三、凸透镜成像的规律（讲义）物理新教材苏科版八年级上册

本讲义聚焦凸透镜成像规律核心知识点，系统梳理物距、像距、焦距概念，通过表格归纳静态规律（u与f关系对应像的正倒、大小、虚实及像距），结合动态规律（实像物近像远像变大，虚像靠近焦点像变大），配套光路示意图和随学随练，搭建从概念到应用的学习支架。 该资料以科学探究为主线，通过实验调整（如三者中心等高）、现象分析（无法成像原因）培养科学探究能力，动态规律归纳（物距变化像的变化）提升科学思维，多样化练习（基础通关、素养提升）强化物理观念。课中辅助教师实验教学，课后帮助学生查漏补缺，巩固知识应用。

第三章 光的折射 透镜 三、凸透镜成像的规律 课标要点 知道物距（u）、像距（v）、焦距（f）的概念；理解凸透镜成像的规律，知道一倍焦距和二倍焦距是成像性质变化的关键点；能区分实像与虚像的本质区别。 学习重难点 重点：通过实验探究，知道凸透镜成像的规律；掌握凸透镜成像的五种典型情况及其成像条件。 难点：从实验数据中归纳出凸透镜成像的规律；物距连续变化时像的动态变化规律的理解。 知识点 凸透镜成像规律（重点） 凸透镜成像的规律 （1）静态规律 物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 （2）动态规律 成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距离透镜越远，像越大。即物体越靠近焦点像越大。 随学随练 1．某同学在实验室做“探究凸透镜成像规律”的实验，所用凸透镜的焦距为10cm，凸透镜固定在光具座上如图所示位置。 (1)实验前，应调节烛焰、凸透镜、光屏，使三者的中心在同一高度，目的是__________； (2)当烛焰位于凸透镜左侧25cm处时，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、__________的实像； (3)若将烛焰向右移动10cm，此时应将光屏向__________移动，才能在光屏上再次得到清晰的像。 【答案】(1)使像成在光屏中央 (2)缩小 (3)右 【详解】（1）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度。 （2）凸透镜的焦距为10cm，烛焰位于凸透镜左侧25cm处，物距大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、缩小的实像。 （3）若将烛焰向右移动10cm，物距减小，根据凸透镜成像规律可知，像距增大，所以此时应将光屏向右移动，才能在光屏上再次得到清晰的像。 2．如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则： (1)把烛焰放在___________点，屏上出现的像最小。 (2)把烛焰放在___________点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。 (3)把烛焰放在___________点，光屏上不会出现像。 【答案】(1)a (2)c (3)d、e 【详解】（1）凸透镜成实像时遵循“物远像近像变小”的规律。图中a点的物距最大，且在2倍焦距外成实像，因此此处屏上的像最小。 （2）凸透镜成实像时具有物近像远像变大的规律。因此在一倍焦距以外，离凸透镜最近的烛焰所成的像最大最远，因此把烛焰放在c点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。 （3）当物距小于或等于一倍焦距时，无法在光屏上成实像。d点刚好在焦点上，光线经凸透镜后平行射出，不能会聚成像；e点在一倍焦距以内，成正立放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，因此d、e点都无法在光屏上得到像。 3．关于凸透镜成像规律，下列说法正确的是（     ） A．物距小于焦距时，成倒立、放大的虚像 B．物距在1-2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像 C．物距等于2倍焦距时，成正立、等大的实像 D．物距大于2倍焦距时，成正立、缩小的实像 【答案】B 【详解】A．物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，不是倒立虚像，故A错误； B．物距在1~2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，符合规律，故B正确； C．物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像，不是正立，故C错误； D．物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像，不是正立，故D错误。 故选B。 知识点 凸透镜成像光路 1. 物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距v： f<v<2f 。 2. 物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f 3. 物距大于焦距小于2倍焦距，即 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。 4. 物距u=f 时，不成像。 5. 物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。 随学随练 4．如题图，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点； 【答案】 【详解】根据凸透镜三条特殊光线可知，平行于主光轴的光线过对侧的焦点，过光心的光线传播方向不变，此时正向延长无交点不能成实像，成虚像，折射光线反向延长交点位置即发光点S的像点。 题型 探究凸透镜成像的规律 高频考查方向 （1）调整蜡烛的烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让像成在光屏的中央； （2）在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②烛焰的位置在透镜的一倍焦距以内；③烛焰的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。 （3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 （4）成实像时，将烛焰和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。 （5）发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。 （6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。 （7）用蜡烛进行实验时，随着蜡烛越烧越短，光屏上的像会往上移动，需要进行以下调整，使像重新回到光屏中央：向上移动光屏、向上移动蜡烛、向下移动凸透镜。 活学活用 5．某实验小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验： (1)由图甲可知，该凸透镜的焦距是________cm。 (2)实验时凸透镜与光屏的高度已调好，但烛焰在光屏上的像的位置偏高，说明此时烛焰处于透镜主光轴的________（选填“上”或“下”）方；要调整凸透镜、光屏和烛焰的高度，使它们的中心在同一高度，目的是________，调整后，光屏上恰好得到倒立、等大的像，此时光屏和蜡烛之间的距离是________cm。 (3)如图乙所示，此时人眼应该在________（选填“A”、“B”或“C”）处才能观察到蜡烛的像；调整蜡烛和凸透镜的位置，在光屏上可以看到一个清晰________（选填“正立”或“倒立”）的实像，此时再将蜡烛向右移动到一定位置时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上承接到像，可能的原因是________。 【答案】(1)10.0 (2) 下 使像成在光屏中央 40.0 (3) B 倒立 物距小于一倍焦距，成虚像 【详解】（1）平行于主光轴的光经凸透镜后会聚在焦点上，焦点到透镜光心的距离就是焦距。图甲中凸透镜在50.0cm刻度处，光屏在60.0cm刻度处，因此凸透镜的焦距为 （2）凸透镜成倒立的实像时，像的位置偏高，说明烛焰相对于主光轴位置偏低，处于主光轴下方； 调整烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度，目的是使像成在光屏的中央，便于观察； 根据凸透镜成像规律，当光屏上成倒立等大的实像时，此时像距等于物距，且都等于二倍焦距，因此蜡烛到光屏的总距离为 （3）图乙中蜡烛在透镜的一倍焦距以内，此时凸透镜成正立放大的虚像，虚像和蜡烛在透镜的同一侧，因此人眼需要在光屏一侧向透镜方向去观察虚像，即B处； 虚像不能在光屏上呈现，调整位置后光屏承接的都是实像，根据凸透镜成像规律可知，凸透镜的实像全都是倒立的； 当蜡烛右移后物距小于一倍焦距时，透镜成虚像，虚像无法被光屏承接，此时无论怎么移动光屏都不能承接到像。 6．小波在做“探究凸透镜成像”的实验中 (1)实验要求烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，这样做的目的是使像成在___________。 (2)他将凸透镜正对平行光，当光屏移动到图甲所示位置时，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜的焦距f=___________cm。 (3)将蜡烛放在如图乙所示位置，则光屏上会成倒立、___________的实像。在此基础上将一个凹透镜放在蜡烛与凸透镜之间，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。当光屏上呈现清晰的像时，一只飞蛾飞落在凸透镜上半部分，此时光屏上会出现的现象是______________________。（选填“会有飞蛾的像”、“会出现飞蛾的影子”或“烛焰的像变暗了一些”）。 【答案】(1)光屏的中央 (2)11.0 (3) 放大 远离 烛焰的像变暗了一些 【详解】（1）实验时，调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，这样做的目的是使像成在光屏的中央位置，便于观察成像情况｡ （2）凸透镜正对平行光，平行光线平行于主光轴，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，所以凸透镜的焦距是 （3）由图乙知，物距为16cm，在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，则光屏上会成倒立放大、的实像，像在二倍焦距以外。凹透镜对光线有发散作用，在此基础上将一个凹透镜放在蜡烛与凸透镜之间，像距变大，则若仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向远离透镜的方向移动。 当光屏上呈现清晰的像时，一只飞蛾飞落在凸透镜上半部分，烛焰的光线仍能通过透镜其它部分发生折射，折射光线减少，此时光屏上会出现的现象是烛焰的像变暗了一些，但像仍是完整的；飞蛾落在透镜上半部分，飞蛾到焦点的距离小于焦距，飞蛾的像是虚像，像和飞蛾在透镜的同一侧，因此光屏上不会有飞蛾的像，也不会出现飞蛾的影子。 题型 凸透镜成像规律的应用 1. 基础成像特点判断 直接给出物距与焦距的关系，要求判断像的性质（虚实、正倒、大小），如“物体位于二倍焦距以外，像的性质是什么？”这类题目考查对成像规律的直接记忆和应用。 2. 动态成像分析 分析物体移动时像的变化，如“蜡烛靠近凸透镜，光屏应如何移动？像的大小如何变化？”需运用“物近像远像变大”等动态规律进行推理。 3. 图像“信息”题 给出一张u-v关系图，让你判断焦距、分析成像。抓住图中u = v的那个点，此时u = v = 2f！这个点是解题的关键。 活学活用 7．如图所示，烛焰在光屏上刚好成清晰的像（像未画出）。透镜不动，将蜡烛移至刻度处，移动光屏，在光屏上能观察到（     ） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 C．正立、放大的实像 D．不能呈现像 【答案】D 【详解】由图可知，物距 像距 因 解得焦距 将蜡烛移至40.0cm刻度处时，物距 因，此时成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 8．在探究凸透镜成像规律的实验中，先用焦距为10cm的凸透镜进行实验，在光屏上得到清晰的放大实像；保持发光体和凸透镜的位置不变，仅换用焦距为20cm的凸透镜进行实验，则可能出现的实验现象是（     ） A．光屏靠近透镜移动后，屏上得到清晰的缩小实像 B．光屏靠近透镜移动后，屏上得到清晰的放大实像 C．光屏远离透镜移动后，屏上得到清晰的放大实像 D．光屏靠近或远离透镜，屏上均得不到实像 【答案】D 【详解】由题可知，原凸透镜焦距 ，此时在光屏上得到清晰的放大实像。根据凸透镜成像规律，当成放大实像时，物距 ，即物距的范围是 更换透镜后，保持发光体（物体）和凸透镜的位置不变，即物距保持不变，对于焦距为 的新凸透镜，此时物距满足 ，根据凸透镜成像规律，当物距小于一倍焦距（ ）时，凸透镜成正立、放大的虚像。虚像是由光线的反向延长线相交而成的，不能成在光屏上。因此，无论光屏是靠近透镜还是远离透镜移动，光屏上都得不到实像，故ABC不符合题意，D符合题意。 故选 D。 9．在“探究凸透镜成像的规律”实验时，某小组测量出物距和像距的数据，并绘制成如图所示的图象，根据图象可知（     ） A．该凸透镜的焦距 B．当物距时，成倒立、放大的实像 C．当物距时，所成的像能用光屏承接 D．当物距时，将光屏拆下，从光屏一侧适当位置可看到烛焰的实像 【答案】D 【详解】A．由物距和像距的图像可知，当物距和像距都为20cm时能够成像，所以焦距 故A不符合题意； B．物距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，故B不符合题意； C．物距，此时成虚像，虚像不能用光屏承接，故C不符合题意； D．，此时成倒立、放大的实像，可以直接用眼睛观察到，故D符合题意。 故选D。 基础通关 1．凸透镜成像时，缩小实像与放大实像的分界点在物距为凸透镜的____________处；实像和虚像的分界点在物距为凸透镜的____________处。 【答案】 二倍焦距 一倍焦距 【详解】根据凸透镜成像规律，物距大于二倍焦距时成缩小实像，物距在一倍焦距和二倍焦距之间时成放大实像，故缩小实像与放大实像的分界点为二倍焦距处； 物距大于一倍焦距时成实像，物距小于一倍焦距时成虚像，故实像和虚像的分界点为一倍焦距处。 2．探究凸透镜成像规律时，应将光源、凸透镜和光屏的中心调节在__________；光屏上出现清晰像时，光具座上各元件的位置如图所示，此时像是倒立、__________（选填“缩小”“等大”或“放大”）的实像。 【答案】 同一高度 缩小 【详解】在探究凸透镜成像规律的实验中，为了使像能够成在光屏的中央，便于观察，应将光源、凸透镜和光屏的中心调节在同一高度； 由图可知，光源位于20.0cm刻度处，凸透镜位于50.0cm刻度处，则物距为 光屏位于刻度处，则像距为 因为物距大于像距，即，根据凸透镜成像规律可知，此时光屏上成倒立、缩小的实像。 3．如图所示，白纸上画了两个箭头（图甲）。用玻璃杯装半杯水放在白纸前（图乙）。人眼观察到位于下方的箭头发生了变化，那是因为玻璃杯下半部相当于一个______，使下方箭头成缩小的______（选填“实”或“虚”）像。 【答案】 凸透镜 实 【详解】装半杯水的玻璃杯下半部中间厚、边缘薄，形状符合凸透镜的特征，因此相当于一个凸透镜。 由图可知，下方箭头通过该透镜后成倒立的像，根据凸透镜成像规律，当物距大于二倍焦距时，凸透镜会成倒立、缩小的实像。 4．某凸透镜的焦距为10cm，当物体放在距凸透镜15cm处时，光屏上能成一个倒立、_______的实像；当物体逐渐远离凸透镜时，为了在光屏上得到清晰的像，光屏应向________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。 【答案】 放大 靠近 【详解】[1]已知凸透镜焦距为10cm，物体到凸透镜的距离为15cm，此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像规律，此时光屏上成倒立、放大的实像。 [2]当物体逐渐远离凸透镜时，物距增大，根据凸透镜成实像规律“物远像近像变小”，像距会随之减小，因此为了在光屏上得到清晰的像，光屏应向靠近凸透镜的方向移动。 5．下面哪幅图不是用凸透镜观察的（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．由图可知，通过透镜所成的像是倒立放大实像，此透镜为凸透镜，故A不符合题意； B．由图可知，通过透镜所成的像是正立缩小虚像，此透镜为凹透镜，故B符合题意； C．由图可知，通过透镜所成的像是正立放大虚像，此透镜为凸透镜，故C不符合题意； D．由图可知，通过透镜所成的像是倒立缩小实像，此透镜为凸透镜，故D不符合题意。 故选B。 6．如图所示为某博物馆在较为精巧的文物前放置的凸透镜。下列说法正确的是（    ） A．观察人员可通过透镜看到放大的实像 B．将凸透镜靠近文物，看到的像会变小 C．该凸透镜对光线起到发散的作用 D．凸透镜与文物间的距离应大于凸透镜的2倍焦距 【答案】B 【详解】A．博物馆用凸透镜观察文物，利用的是凸透镜成正立、放大的虚像，此时无法成实像，故A错误； B．当凸透镜作为放大镜使用时，物距小于一倍焦距，在这个范围内，物距减小（凸透镜靠近文物），像距减小，像也会变小，故B正确； C．凸透镜对光线的作用是会聚，凹透镜才对光线有发散作用，故C错误； D．凸透镜作为放大镜使用时，文物（物体）与凸透镜的距离应小于一倍焦距，大于二倍焦距时成倒立、缩小的实像，不符合观察需求，故D错误。 故选B。 7．在探究凸透镜成像规律的实验中，小欢同学将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置时，恰好在凸透镜后处的光屏上出现一个与蜡烛等大倒立的像；若将此蜡烛移至凸透镜前处，则（　　） A．光屏上出现倒立放大的实像 B．光屏上出现倒立缩小的实像 C．无论怎样移动光屏，光屏上均不会出现实像 D．将光屏远离凸透镜方向移动一段距离，光屏上才会出现倒立放大的实像 【答案】C 【详解】ABC．由题意可知，蜡烛在透镜后30cm的光屏上成与蜡烛等大倒立的实像，根据凸透镜成像规律可知，当时，，且为倒立、等大的实像，即，则，当蜡烛移至凸透镜前12cm处时，物距，此时，成一个放大正立的虚像，与放大镜的成像原理相同，虚像不是实际光线会聚而成的，无法在光屏上呈现，故AB错误，C正确； D．将光屏远离凸透镜方向移动一段距离，题中物距，此时，即使光屏远离透镜，也无法承接虚像，更不会出现倒立放大的实像，故D错误。 故选C。 8．小明用焦距为10cm的凸透镜探究成像规律，当物体距透镜15cm时，成的像的性质是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、缩小的虚像 【答案】B 【详解】已知凸透镜焦距，物体距透镜，满足 根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，故ACD不符合题意，B符合题意。 故选B。 9．如图所示，请画出点光源S所发出的两束光经过凸透镜后的折射光线和点光源S通过凸透镜所成的像S′。      【答案】   【详解】根据通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴、过凸透镜光心的光线传播方向不改变作出对应的折射光线，两条折射光线的交点即为点光源S通过凸透镜所成的像S´，然后连接a和凸透镜的交点与S´，即为a的折射光线。  10．小西在做“探究凸透镜成像的规律”实验。 (1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，点燃蜡烛，为了在光屏中央承接像，需要调整烛焰、透镜和光屏三者中心在___________。 (2)实验所用凸透镜焦距为，如图所示，光屏上已成清晰的像（未画出），则光屏上的像是倒立、___________的实像。 (3)当蜡烛逐渐靠近凸透镜，应将光屏___________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜，才能再次承接到清晰的像。 (4)当光屏上出现清晰的像时，小明不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分，这时光屏上___________（选填“仍能”或“不能”）成烛焰完整的像。 【答案】(1)同一高度 (2)缩小 (3)远离 (4)仍能 【详解】（1）为了使像成在光屏的中央，在实验时，将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，点燃蜡烛，调整烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度。 （2）凸透镜焦距为，由图可知，此时物距 根据凸透镜成像规律可知，此时光屏上承接到清晰的倒立、缩小的实像。 （3）根据“凸透镜成实像时，物近像远像变大”可知，当蜡烛逐渐靠近凸透镜，像将远离光屏，且像变大，所以应将光屏远离凸透镜，才能再次承接到清晰的像。 （4）不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分，由于凸透镜的其他部分仍能会聚光线而成像，所以这时光屏上仍能成烛焰完整的像，只是此时像比手指尖遮挡住前的像要暗一些。 素养提升 11．小嘉在做“探究凸透镜成像的规律”的实验过程中蜡烛到凸透镜的距离由远到近，他所观察到的如图乙所示①至⑥六种烛焰清晰的像，最先看到的是____________号像；其中，能够呈现在光屏上的有____________。（填序号） 【答案】 ② ①②③⑤ 【详解】蜡烛到凸透镜距离由远到近，即物距从大逐渐变小，根据“物远像近像变小”，物距越大，像越小，且物距大于焦距时成倒立实像，因此物距最大时，成最小的倒立的像，即②。 凸透镜成像中，实像能呈现在光屏上，虚像不能；实像都是倒立的，虚像是正立的，图中①②③⑤都是倒立的实像，④⑥是正立的虚像，因此能呈现在光屏上的是①②③⑤。 12．实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律，当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像，由此可知，该凸透镜的焦距为______（选填“”、“”、“”）；若把蜡烛移动到30.0cm刻度处，要在光屏上成清晰的像，应该把光屏向______移动适当距离。 【答案】 右 【详解】[1]如图所示，物距为 像距为 因，说明成倒立、缩小的实像，结合凸透镜成像规律，可知 解得 [2]根据成实像时，“物近像远像变大”可知，要在光屏上成清晰的像，应该把光屏远离凸透镜的方向移动，即向右移动。 13．如图所示，小明透过水滴状的鱼肝油胶囊观察积木，发现上面的数字“9”变成了“6”，则该胶囊相当于一个_________（填“凸透镜”或“凹透镜”）；若将胶囊稍微远离积木一些，“6”会变_________（填“大”或“小”）；若将胶囊靠近积木，透过胶囊看到的数字_________（填“可能”或“不可能”）会变成“9”。 【答案】 凸透镜 小 可能 【详解】[1]由图，发现上面的数字“9”变成了“6”，说明成的是倒立的缩小的像，该胶囊相当于一个凸透镜。 [2]若将胶囊稍微远离积木一些，根据凸透镜成实像时，物体远离，像靠近，像变小。 [3]若将胶囊靠近积木，可能小于1倍焦距，成的是正立的放大的像，故透过胶囊看到的数字会变成“9”。 14．如图所示，“探究凸透镜成像实验”时，透镜甲的焦距是10cm，下列说法正确的是（     ） A．蜡烛和光屏不动，无论怎样移动透镜都找不到像是因为蜡烛放在了1倍焦距以内 B．透镜甲和光屏不动，将蜡烛向左移动适当距离，可以在光屏上成清晰的像 C．蜡烛、透镜和光屏位置都不动，透镜换成乙后，光屏上成清晰的像，说明乙透镜焦距小于甲透镜焦距 D．换成乙透镜后，光屏上成清晰的像，再将蜡烛和光屏位置互换，仍得到缩小的实像 【答案】C 【详解】A．蜡烛在20cm处，光屏在50cm处，物像间距 且 根据凸透镜成像中物距与像距的规律， 时，无法成实像，故A错误； B．蜡烛左移后，物距，像距为 透镜在40cm处，光屏在50cm处，透镜与光屏的距离为 此时无法得到清晰的像，故B错误； C．物距为 像距为成清晰实像需满足 且 由 得 ，由 得 。故 ，故C正确； D．换成乙后 成缩小的实像。互换位置后，新物距为 ，新像距为 。因 则 成放大的实像，故D错误。 故选C。 15．如图所示，轩轩同学在做“探究凸透镜成像的规律”实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v与物体到凸透镜的距离u的关系图像，下列说法中正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距f=16cm B．物体从u=32cm处向透镜靠近的过程中，光屏上的像会变大 C．u=24cm时，将透镜遮挡住一部分，光屏上的像会不完整 D．8cm<u<16cm时，在光屏上成缩小的像 【答案】B 【详解】A．根据凸透镜成像规律，当时，凸透镜成倒立、等大的实像。由图像可知，当 时 ，因此 解得该凸透镜的焦距 ，故A错误； B．凸透镜成实像时遵循“物近像远像变大”的规律：物体从 向透镜靠近，在时成实像，物距减小的过程中，光屏上的实像逐渐变大，故B正确； C．时，物体在光屏上成倒立、缩小的实像，将透镜遮挡住一部分，光屏上还能成完整像，由于通过的光线变少，所成的像会变暗，故C错误； D． 时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，此时成倒立放大的实像，故D错误。 故选B。 16．某同学利用水透镜（注射器和弹性膜制成的凸透镜）、蜡烛、光屏、光具座等器材进行探究。如图情况下，光屏上能成清晰的像。下列正确的是（     ） A．图中所示情况下凸透镜的焦距为20cm B．用注射器向水透镜中注入水后，凸透镜的焦距会变大 C．模拟近视眼的成因时需要从透镜向外抽水 D．蜡烛和凸透镜位置不变，向水透镜中注水时，光屏要向左移动才能再次得到清晰的像 【答案】D 【详解】A．由图可知，此时的物距等于像距为此时成倒立、等大的实像，则，故，故A错误； B．用注射器向水透镜中注入水后，凸透镜的厚度变大，焦距会变小，故B错误； C．近视眼的成因是晶状体的会聚能力变强，像呈现在视网膜的前方，故向水透镜中注水，可以模拟近视眼的成因，故C错误； D．蜡烛和凸透镜位置不变，向水透镜中注水时，凸透镜的厚度变大，焦距变小，会聚能力变强，像成在了光屏的前面，光屏要向左移动才能再次得到清晰的像，故D正确。 故选D。 迁移创新 17．如图所示，O为凸透镜的光心，O1OO2为凸透镜的主光轴，F为凸透镜的两个焦点，用f表示透镜的焦距，A'B'为物体AB的像，A'B'箭头方向平行于主光轴，则关于物体AB所在的区域和箭头方向的下列说法正确的是（　　） A．图中Ⅰ区域，与主光轴平行 B．图中Ⅰ区域，与主光轴不平行 C．图中Ⅱ区域，与主光轴平行 D．图中Ⅱ区域，与主光轴不平行 【答案】D 【详解】由题意知，像在一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像的特点，此时物体应在二倍焦距以外，且成的像是倒立缩小的实像，因此物体应比A′B′大，箭头方向向上；像在主光轴上方，根据凸透镜的三条特殊光线，利用折射时光路是可逆的，作出物体AB，由图可知，物体应在主光轴下方，物体在图中Ⅱ区域，箭头方向向右斜上方，与主光轴不平行。如图所示： 故选D。 18．如图甲所示，烛焰在光屏上能成一清晰的像。如果对称地切除透镜的一部分，如图乙所示，再把上半截透镜A和下半截透镜B向原主光轴位置合拢。下列说法中正确的是（　　） A．在甲图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，会在光屏上留下小飞虫的像 B．在乙图中，A、B合拢前，在光屏上能看到两个像 C．在乙图中，A、B合拢后，需将光屏远离透镜，才能成清晰的像 D．在乙图中，A、B合拢后，烛焰所成像的亮度比合拢前更暗 【答案】D 【详解】A．在甲图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，小虫处于凸透镜一倍焦距以内，通过凸透镜成虚像，因此不会在光屏上留下小飞虫的像，故A错误； B．在乙图中，切除之前，经过和的光会聚在同一位置，即成一个像，切除中间部分，、合拢前，原本经过的光成像的位置不变，原本经过的光成像位置不变，在光屏上只能看到一个像，故B错误； CD．、合拢后，两半个透镜的光心位置都发生了变化，主光轴位置也发生变化，所以烛焰会经两个透镜成两个不同的像；由于两个透镜的焦距不变，物距也不变，所以像距不变，故无需移动光屏即可承接到清晰的像。合拢前，经过两个透镜的光线会聚形成一个像，合拢后，经过两个透镜的光线分别会聚成像，通过每个透镜成像的光线为合拢前的一半，所以，烛焰所成像的亮度比合拢前更暗，故C错误，D正确。 故选D。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 光的折射 透镜 三、凸透镜成像的规律 课标要点 知道物距（u）、像距（v）、焦距（f）的概念；理解凸透镜成像的规律，知道一倍焦距和二倍焦距是成像性质变化的关键点；能区分实像与虚像的本质区别。 学习重难点 重点：通过实验探究，知道凸透镜成像的规律；掌握凸透镜成像的五种典型情况及其成像条件。 难点：从实验数据中归纳出凸透镜成像的规律；物距连续变化时像的动态变化规律的理解。 知识点 凸透镜成像规律（重点） 凸透镜成像的规律 （1）静态规律 物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 （2）动态规律 成实像时，物体距离透镜越近，像距离透镜越远，像越大；物体距离透镜越远，像距离透镜越近，像越小。即成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小。成虚像时，物体距离透镜越近，像越小，物体距离透镜越远，像越大。即物体越靠近焦点像越大。 随学随练 1．某同学在实验室做“探究凸透镜成像规律”的实验，所用凸透镜的焦距为10cm，凸透镜固定在光具座上如图所示位置。 (1)实验前，应调节烛焰、凸透镜、光屏，使三者的中心在同一高度，目的是__________； (2)当烛焰位于凸透镜左侧25cm处时，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、__________的实像； (3)若将烛焰向右移动10cm，此时应将光屏向__________移动，才能在光屏上再次得到清晰的像。 2．如图所示，保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e各点，并分别调整光屏的位置。则： (1)把烛焰放在___________点，屏上出现的像最小。 (2)把烛焰放在___________点，光屏上出现清晰的像时，屏距透镜最远。 (3)把烛焰放在___________点，光屏上不会出现像。 3．关于凸透镜成像规律，下列说法正确的是（     ） A．物距小于焦距时，成倒立、放大的虚像 B．物距在1-2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像 C．物距等于2倍焦距时，成正立、等大的实像 D．物距大于2倍焦距时，成正立、缩小的实像 知识点 凸透镜成像光路 1. 物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距v： f<v<2f 。 2. 物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，像距v=2f 3. 物距大于焦距小于2倍焦距，即 f＜u＜2f 时，成倒立、放大的实像，像距 v>2f。 4. 物距u=f 时，不成像。 5. 物距u＜f 时，凸透镜成正立、放大的虚像。 随学随练 4．如题图，请画出由S点发出的光经过凸透镜后的折射光线，并确定发光点S的像点； 题型 探究凸透镜成像的规律 高频考查方向 （1）调整蜡烛的烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让像成在光屏的中央； （2）在做实验时, 某同学无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像。发生这一现象可能原因有哪些？ 可能原因有：①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上；②烛焰的位置在透镜的一倍焦距以内；③烛焰的位置在透镜的焦点上；④当成放大的实像时，像距较大，光具座长度不够。 （3）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像有什么变化？ 光屏上像的性质不变，还是完整的，但亮度会变暗些。 （4）成实像时，将烛焰和光屏调换位置时，在光屏上仍能成实像。原因是：光路可逆。 （5）发光二极管比蜡烛的优势：发光二极管亮度更亮，光源稳定，成像稳定。 （6）发光二极管的形状的要求：选择上下、左右都不对称的形状。 （7）用蜡烛进行实验时，随着蜡烛越烧越短，光屏上的像会往上移动，需要进行以下调整，使像重新回到光屏中央：向上移动光屏、向上移动蜡烛、向下移动凸透镜。 活学活用 5．某实验小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验： (1)由图甲可知，该凸透镜的焦距是________cm。 (2)实验时凸透镜与光屏的高度已调好，但烛焰在光屏上的像的位置偏高，说明此时烛焰处于透镜主光轴的________（选填“上”或“下”）方；要调整凸透镜、光屏和烛焰的高度，使它们的中心在同一高度，目的是________，调整后，光屏上恰好得到倒立、等大的像，此时光屏和蜡烛之间的距离是________cm。 (3)如图乙所示，此时人眼应该在________（选填“A”、“B”或“C”）处才能观察到蜡烛的像；调整蜡烛和凸透镜的位置，在光屏上可以看到一个清晰________（选填“正立”或“倒立”）的实像，此时再将蜡烛向右移动到一定位置时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上承接到像，可能的原因是________。 6．小波在做“探究凸透镜成像”的实验中 (1)实验要求烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致在同一高度，这样做的目的是使像成在___________。 (2)他将凸透镜正对平行光，当光屏移动到图甲所示位置时，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜的焦距f=___________cm。 (3)将蜡烛放在如图乙所示位置，则光屏上会成倒立、___________的实像。在此基础上将一个凹透镜放在蜡烛与凸透镜之间，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。当光屏上呈现清晰的像时，一只飞蛾飞落在凸透镜上半部分，此时光屏上会出现的现象是______________________。（选填“会有飞蛾的像”、“会出现飞蛾的影子”或“烛焰的像变暗了一些”）。 题型 凸透镜成像规律的应用 1. 基础成像特点判断 直接给出物距与焦距的关系，要求判断像的性质（虚实、正倒、大小），如“物体位于二倍焦距以外，像的性质是什么？”这类题目考查对成像规律的直接记忆和应用。 2. 动态成像分析 分析物体移动时像的变化，如“蜡烛靠近凸透镜，光屏应如何移动？像的大小如何变化？”需运用“物近像远像变大”等动态规律进行推理。 3. 图像“信息”题 给出一张u-v关系图，让你判断焦距、分析成像。抓住图中u = v的那个点，此时u = v = 2f！这个点是解题的关键。 活学活用 7．如图所示，烛焰在光屏上刚好成清晰的像（像未画出）。透镜不动，将蜡烛移至刻度处，移动光屏，在光屏上能观察到（     ） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 C．正立、放大的实像 D．不能呈现像 8．在探究凸透镜成像规律的实验中，先用焦距为10cm的凸透镜进行实验，在光屏上得到清晰的放大实像；保持发光体和凸透镜的位置不变，仅换用焦距为20cm的凸透镜进行实验，则可能出现的实验现象是（     ） A．光屏靠近透镜移动后，屏上得到清晰的缩小实像 B．光屏靠近透镜移动后，屏上得到清晰的放大实像 C．光屏远离透镜移动后，屏上得到清晰的放大实像 D．光屏靠近或远离透镜，屏上均得不到实像 9．在“探究凸透镜成像的规律”实验时，某小组测量出物距和像距的数据，并绘制成如图所示的图象，根据图象可知（     ） A．该凸透镜的焦距 B．当物距时，成倒立、放大的实像 C．当物距时，所成的像能用光屏承接 D．当物距时，将光屏拆下，从光屏一侧适当位置可看到烛焰的实像 基础通关 1．凸透镜成像时，缩小实像与放大实像的分界点在物距为凸透镜的____________处；实像和虚像的分界点在物距为凸透镜的____________处。 2．探究凸透镜成像规律时，应将光源、凸透镜和光屏的中心调节在__________；光屏上出现清晰像时，光具座上各元件的位置如图所示，此时像是倒立、__________（选填“缩小”“等大”或“放大”）的实像。 3．如图所示，白纸上画了两个箭头（图甲）。用玻璃杯装半杯水放在白纸前（图乙）。人眼观察到位于下方的箭头发生了变化，那是因为玻璃杯下半部相当于一个______，使下方箭头成缩小的______（选填“实”或“虚”）像。 4．某凸透镜的焦距为10cm，当物体放在距凸透镜15cm处时，光屏上能成一个倒立、_______的实像；当物体逐渐远离凸透镜时，为了在光屏上得到清晰的像，光屏应向________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。 5．下面哪幅图不是用凸透镜观察的（　　） A． B． C． D． 6．如图所示为某博物馆在较为精巧的文物前放置的凸透镜。下列说法正确的是（    ） A．观察人员可通过透镜看到放大的实像 B．将凸透镜靠近文物，看到的像会变小 C．该凸透镜对光线起到发散的作用 D．凸透镜与文物间的距离应大于凸透镜的2倍焦距 7．在探究凸透镜成像规律的实验中，小欢同学将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置时，恰好在凸透镜后处的光屏上出现一个与蜡烛等大倒立的像；若将此蜡烛移至凸透镜前处，则（　　） A．光屏上出现倒立放大的实像 B．光屏上出现倒立缩小的实像 C．无论怎样移动光屏，光屏上均不会出现实像 D．将光屏远离凸透镜方向移动一段距离，光屏上才会出现倒立放大的实像 8．小明用焦距为10cm的凸透镜探究成像规律，当物体距透镜15cm时，成的像的性质是（　　） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、缩小的虚像 9．如图所示，请画出点光源S所发出的两束光经过凸透镜后的折射光线和点光源S通过凸透镜所成的像S′。      10．小西在做“探究凸透镜成像的规律”实验。 (1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上，点燃蜡烛，为了在光屏中央承接像，需要调整烛焰、透镜和光屏三者中心在___________。 (2)实验所用凸透镜焦距为，如图所示，光屏上已成清晰的像（未画出），则光屏上的像是倒立、___________的实像。 (3)当蜡烛逐渐靠近凸透镜，应将光屏___________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜，才能再次承接到清晰的像。 (4)当光屏上出现清晰的像时，小明不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分，这时光屏上___________（选填“仍能”或“不能”）成烛焰完整的像。 素养提升 11．小嘉在做“探究凸透镜成像的规律”的实验过程中蜡烛到凸透镜的距离由远到近，他所观察到的如图乙所示①至⑥六种烛焰清晰的像，最先看到的是____________号像；其中，能够呈现在光屏上的有____________。（填序号） 12．实验室利用光具座研究凸透镜成像的规律，当三个元件移动到图示位置时，光屏上出现了清晰的像，由此可知，该凸透镜的焦距为______（选填“”、“”、“”）；若把蜡烛移动到30.0cm刻度处，要在光屏上成清晰的像，应该把光屏向______移动适当距离。 13．如图所示，小明透过水滴状的鱼肝油胶囊观察积木，发现上面的数字“9”变成了“6”，则该胶囊相当于一个_________（填“凸透镜”或“凹透镜”）；若将胶囊稍微远离积木一些，“6”会变_________（填“大”或“小”）；若将胶囊靠近积木，透过胶囊看到的数字_________（填“可能”或“不可能”）会变成“9”。 14．如图所示，“探究凸透镜成像实验”时，透镜甲的焦距是10cm，下列说法正确的是（     ） A．蜡烛和光屏不动，无论怎样移动透镜都找不到像是因为蜡烛放在了1倍焦距以内 B．透镜甲和光屏不动，将蜡烛向左移动适当距离，可以在光屏上成清晰的像 C．蜡烛、透镜和光屏位置都不动，透镜换成乙后，光屏上成清晰的像，说明乙透镜焦距小于甲透镜焦距 D．换成乙透镜后，光屏上成清晰的像，再将蜡烛和光屏位置互换，仍得到缩小的实像 15．如图所示，轩轩同学在做“探究凸透镜成像的规律”实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v与物体到凸透镜的距离u的关系图像，下列说法中正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距f=16cm B．物体从u=32cm处向透镜靠近的过程中，光屏上的像会变大 C．u=24cm时，将透镜遮挡住一部分，光屏上的像会不完整 D．8cm<u<16cm时，在光屏上成缩小的像 16．某同学利用水透镜（注射器和弹性膜制成的凸透镜）、蜡烛、光屏、光具座等器材进行探究。如图情况下，光屏上能成清晰的像。下列正确的是（     ） A．图中所示情况下凸透镜的焦距为20cm B．用注射器向水透镜中注入水后，凸透镜的焦距会变大 C．模拟近视眼的成因时需要从透镜向外抽水 D．蜡烛和凸透镜位置不变，向水透镜中注水时，光屏要向左移动才能再次得到清晰的像 迁移创新 17．如图所示，O为凸透镜的光心，O1OO2为凸透镜的主光轴，F为凸透镜的两个焦点，用f表示透镜的焦距，A'B'为物体AB的像，A'B'箭头方向平行于主光轴，则关于物体AB所在的区域和箭头方向的下列说法正确的是（　　） A．图中Ⅰ区域，与主光轴平行 B．图中Ⅰ区域，与主光轴不平行 C．图中Ⅱ区域，与主光轴平行 D．图中Ⅱ区域，与主光轴不平行 18．如图甲所示，烛焰在光屏上能成一清晰的像。如果对称地切除透镜的一部分，如图乙所示，再把上半截透镜A和下半截透镜B向原主光轴位置合拢。下列说法中正确的是（　　） A．在甲图中，如果一只小飞虫恰好落在透镜上的P点，会在光屏上留下小飞虫的像 B．在乙图中，A、B合拢前，在光屏上能看到两个像 C．在乙图中，A、B合拢后，需将光屏远离透镜，才能成清晰的像 D．在乙图中，A、B合拢后，烛焰所成像的亮度比合拢前更暗 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $