3.3凸透镜成像的规律-【新教材】2024-2025学年八年级物理上册步步为赢·课课练（苏科版2024）

苏 科 版 物 理 八 年 级 上 册 第三章《光的折射 透镜》 3.3凸透镜成像的规律 夯实基础 知识点一 实验：探究凸透镜的成像规律 【实验目的】探究凸透镜的成像规律 【实验器材】标有长度的光具座，f＝10 cm（最好在10～20 cm之间）的凸透镜一个，蜡烛一支，用白色硬纸制成的光屏一个等。 【实验步骤】 1．将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调整光屏和凸透镜的高度，使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。 2．把蜡烛放在远处，使物距u>2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 3．调节蜡烛位置，使物距u=2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 4．调节蜡烛位置，使物距f <u<2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 5．调节蜡烛位置，使物距u=f，发现无论怎样调节光屏的位置，都无法在光屏上看到像。 6．调节蜡烛位置，使物距u<f，发现无论怎样调节光屏的位置，都无法在光屏上看到像。 去掉光屏，从光屏这一侧向凸透镜望去，可以看到放大的蜡烛和烛焰。 【实验记录】（数据仅供参考） f=10.0cm 实验序号 物距（u） cm 像距（v） cm 像的性质 正倒 大小 是否被光屏承接 1 50.0 12.5 倒立 缩小 是 2 20.0 20.0 倒立 等大 是 3 15.0 30.0 倒立 放大 是 4 10.0 / 不成像 5 5.0 / 正立 放大 否 【实验分析】 1．当u>2f时，在光屏上可以看到倒立缩小的烛焰的像，此像为实像。 2．当u=2f时，在光屏上可以看到倒立等大的烛焰的像，此像为实像。 3．当2f>u>f时，在光屏上可以看到倒立放大的烛焰的像，此像为实像。 4．当u=f时，在光屏上不能看到烛焰的像。 5．当u<f时，在光屏上不能看到烛焰的像，但从光屏一侧向透镜看，可以在凸透镜中看到烛焰正立放大的像，此像为虚像。 【实验结论】凸透镜的成像规律（静态） 实验序号 物距（u） cm 像距（v） cm 像的性质 正倒 大小 虚实 1 u > 2f 2f > v > f 倒立 缩小 实 2 u = 2f v = 2f 倒立 等大 实 3 2f > u > f v > 2f 倒立 放大 实 4 u = f / 不成像 5 u < f / 正立 放大 虚 【注意事项】 1．光具座的长度要大于凸透镜焦距的4倍、否则无法完成实验。 2．可以用发光二极管代替蜡烛，这样成像稳定且容易比较像与物的大小关系。 3．调整光屏和凸透镜的高度，使蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度的目的是使像成在光屛的中央。 4．若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有： （1）烛焰在焦点以内； （2）烛焰在焦点上； （3）烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度； （4）蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光屏无法移到该位置。 5．凸透镜成的实像，不仅上下颠倒，而且左右也颠倒；凸透镜成的虚像，上下左右都不颠倒。 6．凸透镜成的实像不仅可以用光屏承接，用眼睛直接观察也可以看得到。 趁热打铁： 例1．探究“凸透镜成像规律”的实验中： （1）实验前，调节烛焰、透镜和光屏，使它们三者的中心大致在 ； （2）将蜡烛放在如图甲所示的位置，在光屏上看到一个清晰、等大的像，则凸透镜的焦距是 cm（提示：注意估读）； （3）把蜡烛移到25cm刻度线处，向 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动光屏，可以得到清晰的倒立、 的实像； （4）实验中，小明发现不但虚像可以用肉眼直接看到，实像也可以用肉眼直接看到。如图乙所示，拿掉光屏，用肉眼在 （选填“a”“b”或“c”）位置沿图示方向能看到这个实像； （5）图丙是小明在草纸上所画的相关凸透镜成像的图，其中M是物点，则A、B、C、D四个点中，哪些点有可能是M点的像点，它们是 。 【答案】 同一高度 10.0 远离 放大 c A、D 【详解】（1）[1]实验前应先调节光具座上烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度，这样可使像成在光屏的中中央。 （2）[2]图甲所示的位置，在光屏上看到一个清晰、等大的像，根据凸透镜成像规律可知，此时 u=v=2f=20.0cm 则凸透镜的焦距是10.0cm。 （3）[3][4]把蜡烛移到25cm刻度线处，此时物距u=15cm，大于1倍焦距，小于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、放大的实像，根据“成实像时，物近像远像变大”可知，需向远离凸透镜的方向移动光屏。 （4）[5]凸透镜成实像时，像与物体在蜡烛的两侧，此时应在蜡烛的异侧透过凸透镜观察实像，故应在c位置沿图示方向能看到这个实像。 （5）[6]物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，像与物在凸透镜的同侧，故A点可能是M点的像点，B点不可能是M点的像点；当物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，因C像点在主光轴之上，故C点不可能是M点的像点；当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成倒立、放大的实像，故D可能是M点的像点，即A、D可能是M点的像点。 例2．一束平行光正对凸透镜照射，在离透镜10cm处的光屏上得到一个亮点，那么当物体在凸透镜前25cm处时，在透镜的另一侧可以得到（　　） A．缩小倒立的虚像 B．缩小倒立的实像 C．缩小正立的实像 D．放大正立的实像 【答案】B 【详解】一束平行光正对凸透镜照射，在离透镜10cm处的光屏上得到一个亮点，则该凸透镜的焦距为10cm，当物体在凸透镜前25cm处时，物距大于两倍焦距，由凸透镜成像规律可知，成的是倒立、缩小的实像。 故选B。 知识点二 凸透镜成像的原理 在学习小孔成像、光的反射时，我们已经知道实像是实际光线会聚而成的，虚像是射入人眼的光线的反向延长线相交而成的。因此，我们利用凸透镜的特殊光线，可以确定折射光线的交点（实像点）或者折射光线反向延长线的交点（虚像点），我们选择物体端点发出的光线来确定像的端点的位置，从而确定像的位置。 说明：以下图中AB为物体，A’B’为凸透镜成的像，2f点为到光心距离为2倍焦距的点。 1．u > 2f，2f > v > f，成倒立缩小的实像，是照相机、摄像头的工作原理。 2．u = 2f，v = 2f，成倒立等大的实像，可以用来确定焦距。 3．2f > u > f，v > 2f，成倒立放大的实像，是投影仪、幻灯机的工作原理。 4．u = f，折射光线平行，不成像，可以用来从点光源获得平行光。 5．u < f，折射光线反向相交，成正立放大的虚像，是放大镜的工作原理。 敲黑板：用纸遮住凸透镜一部分(或凸透镜缺一小块)，光屏上仍会成完整的像点，但像会变暗一些。如下图所示，物体A点发出的若干条光线在A’点会聚形成像。 现用纸板遮住上半部分，如下图所示，A点发出的多条光线仍可在A’点会聚形成像点，但因为会聚的光线变少，所以像的亮度会降低。 同理，现用纸板遮住下半部分，如下图所示，A点发出的多条光线仍可在A’点会聚形成像点，但因为会聚的光线变少，所以像的亮度会降低。 趁热打铁： 例3．请在大致图中画出物体 AB的像A'B'  （反映像的大小、正倒和虚实和位置，不需要画光路图）。 【答案】 【详解】由图可知，物距小于焦距(或物体AB放在焦点以内)，根据凸透镜成像规律可知，成正立、放大的虚像，且物距小于像距，据此画出物体AB的像A'B'的大概位置，如答案所示。 例4．眼睛是心灵的窗户，每年的6月6日是全国“爱眼日”。人眼的成像原理可通过画光路图去理解。请在图中利用凸透镜的特殊光线作出物体CD经过凸透镜所成的像。（保留作图痕迹） 【答案】 【详解】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，过光心的光线其传播方向不变。分别在图中作出这两条特殊光线，在透镜的右侧交于C’点，再向主光轴引垂线，垂足即为D点的像点D’，C’ D’即为CD的像，如答案所示。 例5．把蜡烛放在离凸透镜远大于2倍焦距的地方，在光屏上出现了明亮、清晰的烛焰的像，如图所示，请完成光路图。 【答案】 【详解】折射光线过折射点和像点，入射光线过发光点和折射点，如答案所示。 例6．如图a，蜡烛在光屏上能成一清晰的像。如果沿直径对称地切除透镜很小的一部分，如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．在a图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，不会在光屏上留下小飞虫的影子 B．在a图中，如果蜡烛向透镜不断靠近，则所成的像一直变大 C．在b图中，A、B合拢后，所成像情况与a图相同，只是亮度变低 D．在b图中，A、B合拢后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像 【答案】A 【详解】A．一只小飞虫恰好落在透镜上的P点上，位于透镜的一倍焦距内，不会成像在光屏上，故A正确； B．原来蜡烛在二倍焦距以外，靠近透镜过程中会经过焦点，而物体在凸透镜焦点上时不成像，当物距小于一倍焦距时，光屏上也看不到像。故B错误； CD．沿直径对称切除透镜很小一部分，相当于把凸透镜分成了上下两个小凸透镜，这两个小凸透镜的焦点及焦距和光心与原来的凸透镜是一样的，不移动时主光轴、焦点都是重合的，仍然可以成像；当把上面的小凸透镜下移后，该小凸透镜的主光轴也下移，成的像也下移，且去掉一小段透镜，物体发出的光线仍能成像，只是亮度变低；下面的与之相反，像向上移，即A、B合拢后，光屏上会成两个变暗的像，故CD错误。 故选A。 知识点三 对凸透镜成像规律的进一步认识 1．成实像时，除u = v = 2f外，物距和像距不会在同一个范围内，当u > 2f时，2f > v > f；当2f > u > f，v > 2f。口诀：成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。 2．物距比像距大，物比像大；像距比物距大，像比物大；物距和像距一样大，物和像一样大。 3．u = f是成实像和虚像的分界点，u = 2f 是像放大和缩小的分界点。口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。 4．相对于凸透镜，实像和物体在两侧，虚像和物体在同侧。 5．由u = v = 2f可知，经过凸透镜一侧2f点的光线经过凸透镜后会经过另一侧2f点。 趁热打铁： 例7．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将“F”光源放在凸透镜前某位置处，在光屏上成一清晰的像。现将“F”光源靠近透镜的方向移动一段距离，调整光屏的位置，又在屏上形成一清晰的像，则（    ） A．像变小，像距变小 B．像变小，像距变大 C．像变大，像距变小 D．像变大，像距变大 【答案】D 【详解】根据凸透镜成实像规律“物近像远、像变大”可知，当光源靠近透镜的方向移动一段距离，像距会变大，且像会变大，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 例8．如图所示，F和P是凸透镜的一倍焦点和二倍焦点。根据图中的入射光线画出经凸透镜折射后的折射光线。 【答案】 【详解】凸透镜中，平行于主光轴的光线经过焦点射出；物体在2f处，像也在2f处，则光经过2f入射的光线过凸透镜异侧的2f射出，如答案所示。 知识点四 利用凸透镜成像规律，根据物距、像距判断焦距的范围 已知物距u和像距v，可以判断符合哪一条成像的规律，再把物距、像距值分别代入规律中的范围，联合求解，即可确定焦距范围。如下图，在光屛上已呈现清晰的烛焰的像（未画出），那么： 1．由u =30cm，v= 45cm，可以判断此时在光屛上成倒立、放大的实像； 2．根据成放大实像的条件，f < u < 2f，将u = 30cm带入得：f < 30 < 2f ① 3．此时像距范围v > 2f，将v = 45cm带入得：45cm > 2f ② 4．联合求解①②不等式组，可得焦距范围：15cm < f < 22.5cm。 趁热打铁： 例9．一个物体在凸透镜前20cm处时，在透镜另一侧距凸透镜14cm处的光屏上成一个倒立、缩小的实像，则该凸透镜的焦距应符合的条件是（    ） A．14<f<20cm B．7cm<f<14cm C．f<7cm D．7cm<f<10cm 【答案】D 【详解】根据凸透镜成像的规律，当物距大于二倍焦距时成倒立、缩小的实像，此时像距在一倍焦距到二倍焦距之间，则可得 2f<20cm f<14cm<2f 则凸透镜的焦距范围为 7cm<f<10cm 故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 知识点五 透明水杯成像 从侧面透过装水的圆柱形玻璃杯看物体，只有水平方向物体的大小、正倒会发生变化，竖直方向的大小、正倒不发生变化。因为玻璃杯只左右方向中间厚，两边薄相当于凸透镜，上下方向无厚度变化，相当于厚玻璃。 铅笔离水杯很近时，成正立放大的虚像 铅笔离水杯较远时，成倒立放大的实像 铅笔离水杯更远时，成倒立缩小的实像， 趁热打铁： 例10．如图所示，小明在一圆柱形水杯后面，紧靠水杯放置一个小泥娃，他将泥娃逐渐远离水杯，在该过程中，透过水杯观察，他看到的小泥娃像（　　） A．一直变瘦 B．变高 C．先变高后变矮 D．先变胖后变瘦 【答案】D 【详解】BC．盛水的水杯相当于柱形凸透镜，所成的像上下方向高度不变，只有左右会发生变化，故BC不符合题意； AD．紧靠水杯放置一个小泥娃，将泥娃逐渐远离水杯过程中，在焦点内时，成正立、放大的虚像，越靠近焦点，像越大，所以虚像逐渐变胖；过了焦点后，成倒立的实像，离焦点越远，实像越小，所以实像逐渐变瘦。所以他看到的小泥娃像先变胖后变瘦，故A不符合题意，D符合题意。 故选D。 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．如图是物体S通过凸透镜成像的示意图，当物体S放在哪个位置时，才能产生图中所成的像S′（　　） A．u>2f B．f＜u＜2f C．u=f D．u＜f 【答案】A 【详解】由题图可知，物体成倒立的实像，像到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像规律可知，当u>2f时，像到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，而且像是倒立、缩小的，所以当物体S在2f以外时，能产生图中所成的像S′。 故选A。 2．已知某物体透过凸透镜在距离透镜的光屏上成等大的像，若将物体移动到距离凸透镜处，则适当移动光屏，可在光屏上成（　　） A．缩小的实像 B．正立的虚像 C．放大的实像 D．放大的虚像 【答案】A 【详解】已知某物体透过凸透镜在距离透镜10cm的光屏上成等大的像，则凸透镜的二倍焦距为10cm，凸透镜的焦距为5cm；若将物体移动到距离凸透镜15cm处，则物距大于凸透镜的二倍焦距，适当移动光屏，可在光屏上成倒立、缩小的实像，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 3．将带有F字样的光源放在装有水的鱼缸前，调整F光源和鱼缸的位置，在墙壁上得到了缩小的实像，则F光源、鱼缸、墙壁三者的位置可能是（    ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】装有水的鱼缸相当于一个凸透镜，要在墙壁上得到清晰的缩小实像，由凸透镜成像规律可知，当成倒立、缩小的实像，则应调整蜡烛和鱼缸的位置，即物距大于像距，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 4．如图所示，物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（　　） A．正立、放大的像 B．正立、缩小的像 C．倒立、等大的像 D．倒立、缩小的像 【答案】B 【详解】A．当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像，应用于放大镜，故A不符合题意； B．凸透镜的成像情况没有能成正立缩小的像，故B符合题意； C．当u=2f时，成倒立、等大的实像，故C不符合题意； D．当u>2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故D不符合题意。 故选B。 5．中国航天员王亚平在离地球表面约400km的“天宫”空间站上通过天地连线，给同学们展示了一堂精彩的科学课。如图为王亚平老师做“水球”实验时的情景，下列说法正确的是（　　） A．“水球”相当于凹透镜 B．“水球”对透过它的光有发散作用 C．王亚平远离“水球”时，她的像会变小 D．图中通过”水球”看到王亚平的像是虚像 【答案】C 【详解】ABD．王亚平前的水珠相当于凸透镜，对光具有会聚作用，此时的看见的像是通过凸透镜成的倒立、缩小的实像，故ABD错误； C．王亚平远离“水球”时，根据凸透镜成像规律可知，当物距变大时，像距变小，像变小，故C正确。 故选C。 6．小册同学做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未在图中画出来）（　　） A．取走光屏，蜡烛和凸透镜在图中位置，从凸透镜右侧适当位置可看到烛焰正立放大的虚像 B．将蜡烛移到15cm刻度线处，凸透镜不动，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像 C．蜡烛移到25cm刻度线处，凸透镜不动，光屏向右移动到适当位置能呈现烛焰倒立缩小的实像 D．将蜡烛移到35cm刻度线处，凸透镜不动，光屏无论移动到哪个位置都不能呈现清晰的烛焰像 【答案】D 【详解】A．由图可知，物距为40cm，像距为30cm，物距大于像距，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立缩小的实像，因此，当蜡烛和凸透镜在图中位置不变，取走光屏，从凸透镜右侧适当位置可看到烛焰倒立缩小的实像，故A错误； BCD、由图知，成倒立，则此时物距大于2f；像距在1倍焦距和2倍焦距之间，故可得焦距的范围是：20cm＞f＞15cm；将蜡烛移到15cm刻度线处，此时的物距是35cm，一定成实像，像距应该变大，则应该将光屏向右移动才能呈现清晰的烛焰像，故B错误；将蜡烛移到25cm刻度线处，此时的物距是25cm，光屏向右移动到适当位置能呈现烛焰倒立，故C错误；将蜡烛移到35cm刻度线处，即物距等于15cm，则物体处于1倍焦距以内，故D正确。 故选D。 7．如图甲所示一幅漫画立在桌面上，小明把一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前，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，如图乙所示，下列关于此现象的说法正确的是（　　） A．透过水杯看到变“胖”的老鼠是虚像 B．装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个凹透镜 C．将漫画逐渐靠近水杯，透过水杯看到的老鼠始终是掉头的 D．将漫画离水杯远一些，透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些 【答案】D 【详解】AB．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；该“凸透镜”能使图片横向放大、左右颠倒；由乙图可知，此时的老鼠的像与甲图中的老鼠相比，是放大、左右颠倒的实像，故AB错误； C．将漫画逐渐靠近水杯，当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，透过水杯看到的老鼠，还是向右跑的，不是始终掉头的，故C错误； D．若将漫画离水杯再远一些，物距变大，像距变小，像变小，透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些，故D正确； 故选D。 8．当一个物体在凸透镜前15cm时，透过凸透镜在光屏上能成倒立、缩小的实像。当把这一物体移至离凸透镜前9cm时，透过凸透镜在光屏上能成倒立、放大的实像。由此推断这个凸透镜的焦距可能是（　　） A．10cm B．8cm C．6cm D．4cm 【答案】C 【详解】由题意“蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个倒立、缩小的实像”得 15cm＞2f① 物体到凸透镜距离为9cm时，成倒立、放大的实像，则有 2f>9cm>f② 由①②解得 4.5cm＜f＜7.5cm 选项中满足题意的只有一个6cm。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 9．如图甲所示，小明将凸透镜先靠近物理课本上的“物理”二字，然后再将凸透镜逐渐远离的过程中，通过凸透镜观察到的像，你认为如图乙所示5个不同的像，依次成像正确的是（　　） A．①②③ B．①⑤④ C．①③⑤ D．⑤③② 【答案】B 【详解】小明将凸透镜先靠近物理课本上的“物理”二字，说明物距小于一倍焦距，成的是正立、放大的虚像，如图①；将凸透镜逐渐远离的过程中，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，如图⑤；当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，如图④。故ACD不符合题意；B符合题意。 故选B。 二、填空题 10．生物课上，小晋和同学们一起用凸透镜观察一只七星瓢虫（如图甲所示），小晋认为，图乙中的四幅图都是通过凸透镜观察到的像，你认为小晋的说法是 （选填“正确”或“错误”）的，理由是 。 【答案】 错误 凸透镜不能成正立、缩小的像 【详解】[1][2]根据图示可知，乙图中，从左向右，第二幅图成的是正立、缩小的像，凸透镜不能成正立、缩小的像，故小晋的说法是错误的。 11．某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间的关系图像，如图所示。该凸透镜的焦距是 cm；把物体从距凸透镜15cm处移动到30cm处的过程中，像将 。（选填“逐渐变小”“逐渐变大”或“保持不变”） 【答案】 10 逐渐变小 【详解】[1]由凸透镜成像规律可知，当物距、相距相等时，此时物距等于两倍焦距，成的是倒立、等大的实像。由图可知，当物距等于20cm时，像距也为20cm，此时物距等于两倍焦距，所以焦距为10cm。 [2]物体从距凸透镜15cm处移动到30cm处的过程中，即物距从1倍焦距和2倍焦距之间移动到大于2倍焦距处，由凸透镜成实像时“物远像近像变小”可知，物距增大，像逐渐变小。 12．小吴上生物课时，用一透镜观察标本，如图所示，若透镜的焦距为10cm，则标本到透镜的距离应 10cm。此时将透镜逐渐远离标本，则所看到的像 （选填“能”或“不能”）变成倒立的。 【答案】 小于 能 【详解】[1]由图可知，透过透镜看物体，物体变大了，由凸透镜成像规律可知，物距小于一倍焦距，凸透镜成正立、放大的虚像，标本到透镜的距离应小于10cm。 [2]此时将透镜逐渐远离标本，当物距大于一倍焦距时，凸透镜成倒立的实像。 13．按要求填空： (1)如图（a）所示，圆柱形玻璃瓶里装满水，小明透过玻璃瓶可以看到铅笔的像。此时玻璃瓶相当于图（b）的透镜 （选填“甲”或“乙”）； (2)在（c）图中，不同距离下小明通过玻璃瓶可能看到的像有哪些？ 。 【答案】(1)甲 (2)②③④ 【详解】（1）圆柱形玻璃杯，里面装满水，玻璃瓶在水平方向上相当于一个凸透镜；（b）图中经过甲透镜的出射光线相对于入射光线更靠近主光轴，所以甲是凸透镜，故此时玻璃瓶相当于图（b）的甲透镜。 （2）装水的玻璃瓶，仅在水平方向上相当于一个凸透镜，所成的像在竖直方向上是没有变化的，故图①是不可能的；当将笔放在靠近玻璃瓶的一侧时，物距小于焦距，会看到正立放大的虚像，且仅是横向放大，如图④；将笔逐渐远离玻璃瓶，当物距等于二倍焦距时，会看到倒立等大的实像，如图②；当物距大于二倍焦距时，会看到倒立缩小的实像，即左右相反，且横向变短，如图③。故会看到像是②③④。 14．如图甲所示的黑白卡片，左侧在白光照射下呈现黑色是因为 ，在高脚玻璃杯前方观察到如图乙所示装水部分“黑白颠倒”的现象，此时装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个 透镜，若希望看到“黑白颠倒”的现象重新颠倒回来，则应将高脚杯 （选填“靠近”或“远离”）黑白卡片。 【答案】 黑色吸收所有色光 凸 靠近 【详解】[1]白光照射图甲的卡片时，因为左侧的黑色吸收所有色光，所以呈现黑色，右侧的白色反射所有色光，所以呈现白色。 [2]装水部分的高脚杯和杯内的水组合成一中间厚、边缘薄的凸透镜。 [3]图乙中，卡片通过高脚杯所成的是左右相反的实像，为了让黑白重新颠倒回来，应让高脚杯靠近卡片，成正立的虚像。 三、作图题 15．如图，物体AB经凸透镜后在光屏上成像A′B′，F为透镜的焦点，请作出两条入射光线的折射光线。 【答案】 【详解】从A点发出的光线经凸透镜折射后，都过A的像点A'，据此作出两条入射光线的折射光线，如答案所示。 16．图中给出了物体 AB 及像 A′B′的位置，请通过作光路图的方式确定并画出凸透镜及其右侧焦点 F。（提示：利用通过凸透镜的三条特殊光线作图） 【答案】   【详解】凸透镜成倒立的实像，如图，连接AA’，则与主光轴的交点即为透镜的光心，据此画出凸透镜；凸透镜可以将与主光轴平行的光线会聚到其焦点上，所以再作一条从A点出发并与主光轴平行的光线，穿过透镜后使其经过A’，则出射光线与主光轴的交点即为凸透镜的焦点，记为F。如答案所示。 17．如图所示，请将光路图补充完整。 【答案】   【详解】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；过凸透镜光心的光线传播方向不改变；由于物体在二倍焦距处，经凸透镜成的像在另一侧的二倍焦距处，成的是倒立、等大的实像，所以经过二倍焦距处的光线，经凸透镜折射后折射光线经另一侧的二倍焦距处，如答案所示。 四、实验题 18．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中： （1）实验台上有一个凸透镜和一个凹透镜，小明将他们同时放在阳光下，看到的现象如图甲所示，则 （选填“左边”或“右边”）的透镜是凸透镜； （2）小明让一束平行于主光轴的平行光线经过凸透镜，移动光屏，某时刻在光屏上找到一个最小、最亮的光斑如图乙所示，凸透镜的焦距为 cm； （3）取下平行光源，保持凸透镜的位置不变，把点燃的蜡烛放在光具座20cm刻度线处，此时应向 移动光屏，才会在光屏上得到一个清晰的倒立、 的实像； （4）当蜡烛移到45cm刻度线的位置时，应该在凸透镜的 （选填“蜡烛”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察像； （5）接着，小明用红色的发光二极管按“F”字样镶嵌在白色不透明方格板上代替蜡烛作为光源光源“F”放在35cm刻度线处，其大小如图丙中的A所示，凸透镜固定在光具座50cm刻度线上。调整后，在光屏上得到清晰像，再用遮光罩将凸透镜的上半部分遮住，在光屏上所成的像可能是图丙中的 。 【答案】 右边 10.0 右 缩小 光屏 D 【详解】（1）[1]光线通过右边的透镜后，会聚成一个较亮的光斑，说明这个透镜对光起会聚作用，是凸透镜。 （2）[2]与凸透镜主光轴平行的光经凸透镜后会聚在一点，此点凸透镜的焦点，焦点到透镜中心的距离为焦距，此凸透镜的焦距为 （3）[3][4]蜡烛放在光具座20.0cm刻度线处，此时物距大于二倍焦距，蜡烛经凸透镜在光屏上会成一个倒立、缩小的实像，此时像距应在一倍焦距到二倍焦距之间，故应将光屏向右移动，才能收集到这个像。 （4）[5]将蜡烛移到45.0cm刻度线的位置时，此时物距为5.0cm小于一倍焦距，不成实像，但在物体同侧成一个正立、放大的虚像，故应该在放置凸透镜的光屏一侧透过凸透镜才能观察到虚像。 （5）[6]物体有无数点组成，物体上任一点射向凸透镜有无数条光线，经凸透镜折射后，有无数条折射光线会聚成该点的像，故当遮住凸透镜的一部分时，还有另外的部分光线，经凸透镜折射会聚成完整无缺的像；光源“F”放在35cm刻度线处，则物距 即物距 故选D。 19．如图是探究“凸透镜成像规律”的实验装置。 (1)为了使烛焰的像呈现在光屏的中央，应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在 。 (2)当蜡烛位于图甲中的B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，则该凸透镜焦距为 cm。 (3)紧接着用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分，发现光屏上呈现的像是 （选填“完整”或“不完整”）的，像的亮度与原来相比 。 (4)当把蜡烛向右移动5cm，屏上的像变得模糊。要使像变清晰光屏应向右适当移动，此时光屏上的像应该是 （选填放大或缩小）的实像。 (5)当把蜡烛在第（4）步的基础再向透镜移近了4cm，发现在光具座上无论怎样都无法在光屏上找到清晰的像，你认为原因可能是 。 (6)当老师要求各小组测量物距为30cm时像距是多少，所有小组用的透镜焦距都一样的情况下，三个小组测出像距的大小分别为13cm、15cm、18cm，你认为可能的原因是 。 (7)小明利用图乙进行实验，此时光屏刚好出现了清晰的像，如果透镜位置不动，将蜡烛与光屏位置对调，此时光屏上呈现的像是 ；如果不对调蜡烛与光屏，也可以将透镜移动到 cm刻度处，光屏上也可以出现清晰的像；如果将光屏拿走后 （选填“能”或“不能”）看到烛焰的实像。 (8)小明因为实验时间太长，蜡烛越烧越短，光屏上的像将逐渐向 移动，此时可以将透镜向 调节。 (9)小明将蜡烛放在主光轴上45cm刻度处，小明无论怎么样移动光屏，光屏都不能呈现像，原因是因为 ，细心的小明发现，虽然在光屏上呈现不到像，但光屏上有光斑，当光屏从透镜处逐渐远离凸透镜时，此光斑的面积将 。 【答案】(1)同一高度 (2)10.0 (3) 完整 变暗 (4)放大 (5)光具座不够长 (6)光屏上没有成最清晰的像，就进行了像距测量 (7) 倒立放大 35 能 (8) 上 下 (9) 成的是正立放大的虚像 变大 【详解】（1）为了使像呈在光屏的中心，点燃蜡烛后应调整烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度。 （2）此时刚好观察到光屏上呈现清晰的像，故物距刚好等于像距等于二倍焦距，即 故焦距为 （3）[1][2]用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分，上半部分仍能会聚光线成完整的像，但由于透过的光线变少，所以像比原来变暗。 （4）蜡烛向右移动5cm，物距为15cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像。 （5）物距略大于一倍焦距，此时像距很远，可能在光具座以外。 （6）像的位置应该是像最清晰的位置，各小组的像距不同的原因可能是光屏上没有成最清晰的像，就进行了像距测量。 （7）[1]透镜位置不动，将蜡烛与光屏位置对调，此时物距小于像距，成倒立、放大的实像。 [2]根据光路可逆，如果不对调蜡烛与光屏的位置，可以移动透镜使移动后的物距等于现在的像距，也可以成倒立、放大的实像，故应将透镜移动到35cm刻度线处。 [3]由于此时成的是实像，将光屏拿走后仍然能看到烛焰的实像。 （8）[1][2]蜡烛变短了，根据过光心不改变方向，光屏上的像会向上移动，此时可以将透镜向下调节，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一直线上。 （9）[1]蜡烛移动至45cm处，物距是5cm，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，故在光屏上看不到像。 [2]当光屏从透镜处逐渐远离凸透镜时，发出的光线是发散的，此光斑的面积将变大。 ——提能力—— 1．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。 2．如图所示在直角坐标系原点O处放置平面镜MN，它与坐标轴x呈45°。在O点正下方（s=15厘米）处水平放置一焦距为10厘米凸透镜。A为一点光源，则关于凸透镜所成的像正确的是（　　） A．在凸透镜下方成一个实像，在凸透镜上方成一个虚像。 B．只在凸透镜下方成一个实像。 C．在凸透镜的下方、y轴的左右两侧各成一个实像，但左边的实像更靠近凸透镜。 D．在凸透镜的下方、y轴的左右两侧各成一个实像，但右边的实像更靠近凸透镜。 【答案】D 【详解】由几何知识可知点A位于凸透镜的一倍焦距到两倍焦距之间，根据凸透镜成像原理可知点A直接通过凸透镜可以成一个放大的实像，像位于两倍焦距之外，且位于y轴的左侧；A点在平面镜MN中的像位于平面镜MN的左上侧，根据几何知识可知该像到凸透镜的距离大于两倍焦距，根据凸透镜成像原理可知A点在平面镜MN中的像通过凸透镜可以成一个缩小的实像，像在一倍焦距与两倍焦距之间，且位于y轴的右侧，故在凸透镜的下方、y轴的左右两侧各成一个实像，但右边的实像更靠近凸透镜。 故选D。 3．某同学在探究凸透镜成像规律时，做了两次实验，且均规范操作。他将发光体分别放在距同一凸透镜10厘米和12厘米处，且分别移动另一侧的光屏，其中只有一次在光屏上能找到清晰像。关于该像情况，以下判断正确的是（　　） A．像距小于10厘米，放大的虚像 B．像距小于12厘米，缩小的实像 C．像距大于20厘米，放大的实像 D．像距等于24厘米，等大的实像 【答案】C 【详解】两次实验时，物距分别为10cm和12cm，只有一次在光屏上能找到清晰像。根据凸透镜的成像规律可知，其中一次为物距10cm时，可能u＜f，成正立、放大的虚像，光屏无法找到清晰的像；也可能u=f，不成像，光屏无也法找到清晰的像。另一次为物距12cm时，光屏可以找到清晰的像，则u>f。综上条件可得，该凸透镜的焦距可能为10cm≤f＜12cm。根据凸透镜的成像规律可知，这一次在光屏上成能找到清晰的像时，物距12cm，此时f＜u＜2f，则像距v＞2f，即像距大于20cm，成倒立、放大的实像，故C正确，ABD错误。 故选C。 4．将蜡烛放在离凸透镜的主光轴上，在透镜的另一侧光屏上得到蜡烛放大的像，将蜡烛向凸透镜方向移动，若成像，则一定是（　　） A．放大的 B．缩小的 C．正立的 D．倒立的 【答案】A 【详解】将蜡烛放在离凸透镜15cm的主光轴上，在透镜的另一侧光屏上得到蜡烛放大的像，则成的是倒立、放大的实像，此时物距在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，即 解得，凸透镜焦距的范围为 将蜡烛向凸透镜方向移动6cm，则物距为 此时物距一定小于凸透镜的二倍焦距，可能大于一倍焦距，也可能小于一倍焦距，若成像，可能是倒立、放大的实像，也可能成正立、放大的虚像，所以，若成像，则一定是放大的，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 5．某同学利用焦距为20cm的凸透镜观察指纹，保持指纹到眼睛的距离为40cm不变，将凸透镜调整到如图所示的位置，看到了指纹正立放大的像，此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧能成 （选填“倒立缩小”“倒立放大”或“正立放大”）的像。 【答案】倒立放大 【详解】由题意可知，凸透镜的焦距为20cm，指纹到眼睛的距离为40cm，即等于2倍焦距，手指到凸透镜的距离小于一倍焦距，则眼睛到凸透镜的距离在1倍焦距与2倍焦距之间，根据凸透镜成像规律可知，当物距在1倍焦距与2倍焦距之间时，成倒立放大的实像，因此此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧能成倒立放大的实像。 6．请按要求完成下列光路。 (1)已知黑箱内有一只凹透镜和一只平面镜，请在黑箱内画出完整的光路，填上光学仪器，并标明凹透镜焦点F的位置。 (2)根据光的传播路径，在图中的虚线框内，填入符合要求的透镜。 (3)完成光路图，根据图中的入射光线或折射光线作出相应折射光线或入射光线。 (4)如图所示，请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射后的反射光线。 【答案】(1)    (2) (3) (4) 【详解】（1）图中已给出了凹透镜的主光轴，且射出黑箱的光线平行于主光轴，则射向凹透镜的光线延长后过其焦点，所以，可以先利用平面镜反射光，光线再射向凹透镜，且这条光线延长后与凹透镜的主光轴相交（交点即为凹透镜的焦点F）。画出射入黑箱的光线，在黑箱左侧适当位置垂直于主光轴画出平面镜，入射光线与平面镜的交点为入射点，垂直于平面镜作出法线，根据反射角等于入射角作出反射光线；反射光线与射出黑箱的折射光线的延长线的交点为射向凹透镜的入射点，由此画出凹透镜，延长射向凹透镜的光线与主光轴的交点即为焦点F，如答案所示。 （2）图中入射光线是平行的，而折射光线远离主光轴，即透镜有发散作用，所以是凹透镜，如答案所示。 （3）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变，过二倍焦距处的折射光线的入射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处，如答案所示。 （4）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；过平面镜的入射点垂直镜面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线右侧作出反射光线，如答案所示。 7．已知凸透镜成像中物和像的位置，请确定凸透镜和焦点的位置。 【答案】 【详解】连接MA并延长交主光轴与一点，该点是凸透镜的光心O，过光心O作垂直于主光轴的直线OP，由A点向凸透镜作平行于主光轴的光线与OP交于C点，连接MC并延长交主光轴与一点F，此时F点即是凸透镜的焦点，根据左右焦点到光心的距离相等可确定另一焦点F，如答案所示。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 苏 科 版 物 理 八 年 级 上 册 第三章《光的折射 透镜》 3.3凸透镜成像的规律 夯实基础 知识点一 实验：探究凸透镜的成像规律 【实验目的】探究凸透镜的成像规律 【实验器材】标有长度的光具座，f＝10 cm（最好在10～20 cm之间）的凸透镜一个，蜡烛一支，用白色硬纸制成的光屏一个等。 【实验步骤】 1．将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调整光屏和凸透镜的高度，使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。 2．把蜡烛放在远处，使物距u>2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 3．调节蜡烛位置，使物距u=2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 4．调节蜡烛位置，使物距f <u<2f，调整光屏到凸透镜的距离，直到烛焰在屏上成清晰的像。 5．调节蜡烛位置，使物距u=f，发现无论怎样调节光屏的位置，都无法在光屏上看到像。 6．调节蜡烛位置，使物距u<f，发现无论怎样调节光屏的位置，都无法在光屏上看到像。 去掉光屏，从光屏这一侧向凸透镜望去，可以看到放大的蜡烛和烛焰。 【实验记录】（数据仅供参考） f=10.0cm 实验序号 物距（u） cm 像距（v） cm 像的性质 正倒 大小 是否被光屏承接 1 50.0 12.5 倒立 缩小 是 2 20.0 20.0 倒立 等大 是 3 15.0 30.0 倒立 放大 是 4 10.0 / 不成像 5 5.0 / 正立 放大 否 【实验分析】 1．当u>2f时，在光屏上可以看到倒立缩小的烛焰的像，此像为实像。 2．当u=2f时，在光屏上可以看到倒立等大的烛焰的像，此像为实像。 3．当2f>u>f时，在光屏上可以看到倒立放大的烛焰的像，此像为实像。 4．当u=f时，在光屏上不能看到烛焰的像。 5．当u<f时，在光屏上不能看到烛焰的像，但从光屏一侧向透镜看，可以在凸透镜中看到烛焰正立放大的像，此像为虚像。 【实验结论】凸透镜的成像规律（静态） 实验序号 物距（u） cm 像距（v） cm 像的性质 正倒 大小 虚实 1 u > 2f 2f > v > f 倒立 缩小 实 2 u = 2f v = 2f 倒立 等大 实 3 2f > u > f v > 2f 倒立 放大 实 4 u = f / 不成像 5 u < f / 正立 放大 虚 【注意事项】 1．光具座的长度要大于凸透镜焦距的4倍、否则无法完成实验。 2．可以用发光二极管代替蜡烛，这样成像稳定且容易比较像与物的大小关系。 3．调整光屏和凸透镜的高度，使蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度的目的是使像成在光屛的中央。 4．若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有： （1）烛焰在焦点以内； （2）烛焰在焦点上； （3）烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度； （4）蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光屏无法移到该位置。 5．凸透镜成的实像，不仅上下颠倒，而且左右也颠倒；凸透镜成的虚像，上下左右都不颠倒。 6．凸透镜成的实像不仅可以用光屏承接，用眼睛直接观察也可以看得到。 趁热打铁： 例1．探究“凸透镜成像规律”的实验中： （1）实验前，调节烛焰、透镜和光屏，使它们三者的中心大致在 ； （2）将蜡烛放在如图甲所示的位置，在光屏上看到一个清晰、等大的像，则凸透镜的焦距是 cm（提示：注意估读）； （3）把蜡烛移到25cm刻度线处，向 （选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动光屏，可以得到清晰的倒立、 的实像； （4）实验中，小明发现不但虚像可以用肉眼直接看到，实像也可以用肉眼直接看到。如图乙所示，拿掉光屏，用肉眼在 （选填“a”“b”或“c”）位置沿图示方向能看到这个实像； （5）图丙是小明在草纸上所画的相关凸透镜成像的图，其中M是物点，则A、B、C、D四个点中，哪些点有可能是M点的像点，它们是 。 例2．一束平行光正对凸透镜照射，在离透镜10cm处的光屏上得到一个亮点，那么当物体在凸透镜前25cm处时，在透镜的另一侧可以得到（　　） A．缩小倒立的虚像 B．缩小倒立的实像 C．缩小正立的实像 D．放大正立的实像 知识点二 凸透镜成像的原理 在学习小孔成像、光的反射时，我们已经知道实像是实际光线会聚而成的，虚像是射入人眼的光线的反向延长线相交而成的。因此，我们利用凸透镜的特殊光线，可以确定折射光线的交点（实像点）或者折射光线反向延长线的交点（虚像点），我们选择物体端点发出的光线来确定像的端点的位置，从而确定像的位置。 说明：以下图中AB为物体，A’B’为凸透镜成的像，2f点为到光心距离为2倍焦距的点。 1．u > 2f，2f > v > f，成倒立缩小的实像，是照相机、摄像头的工作原理。 2．u = 2f，v = 2f，成倒立等大的实像，可以用来确定焦距。 3．2f > u > f，v > 2f，成倒立放大的实像，是投影仪、幻灯机的工作原理。 4．u = f，折射光线平行，不成像，可以用来从点光源获得平行光。 5．u < f，折射光线反向相交，成正立放大的虚像，是放大镜的工作原理。 敲黑板：用纸遮住凸透镜一部分(或凸透镜缺一小块)，光屏上仍会成完整的像点，但像会变暗一些。如下图所示，物体A点发出的若干条光线在A’点会聚形成像。 现用纸板遮住上半部分，如下图所示，A点发出的多条光线仍可在A’点会聚形成像点，但因为会聚的光线变少，所以像的亮度会降低。 同理，现用纸板遮住下半部分，如下图所示，A点发出的多条光线仍可在A’点会聚形成像点，但因为会聚的光线变少，所以像的亮度会降低。 趁热打铁： 例3．请在大致图中画出物体 AB的像A'B'  （反映像的大小、正倒和虚实和位置，不需要画光路图）。 例4．眼睛是心灵的窗户，每年的6月6日是全国“爱眼日”。人眼的成像原理可通过画光路图去理解。请在图中利用凸透镜的特殊光线作出物体CD经过凸透镜所成的像。（保留作图痕迹） 例5．把蜡烛放在离凸透镜远大于2倍焦距的地方，在光屏上出现了明亮、清晰的烛焰的像，如图所示，请完成光路图。 例6．如图a，蜡烛在光屏上能成一清晰的像。如果沿直径对称地切除透镜很小的一部分，如图所示，则下列说法中正确的是（　　） A．在a图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，不会在光屏上留下小飞虫的影子 B．在a图中，如果蜡烛向透镜不断靠近，则所成的像一直变大 C．在b图中，A、B合拢后，所成像情况与a图相同，只是亮度变低 D．在b图中，A、B合拢后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能成像 知识点三 对凸透镜成像规律的进一步认识 1．成实像时，除u = v = 2f外，物距和像距不会在同一个范围内，当u > 2f时，2f > v > f；当2f > u > f，v > 2f。口诀：成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。 2．物距比像距大，物比像大；像距比物距大，像比物大；物距和像距一样大，物和像一样大。 3．u = f是成实像和虚像的分界点，u = 2f 是像放大和缩小的分界点。口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。 4．相对于凸透镜，实像和物体在两侧，虚像和物体在同侧。 5．由u = v = 2f可知，经过凸透镜一侧2f点的光线经过凸透镜后会经过另一侧2f点。 趁热打铁： 例7．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，将“F”光源放在凸透镜前某位置处，在光屏上成一清晰的像。现将“F”光源靠近透镜的方向移动一段距离，调整光屏的位置，又在屏上形成一清晰的像，则（    ） A．像变小，像距变小 B．像变小，像距变大 C．像变大，像距变小 D．像变大，像距变大 例8．如图所示，F和P是凸透镜的一倍焦点和二倍焦点。根据图中的入射光线画出经凸透镜折射后的折射光线。 知识点四 利用凸透镜成像规律，根据物距、像距判断焦距的范围 已知物距u和像距v，可以判断符合哪一条成像的规律，再把物距、像距值分别代入规律中的范围，联合求解，即可确定焦距范围。如下图，在光屛上已呈现清晰的烛焰的像（未画出），那么： 1．由u =30cm，v= 45cm，可以判断此时在光屛上成倒立、放大的实像； 2．根据成放大实像的条件，f < u < 2f，将u = 30cm带入得：f < 30 < 2f ① 3．此时像距范围v > 2f，将v = 45cm带入得：45cm > 2f ② 4．联合求解①②不等式组，可得焦距范围：15cm < f < 22.5cm。 趁热打铁： 例9．一个物体在凸透镜前20cm处时，在透镜另一侧距凸透镜14cm处的光屏上成一个倒立、缩小的实像，则该凸透镜的焦距应符合的条件是（    ） A．14<f<20cm B．7cm<f<14cm C．f<7cm D．7cm<f<10cm 知识点五 透明水杯成像 从侧面透过装水的圆柱形玻璃杯看物体，只有水平方向物体的大小、正倒会发生变化，竖直方向的大小、正倒不发生变化。因为玻璃杯只左右方向中间厚，两边薄相当于凸透镜，上下方向无厚度变化，相当于厚玻璃。 铅笔离水杯很近时，成正立放大的虚像 铅笔离水杯较远时，成倒立放大的实像 铅笔离水杯更远时，成倒立缩小的实像， 趁热打铁： 例10．如图所示，小明在一圆柱形水杯后面，紧靠水杯放置一个小泥娃，他将泥娃逐渐远离水杯，在该过程中，透过水杯观察，他看到的小泥娃像（　　） A．一直变瘦 B．变高 C．先变高后变矮 D．先变胖后变瘦 融会贯通 ——打基础—— 一、单选题 1．如图是物体S通过凸透镜成像的示意图，当物体S放在哪个位置时，才能产生图中所成的像S′（　　） A．u>2f B．f＜u＜2f C．u=f D．u＜f 2．已知某物体透过凸透镜在距离透镜的光屏上成等大的像，若将物体移动到距离凸透镜处，则适当移动光屏，可在光屏上成（　　） A．缩小的实像 B．正立的虚像 C．放大的实像 D．放大的虚像 3．将带有F字样的光源放在装有水的鱼缸前，调整F光源和鱼缸的位置，在墙壁上得到了缩小的实像，则F光源、鱼缸、墙壁三者的位置可能是（    ） A． B． C． D． 4．如图所示，物理课上，同学们用凸透镜观察周围的物体，透过凸透镜不能看到的像是（　　） A．正立、放大的像 B．正立、缩小的像 C．倒立、等大的像 D．倒立、缩小的像 5．中国航天员王亚平在离地球表面约400km的“天宫”空间站上通过天地连线，给同学们展示了一堂精彩的科学课。如图为王亚平老师做“水球”实验时的情景，下列说法正确的是（　　） A．“水球”相当于凹透镜 B．“水球”对透过它的光有发散作用 C．王亚平远离“水球”时，她的像会变小 D．图中通过”水球”看到王亚平的像是虚像 6．小册同学做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未在图中画出来）（　　） A．取走光屏，蜡烛和凸透镜在图中位置，从凸透镜右侧适当位置可看到烛焰正立放大的虚像 B．将蜡烛移到15cm刻度线处，凸透镜不动，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像 C．蜡烛移到25cm刻度线处，凸透镜不动，光屏向右移动到适当位置能呈现烛焰倒立缩小的实像 D．将蜡烛移到35cm刻度线处，凸透镜不动，光屏无论移动到哪个位置都不能呈现清晰的烛焰像 7．如图甲所示一幅漫画立在桌面上，小明把一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前，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，如图乙所示，下列关于此现象的说法正确的是（　　） A．透过水杯看到变“胖”的老鼠是虚像 B．装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个凹透镜 C．将漫画逐渐靠近水杯，透过水杯看到的老鼠始终是掉头的 D．将漫画离水杯远一些，透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些 8．当一个物体在凸透镜前15cm时，透过凸透镜在光屏上能成倒立、缩小的实像。当把这一物体移至离凸透镜前9cm时，透过凸透镜在光屏上能成倒立、放大的实像。由此推断这个凸透镜的焦距可能是（　　） A．10cm B．8cm C．6cm D．4cm 9．如图甲所示，小明将凸透镜先靠近物理课本上的“物理”二字，然后再将凸透镜逐渐远离的过程中，通过凸透镜观察到的像，你认为如图乙所示5个不同的像，依次成像正确的是（　　） A．①②③ B．①⑤④ C．①③⑤ D．⑤③② 二、填空题 10．生物课上，小晋和同学们一起用凸透镜观察一只七星瓢虫（如图甲所示），小晋认为，图乙中的四幅图都是通过凸透镜观察到的像，你认为小晋的说法是 （选填“正确”或“错误”）的，理由是 。 11．某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间的关系图像，如图所示。该凸透镜的焦距是 cm；把物体从距凸透镜15cm处移动到30cm处的过程中，像将 。（选填“逐渐变小”“逐渐变大”或“保持不变”） 12．小吴上生物课时，用一透镜观察标本，如图所示，若透镜的焦距为10cm，则标本到透镜的距离应 10cm。此时将透镜逐渐远离标本，则所看到的像 （选填“能”或“不能”）变成倒立的。 13．按要求填空： (1)如图（a）所示，圆柱形玻璃瓶里装满水，小明透过玻璃瓶可以看到铅笔的像。此时玻璃瓶相当于图（b）的透镜 （选填“甲”或“乙”）； (2)在（c）图中，不同距离下小明通过玻璃瓶可能看到的像有哪些？ 。 14．如图甲所示的黑白卡片，左侧在白光照射下呈现黑色是因为 ，在高脚玻璃杯前方观察到如图乙所示装水部分“黑白颠倒”的现象，此时装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个 透镜，若希望看到“黑白颠倒”的现象重新颠倒回来，则应将高脚杯 （选填“靠近”或“远离”）黑白卡片。 三、作图题 15．如图，物体AB经凸透镜后在光屏上成像A′B′，F为透镜的焦点，请作出两条入射光线的折射光线。 16．图中给出了物体 AB 及像 A′B′的位置，请通过作光路图的方式确定并画出凸透镜及其右侧焦点 F。（提示：利用通过凸透镜的三条特殊光线作图） 17．如图所示，请将光路图补充完整。 四、实验题 18．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中： （1）实验台上有一个凸透镜和一个凹透镜，小明将他们同时放在阳光下，看到的现象如图甲所示，则 （选填“左边”或“右边”）的透镜是凸透镜； （2）小明让一束平行于主光轴的平行光线经过凸透镜，移动光屏，某时刻在光屏上找到一个最小、最亮的光斑如图乙所示，凸透镜的焦距为 cm； （3）取下平行光源，保持凸透镜的位置不变，把点燃的蜡烛放在光具座20cm刻度线处，此时应向 移动光屏，才会在光屏上得到一个清晰的倒立、 的实像； （4）当蜡烛移到45cm刻度线的位置时，应该在凸透镜的 （选填“蜡烛”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察像； （5）接着，小明用红色的发光二极管按“F”字样镶嵌在白色不透明方格板上代替蜡烛作为光源光源“F”放在35cm刻度线处，其大小如图丙中的A所示，凸透镜固定在光具座50cm刻度线上。调整后，在光屏上得到清晰像，再用遮光罩将凸透镜的上半部分遮住，在光屏上所成的像可能是图丙中的 。 19．如图是探究“凸透镜成像规律”的实验装置。 (1)为了使烛焰的像呈现在光屏的中央，应调整烛焰、凸透镜和光屏使它们的中心大致在 。 (2)当蜡烛位于图甲中的B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，则该凸透镜焦距为 cm。 (3)紧接着用不透明的硬纸板挡住凸透镜的下半部分，发现光屏上呈现的像是 （选填“完整”或“不完整”）的，像的亮度与原来相比 。 (4)当把蜡烛向右移动5cm，屏上的像变得模糊。要使像变清晰光屏应向右适当移动，此时光屏上的像应该是 （选填放大或缩小）的实像。 (5)当把蜡烛在第（4）步的基础再向透镜移近了4cm，发现在光具座上无论怎样都无法在光屏上找到清晰的像，你认为原因可能是 。 (6)当老师要求各小组测量物距为30cm时像距是多少，所有小组用的透镜焦距都一样的情况下，三个小组测出像距的大小分别为13cm、15cm、18cm，你认为可能的原因是 。 (7)小明利用图乙进行实验，此时光屏刚好出现了清晰的像，如果透镜位置不动，将蜡烛与光屏位置对调，此时光屏上呈现的像是 ；如果不对调蜡烛与光屏，也可以将透镜移动到 cm刻度处，光屏上也可以出现清晰的像；如果将光屏拿走后 （选填“能”或“不能”）看到烛焰的实像。 (8)小明因为实验时间太长，蜡烛越烧越短，光屏上的像将逐渐向 移动，此时可以将透镜向 调节。 (9)小明将蜡烛放在主光轴上45cm刻度处，小明无论怎么样移动光屏，光屏都不能呈现像，原因是因为 ，细心的小明发现，虽然在光屏上呈现不到像，但光屏上有光斑，当光屏从透镜处逐渐远离凸透镜时，此光斑的面积将 。 ——提能力—— 1．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． 2．如图所示在直角坐标系原点O处放置平面镜MN，它与坐标轴x呈45°。在O点正下方（s=15厘米）处水平放置一焦距为10厘米凸透镜。A为一点光源，则关于凸透镜所成的像正确的是（　　） A．在凸透镜下方成一个实像，在凸透镜上方成一个虚像。 B．只在凸透镜下方成一个实像。 C．在凸透镜的下方、y轴的左右两侧各成一个实像，但左边的实像更靠近凸透镜。 D．在凸透镜的下方、y轴的左右两侧各成一个实像，但右边的实像更靠近凸透镜。 3．某同学在探究凸透镜成像规律时，做了两次实验，且均规范操作。他将发光体分别放在距同一凸透镜10厘米和12厘米处，且分别移动另一侧的光屏，其中只有一次在光屏上能找到清晰像。关于该像情况，以下判断正确的是（　　） A．像距小于10厘米，放大的虚像 B．像距小于12厘米，缩小的实像 C．像距大于20厘米，放大的实像 D．像距等于24厘米，等大的实像 4．将蜡烛放在离凸透镜的主光轴上，在透镜的另一侧光屏上得到蜡烛放大的像，将蜡烛向凸透镜方向移动，若成像，则一定是（　　） A．放大的 B．缩小的 C．正立的 D．倒立的 5．某同学利用焦距为20cm的凸透镜观察指纹，保持指纹到眼睛的距离为40cm不变，将凸透镜调整到如图所示的位置，看到了指纹正立放大的像，此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧能成 （选填“倒立缩小”“倒立放大”或“正立放大”）的像。 6．请按要求完成下列光路。 (1)已知黑箱内有一只凹透镜和一只平面镜，请在黑箱内画出完整的光路，填上光学仪器，并标明凹透镜焦点F的位置。 (2)根据光的传播路径，在图中的虚线框内，填入符合要求的透镜。 (3)完成光路图，根据图中的入射光线或折射光线作出相应折射光线或入射光线。 (4)如图所示，请画出入射光线经过凸透镜折射后的折射光线和这条折射光线再经平面镜MN反射后的反射光线。 7．已知凸透镜成像中物和像的位置，请确定凸透镜和焦点的位置。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！14 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$