，前后移动光屏，他 （选填“能”或“不能”）在光屏上直接观察到烛焰的像。 问题一：探究凸透镜成像规律实验 【角度1】探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤 【典例1】在研究“凸透镜成像规律”的实验中。 (1)蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，恰能在光屏上得到一个清晰倒立、等大的实像，则凸透镜的焦距为 cm； (2)保持蜡烛与凸透镜位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，将光屏向右移动才能重新得到清晰的像，此时像将 ，换用的凸透镜焦距可能是20cm还是30cm、 cm； (3)将图中的凸透镜换成玻璃板后光屏上的像消失了，原因是 。 1、共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 2、把蜡烛放在较远处，使u＞2f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。 3、把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于2f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 4、把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2f＞u＞f，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 5、把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像 【变式1-1】在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未画出）。以下判断全部正确的是（    ） ①本次成像规律与投影仪原理相同 ②凸透镜的焦距可能是15cm ③将蜡烛向左移动，要得到清晰的像，需要将光屏也向左移动，此时像会变的更小 ④保持蜡烛与光屏位置不变，只移动凸透镜，光屏上也可以出现清晰的像 A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．①③④ 【变式1-2】小明用光具座、蜡烛、夹子和透明胶膜组成的水透镜、光屏等器材模拟眼睛看到物体的过程。（将两个夹子同时向中心移动相同距离使得水透镜变厚，焦距变小、反之水透镜变薄焦距变大）。 (1)如图，向透明胶膜中注入一定量的水，为使像呈在光屏中央，需调整烛焰、水透镜、光屏三者的中心在 ，此时恰好在光屏上呈现清晰的像，则所成的像是倒立、 的实像，用来模拟正常的眼球成像； (2)接下来将两个夹子同时向中心移动相同距离，观察到光屏上的像变模糊，此过程模拟的是 （选填“远视”或“近视”）眼的成因；我们仅需将光屏适当向 （选填“左”或“右”）移动，光屏上可重新得到清晰的像；在实际生活中，患有上述视力疾病的人群为了能看清物体，通常会配戴眼镜进行调节，此眼镜为 （选填“凸”或“凹”）透镜。 【角度2】探究凸透镜成像规律的实验注意事项和错误分析 【典例2】做“凸透镜成像”实验时，小明同学从左到右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏。 (1)凸透镜焦距是10cm，当光屏距凸透镜16cm时，烛焰在光屏上成清晰 的像（选填“放大”、“缩小”或“等大”），生活中的应用是 ； (2)若凸透镜不动，将光屏和烛焰都向左移动2cm，光屏上的像变模糊。若要使光屏上的像清晰，则可以在透镜左侧靠近透镜处放置一个合适的 （选填“远”或“近”）视眼镜片，或者将透镜适当向 （选填“左”或“右”）移动； (3)同组的小华同学用甲、乙两个不同焦距的凸透镜分别距离课本上的字10cm处观察到两种情景，如图所示，则甲的焦距 （选填“大于”“小于”或“等于”）乙的焦距。 遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗。 【变式2-1】用一个凸透镜使一个明亮的物体成像在光屏上，如果用一张卡片遮住凸透镜的上半部分，结果是（　　） A．像的上半部分消失 B．像的上半部分消失 C．像仍是完整的，但比不遮卡片时暗些 D．像仍是完整的，完全不受影响 【变式2-2】同学们利用如图所示器材探究“凸透镜成像规律”，操作如下： （1）小艳同学先利用一束平行光测量凸透镜的焦距，如图甲所示，则该透镜的焦距是 cm； （2）实验时应调节“F”光源和光屏的中心位于凸透镜的 上； （3）“F”光源、透镜和光屏如图乙放置，在光屏上可呈现清晰的像，若人眼在图示位置观察，则看到的像如图丙中的 ，生活中的 就是利用这个成像特点制成的；将“F”光源移至15cm处，为使光屏上出现清晰的像，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动。如果不移动光屏，可以在凸透镜前加一个合适的 透镜（选填“凸”或“凹”），也可以使光屏上出现清晰的像。 【角度3】探究凸透镜成像规律的实验结论 【典例3】（1）在“探究凸透镜成像的规律”实验中。 （1）让凸透镜正对平行光，调整凸透镜到光屏的距离，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距 cm； （2）在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，这样做的目的是 ； （3）如图乙所示，将凸透镜固定在50cm刻度线处，将点燃的蜡烛移动到35cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的 （选填“实”或“虚”）像，利用该成像规律制成的光学仪器是 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）； （4）在如图乙所示的实验基础上，将点燃的蜡烛向左移动一段距离后，应将光屏适当向 （选填“左”或“右”）移动才能在光屏上成清晰的像，且成的像的大小 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； （5）实验过程中，由于蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像将向光屏的 （选填“上半部”或“下半部”）移动。 当u＞2f时，成倒立、缩小的实像；当u=2f时，成倒立、等大的实像；当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像；当u＜f时，成正立、放大的虚像。 【变式3-1】我国某新型战斗机配有光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似。从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的像是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、等大的实像 C．倒立、放大的实像 D．正立、放大的虚像 【变式3-2】在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中： (1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中一条可能的原因： 。 (2)调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，光屏应向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动;该过程相当于生活中透镜 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。 (3)实验过程中，将凸透镜的上半部分用不透明的纸遮住时，光屏上 （选填“能”或“不能”）成清晰的像。 (4)如图丙所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像（图中像未标出），蜡烛和光屏不动，只移动透镜到B处光屏上再次成清晰的像，透镜先后两次所在位置A、B之间的距离s= （用L0、L表示）。 问题二：凸透镜成像规律 【角度1】凸透镜成放大实像时的物距与像距 【典例1】图中点划线表示某一凸透镜的主轴，但未标出透镜位置。一物体放在a、b两点间，某观察者观察到放大正立的像。当物体从a移向b时，发现正立的像逐渐增大。下列关于凸透镜L的位置及焦点F的位置，判断正确的是（　　） A．L位于b、N间，其左焦点F位于a、b间 B．L位于b、N间，其左焦点F位于M、a间 C．L位于M、a间，其右焦点F位于a、b间 D．L位于M、a间，其右焦点F位于b、N间 （1）当u＞2f时，成倒立、缩小的实像。 （2）当u=2f时，成倒立、等大的实像。 （3）当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像。 【变式1-1】蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示，若所用凸透镜焦距f=10cm，根据凸透镜成像规律，下列说法正确的是（　　） A．将蜡烛、凸透镜和光屏放置在图所示位置时，光屏上可以呈现倒立放大的实像 B．将蜡烛移到光具座上25cm刻度处时，要想光屏上呈现清晰的像，应向右移动光屏 C．将蜡烛移到光具座上35cm刻度处时，移动光屏，光屏上可以呈现倒立放大的实像 D．将蜡烛移到光具座上45cm刻度处时，移动光屏，光屏上可以呈现正立放大的虚像 【变式1-2】一幅如图甲的漫画立在桌面上。小聪把一个装水的玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现：透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头奔向猫，如图乙。小聪观察分析：装水的圆柱形玻璃杯横切面中间厚，边缘薄，起到 （填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”）的作用，使图片横向放大、颠倒，透过水杯看到的是老鼠的实像，此时老鼠到玻璃杯的距离满足 （填“”或“”）。 【角度2】凸透镜成虚像时的物距与像距 【典例2】用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置，下列说法中正确的是（　　） A．只向左移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰缩小的像 B．只向右移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 C．只向右移动蜡烛至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像 D．只移动凸透镜至适当位置，光屏上能呈现烛焰等大的像 （1）当u＜f时，成正立、放大的虚像。 【变式2-1】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像个数为（　　） A．一个 B．两个 C．无数个 D．一个也没有 【变式2-2】如图所示，沿凸透镜的主光轴放置一把刻度尺，发光点S上发出的三条光线a、b、c射向凸透镜，其折射光线如图所示。从图上可以估测凸透镜的焦距约为 cm，发光点S所成的像是 （填“实”或“虚”）像。 【角度3】根据凸透镜的物像关系求凸透镜的焦距 【典例3】在“探究凸透镜成像”的实验中，小明将烛焰放在凸透镜前某一位置时，恰好在凸透镜后15cm处的光屏上出现一个与该烛焰等大的像，下列说法正确的是（   ） A．该凸透镜的焦距是15cm B．当物距是18cm时，光屏上呈现倒立缩小的像 C．此时的物距大于15cm D．当蜡烛因燃烧变短，光屏上的像会逐渐向下移动 （1）当成倒立、缩小的实像时，u＞2f。 （2）当成倒立、等大的实像时，u=2f。 （3）当成倒立、放大的实像时，f＜u＜2f。 （4）当成正立、放大的虚像时，u＜f。 【变式3-1】凸透镜的焦距大小为20cm，点光源位于透镜主光轴上距离光心30cm，现移动凸透镜，使点光源距离凸透镜100cm，该过程中，点光源的像移动的路程为（　　） A．25cm B．35cm C．45cm D．55cm 【变式3-2】探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示，光屏上恰好成清晰的像，该像是倒立、 的实像，此凸透镜的焦距是 cm。凸透镜和光屏位置不动，将蜡烛远离凸透镜，给凸透镜“戴上”合适的 镜，可再次获得清晰的像。 【基础强化】 1．2024年3月9日至2025年2月 28 日，天空将上演“月掩土星”的天文景象，我国境内可见两次。 “月掩土星”是由于光沿直线传播形成的。下列图所示光现象与“月掩土星”原理相同的是（    ） A．以铜为镜可以正衣冠 B．用相机定格难忘时刻 C．手影表演 D．三棱镜彩虹实验 2．凸透镜固定不动，当物体向某一位置接近时，凸透镜所成的像越来越大，这一位置是（ ） A．凸透镜所在的位置 B．凸透镜的焦点处 C．凸透镜的两倍焦距处 D．不存在的 3．图中S表示发光点，S’表示它的像，方框内的光学器件应是（     ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹面镜 D．凹透镜 4．小强同学用凸透镜先后两次观察书上的字，看到如图所示的两种情景，则 图是虚像， 图成像的规律可应用在投影仪上。（填“甲”或“乙”） 5．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，将装置调整到如图所示的位置，可以在光屏上看到一个清晰的 （选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，若此时将蜡烛向右移动，要想得到清晰的像，需将光屏向 （选填“左”或“右”）移动。 6．如图进行“探究凸透镜成像的规律”的实验。 （1）如图甲所示，将A、B两块透镜分别正对太阳光时，在光屏上出现了不同的光斑，由此判断需要用 （A/B）透镜完成实验； （2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上后，需要调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的 上； （3）正确调节蜡烛和光屏的位置，直到光屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，此时光屏上的像是倒立 （放大/等大/缩小）的实像，将蜡烛向左移动，适当调节光屏的位置再次得到清晰的像，此时所成像将 （变大/变小/不变）； （4）若把凸透镜换成直径和材料相同，但厚度更厚的另一凸透镜，放在图乙原位置上，蜡烛不动，则像成在光屏的 （左/右）方。 7．小华利用光具座做探究凸透镜成像的实验： (1)如图甲所示，说明凸透镜对光线具有 作用，该凸透镜的焦距是 cm（要估计到分度值下一位）； (2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，调整使它们的中心大致在 ； (3)把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏能得到一个倒立、 的实像（填写像的性质）； （填光学仪器）就是利用这一成像规律工作的。如果将蜡烛远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 （选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动； (4)若想从光屏一侧透过透镜看到蜡烛正立的像，则烛焰到透镜的距离应 。 【素养提升】 8．当物体和屏幕的位置固定后，在它们之间放一凸透镜，但无论怎样移动凸透镜，屏幕上都找不到物体的像，这有可能是（　　） A．凸透镜的焦距太短，实像成不到屏上 B．物体和屏幕之间距离大于4倍焦距，即使能成实像，实像位置也在屏幕以外，所以无法观察到 C．凸透镜的焦距太长，物体只能成虚像而不能成实像 D．物体和屏幕之间距离正好等于4倍焦距，所以不成像 9．通过凸透镜观察到一个放大的像，则物体应放在（　　） A．1倍焦距和2倍焦距之间 B．1倍焦距之内 C．2倍焦距之外 D．2倍焦距处 10．一个物体放在凸透镜的主光轴上，在离凸透镜20厘米处可得到一个放大的实像，现将该物体放在离凸透镜10厘米的主光轴上，则一定得到（　　） A．放大的虚像 B．放大的实像 C．缩小的实像 D．放大或缩小的实像 11．如图所示为中国空间站的太空授课情景，王亚平老师在水球中注入一个气泡，通过水球和气泡观察到两个不同的像，此时大水球中出现了倒立的像，该像的成像原理为光的 （选填“直线传播”“折射”或“反射”），而气泡中却显示出正立缩小的像，这是因为带气泡的水球相当于 ，对光有 （选填“发散”或“会聚”）作用。 12．物体AB上一点P发出光通过凸透镜成像在光屏CD上的Q点，光线b穿过透镜的光心，光线a、c平行于主光轴 ①画出光线a、c经过凸透镜后的完整光路图 ； ②物体AB经过凸透镜所成的像相较物体是 （选填“倒立”或“正立”）、 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的。 13．疯狂物理光学实验组将焦距为f的凸透镜及蜡烛、光屏置于光具座上，完成如题图甲所示的成像实验，记录每次清晰成像的物距u，像距v，绘出如题图乙所示的图线。 (1)实验前，凸透镜及烛焰、光屏三者的中心应调在 ，使像呈现在光屏中间； (2)当物距u＝1.5f，光屏上呈现 的像（选填“倒立”或“正立”），经过分析，图乙中a的值为 ； (3)实验组还总结出凸透镜折射成像的“新概念”：放大率，当烛焰成清晰实像时，在凸透镜前面放置一个凹透镜，移动光屏后再次得到一个清晰的实像，则此时这个透镜组合的放大率n （选填“变大”“变小”或“不变”）； (4)在探究物距大于二倍焦距的成像特点时，改变物距做了三次实验。与做一次实验相比较，做三次实验的好处是： ； (5)评估交流时，同组的小明建议将蜡烛换为由发光二极管组成的“F”、“T”、“H”形光源，你建议使用__________。 A．蜡烛光源 B．“F”形光源 C．“H”形光源 D．“T”形光源 14．小明“探究凸透镜成像规律”的装置如图所示。 (1)此时在光屏上接收到了一个与凸透镜等大的光斑（烛焰可看成点光源），可知此凸透镜的焦距为 。 (2)若用一个焦距为的凸透镜替换图中的凸透镜，仍放在刻度线位置，蜡烛位置不变，则光屏向 （选填“远离”或“靠近”）凸透镜方向移动，才能得到一个清晰的烛焰的像；若此时一只小飞虫落在了凸透镜上，光屏上的像 （选填“依然完整”或“不完整”）。 【能力培优】 15．一个直立的物体放在凸透镜的两倍焦距处，物体的中点恰在透镜的光轴上，后来，透镜被一割为二，对称地拉开，两个半透镜间距离等于物体高度，如图所示。则此时光屏上的像应该是图中的（　　） A．B．C．D． 16．凸透镜前有一个物体，经凸透镜折射后，在光屏上能成一个缩小的像。若物体以速度v沿垂直于主铀[即主光铀]的方向长高，则（　　） A．像也以速度v长高 B．像以大于v的速度长高 C．像以v的速度缩小 D．像以小于v的速度长高 17．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图所示的位置时，光屏上C、D两处会得到清晰的烛焰的像，生活中的 （“照相机”或“投影仪”）就是利用这一成像规律工作的。只吹灭A处的烛焰，在光屏上 （选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的像。如果蜡烛和光屏的位置均保持不变，向左移动透镜，将 （“能”或“不能”）在光屏上再次出现蜡烛清晰的像。 18．航空器可用于高空摄影、旅游观光等，航空器的摄像头相当于 透镜，远处的物体通过摄像头成倒立缩小的 （选填“实”或“虚”）像。在摄像头远离物体的过程中，像的大小将变 。 19．在“探究凸透镜成像规律”的实验中： (1)实验时应调节烛焰的中心、光屏的中心、透镜的中心位于 ； (2)小明将点燃的蜡烛、凸透镜固定在A、B位置如图甲所示，无论怎样移动光屏，在光屏中心都只能看到一个大小不变的圆形光斑，可能的原因是 ，凸透镜固定在B不动，蜡烛从A向左移一格，如图甲所示，为在屏上成清晰的像，光屏应向 （选填“左”或“右”）移动； (3)如图乙所示，当蜡烛、凸透镜在图示位置，光屏上可得到一个清晰的像，该像应是倒立、 的实像，生活中利用这个规律制成的光学仪器是 ； (4)实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向 方移动（选填“上”或“下”），为了重新让像成在光屏的中间，我们可以将凸透镜 （上移/下移）； (5)小明想利用下列LED发光字来研究凸透镜成像上下、左右位置关系，下列汉字适合做LED光源的是______； A．甲 B．旧 C．上 D．王 (6)小明将凸透镜换为焦距为20cm的凸透镜乙继续实验，并将凸透镜乙和光屏分别固定在70cm和85cm刻度线处，再将点燃的蜡烛从15cm刻度线处缓慢地向右移动到50cm刻度线处，在光屏上得到 次烛焰清晰像； (7)小明继续探究“视力的矫正”，他用凸透镜模拟人眼的晶状体，用光屏模拟人眼的视网膜如图丙，小明先固定蜡烛，拿一个近视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，如图丙所示。撤掉眼镜后，光屏上的像变模糊，为了使像重新清晰，应将蜡烛 （选填“靠近”或“远离”）透镜；得到清晰的像后可以发现，该像的大小与原来的像相比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 20．在探究凸透镜成像规律的实验中，小明进行了如下操作，请根据小明的操作回答相关的问题： (1)实验前，小明将所用凸透镜正对着太阳，调整凸透镜的位置，当在地面上得到一个最小最亮的光斑时，测得该光斑到镜面中心的距离为10cm。此操作是为了测量凸透镜的 ； (2)实验开始时，小明依次在光具座上放上蜡烛、凸透镜和光屏，并调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在 ，此操作的目的是使像能呈现在光屏的中央； (3)接着，小明把凸透镜、蜡烛放在如图所示的位置，通过移动光屏，在光屏上将能得到一个清晰的倒立、 （选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像； (4)若保持凸透镜位置不变，使蜡烛向靠近凸透镜的方向移动5cm，若想光屏上能呈现清晰的像，小明应 （选填“向左”或“向右”）移动光屏，此时光屏上的像的大小将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）； (5)若将蜡烛继续向靠近凸透镜的方向移动，最后小明发现不管如何移动光屏，光屏上都不能出现清晰的像，原因是此时物距小于焦距，凸透镜所成的像是 像，生活中应用此成像原理的是 （选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！12 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$