课时 4.2 探究凸透镜成像的规律-【帮课堂】2024-2025学年八年级物理上册同步学与练[北师大版(北京) (2024)]

第四章 透镜及其应用 课时 4.2 探究凸透镜成像的规律 2022年课程标准 物理素养 2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。探究并了解凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用。 4.2.8 探究凸透镜成像的规律。 物理观念：了解光，能用知识解释自然界的有关现象，解决日常生活中的有关问题，形成初步的运动和相互作用观念。 科学思维：知道光线等物理模型；能运用光的一些规律分析简单问题，并获得结论；能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据，具有使用科学证据的意识；能根据知识，指出交流中有关说法的不当之处，并能提出自己的见解。 科学探究：能基于观察和实验，提出与光现象有关的科学探究问题，并作出有依据的猜想与假设；在关于光的反射、平面镜成像等科学探究中，能制订初步的实验方案；能正确使用相关器材获取实验数据；能通过对数据的比较与分析，发现数据的特点，进行初步的因果判断，得出实验结论；能表述实验过程和结果，撰写实验报告。 科学态度与责任：知道物理学是对相关自然现象的描述与解释，物理学研究需要观察、实验和推理，体会物理学对人类生活和社会发展的影响；具有对光知识的学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。 一、实验：探究凸透镜成像规律 1.实验器材：光具座、蜡烛、透镜、光屏。 2.实验步骤： （1）在光具座上依次放置蜡烛、透镜、光屏。 （2）点燃蜡烛，调整凸透镜、光屏高度，使它们的中心在同一高度。 （3）让烛焰通过凸透镜成放大实像，记下此时的物距、像距。 （4）分别让烛焰通过凸透镜成等大实像、缩小实像、放大虚像，重复上述实验操作。 3.实验结论： 物距u 变化 像的性质 像距v 变化 应用 倒正 大小 实虚 u>2f 逐渐减小 倒立 缩小 实像 2f>v>f 逐渐增大 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 测焦距 2f>u>f 倒立 放大 实像 v>2f 投影仪 u=f 不成像 平行光 u<f 正立 放大 虚像 放大镜 4.实验常考点： （1）实验在较暗的环境下进行，使实验现象更明显。 （2）实验前调整烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度， 目的：使像成在光屏的中央。 （3）蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向上移动，为了使像仍在光屏中央，可采取： A.向上移动蜡烛。 B.向上移动光屏。 C.向下移动凸透镜。 （4）实验中，如果光屏上找不到像，原因可能是： A.烛焰、凸透镜和光屏的中心没有在同一高度。 B.物距小于或等于一倍焦距，不成实像。 C.物距太小，像距太大，超过了光具座的范围。 （5）成清晰实像时，蜡烛与光屏位置互换，仍能成清晰的像。因为折射光路可逆。 （6）用纸板遮住透镜部分或凸透镜部分破损缺失，光屏上仍能成完整的像，不过像变暗。 （7）成实像时，保持蜡烛、透镜位置不变，撤去光屏，仍能成像： 因为实像是由实际光线会聚形成的，与有无光屏没有关系。 （8）实验中，常用发光F形光源代替蜡烛，这样做成像稳定，容易对比像与物的倒正及左右关系。 （9）凸透镜的两条动态变化规律： A.成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。 B.成虚像时，物近像近像变小，物远像远像变大。 2、 判断凸透镜成像的方法 1.比较u与f的关系：如u>2f成倒立缩小实像。 2.比较v与f的关系：如v>2f成倒立放大实像。 3.比较u与v的关系：如u>v成倒立缩小实像。 问题一：探究凸透镜成像的规律 【角度1】实验装置和操作步骤 【典例1】下列有关物理规律的实验探究操作方法不正确的是（　　） A．在探究固体熔化时温度的变化规律时，温度计的玻璃泡要始终留在液体中读数 B．在探究凸透镜成像规律时，保持烛焰中心、透镜中心、光屏中心在同一高度 C．在探究重力的大小跟质量的关系时，要保证弹簧测力计竖直放置测重力 D．在探究阻力对物体运动的影响时，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下 【知识点】探究阻力对物体运动影响的实验装置和实验步骤、温度计的构造和原理、探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤、实验：探究重力大小与质量的关系 【变式1-1】下图为小明制作的幻灯机的示意图，将一个印有图案的透明胶片插入插槽后，调节胶片到灯泡之间的距离，直至在银幕上出现清晰的像（未画出），则（　　） A．幻灯机在银幕上成倒立、放大的虚像 B．若要使成像更大一些，胶片应该向左移动适当距离 C．若小昆虫落在凸透镜中央，银幕上仍能呈现胶片完整的像 D．能从不同角度看到银幕上的像，是因为光在银幕上发生了镜面反射 【变式1-2】如图所示，将焦距为的凸透镜固定在光具座刻度线处，此时在光屏中心已成烛焰清晰的像，下列说法正确的是（　　） A．烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度 B．此时烛焰在光屏上的成像特点与投影仪成像特点相同 C．当蜡烛移至刻度线处时，要使光屏上仍能成像则应向右移动光屏 D．若蜡烛移至刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的像 【角度2】实验结论 【典例2】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，光具座上依次摆放蜡烛、凸透镜和光屏，如图所示，此时烛焰在光屏上恰好成清晰等大的像。下列说法正确的是（    ） A．凸透镜的焦距为20cm B．实验过程中，蜡烛烧短之后，成像会在光屏的下方 C．保持凸透镜位置不动，将蜡烛移至15cm刻度处，移动光屏得到清晰的像，此时与照相机的成像原理相同 D．在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜，要想光屏上得到清晰的像，光屏需要向左移动 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、根据凸透镜的物像关系求凸透镜的焦距、近视眼和远视眼的矫正方法及光路图 【变式2-1】投影仪、照相机和放大镜都是凸透镜成像原理的具体应用。如图所示，下列关于投影仪、照相机、放大镜使用和成像的说法正确的是（　　） A．投影仪：被投影的物体应在甲区域内，成倒立、放大的实像 B．照相机：被拍物体应在甲区域内，成倒立、缩小的实像 C．放大镜：被观察物体应在乙区域内，成正立、放大的虚像 D．放大镜：被观察物体应在丙区域内，成正立、放大的实像 【变式2-2】如图是隋唐洛阳城“天堂”上空出现日晕的精彩瞬间，以下关于此现象的描述错误的是（　　） A．日晕是太阳光通过云层时被云层中的冰晶分解成七彩光形成的，这是光的色散现象 B．拍照时，“天堂”通过镜头成倒立缩小的实像 C．若想要拍摄“天堂”顶部的特写，摄影者要靠近“天堂”，同时将相机镜头前伸 D．若想要拍摄“天堂”的全貌，摄影者要远离“天堂”，同时将相机镜头前伸 问题二：凸透镜成像规律的应用 【角度1】成实像时像距、物距变化规律 【典例1】探究“凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示时，光屏上得到清晰的像。则以下说法正确的是（　　） A．像是倒立、缩小的实像 B．像是正立、缩小的实像 C．将蜡烛光屏都靠近透镜，光屏上能再次得到清晰的像 D．将蜡烛逐渐靠近透镜的过程中，所成的像始终一直变小 【知识点】凸透镜成缩小实像时的物距与像距、凸透镜成实像时像距随物距的变化规律 【变式1-1】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，当蜡烛、凸透镜、光屏放置的位置如图所示时，烛焰在光屏上成清晰的倒立、等大的像。下列说法中（    ） ①该凸透镜的焦距为 ②将蜡烛放在d点时成像规律与投影仪成像原理相同 ③将蜡烛由b点移至a点时，移动光屏，可在光屏上成更小的像 ④将蜡烛放在c点，移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的像 A．只有①③正确 B．只有④正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确 【变式1-2】如图所示，把眼镜片放在烛焰与凸透镜之间，调节光屏得到烛焰清晰的像，撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当远离凸透镜，光屏上重新得到清晰的像，该眼镜片（　　） A．是凹透镜，属近视眼镜 B．是凹透镜，属远视眼镜 C．是凸透镜，属近视眼镜 D．是凸透镜，属远视眼镜 【角度2】物象关系求焦距 【典例2】当物体距凸透镜16cm时，在凸透镜的另一侧的光屏上成一个清晰缩小的像。固定物体和光屏的位置不动，若将凸透镜向远离光屏方向移动4cm，则在光屏上又成一个清晰的像，那么凸透镜的焦距f的范围是（　　） A． B． C． D． 【知识点】根据凸透镜的物像关系求凸透镜的焦距 【变式2-1】当物体距离凸透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像，若保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上又成一清晰的缩小的像。则凸透镜的焦距为（　　） A．f<2cm B．2cm<f<4cm C．4cm<f<5cm D．5cm<f<8cm 【变式2-2】在“探究凸透镜成像的规律”的实验过程中，当装置位于如图所示位置时，光屏上呈现清晰的烛焰像，下列判断正确的是（　　） ①凸透镜的焦距可能为6cm ②根据此时的成像规律可以制成投影仪 ③若保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移至65cm刻度线处，光屏上可以再次成像 ④在蜡烛和凸透镜之间放上一个远视眼镜，则将光屏向右移动适当距离可以再次成像 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【基础强化】 1．在“探究凸透镜成像规律”的实验过程中，与如图所示的情景（从前方能看到我国航天员王亚平在水球中成的像）成像原理相同的是（　　） A． B． C． D． 2．如图所示，主光轴上有一点光源，在透镜的另一侧有一光屏，点光源通过凸透镜在光屏上形成一个光斑，现让光屏稍微靠近凸透镜，光斑的面积会减小，设凸透镜的焦距为f，由此可判断 A．d一定小于f B．d一定大于2f C．d一定大于f，小于2f D．d可能大于2f，也可能小于f 3．在探究凸透镜成像的实验中，光屏上有一个清晰的烛焰像，若用一张硬纸板遮去凸透镜上面的一半镜面，则光屏上像的变化情况是：  （    ） A．屏上的像消失 B．像变得模糊不清，需要重新调节光屏的位置 C．光屏上只有一半烛焰的像 D．光屏上仍有完整的像，只是亮度减弱 4．在“探究凸透镜成像规律”时，小明将蜡烛沿主光轴由距透镜90cm移至120cm的过程中，发现烛焰在如图所示位置光屏上的像一直比较清晰。若他再将蜡烛移至距透镜15cm处，移动光屏，则屏上的像一定是（　　） A．缩小的像 B．等大的像 C．放大的像 D．正立的像 5．在探究“凸透镜成像的规律”时，把蜡烛放在凸透镜前，在距蜡烛30cm的光屏上可接收到倒立缩小清晰的像。则该凸透镜的焦距可能为（　　） A．5cm B．10cm C．15cm D．20cm 6．在利用航空摄影拍摄到的我市城区一角时，如果拍摄时所用照相机的镜头焦距是50mm,则胶片到镜头的距离应 A．大于100mm B．大于50mm小于100mm C．小于50mm D．等于50mm 7．如图所示，使用手机摄像头扫描维码时，成缩小的实像．下列仪器成像特点与其相同的是（） A．放大镜 B．照相机 C．投影仪 D．显微镜 8．用凸透镜观察地图时，应将地图放在凸透镜的 A．一倍焦距以内 B．焦点处 C．一倍焦距到两倍焦距之间 D．两倍焦距处 9．如图所示，在探究“凸透镜成像的实验”中，烛焰在光屏上成了清晰的像，下列说法不正确的是（　　） A．此时，光屏上成的是倒立、放大的实像 B．该凸透镜的焦距可能是10cm C．如果在凸透镜左前方放一近视眼镜，向右移动光屏才能再次成清晰的像 D．凸透镜位置不动，向右移动蜡烛并适当调节光屏位置可得到等大倒立的实像 【素养提升】 10．如图所示，小明同学在“探究凸透镜成像规律”实验时，烛焰在光屏上成了一个清晰的像，下列说法正确的是（　　） A．投影仪就是利用这一成像原理制成的 B．实验中蜡烛越烧越短，光屏上蜡烛的像向下移动 C．为了从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较光滑的玻璃板 D．要使光屏上烛焰的像变大，需将蜡烛靠近凸透镜 11．某实验小组做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上如图所示位置时，烛焰恰能在光屏上成清晰的像（像未画出），下列说法正确的是（　　） A．图中成像原理与投影仪成像原理相同 B．蜡烛燃烧变短，光屏上像的位置会下降 C．凸透镜不动，只将蜡烛移到15cm刻度线处，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像 D．凸透镜不动，只将蜡烛移到5cm刻度线处，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像 【能力培优】 12．蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图，这时蜡烛在光屏上成清晰的像，下列说法正确的是（　　） A．光屏上形成的是烛焰倒立等大的实像 B．图中成像特点与照相机成像特点完全相同 C．将蜡烛移到光具座15厘米刻度处，将光屏移动到75厘米刻度线处，光屏上仍可成清晰的烛焰像 D．将蜡烛移到光具座40厘米刻度线处，保持凸透镜不动，移动光屏，它上面能成清晰的蜡烛像 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第四章 透镜及其应用 课时 4.2 探究凸透镜成像的规律 2022年课程标准 物理素养 2.3.5 了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。探究并了解凸透镜成像的规律。了解凸透镜成像规律的应用。 4.2.8 探究凸透镜成像的规律。 物理观念：了解光，能用知识解释自然界的有关现象，解决日常生活中的有关问题，形成初步的运动和相互作用观念。 科学思维：知道光线等物理模型；能运用光的一些规律分析简单问题，并获得结论；能在解释自然现象和解决实际问题时引用证据，具有使用科学证据的意识；能根据知识，指出交流中有关说法的不当之处，并能提出自己的见解。 科学探究：能基于观察和实验，提出与光现象有关的科学探究问题，并作出有依据的猜想与假设；在关于光的反射、平面镜成像等科学探究中，能制订初步的实验方案；能正确使用相关器材获取实验数据；能通过对数据的比较与分析，发现数据的特点，进行初步的因果判断，得出实验结论；能表述实验过程和结果，撰写实验报告。 科学态度与责任：知道物理学是对相关自然现象的描述与解释，物理学研究需要观察、实验和推理，体会物理学对人类生活和社会发展的影响；具有对光知识的学习兴趣和严谨认真、实事求是的科学态度。 一、实验：探究凸透镜成像规律 1.实验器材：光具座、蜡烛、透镜、光屏。 2.实验步骤： （1）在光具座上依次放置蜡烛、透镜、光屏。 （2）点燃蜡烛，调整凸透镜、光屏高度，使它们的中心在同一高度。 （3）让烛焰通过凸透镜成放大实像，记下此时的物距、像距。 （4）分别让烛焰通过凸透镜成等大实像、缩小实像、放大虚像，重复上述实验操作。 3.实验结论： 物距u 变化 像的性质 像距v 变化 应用 倒正 大小 实虚 u>2f 逐渐减小 倒立 缩小 实像 2f>v>f 逐渐增大 照相机 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 测焦距 2f>u>f 倒立 放大 实像 v>2f 投影仪 u=f 不成像 平行光 u<f 正立 放大 虚像 放大镜 4.实验常考点： （1）实验在较暗的环境下进行，使实验现象更明显。 （2）实验前调整烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度， 目的：使像成在光屏的中央。 （3）蜡烛燃烧变短，光屏上的像会向上移动，为了使像仍在光屏中央，可采取： A.向上移动蜡烛。 B.向上移动光屏。 C.向下移动凸透镜。 （4）实验中，如果光屏上找不到像，原因可能是： A.烛焰、凸透镜和光屏的中心没有在同一高度。 B.物距小于或等于一倍焦距，不成实像。 C.物距太小，像距太大，超过了光具座的范围。 （5）成清晰实像时，蜡烛与光屏位置互换，仍能成清晰的像。因为折射光路可逆。 （6）用纸板遮住透镜部分或凸透镜部分破损缺失，光屏上仍能成完整的像，不过像变暗。 （7）成实像时，保持蜡烛、透镜位置不变，撤去光屏，仍能成像： 因为实像是由实际光线会聚形成的，与有无光屏没有关系。 （8）实验中，常用发光F形光源代替蜡烛，这样做成像稳定，容易对比像与物的倒正及左右关系。 （9）凸透镜的两条动态变化规律： A.成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。 B.成虚像时，物近像近像变小，物远像远像变大。 2、 判断凸透镜成像的方法 1.比较u与f的关系：如u>2f成倒立缩小实像。 2.比较v与f的关系：如v>2f成倒立放大实像。 3.比较u与v的关系：如u>v成倒立缩小实像。 问题一：探究凸透镜成像的规律 【角度1】实验装置和操作步骤 【典例1】下列有关物理规律的实验探究操作方法不正确的是（　　） A．在探究固体熔化时温度的变化规律时，温度计的玻璃泡要始终留在液体中读数 B．在探究凸透镜成像规律时，保持烛焰中心、透镜中心、光屏中心在同一高度 C．在探究重力的大小跟质量的关系时，要保证弹簧测力计竖直放置测重力 D．在探究阻力对物体运动的影响时，让同一小车从同一斜面的不同高度由静止滑下 【答案】D 【详解】A．在探究固体熔化时温度的变化规律时，不能离开液体读数，故A正确，A不符合题意； B．点燃蜡烛，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度，便于使像成在光屏的正中央，故B正确，B不符合题意； C．通过悬挂法测量重力，即弹簧测力计竖直放置测重力，此时物体受到了重力和拉力，重力和拉力是平衡力，从而实验测量重力，故C正确，C不符合题意； D．在探究阻力对物体运动的影响时，让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，使小车到水平面的速度相同， 故D错误，D符合题意。 故选D。 【知识点】探究阻力对物体运动影响的实验装置和实验步骤、温度计的构造和原理、探究凸透镜成像规律的实验装置和操作步骤、实验：探究重力大小与质量的关系 【变式1-1】下图为小明制作的幻灯机的示意图，将一个印有图案的透明胶片插入插槽后，调节胶片到灯泡之间的距离，直至在银幕上出现清晰的像（未画出），则（　　） A．幻灯机在银幕上成倒立、放大的虚像 B．若要使成像更大一些，胶片应该向左移动适当距离 C．若小昆虫落在凸透镜中央，银幕上仍能呈现胶片完整的像 D．能从不同角度看到银幕上的像，是因为光在银幕上发生了镜面反射 【答案】C 【详解】A．幻灯机所成的像是倒立、放大的实像，故A不符合题意； B．若要使成像更大一些，根据凸透镜成实像的动态规律，应减小物距，增大像距，所以胶片应该靠近凸透镜向右移动适当距离，同时调节凸透镜与银幕的距离，故B不符合题意； C．实验过程中，小昆虫落在凸透镜中央，挡住透镜折射出的一部分光，其它光仍能折射成像，所以光屏上所成的像是完整的，只是会聚光线比原来变少，像变暗了，故C符合题意； D．光在银幕上发生的是漫反射，反射光线向各个方向传播，所以能从不同角度看到银幕上的像，故D不符合题意。 故选C。 【变式1-2】如图所示，将焦距为的凸透镜固定在光具座刻度线处，此时在光屏中心已成烛焰清晰的像，下列说法正确的是（　　） A．烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度 B．此时烛焰在光屏上的成像特点与投影仪成像特点相同 C．当蜡烛移至刻度线处时，要使光屏上仍能成像则应向右移动光屏 D．若蜡烛移至刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的像 【答案】A 【详解】A．为了使像成在光屏中央，应调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，故A正确； B．由图可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故B错误； C．当蜡烛移至10cm刻度线处，此时物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，使光屏上仍能成像则应向左移动光屏，故C错误； D．若蜡烛移至45cm刻度线处，此时物距 u=50cm-45cm=5cm<f 成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，故D错误。 故选A。 【角度2】实验结论 【典例2】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，光具座上依次摆放蜡烛、凸透镜和光屏，如图所示，此时烛焰在光屏上恰好成清晰等大的像。下列说法正确的是（    ） A．凸透镜的焦距为20cm B．实验过程中，蜡烛烧短之后，成像会在光屏的下方 C．保持凸透镜位置不动，将蜡烛移至15cm刻度处，移动光屏得到清晰的像，此时与照相机的成像原理相同 D．在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜，要想光屏上得到清晰的像，光屏需要向左移动 【答案】C 【详解】A．如图，此时恰好成等大像，物距和像距均为20cm，则凸透镜的二倍焦距为20cm，所以，凸透镜的焦距为10cm，故A错误； B．实验过程中，蜡烛烧短之后，烛焰下移，根据通过光心的光线传播方向不变可知，成像会在光屏的上方，故B错误； C．保持凸透镜位置不动，将蜡烛移至15cm刻度处，物距大于二倍焦距，移动光屏得到清晰的倒立、缩小的实像，此时与照相机的成像原理相同，故C正确； D．在蜡烛和凸透镜之间放一个近视眼镜，近视眼镜为凹透镜，对光起发散作用，像距变大，要想光屏上得到清晰的像，光屏需要向右移动，故D错误。 故选C。 【知识点】探究凸透镜成像规律的实验结论、根据凸透镜的物像关系求凸透镜的焦距、近视眼和远视眼的矫正方法及光路图 【变式2-1】投影仪、照相机和放大镜都是凸透镜成像原理的具体应用。如图所示，下列关于投影仪、照相机、放大镜使用和成像的说法正确的是（　　） A．投影仪：被投影的物体应在甲区域内，成倒立、放大的实像 B．照相机：被拍物体应在甲区域内，成倒立、缩小的实像 C．放大镜：被观察物体应在乙区域内，成正立、放大的虚像 D．放大镜：被观察物体应在丙区域内，成正立、放大的实像 【答案】B 【详解】AB．当物体在甲区域内时，物距大于二倍焦距，通过凸透镜所成的像为倒立、缩小的像，应用是照相机，故A错误，B正确； C．当物体在乙区域内时，物距大于一倍焦距且小于二倍焦距，通过凸透镜所成的像为倒立放大的实像，应用是投影仪，故C错误； D．当物体在丙区域内时，物距小于焦距，在凸透镜的另一侧会看到正立、放大的虚像，应用于放大镜，故D错误。 故选B。 【变式2-2】如图是隋唐洛阳城“天堂”上空出现日晕的精彩瞬间，以下关于此现象的描述错误的是（　　） A．日晕是太阳光通过云层时被云层中的冰晶分解成七彩光形成的，这是光的色散现象 B．拍照时，“天堂”通过镜头成倒立缩小的实像 C．若想要拍摄“天堂”顶部的特写，摄影者要靠近“天堂”，同时将相机镜头前伸 D．若想要拍摄“天堂”的全貌，摄影者要远离“天堂”，同时将相机镜头前伸 【答案】D 【详解】A．日晕是太阳光穿过云层时在小冰晶上发生折射形成围绕太阳呈内红外紫的彩色光环的光现象，这是光的色散现象，故A正确，不符合题意； B．拍照时，物距大于二倍焦距，“天堂”通过镜头成倒立缩小的实像，故B正确，不符合题意； C．若想要拍摄“天堂”顶部的特写，即要使得像变大，根据凸透镜成像规律可知应减小物距，增大像距，所以摄影者要靠近“天堂”，同时将相机镜头前伸，故C正确，不符合题意； D．若想要拍摄“天堂”的全貌，即要使得像变小，根据凸透镜成像规律可知应增大物距，减小像距，所以摄影者要远离“天堂”，同时将相机镜头后缩，故D错误，符合题意。 故选D。 问题二：凸透镜成像规律的应用 【角度1】成实像时像距、物距变化规律 【典例1】探究“凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图所示时，光屏上得到清晰的像。则以下说法正确的是（　　） A．像是倒立、缩小的实像 B．像是正立、缩小的实像 C．将蜡烛光屏都靠近透镜，光屏上能再次得到清晰的像 D．将蜡烛逐渐靠近透镜的过程中，所成的像始终一直变小 【答案】A 【详解】AB．由图知，物距u=20cm，像距v=15cm，物距大于像距。由题知此时能成清晰的实像，故物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，故A正确，B错误； C．由“物近像远像变大”可知，蜡烛靠近透镜，光屏需要远离透镜才能得到清晰的像，故C错误； D．将蜡烛逐渐靠近透镜，到一倍焦距之前，由“物近像远像变大”可知，光屏上的像逐渐变大：直到小于等于一倍焦距，此时光屏上不再成像，在蜡烛同侧成虚像，靠近透镜像逐渐变小，故D错误。 故选A。 【知识点】凸透镜成缩小实像时的物距与像距、凸透镜成实像时像距随物距的变化规律 【变式1-1】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，当蜡烛、凸透镜、光屏放置的位置如图所示时，烛焰在光屏上成清晰的倒立、等大的像。下列说法中（    ） ①该凸透镜的焦距为 ②将蜡烛放在d点时成像规律与投影仪成像原理相同 ③将蜡烛由b点移至a点时，移动光屏，可在光屏上成更小的像 ④将蜡烛放在c点，移动光屏，可在光屏上成倒立、放大的像 A．只有①③正确 B．只有④正确 C．只有②④正确 D．只有③④正确 【答案】D 【详解】①由图可知，此时的物距等于像距，为20.0cm，成的是倒立、等大的实像，则 20.0cm=2f 故f=10.0cm，故①错误； ②将蜡烛放在d点时，物距小于焦距，成正立放大的虚像，与放大镜的原理相同，故②错误； ③凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小，将蜡烛由b点移至a点时，物距增大，像距减小，像变小，移动光屏，可在光屏上成更小的像，故③正确； ④将蜡烛放在c点，物距为 50.0cm-35.0cm=15.0cm 物距大于1倍焦距小于2倍焦距，可在光屏上成倒立、放大的像，故④正确。 故选D。 【变式1-2】如图所示，把眼镜片放在烛焰与凸透镜之间，调节光屏得到烛焰清晰的像，撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当远离凸透镜，光屏上重新得到清晰的像，该眼镜片（　　） A．是凹透镜，属近视眼镜 B．是凹透镜，属远视眼镜 C．是凸透镜，属近视眼镜 D．是凸透镜，属远视眼镜 【答案】D 【详解】撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当远离凸透镜，光屏上重新得到清晰的像，撤去眼镜片之前，像距较小，说明该眼镜片对光线有会聚作用，因此该眼镜片是凸透镜，属于远视眼镜，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【角度2】物象关系求焦距 【典例2】当物体距凸透镜16cm时，在凸透镜的另一侧的光屏上成一个清晰缩小的像。固定物体和光屏的位置不动，若将凸透镜向远离光屏方向移动4cm，则在光屏上又成一个清晰的像，那么凸透镜的焦距f的范围是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】物体离凸透镜16cm时，在透镜的另一侧得到一个倒立的、缩小的实像，物距 u=16cm>2f 则f<8cm；根据光的折射中光路是可逆的，若将凸透镜向远离光屏方向移动4厘米，则在光屏上又成一清晰的像，此时成的像为倒立、放大的实像，此时的物距为12cm，则 2f>12cm>f 12cm>f>6cm 由此可知 6cm<f<8cm 故选A。 【知识点】根据凸透镜的物像关系求凸透镜的焦距 【变式2-1】当物体距离凸透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像，若保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，则在光屏上又成一清晰的缩小的像。则凸透镜的焦距为（　　） A．f<2cm B．2cm<f<4cm C．4cm<f<5cm D．5cm<f<8cm 【答案】C 【详解】物体离凸透镜8cm时，在透镜的另一侧得到一个的清晰放大的实像，2f＞u＞f，所以2f＞8cm＞f，即 8cm＞f＞4cm 保持物体与光屏的位置不变，把凸透镜向光屏方向移动2cm，在光屏上又成一清晰的缩小的像，可知 u=10cm＞2f 即 f<5cm 综上所述 4cm＜f＜5cm 故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【变式2-2】在“探究凸透镜成像的规律”的实验过程中，当装置位于如图所示位置时，光屏上呈现清晰的烛焰像，下列判断正确的是（　　） ①凸透镜的焦距可能为6cm ②根据此时的成像规律可以制成投影仪 ③若保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移至65cm刻度线处，光屏上可以再次成像 ④在蜡烛和凸透镜之间放上一个远视眼镜，则将光屏向右移动适当距离可以再次成像 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】B 【详解】①②由图可知，蜡烛距离凸透镜15cm时，物距小于像距，物距在一倍焦距到二倍焦距之间，根据凸透镜成像的特点可知，此时成倒立、放大的实像；根据此时的成像规律可以制成投影仪，此时物距在1倍焦距和2倍焦距之间，即 f<15cm<2f 所以 7.5 cm<f<15 cm 故①错误，②正确； ③若保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜移至65cm刻度线处，此时物距与原来的像距相等，像距与原来的物距相等，由光路可逆可知，光屏上可以再次成像，故③正确； ④在蜡烛和凸透镜之间放一个远视眼镜，远视眼镜是凸透镜，可以使光线会聚提早成像，因此应减小像距，即将光屏左移适当距离可以再次成像，故④错误。 故选B。 【基础强化】 1．在“探究凸透镜成像规律”的实验过程中，与如图所示的情景（从前方能看到我国航天员王亚平在水球中成的像）成像原理相同的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】根据题意可知，王亚平经过水球成的是倒立缩小的实像，此时物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距到二倍焦距之间。 A．由图可知，此时物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距到二倍焦距之间，成倒立缩小的实像，故A符合题意； B．由图可知，此时物距等于二倍焦距，根据凸透镜成像的特点，像距也等于二倍焦距，成倒立等大的实像，故B不符合题意； C．由图可知，此时物距在一倍焦距到二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，成倒立放大的实像，故C不符合题意； D．由图可知，此时物距小于一倍焦距，根据凸透镜成像的特点，成正立放大的虚像，故D不符合题意； 故选A。 2．如图所示，主光轴上有一点光源，在透镜的另一侧有一光屏，点光源通过凸透镜在光屏上形成一个光斑，现让光屏稍微靠近凸透镜，光斑的面积会减小，设凸透镜的焦距为f，由此可判断 A．d一定小于f B．d一定大于2f C．d一定大于f，小于2f D．d可能大于2f，也可能小于f 【答案】D 【详解】如图一，点光源在焦点上，点光源射出的光线经凸透镜折射后平行于主光轴（如黑色的光线）；当点光源在一倍焦距以内，点光源射出的光线，经凸透镜之后会聚一些，但是不会到达平行光线的位置，如红色光线会聚在光屏上，形成比较大的光斑，光屏向凸透镜靠近时，光斑会减小； 如图二，点光源在一倍焦距和二倍焦距之间，点光源在另一侧会形成倒立、放大的实像，光屏没有放在实像的位置，而是放在和点光源距凸透镜等距离的位置上，光屏靠近凸透镜光斑会增大； 如图三，点光源在二倍焦距以外，点光源在另一侧会形成倒立、缩小的实像，到达实像位置后，光线继续向外传播，光屏没有放在实像的位置，而是放在和点光源距凸透镜等距离的位置上，光屏靠近凸透镜光斑会减小。 综上分析，D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 3．在探究凸透镜成像的实验中，光屏上有一个清晰的烛焰像，若用一张硬纸板遮去凸透镜上面的一半镜面，则光屏上像的变化情况是：  （    ） A．屏上的像消失 B．像变得模糊不清，需要重新调节光屏的位置 C．光屏上只有一半烛焰的像 D．光屏上仍有完整的像，只是亮度减弱 【答案】D 【详解】在探究凸透镜成像的实验中，光屏上有一个清晰的烛焰像，若用一张硬纸板遮去凸透镜上面的一半镜面，透过凸透镜的光线变少了，像还是完整的。 故选D。 4．在“探究凸透镜成像规律”时，小明将蜡烛沿主光轴由距透镜90cm移至120cm的过程中，发现烛焰在如图所示位置光屏上的像一直比较清晰。若他再将蜡烛移至距透镜15cm处，移动光屏，则屏上的像一定是（　　） A．缩小的像 B．等大的像 C．放大的像 D．正立的像 【答案】A 【详解】从“小明将蜡烛由距透镜90.0cm处移至距透镜120.0cm处的过程中，发现烛焰在图示位置光屏上的像一直比较清晰”，可知像的位置几乎不变，说明物距远大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律知，此时成像在焦点附近，焦距大约为图中的5.0cm，将蜡烛移至距透镜15.0cm处时 成倒立缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．在探究“凸透镜成像的规律”时，把蜡烛放在凸透镜前，在距蜡烛30cm的光屏上可接收到倒立缩小清晰的像。则该凸透镜的焦距可能为（　　） A．5cm B．10cm C．15cm D．20cm 【答案】A 【详解】把蜡烛放在凸透镜前，在距蜡烛30cm的光屏上可接收到倒立、缩小清晰的像，则像距与物距之和为30cm，由于在光屏上接收到倒立、缩小清晰的像，则 u>2f f<v<2f 则 3f<u+v=30cm 解得 f<10cm 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 6．在利用航空摄影拍摄到的我市城区一角时，如果拍摄时所用照相机的镜头焦距是50mm,则胶片到镜头的距离应 A．大于100mm B．大于50mm小于100mm C．小于50mm D．等于50mm 【答案】B 【分析】凸透镜成像，u2f,成倒立、缩小的实像，应用于照相机． 【详解】照相机的原理是：当物体到凸透镜的距离大于两倍焦距时，成倒立缩小的实像，像距大于一倍焦距小于两倍焦距．此镜头的焦距是50mm，胶片和镜头之间是像距，所以胶片到镜头的距离大于50mm小于100mm．故选B． 7．如图所示，使用手机摄像头扫描维码时，成缩小的实像．下列仪器成像特点与其相同的是（） A．放大镜 B．照相机 C．投影仪 D．显微镜 【答案】B 【详解】手机摄像头是一个凸透镜，使用手机摄像头扫描维码时，成倒立缩小的实像． A．放大镜是利用凸透镜成正立、放大的虚像工作的．不符合题意． B．照相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像工作的．符合题意； C．投影仪利用凸透镜成倒立、放大的实像工作的．不符合题意． D．由显微镜成像原理知：物体经物镜折射后，成倒立放大的实像，这个像正好处在目镜的焦点之内，又经目镜成正立、放大的虚像，此时的目镜相当于一个放大镜，故不符合题意． 故选B． 【点睛】重点是凸透镜成像的应用，要牢记凸透镜成像规律，是常考试的内容，有些同学总是记不住，要下点功夫，可以结合成像光路图进行练习、记忆． 8．用凸透镜观察地图时，应将地图放在凸透镜的 A．一倍焦距以内 B．焦点处 C．一倍焦距到两倍焦距之间 D．两倍焦距处 【答案】A 【详解】放大镜实质是一个凸透镜，用放大镜观察地图时，地图一定放在凸透镜的一倍焦距以内，当u＜f时，成正立、放大的虚像，应用于放大镜。 故选A。 9．如图所示，在探究“凸透镜成像的实验”中，烛焰在光屏上成了清晰的像，下列说法不正确的是（　　） A．此时，光屏上成的是倒立、放大的实像 B．该凸透镜的焦距可能是10cm C．如果在凸透镜左前方放一近视眼镜，向右移动光屏才能再次成清晰的像 D．凸透镜位置不动，向右移动蜡烛并适当调节光屏位置可得到等大倒立的实像 【答案】A 【详解】A．由图知，像距小于物距，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立缩小的实像，故A错误，A符合题意； B．由图知，物距u=30cm，像距v=15cm，根据成缩小实像的条件可知u>2f，f<v<<2f，解得7.5cm<f<15cm，故B正确，B不符合题意； C．如果在凸透镜左前方放一近视眼镜，近视镜对光线具有发散作用，像的位置会向右移动，故应向右移动光屏才能再次成清晰的像，故C正确，C不符合题意； D．凸透镜位置不动，向右移动蜡烛，物距减小，当物距等于二倍焦距时，会成倒立等大的实像，此时像距也等于二倍焦距，故D正确，D不符合题意。 故选A。 【素养提升】 10．如图所示，小明同学在“探究凸透镜成像规律”实验时，烛焰在光屏上成了一个清晰的像，下列说法正确的是（　　） A．投影仪就是利用这一成像原理制成的 B．实验中蜡烛越烧越短，光屏上蜡烛的像向下移动 C．为了从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较光滑的玻璃板 D．要使光屏上烛焰的像变大，需将蜡烛靠近凸透镜 【答案】D 【分析】烛焰在光屏上成了一个清晰的像，即光屏上能够得到的像是实像，由图可知蜡烛在两倍焦距以外，光屏在一倍焦距和两倍焦距之间，即物体成的像是倒立、缩小的实像，照相机是利用这一原理工作的。 【详解】A．投影仪利用的成像原理是：物体在一倍焦距和两倍焦距之间，成倒立、放大的实像，故A项错误； B．实验中蜡烛越烧越短，物体、光屏的中心不再在主光轴上，不是像往下移动，是像往上移动，故B项错误； C．若光屏选用较光滑的玻璃板，会发生镜面反射，我们看不清光屏上的东西，故C项错误； D．想要光屏上的实像变大，根据凸透镜成像规律，当物体成实像时：物距缩短，像距增大，像变大，所以需要将蜡烛靠近凸透镜，同时光屏远离凸透镜，故D项正确。 11．某实验小组做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上如图所示位置时，烛焰恰能在光屏上成清晰的像（像未画出），下列说法正确的是（　　） A．图中成像原理与投影仪成像原理相同 B．蜡烛燃烧变短，光屏上像的位置会下降 C．凸透镜不动，只将蜡烛移到15cm刻度线处，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像 D．凸透镜不动，只将蜡烛移到5cm刻度线处，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像 【答案】D 【详解】A．由图可知，物距大于像距，此时成倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同，故A错误； B． 蜡烛燃烧变短，根据过光心的光线传播方向不变可知，光屏上像的位置会上升，故B错误； C．凸透镜不动，只将蜡烛移到15cm刻度线处，物距减小，根据“成实像时，物近像远像变大”可知，光屏应向右移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像，故C错误； D．凸透镜不动，只将蜡烛移到5cm刻度线处，物距变大，根据“成实像时，物远像近像变小”可知，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像，故D正确。 故选D。 【能力培优】 12．蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图，这时蜡烛在光屏上成清晰的像，下列说法正确的是（　　） A．光屏上形成的是烛焰倒立等大的实像 B．图中成像特点与照相机成像特点完全相同 C．将蜡烛移到光具座15厘米刻度处，将光屏移动到75厘米刻度线处，光屏上仍可成清晰的烛焰像 D．将蜡烛移到光具座40厘米刻度线处，保持凸透镜不动，移动光屏，它上面能成清晰的蜡烛像 【答案】C 【详解】由图可知，像距 物距 像距 即 即 所以 A．据图可知，物距小于像距时，成倒立、放大的实像，故A错误； B．据A可知，物体在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、放大的实像，照相机是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作的，故B错误； C．将蜡烛移到光具座15厘米刻度处，此时物距为35cm，将光屏移动到75厘米，此时的像距为25cm，相对于图中所示的成像状况，只是将物距和像距交换位置，由于在光的折射现象中，光路可逆，所以光屏上仍可成清晰的烛焰像，故C正确； D．当将蜡烛移到光具座40cm刻度线处，此时物距 物体一倍焦距以内不成实像，所以光屏上得到不清晰的像，故D错误。 故选C。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$