5.3 凸透镜成像的规律（重难点专练）物理新教材人教版八年级上册

**基本信息** 以实验探究为基础，通过“操作要点-规律应用-综合分析”三阶体系构建凸透镜成像专项训练，突出科学探究与科学思维的结合。 **专项设计** |模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |探究成像规律|6题|三心同高、光路可逆等7大实验操作要点|从实验操作到现象分析，建立成像规律认知基础| |规律应用|8题|物距与成像关系（u>2f等5类）及设备调节方法|规律→应用，实现物理观念向实际问题转化| |分析相关问题|7题|焦距计算（不等式法）、像的动态变化等5类解题模型|综合应用规律，培养科学推理与问题解决能力|

5.3 凸透镜成像的规律 题型01 探究凸透镜成像的规律 题型02 凸透镜成像规律的应用 题型03 用凸透镜成像的规律分析相关问题 ▌题型01 探究凸透镜成像的规律 实验操作必考点 1. 三心同高‌：实验前调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心在同一高度，目的是让像成在光屏中央。 2. 环境要求‌：在较暗环境中进行实验，成像现象更清晰明显。 3. 蜡烛变短处理‌：蜡烛燃烧变短后像会向上偏移，可向上移光屏/蜡烛，或向下移透镜，让像重回光屏中央。 4. 光屏无像的4种原因‌： 蜡烛位于焦点处，不成像；蜡烛在1倍焦距内，成虚像无法被光屏承接；三心未在同一高度，像偏离光屏；焦距过大，像成在光具座量程之外。 5. 透镜遮挡/破损‌：透镜部分被遮挡后，光屏上仍能成完整的像，仅像的亮度变暗。 6. 光路可逆‌：成清晰实像时，对调蜡烛和光屏位置，仍能成清晰的像，像的大小会反向切换。 7. 镜片对成像的影响‌： 加远视镜（凸透镜）：会聚能力变强，像距变小，光屏向透镜方向移动。 加近视镜（凹透镜）：会聚能力变弱，像距变大，光屏向远离透镜方向移动。 1. 如图甲所示，平行于主光轴的光射向凸透镜在屏上形成一个最小最亮的光斑。利用该透镜“探究凸透镜成像的规律”的实验中，下列说法正确的是（　　）                               A．该透镜的焦距为10cm B．随着蜡烛的不断燃烧，要想使像成在光屏的中央，可把光屏向下调节 C．u<f时，为了观察到像，去掉光屏后眼睛在透镜的左侧观察 D．光屏上成清晰的像后，不小心用指尖触碰到了凸透镜，则光屏上仍会有烛焰完整的像但亮度变暗 2. 在做“探究凸透镜成像的规律”实验时，将蜡烛、凸透镜和光屏移动到如图所示位置，光屏上呈现清晰的像。下列说法正确的是（     ） A．投影仪是根据此成像原理制成 B．将凸透镜遮住一半，光屏上不能呈现烛焰完整的像 C．保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜向左移动10 cm可再次在光屏上呈现清晰的像 D．保持蜡烛和光屏位置不动，用焦距更大的凸透镜替换该透镜，向左移动光屏可再次呈现清晰的像 3. 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，某学习小组用如图甲所示的方法测量凸透镜的焦距：正确安装并调节实验装置后，在光屏上得到一个清晰的像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．由图甲可知，该凸透镜的焦距是40.0cm B．照相机成像特点与图乙中烛焰的成像特点相同 C．图乙中的烛焰向远离凸透镜方向移动，所成的像逐渐变小 D．图乙中若用黑纸片将凸透镜挡一半，光屏上成半个烛焰的像 4. 某小组同学利用如图所示的装置，做“探究凸透镜成像规律”的实验；下表是他们实验时记录的几组数据： 实验次数 1 2 3 4 物距u/（cm） 30.0 20.0 15.0 5.0 像距v/（cm） 15.0 20.0 / (1)分析实验数据可知，实验中所用凸透镜的焦距为__________cm； (2)第1次实验时所观察到的像和生活中的__________所成像的特点相同； (3)第3次实验中，当物距为15cm时，光屏离透镜的距离为________cm时才能在光屏上得到清晰的像。 5. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中： (1)将凸透镜安装在光具座上，用平行于主光轴的光正对着凸透镜，移动光屏直至光屏上得到一个最小、最亮的光斑，读出光斑到透镜的距离为10.0cm，则凸透镜焦距f为__________cm。 (2)如图所示，在光屏上已经得到清晰的烛焰的像，若保持光屏和蜡烛的位置不变，只移动凸透镜，还可以成__________次实像，成像时透镜距蜡烛__________cm。 (3)已知物距无穷大时，成像的特征是缩成一个极小的亮点。若固定透镜不动，将烛焰沿主光轴从无穷远处移动到光具座上的30cm刻度线处，整个移动过程中像移动的距离是__________cm。 6. 晓雯探究凸透镜的成像规律时进行了如下操作并得到了相关结论。 （1）当蜡烛、凸透镜、光屏三者的位置如图甲所示时，观察到光屏上呈现清晰的像，则该凸透镜的焦距为______cm。 （2）晓雯做了4次实验，所得实验数据如下表所示。请将所缺的实验数据和像的性质补充完整。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 40 13 ①______ 2 20 20 ②______ 3 ③______ 40 倒立、放大的实像 4 6 无 正立、放大的虚像 （3）晓雯做第2次实验时，凸透镜上落了一只小虫，则光屏上所成的烛焰的像为______（选填“完整的像”或“不完整的像”）。 （4）晓雯做第3次实验时，由于实验时间较长，蜡烛燃烧变短，烛焰的像成在光屏的______半部分。如果想让像成在光屏中央，可以将凸透镜向______移动。（均选填“上”或“下”） （5）若将一个眼镜片放在凸透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了；将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜片是______（选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片。 （6）另一小组实验时对图中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”字样的LED灯，在光屏上贴上方格纸，如图乙所示。请写出改进后的优点______（一条即可）。 ▌题型02 凸透镜成像规律的应用 一、凸透镜成像规律与应用 1. u>2f‌：成倒立、缩小的实像，f<v<2f，对应照相机原理。 2. ‌f < u <2f‌：成倒立、放大的实像，v>2f，对应投影仪原理。 3. u<f‌：成正立、放大的虚像，对应放大镜原理。 4. u=2f‌：成倒立、等大的实像，v=2f，是测量焦距的特殊判定点。 5. u=f‌：不成像，是实像与虚像的分界点。 二、照相机、投影仪与手机的调节 1. 照相机‌：拍远景时物距变大，镜头向后缩减小像距；拍近景时物距变小，镜头向前伸增大像距。 2. 投影仪‌：投影片倒插，像成正立；要让像变大，减小物距同时增大像距。 3. 放大镜：要求物体在一倍焦距以内（u<f）；物体离焦点越近，所成的虚像越大。 4. 手机“调焦”‌：手机镜头焦距极小，物距远大于2f时，像距近似等于焦距，无需复杂调焦也能成清晰像。 1. 如图所示，是根据照相机成像原理自制模型照相机，在“自制照相机模型”时，下列说法正确的是（     ） A．在取材时，胶片使用的材料是透明薄膜 B．为使成像清晰，观察时应选择暗的物体做观察对象 C．用自制的照相机先拍摄到了远处的物体，再拍摄近处物体时，应增大AB间的距离，此时薄膜上的像变小 D．照相时，镜头离景物的距离要大于二倍焦距，才能在薄膜上看到清晰的像 2. 如下图所示，航天员王亚平在中国空间站用“水球”做成像实验。“水球”成像的原理可以用以下哪个选项图解释（　　） A． B． C． D． 3. 为了保障校园安全，某学校引进了“校园智能门禁系统”，师生可以通过“刷脸机”鉴别身份打开闸机进入校园，如图所示。刷脸时，人在刷脸机内成的像是（　　） A．正立、缩小的实像 B．倒立、缩小的实像 C．倒立、放大的实像 D．正立、放大的实像 4. 如图所示为小明送给爷爷一款带有透镜的指甲刀，方便爷爷剪指甲。关于此款指甲刀的说法正确的是（　　） A．剪指甲时，所成的像是实像 B．剪指甲时，指甲到透镜的距离小于一倍焦距 C．剪指甲时，通过透镜可看到指甲倒立的像 D．剪指甲时，指甲到透镜的距离在一倍焦距到两倍焦距之间 5. （多选题）多媒体辅助教学以它的独特魅力给课堂教学增添了生机和活力，如图。多媒体教室的投影屏幕是用粗糙的白布制成的，投影仪的折光系统相当于一个凸透镜，下列说法正确的是（　　） A．凸透镜对光线起会聚作用 B．投影片在屏幕上成的是正立、放大的实像 C．如果没有平面镜，该投影仪就不会成像 D．全班同学都能看到画面是因为光射到投影银幕上发生了漫反射 6. 透镜在生活中的应用十分广泛，下列调节方法正确的是（　　） A．使用照相机时，先拍全身照，再拍半身照，将照相机远离人 B．使用投影仪时，显示的画面太大，需将投影仪远离白幕 C．使用放大镜时，为了看到更大的像，适当增大放大镜与物体的距离 D．人脸识别解锁时，人脸离锁越近，拍得的像越小，更容易解锁成功 7. 如图所示为某款智能无针疫苗注射机器人，通过一个简单的三维点云相机对人体进行拍摄，准确识别疫苗注射部位及注射角度，云相机的镜头相当于一个______透镜；注射时，机器人向接种者靠近，拍摄到接种者的像将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 8. 智能手机扫码功能可快速获取信息，手机摄像头相当于______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）；二维码通过摄像头在手机中所成的是______（选填“实”或“虚”）像。图乙，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上可观察到倒立______（选填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的应用是______（选填“投影仪”或“照相机”）。 ▌题型03 用凸透镜成像的规律分析相关问题 1. 焦距范围计算题‌ 平行光法：最小最亮的光斑到透镜的距离就是焦距。 不等式法：根据成像特点列u、v与f的关系，用“同大取大、同小取小”原则解不等式。 例：已知u=15cm成放大实像，v=25cm，可推出7.5cm<f<12.5cm。 2. 透镜遮挡题‌ 遮住凸透镜上半部分，像的完整性不受影响，只是整体亮度变暗，剩余部分仍能折射全部光线成像。 3. 像的朝向判断题‌ 常规从右向左看光屏：实像上下、左右全颠倒。 特殊从左向右看光屏：像仅上下颠倒，左右和原物体一致。 4. 动态移动类比题‌ 蜡烛靠近透镜（物距变小），像距变大、像变大，该现象和远视眼成因相似，可通过远离光屏或换用更小焦距的透镜让像重新清晰。 5. 高频易错点避坑 混淆实像和虚像的倒立/正立属性，所有实像都是倒立的，虚像才是正立的。 忽略“u=f不成像”的特殊点，误以为该位置也能成模糊的像。 做移动类题目时，只记住“物近像远”，忘记实像和虚像场景的规则差异。 计算焦距时，忽略光具座的刻度起点，误把物距算成物体到光屏的总距离。 1. 在“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，光屏上成的像不清晰，若将光屏向右移动适当距离，可在光屏上观察到清晰的像，则（    ） A．清晰的像是倒立、缩小的实像 B．清晰的像是正立、放大的实像 C．该透镜的焦距大于7.5cm小于15cm D．该透镜的焦距大于10cm小于20cm 2. 在探究凸透镜成像规律实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像。下列判断正确的是（     ） A．实验用凸透镜的焦距为15.0cm B．光屏上的像是烛焰放大的实像 C．照相机就是根据这一原理工作的 D．当将蜡烛移至35cm、光屏移至80cm处时，会得到一个清晰的烛焰的缩小的实像 3. 如图所示，某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律，在水透镜中注入少量水后光屏上成清晰的像。以下判断正确的是（　　） A．光屏上成倒立缩小的实像 B．此时透镜的焦距10cm＜f＜15cm C．保持蜡烛和光屏不动，将透镜移动到40cm刻度线处光屏上能得到清晰的像 D．向水透镜注水后，要使光屏上重新得到清晰的像，需要将光屏向右移动 4. 如图甲所示，在探究凸透镜成像的实验中，小明用平面光源（图中的“A”）作为物体，并选用了带有标度的白色光屏，进行多次实验，测量出物距u和像距v，并利用测出的数据作出了的关系图像，如图乙所示。则下列说法中正确的是（    ） A．所用凸透镜的焦距 B．实验中用平面光源的目的是为了更方便的比较像的大小 C．当物体从a移动到c时，像变小，光屏要靠近凸透镜 D．照相机的工作原理与乙图中的a点所成像的规律相同 5. （多选题）在研究凸透镜成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示（每次实验均可成像）。分析表中信息，下列说法正确的是（　　） 实验次序 1 2 3 4 5 物距u/cm 50 40 30 25 20 像距v/cm 22 24 30 38 60 A．该凸透镜的焦距是15cm B．当u=25cm时，凸透镜成放大的像，放大镜就是根据这一原理制成的 C．当v=24cm时，凸透镜成缩小的像，投影仪就是根据这一原理制成的 D．若把物体从距凸透镜22cm处向距凸透镜32cm处滑动，像会逐渐变小 6. 小红在探究凸透镜成像规律时，调节蜡烛、凸透镜与光屏到如图所示的位置，可在光屏上得到清晰的像，则凸透镜焦距为_________cm。仅将蜡烛移到10cm刻度线处，为了在光屏上得到清晰的像，接下来她应将光屏适当向_________移动，生活中所用的_________成像时的物像大小关系与上述实验相同。 7．如图所示，小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验； （1）蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图甲所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的倒立、等大的实像，则凸透镜的焦距为______cm； （2）如图乙所示，光屏上出现了蜡烛的清晰的像，那么小明将蜡烛移到15.0cm刻度线处，保持透镜的位置不变，则应将光屏移至______cm刻度线处，才能再次在光屏上呈现清晰的像； （3）蜡烛由于燃烧而变短，为了使像成在光屏的中心，应向下移动______（选填“光屏”或“凸透镜”）； （4）如图丙所示为某同学的照片，透过透镜能看到照片的像，则透镜在远离照片的过程中看到的像的顺序是______。 A、②③④① B、③②①④ C、②③①④ D、④①②③ 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.3 凸透镜成像的规律 题型01 探究凸透镜成像的规律 题型02 凸透镜成像规律的应用 题型03 用凸透镜成像的规律分析相关问题 ▌题型01 探究凸透镜成像的规律 实验操作必考点 1. 三心同高‌：实验前调整烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心在同一高度，目的是让像成在光屏中央。 2. 环境要求‌：在较暗环境中进行实验，成像现象更清晰明显。 3. 蜡烛变短处理‌：蜡烛燃烧变短后像会向上偏移，可向上移光屏/蜡烛，或向下移透镜，让像重回光屏中央。 4. 光屏无像的4种原因‌： 蜡烛位于焦点处，不成像；蜡烛在1倍焦距内，成虚像无法被光屏承接；三心未在同一高度，像偏离光屏；焦距过大，像成在光具座量程之外。 5. 透镜遮挡/破损‌：透镜部分被遮挡后，光屏上仍能成完整的像，仅像的亮度变暗。 6. 光路可逆‌：成清晰实像时，对调蜡烛和光屏位置，仍能成清晰的像，像的大小会反向切换。 7. 镜片对成像的影响‌： 加远视镜（凸透镜）：会聚能力变强，像距变小，光屏向透镜方向移动。 加近视镜（凹透镜）：会聚能力变弱，像距变大，光屏向远离透镜方向移动。 1. 如图甲所示，平行于主光轴的光射向凸透镜在屏上形成一个最小最亮的光斑。利用该透镜“探究凸透镜成像的规律”的实验中，下列说法正确的是（　　）                               A．该透镜的焦距为10cm B．随着蜡烛的不断燃烧，要想使像成在光屏的中央，可把光屏向下调节 C．u<f时，为了观察到像，去掉光屏后眼睛在透镜的左侧观察 D．光屏上成清晰的像后，不小心用指尖触碰到了凸透镜，则光屏上仍会有烛焰完整的像但亮度变暗 【答案】D 【详解】A．平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚于焦点，图甲中最小最亮的光斑就是焦点，焦距是焦点到光心的距离，读数时要估读到分度值的下一位，图中刻度尺的分度值为1cm，该透镜的焦距是 题目中说焦距为10cm，未估读，故A错误； B．蜡烛燃烧会变短，烛焰向下移动，根据“经过光心的光线传播方向不变”可知，像会向上移动。 要让像仍成在光屏中央，应该把光屏向上调节，故B错误； C．u<f时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像和物体在透镜的同一侧，因此需要在透镜的右侧观察，故C错误； D．指尖触碰到凸透镜，只是挡住了部分光线，剩余光线仍能通过透镜成像，所以光屏上会呈现完整的像，但由于通过的光线减少，像的亮度会变暗，故D正确。 故选D。 2. 在做“探究凸透镜成像的规律”实验时，将蜡烛、凸透镜和光屏移动到如图所示位置，光屏上呈现清晰的像。下列说法正确的是（     ） A．投影仪是根据此成像原理制成 B．将凸透镜遮住一半，光屏上不能呈现烛焰完整的像 C．保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜向左移动10 cm可再次在光屏上呈现清晰的像 D．保持蜡烛和光屏位置不动，用焦距更大的凸透镜替换该透镜，向左移动光屏可再次呈现清晰的像 【答案】C 【详解】A．成倒立缩小实像是照相机的工作原理，投影仪成倒立、放大的实像，与成像规律不符，故A错误； B．遮住凸透镜一半，剩余部分仍能透过光线会聚成完整的烛焰像，只是像的亮度会变暗，故B错误； C．根据光路可逆，保持蜡烛和光屏位置不动，将凸透镜左移10 cm后，透镜到达40 cm刻度处，此时物距变为20 cm，像距变为30 cm，满足成像条件，可再次成清晰的倒立、放大实像，故C正确； D．换用焦距更大的凸透镜后，凸透镜的会聚能力变弱，像会成在原光屏位置的右侧，因此需要向右移动光屏才能再次呈现清晰的像，故D错误。 故选C。 3. 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，某学习小组用如图甲所示的方法测量凸透镜的焦距：正确安装并调节实验装置后，在光屏上得到一个清晰的像，如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．由图甲可知，该凸透镜的焦距是40.0cm B．照相机成像特点与图乙中烛焰的成像特点相同 C．图乙中的烛焰向远离凸透镜方向移动，所成的像逐渐变小 D．图乙中若用黑纸片将凸透镜挡一半，光屏上成半个烛焰的像 【答案】C 【详解】A．平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将会聚于一点，这点即为此透镜的焦点，从焦点到透镜光心的距离即为焦距，则透镜的焦距为f=40.0cm-30.0cm=10.0cm，故A错误； B．图乙中，物距为u=50.0cm-35.0cm=15.0cm 像距为v=80.0cm-50.0cm=30.0cm 物距小于像距，由凸透镜成像规律可知，图乙中烛焰成的是倒立放大的实像，这个原理制成了投影仪，与照相机不同，故B错误； C．图乙中的烛焰向远离凸透镜方向移动，物距变大，像距变小，像变小，故C正确； D．用黑纸片将凸透镜遮挡一半，透镜的上半部分仍能会聚烛焰发出的光线，成烛焰完整的像，只是像比原来变暗，故D错误。 故选C。 4. 某小组同学利用如图所示的装置，做“探究凸透镜成像规律”的实验；下表是他们实验时记录的几组数据： 实验次数 1 2 3 4 物距u/（cm） 30.0 20.0 15.0 5.0 像距v/（cm） 15.0 20.0 / (1)分析实验数据可知，实验中所用凸透镜的焦距为__________cm； (2)第1次实验时所观察到的像和生活中的__________所成像的特点相同； (3)第3次实验中，当物距为15cm时，光屏离透镜的距离为________cm时才能在光屏上得到清晰的像。 【答案】(1)10.0；(2)照相机；(3)30.0 【详解】（1）凸透镜成像时，物距等于像距等于二倍焦距，由数据表格可知， 实验中所用凸透镜的焦距为 （2）由数据表格可知，第1次实验时，物距大于像距，则物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立缩小的实像，所观察到的像和生活中的照相机所成像的特点相同。 （3）凸透镜成像是由于光的折射形成的，由数据表格可知，第1次实验时，物距为30.0cm时，像距为15.0cm，根据光的折射现象中，光路可逆可知，第3次实验中，当物距为15.0cm时，光屏离透镜的距离为30.0cm时才能在光屏上得到清晰的像，此时成倒立、放大的实像。 5. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中： (1)将凸透镜安装在光具座上，用平行于主光轴的光正对着凸透镜，移动光屏直至光屏上得到一个最小、最亮的光斑，读出光斑到透镜的距离为10.0cm，则凸透镜焦距f为__________cm。 (2)如图所示，在光屏上已经得到清晰的烛焰的像，若保持光屏和蜡烛的位置不变，只移动凸透镜，还可以成__________次实像，成像时透镜距蜡烛__________cm。 (3)已知物距无穷大时，成像的特征是缩成一个极小的亮点。若固定透镜不动，将烛焰沿主光轴从无穷远处移动到光具座上的30cm刻度线处，整个移动过程中像移动的距离是__________cm。 【答案】(1)10.0；(2)1；15.0；(3)10 【详解】（1）平行于主光轴的光经凸透镜后会聚的最小最亮的光斑，就是凸透镜的焦点，焦点（光斑）到透镜光心的距离就是焦距，故焦距。 （2）由图可知，物距是 像距是 根据光路可逆原理，保持蜡烛和光屏位置不动，将透镜移动到蜡烛的距离等于原像距的位置时，新的物距等于原像距15.0cm、新的像距等于原物距30.0cm，此时光屏上能再次成清晰的倒立、放大的实像，因此还可以成1次实像，此时透镜距蜡烛的距离为15.0cm。 （3）透镜固定在50cm刻度线处不动，当物距为无穷远时，像会成在焦点处，即60cm刻度线处；当烛焰移动到30cm刻度线处时，此时物距 根据凸透镜成像规律，此时像距，即像成在透镜右侧70cm刻度线处。因此像移动的总距离为 6. 晓雯探究凸透镜的成像规律时进行了如下操作并得到了相关结论。 （1）当蜡烛、凸透镜、光屏三者的位置如图甲所示时，观察到光屏上呈现清晰的像，则该凸透镜的焦距为______cm。 （2）晓雯做了4次实验，所得实验数据如下表所示。请将所缺的实验数据和像的性质补充完整。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 40 13 ①______ 2 20 20 ②______ 3 ③______ 40 倒立、放大的实像 4 6 无 正立、放大的虚像 （3）晓雯做第2次实验时，凸透镜上落了一只小虫，则光屏上所成的烛焰的像为______（选填“完整的像”或“不完整的像”）。 （4）晓雯做第3次实验时，由于实验时间较长，蜡烛燃烧变短，烛焰的像成在光屏的______半部分。如果想让像成在光屏中央，可以将凸透镜向______移动。（均选填“上”或“下”） （5）若将一个眼镜片放在凸透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了；将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜片是______（选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片。 （6）另一小组实验时对图中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”字样的LED灯，在光屏上贴上方格纸，如图乙所示。请写出改进后的优点______（一条即可）。 【答案】 10.0 倒立缩小的实像 倒立等大的实像 13 完整的像 上 下 远视 实验现象更明显，便于观察（合理即可） 【详解】（1）当蜡烛、凸透镜、光屏三者的位置如图甲所示时，观察到光屏上呈现清晰的像，由图可知， 物距为 像距为 此时物距和像距相等，由此可知此时物距、像距、焦距存在如下关系 则凸透镜的焦距为 （2）第一组实验中，物距为40cm，像距为13cm，即物距大于二倍焦距，像距位于一倍焦距二倍焦距之间，根据凸透镜成像的规律可知，此时像的性质是倒立、缩小的实像。 第二组实验中，物距等于像距等于20cm，则有物距等于像距等于二倍焦距，根据凸透镜成像的规律可知，此时像的性质是倒立、等大的实像。 根据凸透镜成像中光路的可逆性可知，第三组实验中像距为40cm，与第一组实验的物距相等，由此可知第三组实验中的物距与第一组实验中的像距是相等的，即第三组实验中的物距为13cm。 （3）凸透镜上落了一只小虫，会影响像的明暗程度，但不会影响像的完整性。故光屏上所成的烛焰的像为完整的像。 （4）第3次实验时，由于实验时间较长，蜡烛燃烧变短，蜡烛的烛焰的中心下移了，由于烛焰中心、凸透镜的光心和烛焰中心的像三者在同一直线上，故左边的烛焰中心下移，凸透镜的光心不变，要想三者依然在同一直线上，烛焰的像只能向上半部分移动。如果想让像成在光屏中央，需要将凸透镜的光心向下移动。 （5）若将一个眼镜片放在凸透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，此时物距没有变，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，则像距变短了，说明焦距变短了，焦距变短的原因是透镜的折光能力变强了，所以放置的镜片是凸透镜，所以是远视镜片。 （6）另一小组实验时对图中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”字样的LED灯，在光屏上贴上方格纸，改进后的实验现象更明显，便于观察像的性质。 ▌题型02 凸透镜成像规律的应用 一、凸透镜成像规律与应用 1. u>2f‌：成倒立、缩小的实像，f<v<2f，对应照相机原理。 2. ‌f < u <2f‌：成倒立、放大的实像，v>2f，对应投影仪原理。 3. u<f‌：成正立、放大的虚像，对应放大镜原理。 4. u=2f‌：成倒立、等大的实像，v=2f，是测量焦距的特殊判定点。 5. u=f‌：不成像，是实像与虚像的分界点。 二、照相机、投影仪与手机的调节 1. 照相机‌：拍远景时物距变大，镜头向后缩减小像距；拍近景时物距变小，镜头向前伸增大像距。 2. 投影仪‌：投影片倒插，像成正立；要让像变大，减小物距同时增大像距。 3. 放大镜：要求物体在一倍焦距以内（u<f）；物体离焦点越近，所成的虚像越大。 4. 手机“调焦”‌：手机镜头焦距极小，物距远大于2f时，像距近似等于焦距，无需复杂调焦也能成清晰像。 1. 如图所示，是根据照相机成像原理自制模型照相机，在“自制照相机模型”时，下列说法正确的是（     ） A．在取材时，胶片使用的材料是透明薄膜 B．为使成像清晰，观察时应选择暗的物体做观察对象 C．用自制的照相机先拍摄到了远处的物体，再拍摄近处物体时，应增大AB间的距离，此时薄膜上的像变小 D．照相时，镜头离景物的距离要大于二倍焦距，才能在薄膜上看到清晰的像 【答案】D 【详解】A．胶片应使用半透明薄膜承接像，透明薄膜无法承接像，故A错误； B．物体越亮，成的像越清晰，应选择明亮的物体，故B错误； C．由凸透镜成像规律可知，物近像远像变大，拍摄近处物体时物距减小，像距增大，像变大，应增大AB间的距离，此时薄膜上的像变大，故C错误； D．照相机成像原理是物距大于二倍焦距，即，成倒立、缩小的实像，故D正确。故选D。 2. 如下图所示，航天员王亚平在中国空间站用“水球”做成像实验。“水球”成像的原理可以用以下哪个选项图解释（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】“水球”相当于一个凸透镜，由题图知，此时成倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像规律可知，此时物距大于2倍焦距，则物体ab应在2倍焦距之外，像在1倍焦距和2倍焦距之间，故ABD错误，C正确。 故选C。 3. 为了保障校园安全，某学校引进了“校园智能门禁系统”，师生可以通过“刷脸机”鉴别身份打开闸机进入校园，如图所示。刷脸时，人在刷脸机内成的像是（　　） A．正立、缩小的实像 B．倒立、缩小的实像 C．倒立、放大的实像 D．正立、放大的实像 【答案】B 【详解】刷脸机的镜头相当于凸透镜，成像原理和照相机相同。刷脸时，人到镜头的距离大于镜头的二倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。故选B。 4. 如图所示为小明送给爷爷一款带有透镜的指甲刀，方便爷爷剪指甲。关于此款指甲刀的说法正确的是（　　） A．剪指甲时，所成的像是实像 B．剪指甲时，指甲到透镜的距离小于一倍焦距 C．剪指甲时，通过透镜可看到指甲倒立的像 D．剪指甲时，指甲到透镜的距离在一倍焦距到两倍焦距之间 【答案】B 【详解】由题意可知，该透镜为放大镜，放大镜是利用凸透镜在u<f时，通过凸透镜能看到一个正立的、放大的虚像。因此，剪指甲时，指甲到透镜的距离小于一倍焦距，通过透镜可看到指甲正立、放大的虚像，故B正确，ACD错误。故选B。 5. （多选题）多媒体辅助教学以它的独特魅力给课堂教学增添了生机和活力，如图。多媒体教室的投影屏幕是用粗糙的白布制成的，投影仪的折光系统相当于一个凸透镜，下列说法正确的是（　　） A．凸透镜对光线起会聚作用 B．投影片在屏幕上成的是正立、放大的实像 C．如果没有平面镜，该投影仪就不会成像 D．全班同学都能看到画面是因为光射到投影银幕上发生了漫反射 【答案】AD 【详解】A．凸透镜对光线起会聚作用，故A正确； B．投影仪是利用凸透镜成倒立放大的实像的原理制成，故B错误； C．平面镜在投影仪成像中只起到改变光的传播方向的作用，没有平面镜投影仪还是能成像，只是不能成在竖直墙壁上，故C错误； D．全班同学都能看到画面是因为银幕表面比较粗糙，光射到投影银幕上，反射光线是向着四面八方的，即光射到投影银幕上发生了漫反射，故D正确。 故选AD。 6. 透镜在生活中的应用十分广泛，下列调节方法正确的是（　　） A．使用照相机时，先拍全身照，再拍半身照，将照相机远离人 B．使用投影仪时，显示的画面太大，需将投影仪远离白幕 C．使用放大镜时，为了看到更大的像，适当增大放大镜与物体的距离 D．人脸识别解锁时，人脸离锁越近，拍得的像越小，更容易解锁成功 【答案】C 【详解】A．使用照相机先拍全身照时像小，再拍半身照时像大。根据“物近像远像变大”，需减小物距，即靠近人，而非远离人，故A错误； B．使用投影仪时，显示画面太大，说明像太大。根据“物远像近像变小”，需减小像距，可将投影仪靠近白幕或调节镜头，增大物距。远离白幕会增大像距，使像更大，不符合要求，故B错误； C．使用放大镜时，物体在一倍焦距内。根据虚像规律，在焦距内适当增大物距，虚像变大。因此适当增大放大镜与物体距离，可看到更大的像，故C正确； D．人脸识别解锁时，摄像头类似照相机。根据“物近像远像变大”，人脸离锁越近，像越大，而非越小。且像过大可能不易识别，不一定更容易解锁，故D错误。 故选C。 7. 如图所示为某款智能无针疫苗注射机器人，通过一个简单的三维点云相机对人体进行拍摄，准确识别疫苗注射部位及注射角度，云相机的镜头相当于一个______透镜；注射时，机器人向接种者靠近，拍摄到接种者的像将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 凸 变大 【详解】[1]云相机的镜头是利用凸透镜成倒立、缩小实像的规律工作的，相当于一个凸透镜。 [2]注射时，机器人向接种者靠近，物距变小，像距变大，拍摄到接种者的像将变大。 8. 智能手机扫码功能可快速获取信息，手机摄像头相当于______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）；二维码通过摄像头在手机中所成的是______（选填“实”或“虚”）像。图乙，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上可观察到倒立______（选填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的应用是______（选填“投影仪”或“照相机”）。 【答案】 凸透镜 实 放大 投影仪 【详解】在光学成像中，凸透镜具有会聚光线的作用，能使物体成像，而手机摄像头正是利用这一特性来实现对物体成像从而获取信息，所以手机摄像头相当于凸透镜。摄像头成像原理是物体在凸透镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像。 由图乙可知，物距小于像距，根据凸透镜成像规律，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，像距大于二倍焦距，此时成倒立、放大的实像，所以此时光屏上可观察到倒立、放大的实像。 由于此时成倒立、放大的实像，投影仪就是利用这一成像原理工作的，而照相机是成倒立、缩小的实像，所以生活中的应用是投影仪。 ▌题型03 用凸透镜成像的规律分析相关问题 1. 焦距范围计算题‌ 平行光法：最小最亮的光斑到透镜的距离就是焦距。 不等式法：根据成像特点列u、v与f的关系，用“同大取大、同小取小”原则解不等式。 例：已知u=15cm成放大实像，v=25cm，可推出7.5cm<f<12.5cm。 2. 透镜遮挡题‌ 遮住凸透镜上半部分，像的完整性不受影响，只是整体亮度变暗，剩余部分仍能折射全部光线成像。 3. 像的朝向判断题‌ 常规从右向左看光屏：实像上下、左右全颠倒。 特殊从左向右看光屏：像仅上下颠倒，左右和原物体一致。 4. 动态移动类比题‌ 蜡烛靠近透镜（物距变小），像距变大、像变大，该现象和远视眼成因相似，可通过远离光屏或换用更小焦距的透镜让像重新清晰。 5. 高频易错点避坑 混淆实像和虚像的倒立/正立属性，所有实像都是倒立的，虚像才是正立的。 忽略“u=f不成像”的特殊点，误以为该位置也能成模糊的像。 做移动类题目时，只记住“物近像远”，忘记实像和虚像场景的规则差异。 计算焦距时，忽略光具座的刻度起点，误把物距算成物体到光屏的总距离。 1. 在“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，光屏上成的像不清晰，若将光屏向右移动适当距离，可在光屏上观察到清晰的像，则（    ） A．清晰的像是倒立、缩小的实像 B．清晰的像是正立、放大的实像 C．该透镜的焦距大于7.5cm小于15cm D．该透镜的焦距大于10cm小于20cm 【答案】D 【详解】 AB．由图可知，物距 ，将光屏向右移动适当距离，可在光屏上观察到清晰的像，说明清晰成像时的像距 v 大于初始光屏到透镜的距离，即 ；因为像距大于物距 ，根据凸透镜成像规律，当成实像时，若像距大于物距，烛焰成倒立、放大的实像，故AB不符合题意； CD．由凸透镜的成像规律可知，物距等于20cm时，成倒立放大的实像，此时物距u应该满足 解得 故C不符合题意，D符合题意。故选D。 2. 在探究凸透镜成像规律实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像。下列判断正确的是（     ） A．实验用凸透镜的焦距为15.0cm B．光屏上的像是烛焰放大的实像 C．照相机就是根据这一原理工作的 D．当将蜡烛移至35cm、光屏移至80cm处时，会得到一个清晰的烛焰的缩小的实像 【答案】C 【详解】ABC．由图可知，物距 像距为 由于，由凸透镜成像特点可知，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这个成像规律工作的；、，解得，故A、B错误，C正确； D．蜡烛移到35cm，光屏移到80cm处，此时物距 像距 此时，由凸透镜成像特点及光路的可逆性可知，成倒立、放大的实像，D错误。 故选C。 3. 如图所示，某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律，在水透镜中注入少量水后光屏上成清晰的像。以下判断正确的是（　　） A．光屏上成倒立缩小的实像 B．此时透镜的焦距10cm＜f＜15cm C．保持蜡烛和光屏不动，将透镜移动到40cm刻度线处光屏上能得到清晰的像 D．向水透镜注水后，要使光屏上重新得到清晰的像，需要将光屏向右移动 【答案】C 【详解】A．由图知，物距小于像距，且能成实像，由凸透镜成像规律知，成倒立、放大的实像，故A错误； B．由图可知，， 解得透镜的焦距，故B错误； C．保持蜡烛和光屏不动，将透镜移动到40cm刻度线处，，即现在的物距为原来的像距，根据光路可逆性可知，光屏仍能得到清晰的像，故C正确； D．向水透镜注水后，凸透镜的焦距变小，要使光屏上重新得到清晰的像，需要将光屏向左移动，故D错误。 故选C。 4. 如图甲所示，在探究凸透镜成像的实验中，小明用平面光源（图中的“A”）作为物体，并选用了带有标度的白色光屏，进行多次实验，测量出物距u和像距v，并利用测出的数据作出了的关系图像，如图乙所示。则下列说法中正确的是（    ） A．所用凸透镜的焦距 B．实验中用平面光源的目的是为了更方便的比较像的大小 C．当物体从a移动到c时，像变小，光屏要靠近凸透镜 D．照相机的工作原理与乙图中的a点所成像的规律相同 【答案】D 【详解】A．根据凸透镜成像规律可知，当时，凸透镜成倒立等大的实像，分析图乙，则有 可得凸透镜的焦距，故A错误； B．实验中用平面光源（字母“A”）作为物体，相比烛焰，其形状固定、亮度均匀，能更方便地比较像的大小和形状，故B错误； C．当物体从a移动到c时，分析图乙，此时物距u变小，像距v变大，根据物近像远像变大可知，此时像变大，光屏需要远离凸透镜，故C错误； D．a点，，即，，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，这与照相机的成像规律一致，故D正确。 故选D。 5. （多选题）在研究凸透镜成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示（每次实验均可成像）。分析表中信息，下列说法正确的是（　　） 实验次序 1 2 3 4 5 物距u/cm 50 40 30 25 20 像距v/cm 22 24 30 38 60 A．该凸透镜的焦距是15cm B．当u=25cm时，凸透镜成放大的像，放大镜就是根据这一原理制成的 C．当v=24cm时，凸透镜成缩小的像，投影仪就是根据这一原理制成的 D．若把物体从距凸透镜22cm处向距凸透镜32cm处滑动，像会逐渐变小 【答案】AD 【详解】A．根据表格可知，当时，，那么 则凸透镜的焦距，故A正确； B．当时，此时，成倒立放大的实像，应用为投影仪，故B错误； C．当时，，此时，成倒立缩小的实像，应用为照相机，故C错误； D．若把物体从距凸透镜22cm处向距凸透镜32cm处滑动，此时物距增大，根据“物远像近小”可知，像会逐渐变小，故D正确。 故选AD。 6. 小红在探究凸透镜成像规律时，调节蜡烛、凸透镜与光屏到如图所示的位置，可在光屏上得到清晰的像，则凸透镜焦距为_________cm。仅将蜡烛移到10cm刻度线处，为了在光屏上得到清晰的像，接下来她应将光屏适当向_________移动，生活中所用的_________成像时的物像大小关系与上述实验相同。 【答案】 10.0 左 照相机 【详解】[1]由图可知，刻度尺的分度值为1cm，此时物距为 像距为 则有 根据 成倒立、等大的实像，故该凸透镜的焦距为 [2]仅将蜡烛移到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，为了在光屏上得到清晰的像，接下来应该将光屏适当向左移动。 [3]移动后的物距为 物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，生活中所用的照相机成像时，为倒立、缩小的实像，与上述实验相同。 7．如图所示，小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验； （1）蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图甲所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的倒立、等大的实像，则凸透镜的焦距为______cm； （2）如图乙所示，光屏上出现了蜡烛的清晰的像，那么小明将蜡烛移到15.0cm刻度线处，保持透镜的位置不变，则应将光屏移至______cm刻度线处，才能再次在光屏上呈现清晰的像； （3）蜡烛由于燃烧而变短，为了使像成在光屏的中心，应向下移动______（选填“光屏”或“凸透镜”）； （4）如图丙所示为某同学的照片，透过透镜能看到照片的像，则透镜在远离照片的过程中看到的像的顺序是______。 A、②③④① B、③②①④ C、②③①④ D、④①②③ 【答案】 15.0 80.0 凸透镜 B 【详解】（1）由甲图知，物距u1=40.0cm﹣10.0cm＝30cm 此时在光屏上得到一个清晰的倒立、等大的实像，所以有u1=2f=30.0cm 即凸透镜的焦距为f=15.0cm （2）由乙图知，原来蜡烛在刻度尺的0cm处，u2=40.0cm，此时u2>2f 凸透镜成倒立缩小的实像，像距为v2=65.0cm﹣40.0cm=25.0cm 小明将蜡烛移到15.0cm刻度线处，此时的物距为u3=40.0cm-15.0cm=25.0cm 即此时的物距等于原来的像距，根据光在折射时光路的可逆性可知，此时像距即为原来的物距，即为40.0cm，即凸透镜移动至l=40.0cm+40.0cm＝80.0cm 刻度线处，在屏上能再次呈现清晰的像。 （3）蜡烛燃烧变短，根据过凸透镜光心的光线传播方向不变可知，像成在了光屏的上方，为了使像仍成在光屏中央，可以将透镜向下移动。 （4）如图丙所示为某同学的照片，②③为正立放大的像，对凸透镜而言，正立的像一定是虚像，故透镜在远离照片的过程中，开始物距小于一倍焦距，凸透镜成的虚像是放大的，物体离焦点越近，成的虚像越大，故先看到③，然后是②；当物体在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，即看到的为①；当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，即为④，故四个像的顺序为③②①④。故选B。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $可学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 5.3凸透镜成像的规律 题型01探究凸透镜成像的规律 题型精练 1.【答案】D 2.【答案】C 3. 【答案】C 4.【答案】(1)10.0；(2)照相机：(3)30.0 5.【答案】(1)10.0：(2)1：15.0：(3)10 6. 【答案】10.0 倒立缩小的实像 倒立等大的实像 13 完整的像 上 人 远视 实验现象更明显，便于观察（合理即可） 题型02凸透镜成像规律的应用 题型精练 1. 【答案】D 2. 【答案】C 3.【答案】B 4. 【答案】B 5.【答案】AD 6.【答案】C 7.【答案】 凸 变大 8.【答案】 凸透镜 实 放大 投影仪 题型03用凸透镜成像的规律分析相送问题 题型精练 1. 【答案】D 2.【答案】C 3. 【答案】C 4.【答案】D 1/2 可学科网·上好课 www.zxxk.com 上好每一堂课 5.【答案】AD 6.【答案】 10.0 左 照相机 7.【答案】 15.0 80.0 凸透镜 B 2/2