4.5 科学探究：凸透镜成像（举一反三讲义）物理新教材教科版八年级上册

第5节 科学探究：凸透镜成像 目录 模块一 知识框架 1 模块二 知识精讲 2 知识点1：认识透镜 2 知识点2：透镜的三条特殊光线 6 知识点3：凸透镜成像的规律 7 知识点4：凸透镜成像规律的应用 17 模块三 方法技巧 20 模块四 课后作业 21 模块一 知识框架 模块二 知识精讲 知识点1：认识透镜 1．透镜的分类 透镜是利用光的折射原理制成的光学元件。透镜分为 和 两类。 种类 概 念 图 示 实 例 凸透镜 中间 、边缘 的透镜 如老花镜、放大镜、照相机的镜头 凹透镜 中间 、边缘 的透镜 近视眼镜 2．透镜的相关概念 ①主光轴：通过两个球面球心的直线，叫作主光轴，简称主轴。 ②光心：透镜主光轴上有一个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫作透镜的光心，用字母O表示。 ③焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫作凸透镜的焦点，用字母F表示。 ④焦距：焦点（F）到光心(O)的距离叫作焦距，用字母f表示。 3．实验探究：透镜对光的作用 （1）操作：射到地面的太阳光可视为平行光，让凸透镜正对着太阳，通过透镜的太阳光可以聚集在一点上；可知：凸透镜使太阳光的能量聚集在 。 （2）演示：取一个大烧杯，里面充以烟雾，倒扣在桌上，然后在杯底放一个凸透镜或凹透镜。用手电筒射出一束光，垂直杯底射入烧杯中，观察烧杯中的光束，如下图所示： （3）结论：凸透镜对光有 作用：平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于焦 上。凸透镜又叫会聚透镜。 （2）凹透镜对光有 作用：平行于主光轴的光经凹透镜折射后，向外 ，但其反向延长线交于同侧焦点。凹透镜又叫发散透镜。 （4）观察不同焦距的凸透镜对光的会聚作用不同。 4．理论探究：透镜对光的作用 如果将凸透镜和凹透镜按下图所示的方式分割，两种透镜都可以看成是由一些形状相似的棱镜组成的，只是它们组合的方式不同而已。 凸透镜会聚作用不是光线经过后一定相交于一点，只是光线相对入射光线向主光轴偏折； 凹透镜的发散作用也不是光线一定散开，是光线相对入射光线远离主光轴。 焦点方面，凸透镜是实焦点，凹透镜是虚焦点。 测量焦距的太阳光聚焦法，凸透镜要正对太阳光，最小最亮的光斑才是焦点，不要把较大模糊光斑当成焦点。 注意光心、主光轴、焦点、焦距的概念区分，焦距是焦点到光心，不是到透镜表面。 【典例1】 透镜是用透明物质制成的光学器件，它利用的是光的_______（选填“直线传播”“折射”或“反射”）。中间比边缘______的透镜是凸透镜，如图中的______（填字母）；中间比边缘______的透镜是凹透镜，如图中的______。（填字母） 【变式1】 光线经过甲、乙两透镜后的折射光线如图所示，甲是______透镜，乙是______透镜。 【变式2】 如图所示，两条光线会聚于主光轴MN上的b点，在虚线框内放入甲透镜后，光线将会聚于主光轴MN上的c点；在虚线框内放入乙透镜后，光线将会聚于主光轴MN上的a点，则甲是________透镜，乙是________透镜。（选填“凸”或“凹”） 【变式3】（多选）下列有关透镜的说法中，错误的是（     ） A．不论是凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的 B．凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光线起发散作用 C．凸透镜有焦点，凹透镜没有焦点 D．薄透镜就是凹透镜 知识点2：透镜的三条特殊光线 1.凸透镜的三条特殊光线 穿过光心的光线传播方向不改变。 平行于主光轴入射凸透镜的光线过对侧的焦点出射。 过焦点入射的光线平行于主光轴出射。 2.凹透镜的三条特殊光线 穿过光心的光线传播方向不改变 平行于主光轴入射凹透镜的光线折射光线的反向延长线过同侧焦点 对准异侧焦点入射的光线，折射光线平行于主光轴出射 （1）焦点区别 凸透镜：实焦点（光线实际会聚）；凹透镜：虚焦点（需虚线反向延长）。 （2）会聚、发散别误解 会聚 ＝ 光线比原先更靠拢主轴；发散 ＝ 光线比原先更远离主轴，不看最终是否相交。 （3）光路可逆 入射、折射光线可互换，画图卡住可反向推导。 （4）画图规矩 实际光线：实线 + 箭头；反向延长线、虚焦点连线：虚线。 （5）焦距规律 凸透镜球面越凸，焦距越短，聚光本领越强。 【典例2】 2025年10月21日，北京朝阳区一居民家中阳台起火，造成火灾的“罪魁祸首”竟然是摆放在阳台窗台上的一个“水晶球”。在这起事件中，“水晶球”相当于以下哪种光学元件（     ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 【变式1】 按照要求完成作图：将图中的入射光线通过透镜后的折射光线补全。 【变式2】 请画出如图所示两条光线的折射光路图（F为透镜焦点）。 【变式3】按要求完成作图：在图中，完成入射光线从左边射向凹透镜，再由凸透镜射出后的光路图。 知识点3：凸透镜成像的规律 1．物距与像距 物距（u）：物体到凸透镜光心的距离。 像距（v）：像到凸透镜光心的距离。 2．探究凸透镜成像的规律 【问题与猜想】 问题：凸透镜成像的大小、正倒与什么因素有关? 猜想：凸透镜所成像的大小、正倒，可能与凸透镜以及物体的位置有关 【制订方案】 器材：光具座（包括导轨及支架、滑块、标尺）、F平面光源、凸透镜、白屏（有标度） 思路：不改变凸透镜焦距，改变物距，观察、记录像的正倒、大小、虚实以及像距。 保持凸透镜不动，使光源从距离凸透镜较远处（物体在2倍焦距以外 ；物体在2倍焦距到1 倍焦距之间 ；物体在1倍焦距以内）逐渐靠近凸透镜，随之调节光屏到凸透镜的距离，使光屏上成清晰像。分别测量出成像时的物距和像距，观察像的大小、正倒。移动光源的过程中，选取若干个位置，并调整光屏位置，观察成像的情况。 【进行实验、收集证据】 （1）安装好凸透镜与光屏，使发光物和光屏分别置于在凸透镜两侧；打开发光物，调节高度，使凸透镜中心、光屏中心、发光中心大致在___ _____，这样目的是使像成在______ ___。 （2）把发光物放在凸透镜二倍焦距以外的地方并打开，然后调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现 发光物的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重复做这一步； （3）把发光物移向凸透镜，将发光物移到凸透镜的二倍焦距处，移动光屏，直到光屏上出现发光物清晰的像，观察并记录像的大小、正倒，测出物距u和像距v； （4）把发光物移向凸透镜，将发光物移到凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现发光物清晰的像，观察并记录像大小、正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重做这一步； （5）把发光物继续靠近凸透镜，让发光物位于凸透镜的焦点上，移动光屏，观察是否能够成像； （6）把发光物移到凸透镜的一倍焦距以内，移动光屏，观察在光屏上能否看到发光物的像。 如果不能，可以从光屏这一侧透过凸透镜观察，记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距，重做这一步； （7）将实验数据和观察结果填入表中（该实验所用凸透镜焦距f＝10cm） 光源到凸透镜 的距离/cm 像的情况 光屏到凸透镜 的距离/cm 倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像 40 倒立 缩小 实像 13.3 30 倒立 缩小 实像 16.5 25 倒立 缩小 实像 18.3 20 倒立 等大 实像 20.5 18 倒立 放大 实像 25 15 倒立 放大 实像 36.2 13 倒立 放大 实像 39 10 不成像 8 正立 放大 虚像 --------------- 6 正立 放大 虚像 --------------- 【基于证据得出结论】 光源到凸透镜的距离 光屏到凸透镜的距离 像的情况 倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像 u＞2f f＜v＜2f 倒立 缩小 实像 u＝2f v＝2f 倒立 等大 实像 f＜u＜2f v＞2f 倒立 放大 实像 u＝f 不成像 u＜f ----------- 正立 放大 虚像 （1） 是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时，成 像；当物距小于一倍焦距时，成 像；当物距大于一倍焦距时，不成像；口诀：一焦分虚实 （2） 是成放大实像还是缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时，成 的实像；当物距大于二倍焦距时，成 的实像；当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成 的实像；口诀：二焦分大小 （3）凸透镜成实像都是 立的，且像、物位于凸透镜的 侧；凸透镜成虚像时，都是 的，且像、物 侧；口诀：实像异侧倒，虚像同侧正 （4）凸透镜成实像时，随着物距的减小，像和像距都变大；成虚像时，随着物距的减小，像和物都不小。口诀：实像：物近像远像变大;虚像：物近像近像变小。 【交流与评估】 （1）凸透镜焦距优选原则： 光具座总长度固定有限，光具座的长度应大于或等于凸透镜焦距的 4 倍（L≥4f）。 若焦距过大，成放大实像时像距会远超光具座量程，光屏无法承接清晰实像。 （2）透镜安放位置 将凸透镜固定在光具座中间区段，可灵活向两侧调节发光物（物）与光屏的距离，完整覆盖：二倍焦距外、一二倍焦距之间、一倍焦距内等全部物距区间，适配各类成像探究需求。 （3）三心等高调节（发光物、凸透镜光心、光屏中心在 ） 实验前必须完成此项调试；目的：使发光物经过凸透镜所成的实像精准落在光屏正 ，避免像偏移光屏上部 / 下部，无法完整观察、测量像的大小。 （4）成像观测时操作禁忌 确定物距后，来回移动光屏寻找清晰像的过程中，严禁挪动凸透镜；一旦透镜位置改变，物距会随之发生变化，实验变量不再唯一，数据失去参考意义。 （5）辨别最清晰像的操作 找到大致成像区域后，将光屏小幅向前、向后缓慢移动：只要光屏稍微偏移当前位置，发光物的像就会变得模糊，则该位置就是实像最清晰的位置，此时记录物距、像距与像的特征。 （6）更换多组物距重复实验 在同一个物距区间（如 u＞2f、f＜u＜2f）内，选取 3 组及以上不同物距反复实验；归纳出普遍适用的凸透镜成像规律，让实验结论严谨可靠，更具有普通性。 （7）实验中无论怎样移动光屏，都无法呈现发光物实像，主要分为 4 类情况： ① 三心未调至同一高度 发光物、透镜、光屏中心高低不一致，实像偏移光屏外侧（偏上或偏下），光屏承接不到完整像； ② 发光物靠近一倍焦距外侧（f＜u＜2f，且 u 略大于 f） 此时成倒立、极大的实像，对应的像距数值非常大，超出了光具座的最大可用长度，光屏移动范围有限，无法抵达成像位置； ③ 发光物刚好处于焦点上（u＝f） 光线经过凸透镜折射后全部变为平行光，平行光线不会会聚成像，光屏上始终只有一片均匀光斑，无清晰发光物像； ④ 发光物在一倍焦距以内（u＜f） 凸透镜成正立、放大的虚像，虚像和发光物在透镜同一侧，虚像无法用光屏承接，肉眼只能透过透镜直接观察到。 （8）实验全程要保证环境光线稍 ，便于看清光屏上微弱的实像； （9）若实验中采用蜡烛做为发光物，蜡烛燃烧会不断变短，高度逐渐下降，光屏上的像会慢慢向 偏移，可向上微调光屏重新使像居中； （10）用纸遮挡凸透镜一半，透镜依旧能成完整的像，只是透过的光线变少，像会整体变 。 3. 凸透镜成像规律的光路分析 利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况。 （1）当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时f＜v＜2f。光路如图所示。 （2）当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。 （3）当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f。光路如图所示。 （4）当u=f时，折射光时一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以不能成像。光路如图所示。 （5）当u＜f时，成正立、放大的虚像，此时v＞u。光路如图所示。 4．凸透镜成像的动态变化规律 （1）成像移动总口诀：像的大小看像距，像儿跟着物体跑 像的缩放由像距决定：像距变大，所成实像就变大；像距变小，实像随之缩小； 物像移动方向始终一致：发光体靠近凸透镜，光屏上的像就远离透镜；物体远离凸透镜，像也会一同向透镜方向靠拢。 （2）物、像移动快慢对比（谁在2f以外，谁就厉害） 成倒立缩小实像（u＞2f，物距＞像距），物体移动速度 ＞ 像的移动速度；物体稍微移动一小段距离，像只会小幅挪动。 成倒立放大实像（f＜u＜2f，物距＜像距），物体移动速度 ＜ 像的移动速度；物体小幅移动，像会大幅度来回移动。 （3）物体和光屏上实像之间的最小距离为 4 倍焦距（4f）； 出现条件：物体恰好放在二倍焦距处（u=2f），此时像也落在另一侧 2f 位置，物像总距离最短。 5．实像与虚像的区别 区别维度 实像 虚像 成像原理 由实际光线会聚形成 由实际光线的反向延长线会聚形成 光屏承接性 能被光屏承接，是实际存在的像 不能被光屏承接，只能用肉眼透过透镜观察到 正倒关系 都是倒立的 都是正立的 大小与位置 可放大、缩小或等大，物像在凸透镜异侧 只有放大的效果，物像在凸透镜同侧 牢记口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像倒立虚像正，物近像远像变大。 u＝f时不成像，u＝2f成等大倒立实像，常用来测焦距。 实像由实际光线形成，可以用光屏承接，物像异侧、全部倒立；虚像是光线反向延长线形成，光屏接不到，物像同侧、全部正立。 ⚠️“物近像远像变大” 只适用于成实像的情况，成虚像不适用，这是高频易错点。做题一定要分清物距u、像距v都是到光心的距离。 【典例3】 小明用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”。 (1)实验在____________（选填“较亮”或“较暗”）的环境中进行，现象更明显。 (2)小明将蜡烛、凸透镜、光屏按序固定在光具座上，点燃蜡烛后，为了能使像清晰的成在光屏的中央位置，要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在____________上。 (3)调整后，如图甲所示，移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像，该像是倒立、____________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像。 (4)若将“F”形的LED灯（如图乙所示）替代蜡烛放在离凸透镜5cm的地方，我们透过透镜能看到的清晰的像是图丙中的____________。若放在离凸透镜15cm的地方并移动光屏，光屏上成的清晰的像是图丙中的____________。 (5)当光屏上出现烛焰清晰的像时，如果用遮光板挡住透镜的上半部分，那么我们观察光屏时，将会在光屏上看到____________（填字母）。 A．烛焰像的下半部分 B．烛焰像的上半部分 C．烛焰完整的像，像的亮度变暗 D．烛焰完整的像，像的亮度不变 (6)实验过程中，燃烧的蜡烛变短了，可将光屏的高度调____________（选填“高”或“低”）一些，或者将凸透镜的高度调____________（选填“高”或“低”）一些，使像成在光屏中央。 (7)小明利用上述器材测量该凸透镜的焦距。将凸透镜固定于光具座某刻度处，再将蜡烛、光屏分别自透镜两侧较远处缓慢靠近凸透镜，直至光屏上出现等大的清晰像，此时蜡烛与光屏的距离为40.4cm，则凸透镜的焦距为____________cm。 【变式1】．探究凸透镜成像规律时，将焦距为的凸透镜甲固定在光具座上刻度线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上刻度线处，移动光屏到图示位置，烛焰在光屏上成清晰的像（图中未画出）。之后，保持蜡烛的位置不变，将凸透镜甲换为凸透镜乙并保持位置不变，移动光屏至光具座上刻度线处时，烛焰仍在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是（     ） A．图中所示的实验可以说明投影仪的成像特点 B．更换凸透镜乙后，不移动光屏，向右移动蜡烛也能使烛焰在光屏上成清晰的像 C．蜡烛燃烧一段时间后，光屏上烛焰的像会向下移动 D．凸透镜甲的焦距小于凸透镜乙的焦距 【变式2】在探究凸透镜成像的规律实验中，将点燃的蜡烛、凸透镜（焦距10cm）如图固定，无论怎么移动光屏都无法成像，下列说法中正确的是（　　） A．只向左移动蜡烛至光具座上30.0cm位置，再调节光屏上能呈现烛焰缩小的像 B．只向右移动蜡烛至光具座上40.0cm位置，再调节光屏上能呈现烛焰放大的像 C．只向右移动凸透镜至光具座上60.0cm位置，再调节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 【变式3】如图所示，烛焰在图示位置时恰能在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是（     ） A．此成像原理与照相机的成像原理相同 B．若把透镜从上半部分截去，则光屏上的像的亮度变暗，且只有的像 C．若在原凸透镜处换一个焦距更大的凸透镜，则需将光屏左移才能重新承接到新的像 D．若保持透镜位置不动，将蜡烛向左移动一段距离，同时移动光屏，使烛焰能在光屏上成清晰的像，则像的大小将一直变小 【变式4】如图所示，烛焰在光屏上恰好成清晰的实像。该像是（     ） A．倒立、放大的 B．倒立、缩小的 C．正立、放大的 D．正立、缩小的 【变式5】生物课上，老师带领同学们到室外观察昆虫。小明手拿放大镜近距离观察昆虫的爬行，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．放大镜是一个凹透镜 B．看到昆虫的像是倒立的虚像 C．昆虫此时位于放大镜的1倍焦距之内 D．若要看到更大的像，应将放大镜靠近昆虫 【变式6】某班同学在“探究凸透镜成像规律”实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间的图像，如图所示，下列判断正确的是（     ） A．该凸透镜的焦距是16cm B．当时成放大的像，与投影仪成像原理相同 C．当时成放大的像，与放大镜成像原理相同 D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变大 知识点4：凸透镜成像规律的应用 1．照相机：照相机的镜头相当于一个凸透镜，要求被拍物体成像在相机内感光元件上。呈现的是物体倒 立、缩小的实像。 (1)原理：当物距u＞2f时，凸透镜成倒立、缩小的实像。 (2)调节方法:应用口诀：成实像时物近像远像变大 像偏小时，物体 相机，暗箱 ；像偏大时，物体 相机，暗箱 。 2．投影仪:投影仪、放映机等投影设备都有一个相当于凸透镜的镜头，来自投影片或数码装置的图像要求能在远处银幕上呈现倒立、放大的实像。（注意：投影片要倒放，才能在屏幕上看到正立的像。） (1)原理：当物距f＜u＜2f时，凸透镜成倒立、放大的实像。 （2）调节方法： ①使屏幕上的像变大的方法： 投影片与镜头之间的距离，同时 屏幕与镜头间的距离； ②使屏幕上的像变小的方法： 投影片与镜头间的距离，同时 屏幕与镜头间的距离。 3．放大镜：放大镜就是凸透镜，它可以将较小的物体“放大”。放大镜呈现的是物体正立、放大的虚像。 （1）原理：当物距u＜f时，凸透镜成正立、放大的虚像。 （2）使用：放大镜离物体越近，所成的像越小；离物体越远（但不超过焦距），所成的像越大。 照相机：u＞2f，成倒立缩小实像；想让像变大，相机靠近物体（减小物距），镜头向前伸（增大像距）。 投影仪：f＜u＜2f，成倒立放大实像，投影片必须倒放，屏幕才能看到正立画面。 放大镜：u＜f成正立放大虚像，在一倍焦距内，放大镜离物体越远像越大，一旦超过焦距就不再是放大虚像。 【典例4】共享单车的使用，极大地便利了市民的出行，使用者用手机扫车牌上的二维码，获取验证后自动开锁即可使用，下列说法正确的是（　　） A．手机上的摄像头相当于一个凹透镜 B．扫码时二维码所成的像在摄像头二倍焦距以外 C．扫码时，二维码所成的像太小，为使像变大，需要将摄像头靠近二维码 D．自行车的尾灯是靠光的折射来引起后方车辆司机注意的 【变式1】如图，是一个自制投影仪模型。将手机和凸透镜分别固定在纸盒的两端，调整“投影仪”到墙面的距离，可在墙上看到手机画面清晰的像。下列说法正确的是（     ） A．为在墙上呈现正立的画面应将手机屏幕正放 B．凸透镜到墙面的距离一定小于手机屏幕到凸透镜的距离 C．此自制投影仪的凸透镜焦距一定小于20cm D．适当缩短纸盒的长度，并将“投影仪”靠近墙面，清晰的像会更大 【变式2】如图所示，在不同角度观察到同一条小金鱼的大小不同，以下说法正确的是（     ） A．从水面上观察到的是金鱼的虚像，从鱼缸侧面观察到的是金鱼的实像 B．从水面上观察到的金鱼位置比真实的金鱼位置偏浅 C．鱼缸装了水的部分从侧面观察是一块凸透镜，金鱼的位置在这块凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间 D．因为金鱼身体发生镜面反射，所以能从各个方向观察到它 【变式3】物理小组利用水透镜模型，在光具座上探究凸透镜成像实验，实验中抽水后的水透镜仍为凸透镜，已知下图中光屏上成清晰的像，下列说法正确的是（     ） A．如图中水透镜的焦距可能为 B．将透镜遮挡一半，光屏上成半个烛焰的像 C．将蜡烛与光屏对调并适量抽出水透镜的水，光屏需左移寻找成像位置 D．若保持蜡烛与光屏位置不变并向水透镜中注水，为使光屏上成像清晰蜡烛应远离透镜 模块三 方法技巧 方法技巧：凸透镜成像规律的辨析 技巧口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像倒立虚像正，物近像远像变大。 解释：凸透镜成像规律可以归纳为以下几点： 1.一倍焦距分虚实：物体在焦点以外（u＞f）成实像，焦点以内（u＜f）成虚像，焦点上（u＝f）不成像。 2.二倍焦距分大小：物体在二倍焦距以外（u＞2f）成缩小的像，在二倍焦距以内（f＜u＜2f）成放大的像，二倍焦距上（u＝2f）成等大的像。 3.实像倒立虚像正：实像都是倒立的，虚像都是正立的。 4.物近像远像变大：成实像时，物体靠近透镜（物距减小），像远离透镜（像距增大），像变大；物体远离透镜（物距增大），像靠近透镜（像距减小），像变小。 举例： “照相机拍照”——物距u＞2f，成倒立、缩小的实像。 “投影仪放映”——物距f＜u＜2f，成倒立、放大的实像。 “放大镜看字”——物距u＜f，成正立、放大的虚像。 易错点： ①混淆物距与像距（物距是物体到透镜的距离，像距是像到透镜的距离）； ②混淆实像与虚像的呈现方式（实像能用光屏承接，虚像不能）； ③混淆应用实例的成像条件（照相机u＞2f，投影仪f＜u＜2f，放大镜u＜f）。 模块四 课后作业 一、单选题 1．下列关于透镜的说法中，正确的是（     ） A．平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点 B．凸透镜只对平行光有会聚作用 C．凸透镜有两个焦点，它们之间的距离叫做焦距 D．无论是凸透镜还是凹透镜，通过它们光心的光线传播方向不变 2．小明把一个光学仪器放在台灯下，出现了如图所示的现象，则这一光学仪器的镜片属于（　　） A．平面镜 B．凸透镜 C．凹透镜 D．凸面镜 3．如下图所示，四个图画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中为凸透镜的是（     ） A． B． C． D． 4．下列关于透镜基本概念的说法中，正确的是（     ） A．主光轴就是通过透镜中心的任意一条直线 B．光心不在主光轴上 C．经过光心的光线传播方向不变 D．透镜的光心一定在透镜的几何中心，与透镜形状无关 5．公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》就有光学、力学、声学、磁学、热学方面的内容，其中记载冰透镜“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示。下列说法错误的是（   ） A．这是光的直线传播现象 B．冰透镜对光有会聚作用 C．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 D．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点 6．把一个凸透镜正对太阳光，在距凸透镜 10cm 处得到一个最小最亮的光斑。下列说法正确的是（     ） A．该凸透镜的焦距为 5cm B．该凸透镜的焦距为 10cm C．该透镜对光的发散能力较强 D．物体放在透镜前 15cm 处，光线经过透镜会发散 7．如图，老师使用投影仪演示放映投影片时，屏幕不动，为使像变大，下列做法正确的是（     ） A．投影仪远离屏幕，镜头往上拉些 B．投影仪移近屏幕，镜头往上拉些 C．投影仪远离屏幕，镜头往下拉些 D．投影仪移近屏幕，镜头往下拉些 8．光让我们的世界五彩缤纷。下列有关光的描述中正确的是（     ） A．甲图，工人师傅戴着面罩进行焊接，是为了防止红外线灼伤眼睛 B．乙图，透过水球看到了王亚平一正一反两个像，是光的反射现象 C．丙图，烛焰经凸透镜在光屏上成一清晰的像，若挡住烛焰的一部分，则屏上的像仍然完整，只是变暗 D．丁图，烛焰在光屏上成倒立、放大的像，把光屏拿走像仍存在 9．某同学在“探究凸透镜成像的规律”实验时，将蜡烛、凸透镜、光屏调试到如图所示的位置；光屏中心正好出现清晰的像（未画出）。下列说法正确的是（     ） A．凸透镜焦距为20 cm B．光屏上的像是倒立、等大的实像 C．蜡烛燃烧变短，光屏上像的位置会下降 D．凸透镜位置不变，将蜡烛移至20 cm刻度处，移动光屏可得到倒立放大的实像 10．某中学的科技节上，一学生自制模型照相机如图所示。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，就可以在半透明纸上看到室外景物清晰的像。关于它的构造和成像，下列说法正确的是（     ） A．该模型照相机与教材中简易针孔照相机的成像原理相同 B．若凸透镜的焦距是10，则纸筒A的长度应至少为20 C．半透明纸上可能得到正立的像 D．先增大照相机与室外景物的距离，再拉动纸筒，减小半透明纸与凸透镜的距离，可使像变小 11．如图为我国自主研发的“机器狗”，头部的“眼睛”能提供感知外界的“视觉”，其成像原理与照相机相似，主要由光学镜头、内置光电传感器（相当于光屏）组成。“机器狗”的“眼睛”正常工作时，下列说法正确的是（     ） A．光学镜头对光有发散作用 B．被观测物体在光电传感器上成正立、缩小的像 C．“眼睛”靠近被观测物体时，光电传感器上的像变大 D．“眼睛”到被观测物体的距离小于光学镜头的二倍焦距 12．如图所示是利用透视法拍出的十分有创意的相片。下列说法中正确的是（     ） A．勺子通过镜头所成的像是放大的 B．勺子到镜头的距离要在2倍焦距以内 C．勺子到镜头的距离小于人到镜头的距离 D．勺子远离镜头时通过透镜所成的像会变大 13．当蜡烛、透镜甲和光屏放置在图a所示位置时，烛焰在光屏上成清晰的像。现保持蜡烛和透镜的位置不变，将透镜甲更换为透镜乙后，需将蜡烛向右移动距离s，方可在光屏上再次成清晰的像，透镜乙成实像时物距和像距的关系如图b所示，则（     ） A．透镜乙的焦距为10 B．蜡烛移动的距离 C．若不移动蜡烛，则需向右移动光屏 D．第二次所成的像是缩小的 14．洛阳二里头博物馆的骨猴是一件夏代微雕文物，仅高2.2 cm。如图，博物馆在骨猴前放置放大镜，让游客可以更清晰地观察文物。下列说法正确的是（     ） A．该放大镜是中间厚，边缘薄的凹透镜 B．骨猴与放大镜的距离大于透镜的一倍焦距 C．游客通过放大镜看到的是骨猴放大的实像 D．将放大镜靠近骨猴，游客看到的像会变小 二、作图题 15．如图，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的焦点，请分别画出两条入射光线通过凸透镜后的折射光线。 16．画出光经过凹透镜后的折射光路。 17．如图所示，A'B'是物体AB经凸透镜所成的像，请根据凸透镜成像规律作出物体A'B'，保留作图痕迹。 三、实验题 18．在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为10cm，实验装置如图所示。 (1)实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们中心大致在同一高度上，其目的是：________； (2)凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm时，在光屏上出现倒立、________的________；如果小明将光源移至8cm刻度时，他通过凸透镜看到光源的________、放大的虚像。 (3)同学们对小明使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是________。 A．与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定 B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小 C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距 D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距 (4)小明在实验过程中，光屏上得到清晰的像，突然，一只飞虫落到了凸透镜表面上，则光屏上出现________。 A．飞虫的像 B．飞虫的影子 C．仍是“F”字样光源的像 19．在物理课堂的光学探究活动中，小明利用蜡烛、凸透镜和光屏等器材深入研究凸透镜的成像规律。已知实验所用凸透镜的焦距为10cm。 (1)实验前，应将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，并调整它们的中心在____________，目的是使像能成在光屏的中央。 (2)当蜡烛距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的____________立的实像，____________（填光学仪器名称）就是利用这一成像规律工作的。 (3)若将蜡烛逐渐向远离凸透镜的方向移动，为了在光屏上再次得到清晰的像，光屏应向____________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。 (4)小文认为在实验过程中用蜡烛作为发光体除容易变短外，还存在一些不足之处，比如：____________。（写出一条即可） (5)如图乙所示，请将光路图补充完整。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5节 科学探究：凸透镜成像 目录 模块一 知识框架 1 模块二 知识精讲 2 知识点1：认识透镜 2 知识点2：透镜的三条特殊光线 6 知识点3：凸透镜成像的规律 9 知识点4：凸透镜成像规律的应用 21 模块三 方法技巧 25 模块四 课后作业 25 模块一 知识框架 模块二 知识精讲 知识点1：认识透镜 1．透镜的分类 透镜是利用光的折射原理制成的光学元件。透镜分为凸透镜和凹透镜两类。 种类 概 念 图 示 实 例 凸透镜 中间厚、边缘薄的透镜 如老花镜、放大镜、照相机的镜头 凹透镜 中间薄、边缘厚的透镜 近视眼镜 2．透镜的相关概念 ①主光轴：通过两个球面球心的直线，叫作主光轴，简称主轴。 ②光心：透镜主光轴上有一个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫作透镜的光心，用字母O表示。 ③焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫作凸透镜的焦点，用字母F表示。 ④焦距：焦点（F）到光心(O)的距离叫作焦距，用字母f表示。 3．实验探究：透镜对光的作用 （1）操作：射到地面的太阳光可视为平行光，让凸透镜正对着太阳，通过透镜的太阳光可以聚集在一点上；可知：凸透镜使太阳光的能量聚集在焦点。 （2）演示：取一个大烧杯，里面充以烟雾，倒扣在桌上，然后在杯底放一个凸透镜或凹透镜。用手电筒射出一束光，垂直杯底射入烧杯中，观察烧杯中的光束，如下图所示： （3）结论：凸透镜对光有会聚作用：平行于主光轴的光经凸透镜折射后，会聚于焦点上。凸透镜又叫会聚透镜。 （2）凹透镜对光有发散作用：平行于主光轴的光经凹透镜折射后，向外发散，但其反向延长线交于同侧焦点。凹透镜又叫发散透镜。 （4）观察不同焦距的凸透镜对光的会聚作用不同。 4．理论探究：透镜对光的作用 如果将凸透镜和凹透镜按下图所示的方式分割，两种透镜都可以看成是由一些形状相似的棱镜组成的，只是它们组合的方式不同而已。 凸透镜会聚作用不是光线经过后一定相交于一点，只是光线相对入射光线向主光轴偏折； 凹透镜的发散作用也不是光线一定散开，是光线相对入射光线远离主光轴。 焦点方面，凸透镜是实焦点，凹透镜是虚焦点。 测量焦距的太阳光聚焦法，凸透镜要正对太阳光，最小最亮的光斑才是焦点，不要把较大模糊光斑当成焦点。 注意光心、主光轴、焦点、焦距的概念区分，焦距是焦点到光心，不是到透镜表面。 【典例1】 透镜是用透明物质制成的光学器件，它利用的是光的_______（选填“直线传播”“折射”或“反射”）。中间比边缘______的透镜是凸透镜，如图中的______（填字母）；中间比边缘______的透镜是凹透镜，如图中的______。（填字母） 【答案】 折射 厚 B、C 薄 A、D 【详解】[1]光从一只介质斜射入另一种介质中时，会发生光的折射；透镜是用透明物质制成的光学器件，它运用到光的折射原理。 [2][3][4][5]中间厚边缘薄的是凸透镜；中间薄边缘厚的是凹透镜；由图可知，B、C中间厚边缘薄是凸透镜；A、D中间薄边缘厚是凹透镜。 【变式1】 光线经过甲、乙两透镜后的折射光线如图所示，甲是______透镜，乙是______透镜。 【答案】 凹 凸 【详解】凹透镜对光线有发散作用，甲透镜使光线会聚程度减小，因此甲是凹透镜；凸透镜对光线有会聚作用，乙透镜使平行光线会聚，因此乙是凸透镜。 【变式2】 如图所示，两条光线会聚于主光轴MN上的b点，在虚线框内放入甲透镜后，光线将会聚于主光轴MN上的c点；在虚线框内放入乙透镜后，光线将会聚于主光轴MN上的a点，则甲是________透镜，乙是________透镜。（选填“凸”或“凹”） 【答案】 凹 凸 【详解】放入甲透镜后光线会聚点后移，说明甲对光线有发散作用，故甲是凹透镜； 放入乙透镜后光线会聚点前移，说明乙对光线有会聚作用，故乙是凸透镜。 【变式3】（多选）下列有关透镜的说法中，错误的是（     ） A．不论是凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的 B．凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光线起发散作用 C．凸透镜有焦点，凹透镜没有焦点 D．薄透镜就是凹透镜 【答案】CD 【详解】A．透镜需透过光线，由玻璃等透明材料制成，故A正确； B．凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光线起发散作用，符合透镜对光的作用规律，故B正确； C．凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点，两种透镜都存在焦点，故C错误； D．薄透镜包含薄凸透镜和薄凹透镜两类，并非仅指凹透镜，故D错误。 本题选择描述错误的，故选CD。 知识点2：透镜的三条特殊光线 1.凸透镜的三条特殊光线 穿过光心的光线传播方向不改变。 平行于主光轴入射凸透镜的光线过对侧的焦点出射。 过焦点入射的光线平行于主光轴出射。 2.凹透镜的三条特殊光线 穿过光心的光线传播方向不改变 平行于主光轴入射凹透镜的光线折射光线的反向延长线过同侧焦点 对准异侧焦点入射的光线，折射光线平行于主光轴出射 （1）焦点区别 凸透镜：实焦点（光线实际会聚）；凹透镜：虚焦点（需虚线反向延长）。 （2）会聚、发散别误解 会聚 ＝ 光线比原先更靠拢主轴；发散 ＝ 光线比原先更远离主轴，不看最终是否相交。 （3）光路可逆 入射、折射光线可互换，画图卡住可反向推导。 （4）画图规矩 实际光线：实线 + 箭头；反向延长线、虚焦点连线：虚线。 （5）焦距规律 凸透镜球面越凸，焦距越短，聚光本领越强。 【典例2】 2025年10月21日，北京朝阳区一居民家中阳台起火，造成火灾的“罪魁祸首”竟然是摆放在阳台窗台上的一个“水晶球”。在这起事件中，“水晶球”相当于以下哪种光学元件（     ） A．凸透镜 B．凸面镜 C．凹透镜 D．凹面镜 【答案】A 【详解】水晶球是透明、中间厚边缘薄的光学元件，相当于凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，当会聚光点恰好照在可燃物时可能引发火灾。 故选A。 【变式1】 按照要求完成作图：将图中的入射光线通过透镜后的折射光线补全。 【答案】 【详解】过光心的光线经凸透镜后传播方向不改变；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过对侧焦点。据此作图。 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后其反向延长线通过同侧焦点。据此作图。 【变式2】 请画出如图所示两条光线的折射光路图（F为透镜焦点）。 【答案】 【详解】由图示知，其中一条光线平行于主光轴入射，经过凸透镜后，折射光线过焦点；另一条是过焦点的入射光线，经凸透镜后，折射光线平行于主光轴，如图所示： 【变式3】按要求完成作图：在图中，完成入射光线从左边射向凹透镜，再由凸透镜射出后的光路图。 【答案 【详解】对于凹透镜，延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，平行于主光轴的入射光线经凸透镜折射后通过另一侧焦点。据此作图。 知识点3：凸透镜成像的规律 1．物距与像距 物距（u）：物体到凸透镜光心的距离。 像距（v）：像到凸透镜光心的距离。 2．探究凸透镜成像的规律 【问题与猜想】 问题：凸透镜成像的大小、正倒与什么因素有关? 猜想：凸透镜所成像的大小、正倒，可能与凸透镜以及物体的位置有关 【制订方案】 器材：光具座（包括导轨及支架、滑块、标尺）、F平面光源、凸透镜、白屏（有标度） 思路：不改变凸透镜焦距，改变物距，观察、记录像的正倒、大小、虚实以及像距。 保持凸透镜不动，使光源从距离凸透镜较远处（物体在2倍焦距以外 ；物体在2倍焦距到1 倍焦距之间 ；物体在1倍焦距以内）逐渐靠近凸透镜，随之调节光屏到凸透镜的距离，使光屏上成清晰像。分别测量出成像时的物距和像距，观察像的大小、正倒。移动光源的过程中，选取若干个位置，并调整光屏位置，观察成像的情况。 【进行实验、收集证据】 （1）安装好凸透镜与光屏，使发光物和光屏分别置于在凸透镜两侧；打开发光物，调节高度，使凸透镜中心、光屏中心、发光中心大致在___同一高度_____，这样目的是使像成在______光屏中央____。 （2）把发光物放在凸透镜二倍焦距以外的地方并打开，然后调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰发光物的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重复做这一步； （3）把发光物移向凸透镜，将发光物移到凸透镜的二倍焦距处，移动光屏，直到光屏上出现发光物清晰的像，观察并记录像的大小、正倒，测出物距u和像距v； （4）把发光物移向凸透镜，将发光物移到凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现发光物清晰的像，观察并记录像大小、正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重做这一步； （5）把发光物继续靠近凸透镜，让发光物位于凸透镜的焦点上，移动光屏，观察是否能够成像； （6）把发光物移到凸透镜的一倍焦距以内，移动光屏，观察在光屏上能否看到发光物的像。 如果不能，可以从光屏这一侧透过凸透镜观察，记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距，重做这一步； （7）将实验数据和观察结果填入表中（该实验所用凸透镜焦距f＝10cm） 光源到凸透镜 的距离/cm 像的情况 光屏到凸透镜 的距离/cm 倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像 40 倒立 缩小 实像 13.3 30 倒立 缩小 实像 16.5 25 倒立 缩小 实像 18.3 20 倒立 等大 实像 20.5 18 倒立 放大 实像 25 15 倒立 放大 实像 36.2 13 倒立 放大 实像 39 10 不成像 8 正立 放大 虚像 --------------- 6 正立 放大 虚像 --------------- 【基于证据得出结论】 光源到凸透镜的距离 光屏到凸透镜的距离 像的情况 倒立或正立 放大或缩小 实像或虚像 u＞2f f＜v＜2f 倒立 缩小 实像 u＝2f v＝2f 倒立 等大 实像 f＜u＜2f v＞2f 倒立 放大 实像 u＝f 不成像 u＜f ----------- 正立 放大 虚像 （1）焦点是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时，成实像；当物距小于一倍焦距时，成虚像；当物距大于一倍焦距时，不成像；口诀：一焦分虚实 （2）二倍焦距是成放大实像还是缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时，成缩小的实像；当物距大于二倍焦距时，成等大的实像；当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成放大的实像；口诀：二焦分大小 （3）凸透镜成实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；凸透镜成虚像时，都是正立的，且像、物同侧；口诀：实像异侧倒，虚像同侧正 （4）凸透镜成实像时，随着物距的减小，像和像距都变大；成虚像时，随着物距的减小，像和物都不小。口诀：实像：物近像远像变大;虚像：物近像近像变小。 【交流与评估】 （1）凸透镜焦距优选原则： 光具座总长度固定有限，光具座的长度应大于或等于凸透镜焦距的 4 倍（L≥4f）。 若焦距过大，成放大实像时像距会远超光具座量程，光屏无法承接清晰实像。 （2）透镜安放位置 将凸透镜固定在光具座中间区段，可灵活向两侧调节发光物（物）与光屏的距离，完整覆盖：二倍焦距外、一二倍焦距之间、一倍焦距内等全部物距区间，适配各类成像探究需求。 （3）三心等高调节（发光物、凸透镜光心、光屏中心在同一水平高度） 实验前必须完成此项调试；目的：使发光物经过凸透镜所成的实像精准落在光屏正中央，避免像偏移光屏上部 / 下部，无法完整观察、测量像的大小。 （4）成像观测时操作禁忌 确定物距后，来回移动光屏寻找清晰像的过程中，严禁挪动凸透镜；一旦透镜位置改变，物距会随之发生变化，实验变量不再唯一，数据失去参考意义。 （5）辨别最清晰像的操作 找到大致成像区域后，将光屏小幅向前、向后缓慢移动：只要光屏稍微偏移当前位置，发光物的像就会变得模糊，则该位置就是实像最清晰的位置，此时记录物距、像距与像的特征。 （6）更换多组物距重复实验 在同一个物距区间（如 u＞2f、f＜u＜2f）内，选取 3 组及以上不同物距反复实验；归纳出普遍适用的凸透镜成像规律，让实验结论严谨可靠，更具有普通性。 （7）实验中无论怎样移动光屏，都无法呈现发光物实像，主要分为 4 类情况： ① 三心未调至同一高度 发光物、透镜、光屏中心高低不一致，实像偏移光屏外侧（偏上或偏下），光屏承接不到完整像； ② 发光物靠近一倍焦距外侧（f＜u＜2f，且 u 略大于 f） 此时成倒立、极大的实像，对应的像距数值非常大，超出了光具座的最大可用长度，光屏移动范围有限，无法抵达成像位置； ③ 发光物刚好处于焦点上（u＝f） 光线经过凸透镜折射后全部变为平行光，平行光线不会会聚成像，光屏上始终只有一片均匀光斑，无清晰发光物像； ④ 发光物在一倍焦距以内（u＜f） 凸透镜成正立、放大的虚像，虚像和发光物在透镜同一侧，虚像无法用光屏承接，肉眼只能透过透镜直接观察到。 （8）实验全程要保证环境光线稍暗，便于看清光屏上微弱的实像； （9）若实验中采用蜡烛做为发光物，蜡烛燃烧会不断变短，高度逐渐下降，光屏上的像会慢慢向上偏移，可向上微调光屏重新使像居中； （10）用纸遮挡凸透镜一半，透镜依旧能成完整的像，只是透过的光线变少，像会整体变暗。 3. 凸透镜成像规律的光路分析 利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况。 （1）当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，此时f＜v＜2f。光路如图所示。 （2）当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。 （3）当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像，此时v＞2f。光路如图所示。 （4）当u=f时，折射光时一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以不能成像。光路如图所示。 （5）当u＜f时，成正立、放大的虚像，此时v＞u。光路如图所示。 4．凸透镜成像的动态变化规律 （1）成像移动总口诀：像的大小看像距，像儿跟着物体跑 像的缩放由像距决定：像距变大，所成实像就变大；像距变小，实像随之缩小； 物像移动方向始终一致：发光体靠近凸透镜，光屏上的像就远离透镜；物体远离凸透镜，像也会一同向透镜方向靠拢。 （2）物、像移动快慢对比（谁在2f以外，谁就厉害） 成倒立缩小实像（u＞2f，物距＞像距），物体移动速度 ＞ 像的移动速度；物体稍微移动一小段距离，像只会小幅挪动。 成倒立放大实像（f＜u＜2f，物距＜像距），物体移动速度 ＜ 像的移动速度；物体小幅移动，像会大幅度来回移动。 （3）物体和光屏上实像之间的最小距离为 4 倍焦距（4f）； 出现条件：物体恰好放在二倍焦距处（u=2f），此时像也落在另一侧 2f 位置，物像总距离最短。 5．实像与虚像的区别 区别维度 实像 虚像 成像原理 由实际光线会聚形成 由实际光线的反向延长线会聚形成 光屏承接性 能被光屏承接，是实际存在的像 不能被光屏承接，只能用肉眼透过透镜观察到 正倒关系 都是倒立的 都是正立的 大小与位置 可放大、缩小或等大，物像在凸透镜异侧 只有放大的效果，物像在凸透镜同侧 牢记口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像倒立虚像正，物近像远像变大。 u＝f时不成像，u＝2f成等大倒立实像，常用来测焦距。 实像由实际光线形成，可以用光屏承接，物像异侧、全部倒立；虚像是光线反向延长线形成，光屏接不到，物像同侧、全部正立。 ⚠️“物近像远像变大” 只适用于成实像的情况，成虚像不适用，这是高频易错点。做题一定要分清物距u、像距v都是到光心的距离。 【典例3】 小明用焦距为10cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”。 (1)实验在____________（选填“较亮”或“较暗”）的环境中进行，现象更明显。 (2)小明将蜡烛、凸透镜、光屏按序固定在光具座上，点燃蜡烛后，为了能使像清晰的成在光屏的中央位置，要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在____________上。 (3)调整后，如图甲所示，移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像，该像是倒立、____________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像。 (4)若将“F”形的LED灯（如图乙所示）替代蜡烛放在离凸透镜5cm的地方，我们透过透镜能看到的清晰的像是图丙中的____________。若放在离凸透镜15cm的地方并移动光屏，光屏上成的清晰的像是图丙中的____________。 (5)当光屏上出现烛焰清晰的像时，如果用遮光板挡住透镜的上半部分，那么我们观察光屏时，将会在光屏上看到____________（填字母）。 A．烛焰像的下半部分 B．烛焰像的上半部分 C．烛焰完整的像，像的亮度变暗 D．烛焰完整的像，像的亮度不变 (6)实验过程中，燃烧的蜡烛变短了，可将光屏的高度调____________（选填“高”或“低”）一些，或者将凸透镜的高度调____________（选填“高”或“低”）一些，使像成在光屏中央。 (7)小明利用上述器材测量该凸透镜的焦距。将凸透镜固定于光具座某刻度处，再将蜡烛、光屏分别自透镜两侧较远处缓慢靠近凸透镜，直至光屏上出现等大的清晰像，此时蜡烛与光屏的距离为40.4cm，则凸透镜的焦距为____________cm。 【答案】(1)较暗 (2)同一高度 (3)缩小 (4) C D (5)C (6) 高 低 (7)10.1 【详解】（1）较暗环境中，烛焰或LED成像的亮度和环境的对比度更高，所成的像会更清晰明显。 （2）调整三者中心大致在同一高度，目的是让像始终成在光屏的中央，便于观察。 （3）已知凸透镜焦距，从甲图可知物距 满足的条件，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像。 （4）物距，此时成正立、放大的虚像，对应图丙的C； 物距为15cm满足，成倒立、放大的实像，实像上下、左右均颠倒，对应图丙的D。 （5）挡住透镜上半部分后，透镜下半部分仍能折射全部烛焰的光线成像，所以像依然完整，但透过透镜的光线总量减少，像的亮度会变暗，故选C。 （6）蜡烛变短后烛焰下移，像会向光屏的上方偏移，因此可以把光屏调高承接像，也可以把凸透镜调低，让像重新下移到光屏中央。 （7）当凸透镜成倒立等大的实像时，满足，此时蜡烛到光屏的总距离为 因此，计算得 【变式1】．探究凸透镜成像规律时，将焦距为的凸透镜甲固定在光具座上刻度线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上刻度线处，移动光屏到图示位置，烛焰在光屏上成清晰的像（图中未画出）。之后，保持蜡烛的位置不变，将凸透镜甲换为凸透镜乙并保持位置不变，移动光屏至光具座上刻度线处时，烛焰仍在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是（     ） A．图中所示的实验可以说明投影仪的成像特点 B．更换凸透镜乙后，不移动光屏，向右移动蜡烛也能使烛焰在光屏上成清晰的像 C．蜡烛燃烧一段时间后，光屏上烛焰的像会向下移动 D．凸透镜甲的焦距小于凸透镜乙的焦距 【答案】D 【详解】A．物距，，，成倒立、缩小的实像，说明照相机的成像特点，故A错误； B．更换凸透镜乙后，像距，不移动光屏，向右移动蜡烛，物距减小，像距增大，像成在光屏右侧，故B错误； C．蜡烛燃烧一段时间后变短，根据过光心的光线传播方向不变，光屏上烛焰的像会向上移动，故C错误； D．换上乙透镜后，物距不变，像距变大，说明乙透镜的焦距变大，对光的偏折能力减弱，所以凸透镜甲的焦距小于凸透镜乙的焦距，故D正确。 故选D。 【变式2】在探究凸透镜成像的规律实验中，将点燃的蜡烛、凸透镜（焦距10cm）如图固定，无论怎么移动光屏都无法成像，下列说法中正确的是（　　） A．只向左移动蜡烛至光具座上30.0cm位置，再调节光屏上能呈现烛焰缩小的像 B．只向右移动蜡烛至光具座上40.0cm位置，再调节光屏上能呈现烛焰放大的像 C．只向右移动凸透镜至光具座上60.0cm位置，再调节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．只向左移动蜡烛至光具座上位置，物距   此时物距在一倍焦距和二倍焦距之间，再调节光屏上能呈现倒立放大的实像，故A错误； B．只向右移动蜡烛至光具座上位置，物距 即物距在一倍焦距以内，成正立放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上，故B错误； C．只向右移动凸透镜至光具座上位置，物距   即物距大于二倍焦距，成倒立缩小的实像，故C错误； D．此时蜡烛与光屏之间的距离   只移动凸透镜至适当位置，使物距等于像距且等于，则光屏上能呈现烛焰倒立等大的像，故D正确。 故选D。 【变式3】如图所示，烛焰在图示位置时恰能在光屏上成清晰的像。下列说法正确的是（     ） A．此成像原理与照相机的成像原理相同 B．若把透镜从上半部分截去，则光屏上的像的亮度变暗，且只有的像 C．若在原凸透镜处换一个焦距更大的凸透镜，则需将光屏左移才能重新承接到新的像 D．若保持透镜位置不动，将蜡烛向左移动一段距离，同时移动光屏，使烛焰能在光屏上成清晰的像，则像的大小将一直变小 【答案】D 【详解】A．由图可知物距小于像距，根据凸透镜成像规律，成倒立放大的实像，与投影仪原理相同，故A错误； B．截去透镜一部分，剩余部分仍能折射光线成完整的像，只是透过光线减少，像变暗，故B错误； C．换焦距更大的凸透镜，折光能力变弱，像距变大，需将光屏右移，故C错误； D．蜡烛向左移动，物距变大，成实像时物远像近像变小，像的大小将一直变小，故D正确。 故选D。 【变式4】如图所示，烛焰在光屏上恰好成清晰的实像。该像是（     ） A．倒立、放大的 B．倒立、缩小的 C．正立、放大的 D．正立、缩小的 【答案】B 【详解】由图可知，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，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【变式5】生物课上，老师带领同学们到室外观察昆虫。小明手拿放大镜近距离观察昆虫的爬行，如图所示。下列说法正确的是（     ） A．放大镜是一个凹透镜 B．看到昆虫的像是倒立的虚像 C．昆虫此时位于放大镜的1倍焦距之内 D．若要看到更大的像，应将放大镜靠近昆虫 【答案】C 【详解】A．放大镜是凸透镜，故A错误； B．放大镜成正立、放大的虚像，故B错误； C．使用放大镜观察物体时，昆虫要放在放大镜的 1 倍焦距之内，才能成正立放大虚像，故 C 正确； D．凸透镜作为放大镜使用时，在一倍焦距内，物体离透镜越远，所成虚像越大，想要看到更大的像，应该将放大镜远离昆虫，而不是靠近昆虫，故 D 错误。 故选C。 【变式6】某班同学在“探究凸透镜成像规律”实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间的图像，如图所示，下列判断正确的是（     ） A．该凸透镜的焦距是16cm B．当时成放大的像，与投影仪成像原理相同 C．当时成放大的像，与放大镜成像原理相同 D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变大 【答案】B 【详解】A．由图可知，当时，，凸透镜成倒立、等大的实像，此时，该凸透镜的焦距，故A错误； B．当时，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、放大的实像，与投影仪成像原理相同，故B正确； C．当时，物距等于一倍焦距，不成像，故C错误； D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，物距增大，根据凸透镜成实像时物远像近像变小的规律，像逐渐变小，故D错误。 故选B。 知识点4：凸透镜成像规律的应用 1．照相机：照相机的镜头相当于一个凸透镜，要求被拍物体成像在相机内感光元件上。呈现的是物体倒 立、缩小的实像。 (1)原理：当物距u＞2f时，凸透镜成倒立、缩小的实像。 (2)调节方法:应用口诀：成实像时物近像远像变大 像偏小时，物体靠近相机，暗箱拉长；像偏大时，物体远离相机，暗箱缩短。 2．投影仪:投影仪、放映机等投影设备都有一个相当于凸透镜的镜头，来自投影片或数码装置的图像要求能在远处银幕上呈现倒立、放大的实像。（注意：投影片要倒放，才能在屏幕上看到正立的像。） (1)原理：当物距f＜u＜2f时，凸透镜成倒立、放大的实像。 （2）调节方法： ①使屏幕上的像变大的方法：减小投影片与镜头之间的距离，同时增大屏幕与镜头间的距离； ②使屏幕上的像变小的方法：增大投影片与镜头间的距离，同时减小屏幕与镜头间的距离。 3．放大镜：放大镜就是凸透镜，它可以将较小的物体“放大”。放大镜呈现的是物体正立、放大的虚像。 （1）原理：当物距u＜f时，凸透镜成正立、放大的虚像。 （2）使用：放大镜离物体越近，所成的像越小；离物体越远（但不超过焦距），所成的像越大。 照相机：u＞2f，成倒立缩小实像；想让像变大，相机靠近物体（减小物距），镜头向前伸（增大像距）。 投影仪：f＜u＜2f，成倒立放大实像，投影片必须倒放，屏幕才能看到正立画面。 放大镜：u＜f成正立放大虚像，在一倍焦距内，放大镜离物体越远像越大，一旦超过焦距就不再是放大虚像。 【典例4】共享单车的使用，极大地便利了市民的出行，使用者用手机扫车牌上的二维码，获取验证后自动开锁即可使用，下列说法正确的是（　　） A．手机上的摄像头相当于一个凹透镜 B．扫码时二维码所成的像在摄像头二倍焦距以外 C．扫码时，二维码所成的像太小，为使像变大，需要将摄像头靠近二维码 D．自行车的尾灯是靠光的折射来引起后方车辆司机注意的 【答案】C 【详解】A．手机摄像头相当于凸透镜，故A错误； B．摄像头成像规律为物距时成倒立、缩小的实像，像距满足，即像在一倍焦距和二倍焦距之间，故B错误； C．凸透镜成实像时遵循“物近像远像变大”的规律，要使像变大，需减小物距，即将摄像头靠近二维码，故C正确； D．自行车尾灯靠光的反射引起后方司机注意，故D错误。 故选C。 【变式1】如图，是一个自制投影仪模型。将手机和凸透镜分别固定在纸盒的两端，调整“投影仪”到墙面的距离，可在墙上看到手机画面清晰的像。下列说法正确的是（     ） A．为在墙上呈现正立的画面应将手机屏幕正放 B．凸透镜到墙面的距离一定小于手机屏幕到凸透镜的距离 C．此自制投影仪的凸透镜焦距一定小于20cm D．适当缩短纸盒的长度，并将“投影仪”靠近墙面，清晰的像会更大 【答案】C 【详解】AB．投影仪原理是凸透镜成倒立、放大的实像，为在墙上呈现正立的画面应将手机屏幕倒放，且像距大于物距，即凸透镜到墙面的距离一定大于手机屏幕到凸透镜的距离，故AB错误； C．由图可知物距，根据投影仪成像条件 代入数据得 解得 故焦距一定小于20cm，故C正确； D．根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，适当缩短纸盒长度即减小物距，应将“投影仪”远离墙面以增大像距，清晰的像才会更大，故D错误。 故选C。 【变式2】如图所示，在不同角度观察到同一条小金鱼的大小不同，以下说法正确的是（     ） A．从水面上观察到的是金鱼的虚像，从鱼缸侧面观察到的是金鱼的实像 B．从水面上观察到的金鱼位置比真实的金鱼位置偏浅 C．鱼缸装了水的部分从侧面观察是一块凸透镜，金鱼的位置在这块凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间 D．因为金鱼身体发生镜面反射，所以能从各个方向观察到它 【答案】B 【详解】A．从水面上观察金鱼，光从水斜射入空气发生折射，人眼逆着折射光线看到的是金鱼的虚像；从侧面观察，鱼缸和水相当于凸透镜，金鱼在焦点以内，成正立、放大的虚像，故A错误； B．从水面上观察金鱼，光从水斜射入空气，折射角大于入射角，人眼逆着折射光线看去，看到的虚像位置比真实位置偏浅，故B正确； C．从侧面观察金鱼，看到正立、放大的虚像，根据凸透镜成像规律，此时金鱼的位置在这块凸透镜的一倍焦距以内，故C错误； D．能从各个方向观察到金鱼，是因为金鱼身体表面发生了漫反射，故D错误。 故选B。 【变式3】物理小组利用水透镜模型，在光具座上探究凸透镜成像实验，实验中抽水后的水透镜仍为凸透镜，已知下图中光屏上成清晰的像，下列说法正确的是（     ） A．如图中水透镜的焦距可能为 B．将透镜遮挡一半，光屏上成半个烛焰的像 C．将蜡烛与光屏对调并适量抽出水透镜的水，光屏需左移寻找成像位置 D．若保持蜡烛与光屏位置不变并向水透镜中注水，为使光屏上成像清晰蜡烛应远离透镜 【答案】C 【详解】A．由图可知，物距 像距 此时 ，成倒立、缩小的实像，满足且，即且，解得，故A错误； B．透镜遮挡一半时，仍有另一半透镜的光线可以折射会聚成像，光屏上依然成完整的烛焰像，只是像的亮度会变暗，故B错误； C．将蜡烛与光屏对调，根据光路可逆，此时物距，像距。抽出水后透镜变薄，焦距变大，折光能力变弱，像距会进一步变大，光屏需左移，故C正确； D．“保持蜡烛与光屏位置不变”，向水透镜注水后，水透镜焦距变小、折光能力变强，像成在光屏前方，若移动蜡烛使像清晰，应减小物距，即蜡烛靠近透镜，故D错误。 故选C。 模块三 方法技巧 方法技巧：凸透镜成像规律的辨析 技巧口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像倒立虚像正，物近像远像变大。 解释：凸透镜成像规律可以归纳为以下几点： 1.一倍焦距分虚实：物体在焦点以外（u＞f）成实像，焦点以内（u＜f）成虚像，焦点上（u＝f）不成像。 2.二倍焦距分大小：物体在二倍焦距以外（u＞2f）成缩小的像，在二倍焦距以内（f＜u＜2f）成放大的像，二倍焦距上（u＝2f）成等大的像。 3.实像倒立虚像正：实像都是倒立的，虚像都是正立的。 4.物近像远像变大：成实像时，物体靠近透镜（物距减小），像远离透镜（像距增大），像变大；物体远离透镜（物距增大），像靠近透镜（像距减小），像变小。 举例： “照相机拍照”——物距u＞2f，成倒立、缩小的实像。 “投影仪放映”——物距f＜u＜2f，成倒立、放大的实像。 “放大镜看字”——物距u＜f，成正立、放大的虚像。 易错点： ①混淆物距与像距（物距是物体到透镜的距离，像距是像到透镜的距离）； ②混淆实像与虚像的呈现方式（实像能用光屏承接，虚像不能）； ③混淆应用实例的成像条件（照相机u＞2f，投影仪f＜u＜2f，放大镜u＜f）。 模块四 课后作业 一、单选题 1．下列关于透镜的说法中，正确的是（     ） A．平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点 B．凸透镜只对平行光有会聚作用 C．凸透镜有两个焦点，它们之间的距离叫做焦距 D．无论是凸透镜还是凹透镜，通过它们光心的光线传播方向不变 【答案】D 【详解】A. 只有平行于主光轴的光经凸透镜折射后才会聚于焦点，并非所有平行光，故A错误； B. 凸透镜对所有入射光线都有会聚作用，并非只对平行光有会聚作用，故B错误； C. 焦距是单个焦点到光心的距离，两个焦点之间的距离为2倍焦距，故C错误； D. 根据透镜的光学性质，无论是凸透镜还是凹透镜，通过光心的光线传播方向都不改变，故D正确。 故选D。 2．小明把一个光学仪器放在台灯下，出现了如图所示的现象，则这一光学仪器的镜片属于（　　） A．平面镜 B．凸透镜 C．凹透镜 D．凸面镜 【答案】B 【详解】由图可知，光线通过该光学仪器的镜片后形成了一个明亮的斑点，说明该光学仪器的镜片对光线有会聚作用，所以该光学仪器的镜片属于凸透镜。故选B。 3．如下图所示，四个图画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中为凸透镜的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．光线经过透镜后，折射光线比入射光线更靠近主光轴，体现了会聚作用，故为凸透镜，故A符合题意； BCD．光线经过透镜后，折射光线比入射光线更远离主光轴，体现了发散作用，故均为凹透镜，故BCD不符合题意。 故选A。 4．下列关于透镜基本概念的说法中，正确的是（     ） A．主光轴就是通过透镜中心的任意一条直线 B．光心不在主光轴上 C．经过光心的光线传播方向不变 D．透镜的光心一定在透镜的几何中心，与透镜形状无关 【答案】C 【详解】A．主光轴是通过两个球面球心的直线，并非任意直线，故A错误； B．光心位于主光轴上，故B错误； C．经过光心的光线传播方向不发生改变，是光心的核心特点，故C正确； D．只有形状规则、质地均匀的薄透镜，光心才与几何中心重合，故D错误。 故选C。 5．公元前2世纪，西汉淮南王刘安的《淮南万毕术》就有光学、力学、声学、磁学、热学方面的内容，其中记载冰透镜“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生”，其描述的现象如图所示。下列说法错误的是（   ） A．这是光的直线传播现象 B．冰透镜对光有会聚作用 C．“举以向日”指的是冰透镜正对太阳光 D．“以艾承其影”中的“影”指冰透镜的焦点 【答案】A 【详解】题干中“削冰令圆，举以向日，生火”描述的是凸透镜（冰透镜是中间厚边缘薄的凸透镜）会聚太阳光取火的现象，原理是光的折射，不是光的直线传播，对各选项分析如下： A．该现象是光的折射现象，不是光的直线传播，说法错误，故A符合题意； B．冰透镜属于凸透镜，对光有会聚作用，可将太阳光能量会聚到一点升温引火，说法正确，故B不符合题意； C．“举以向日”指将冰透镜正对太阳光，才能让平行的太阳光会聚到一点，说法正确，故C不符合题意； D．平行太阳光经冰透镜会聚后的会聚点就是冰透镜的焦点，“以艾承其影”中的“影”就是这个焦点位置，说法正确，故D不符合题意。 故选A。 6．把一个凸透镜正对太阳光，在距凸透镜 10cm 处得到一个最小最亮的光斑。下列说法正确的是（     ） A．该凸透镜的焦距为 5cm B．该凸透镜的焦距为 10cm C．该透镜对光的发散能力较强 D．物体放在透镜前 15cm 处，光线经过透镜会发散 【答案】B 【详解】ABC．平行于主光轴的太阳光经凸透镜会聚成的最小最亮光斑就是焦点，表明凸透镜对光有会聚作用，焦点到透镜的距离为焦距，因此焦距 f=10cm，故 AC错误，B正确； D．凸透镜对光线始终有会聚作用，与物体放置位置无关，故D错误。 故选B。 7．如图，老师使用投影仪演示放映投影片时，屏幕不动，为使像变大，下列做法正确的是（     ） A．投影仪远离屏幕，镜头往上拉些 B．投影仪移近屏幕，镜头往上拉些 C．投影仪远离屏幕，镜头往下拉些 D．投影仪移近屏幕，镜头往下拉些 【答案】C 【详解】根据凸透镜成实像规律，物距减小，像距增大，像变大，要使屏幕上的像变大，需减小物距并增大像距，投影仪远离屏幕，增大了镜头到屏幕的距离，即增大像距，镜头往下拉，减小了镜头到投影片的距离，即减小物距。 故选C。 8．光让我们的世界五彩缤纷。下列有关光的描述中正确的是（     ） A．甲图，工人师傅戴着面罩进行焊接，是为了防止红外线灼伤眼睛 B．乙图，透过水球看到了王亚平一正一反两个像，是光的反射现象 C．丙图，烛焰经凸透镜在光屏上成一清晰的像，若挡住烛焰的一部分，则屏上的像仍然完整，只是变暗 D．丁图，烛焰在光屏上成倒立、放大的像，把光屏拿走像仍存在 【答案】D 【详解】A. 焊接弧光中含有大量紫外线，戴面罩是为了防止紫外线灼伤眼睛，故A错误； B. 水球中间厚边缘薄，相当于凸透镜，透过水球成像属于光的折射现象，故B错误； C. 凸透镜成实像时，物体上任一点发出的光射向凸透镜，经折射后会聚于像点。挡住烛焰的一部分，该部分发出的光不能射向凸透镜，屏上的像会缺失对应部分而不完整（若挡住透镜一部分，像才完整但变暗），故C错误； D. 烛焰在光屏上成倒立、放大的像，为实像，由实际光线汇聚而成。拿走光屏，光线仍汇聚于原处，像仍存在，故D正确。 故选D。 9．某同学在“探究凸透镜成像的规律”实验时，将蜡烛、凸透镜、光屏调试到如图所示的位置；光屏中心正好出现清晰的像（未画出）。下列说法正确的是（     ） A．凸透镜焦距为20 cm B．光屏上的像是倒立、等大的实像 C．蜡烛燃烧变短，光屏上像的位置会下降 D．凸透镜位置不变，将蜡烛移至20 cm刻度处，移动光屏可得到倒立放大的实像 【答案】D 【详解】AB．根据凸透镜成像原理，由图可知，物距为40cm，像距为30cm，此时物距大于像距，成倒立缩小的实像。物距和像距与焦距的关系有，，可得出，故AB错误； C．蜡烛向下，光线经透镜后像会向上移动，光屏上像会上升，故C错误； D．将蜡烛移至20 cm刻度处时，物距为，此时，移动光屏可以得到倒立放大的实像，故D正确。 故选D。 10．某中学的科技节上，一学生自制模型照相机如图所示。在较暗的室内，把凸透镜对着明亮的室外，拉动纸筒，就可以在半透明纸上看到室外景物清晰的像。关于它的构造和成像，下列说法正确的是（     ） A．该模型照相机与教材中简易针孔照相机的成像原理相同 B．若凸透镜的焦距是10，则纸筒A的长度应至少为20 C．半透明纸上可能得到正立的像 D．先增大照相机与室外景物的距离，再拉动纸筒，减小半透明纸与凸透镜的距离，可使像变小 【答案】D 【详解】A．模型照相机利用凸透镜成像，原理是光的折射，针孔照相机利用小孔成像，原理是光的直线传播，两者原理不同，故A错误； B．照相机成像时物距，像距，若，则像距，纸筒的长度应小于，故B错误； C．照相机成倒立、缩小的实像，半透明纸上不可能得到正立的像，故C错误； D．增大照相机与室外景物的距离即增大物距，根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律，应减小像距，即减小半透明纸与凸透镜的距离，可使像变小，故D正确。 故选D。 11．如图为我国自主研发的“机器狗”，头部的“眼睛”能提供感知外界的“视觉”，其成像原理与照相机相似，主要由光学镜头、内置光电传感器（相当于光屏）组成。“机器狗”的“眼睛”正常工作时，下列说法正确的是（     ） A．光学镜头对光有发散作用 B．被观测物体在光电传感器上成正立、缩小的像 C．“眼睛”靠近被观测物体时，光电传感器上的像变大 D．“眼睛”到被观测物体的距离小于光学镜头的二倍焦距 【答案】C 【详解】A．由题意可知，机器狗的“眼睛”成像原理与照相机相似，因此可知其光学镜头相当于凸透镜，对光有会聚作用，故A错误； B．由照相机成像原理可知，被观测物体在光电传感器上成的是倒立、缩小的实像，故B错误； C．“眼睛”靠近被观测物体时，物距减小，由凸透镜成实像规律“物近像远像变大”可知，像会变大，故C正确； D．由照相机成像原理可知，物距，即“眼睛”到被观测物体的距离大于光学镜头的二倍焦距，故D错误。 故选C。 12．如图所示是利用透视法拍出的十分有创意的相片。下列说法中正确的是（     ） A．勺子通过镜头所成的像是放大的 B．勺子到镜头的距离要在2倍焦距以内 C．勺子到镜头的距离小于人到镜头的距离 D．勺子远离镜头时通过透镜所成的像会变大 【答案】C 【详解】AB．照相机镜头相当于凸透镜，利用 时成倒立、缩小实像的原理工作，勺子通过镜头成缩小的实像，勺子到镜头的距离应大于2倍焦距，故AB错误； C．根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，图中勺子产生的像相对较大，说明勺子离镜头更近，即勺子到镜头的距离小于人到镜头的距离，故C正确； D．勺子远离镜头时，物距变大，根据凸透镜成实像规律，像距变小，像变小，故D错误。 故选 C。 13．当蜡烛、透镜甲和光屏放置在图a所示位置时，烛焰在光屏上成清晰的像。现保持蜡烛和透镜的位置不变，将透镜甲更换为透镜乙后，需将蜡烛向右移动距离s，方可在光屏上再次成清晰的像，透镜乙成实像时物距和像距的关系如图b所示，则（     ） A．透镜乙的焦距为10 B．蜡烛移动的距离 C．若不移动蜡烛，则需向右移动光屏 D．第二次所成的像是缩小的 【答案】B 【详解】A．由图b可知，当时，此时 即，，故A不符合题意； BD．烛焰通过乙成像，像距为，乙的焦距为，即像距大于2倍焦距，成的是放大的实像；根据图b，此时物距大于1倍焦距且小于2倍焦距；原来蜡烛距离透镜，现在到透镜的距离小于，则蜡烛移动的距离大于，故B符合题意，D不符合题意； C．若不移动蜡烛，物距 则 像距 即 光屏位置 而原光屏在处，因此需向左移动，故C不符合题意。 故选B。 14．洛阳二里头博物馆的骨猴是一件夏代微雕文物，仅高2.2 cm。如图，博物馆在骨猴前放置放大镜，让游客可以更清晰地观察文物。下列说法正确的是（     ） A．该放大镜是中间厚，边缘薄的凹透镜 B．骨猴与放大镜的距离大于透镜的一倍焦距 C．游客通过放大镜看到的是骨猴放大的实像 D．将放大镜靠近骨猴，游客看到的像会变小 【答案】D 【详解】A．放大镜是凸透镜，结构是中间厚、边缘薄；凹透镜不能做放大镜，故A错误； B．放大镜使用条件：骨猴与放大镜距离小于一倍焦距，不是大于一倍焦距，故B错误； C．放大镜成的是正立、放大的虚像，不是实像，故C错误； D．凸透镜做放大镜时：物体越靠近透镜，所成的虚像越小；放大镜靠近骨猴，物距变小，看到的像变小。故D正确。 故选D。 二、作图题 15．如图，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的焦点，请分别画出两条入射光线通过凸透镜后的折射光线。 【答案】 【详解】通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。据此作图。 16．画出光经过凹透镜后的折射光路。 【答案】 【详解】凹透镜的特殊光路规律：平行于主光轴的入射光线，经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过同侧的虚焦点；图中过光心O的入射光线传播方向不改变，据此作图。 17．如图所示，A'B'是物体AB经凸透镜所成的像，请根据凸透镜成像规律作出物体A'B'，保留作图痕迹。 【答案】 【详解】根据凸透镜的特点可知，左右两侧的焦距相等，所以凸透镜的光心在主光轴上2个F点的中心位置。根据凸透镜特殊光线规律，从物体A出发，作一条经过凸透镜光心O的入射光线，光路的方向不变。再从物体A出发，作一条平行于主光轴的出射光线，经凸透镜后会发生偏折，折射光线会经过凸透镜的另一侧的焦点。上述两条入射光线的交点就是物体的顶点A'，过A'点作垂直于主光轴的线段，交主光轴于B'点，A'B'就是所求的物体，它位于透镜左侧的2倍焦距以外，是倒立、放大的实像。 三、实验题 18．在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为10cm，实验装置如图所示。 (1)实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们中心大致在同一高度上，其目的是：________； (2)凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm时，在光屏上出现倒立、________的________；如果小明将光源移至8cm刻度时，他通过凸透镜看到光源的________、放大的虚像。 (3)同学们对小明使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是________。 A．与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定 B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小 C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距 D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距 (4)小明在实验过程中，光屏上得到清晰的像，突然，一只飞虫落到了凸透镜表面上，则光屏上出现________。 A．飞虫的像 B．飞虫的影子 C．仍是“F”字样光源的像 【答案】(1)使光源的像成在光屏的中心 (2) 缩小 实像 正立 (3)D (4)C 【详解】（1）蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心。 （2）凸透镜焦距为10cm，光源移至40cm时，，根据凸透镜的成像规律，此时成倒立、缩小的实像，照相机就是根据此原理制成的；光源移至8cm刻度时，，此时成正立、放大的虚像。 （3）A．发光二极管作为光源与烛焰相比，像更稳定，故A正确； B．用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小，故B正确； C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，这样可以直接从光具座读出物距和像距，故C正确； D．若凸透镜的焦距未知，可调节物距及像距，当成等大的实像时，物距便等于2倍焦距，这样可以测出凸透镜的焦距，故D错误。 本题选择描述错误的，故选D。 （4）凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，飞虫落在透镜上后，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像，此时在光屏上只出现“F”字样光源的像。故选C。 19．在物理课堂的光学探究活动中，小明利用蜡烛、凸透镜和光屏等器材深入研究凸透镜的成像规律。已知实验所用凸透镜的焦距为10cm。 (1)实验前，应将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，并调整它们的中心在____________，目的是使像能成在光屏的中央。 (2)当蜡烛距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的____________立的实像，____________（填光学仪器名称）就是利用这一成像规律工作的。 (3)若将蜡烛逐渐向远离凸透镜的方向移动，为了在光屏上再次得到清晰的像，光屏应向____________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。 (4)小文认为在实验过程中用蜡烛作为发光体除容易变短外，还存在一些不足之处，比如：____________。（写出一条即可） (5)如图乙所示，请将光路图补充完整。 【答案】(1)同一高度 (2) 倒 投影仪 (3)靠近 (4)蜡烛的火焰容易受风的影响而晃动，导致像不稳定 (5) 【详解】（1）实验前，应将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，并调整它们的中心在同一高度，目的是使像能成在光屏的中央。 （2）已知凸透镜焦距，物距，满足的成像条件，此时成倒立、放大的实像，投影仪或幻灯机正是利用这个成像规律工作的。 （3）根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律，蜡烛远离透镜，物距变大，像距会变小，因此光屏需要向靠近凸透镜的方向移动，才能承接清晰的像。 （4）蜡烛作为发光体的常见缺陷除了燃烧变短外，烛焰还易受空气流动影响晃动，成像不稳定；燃烧产生废气污染；烛焰形状不对称不便于探究像与物的左右关系等不足之处。 （5）延长线过另一侧焦点的光线，经凹透镜折射后将平行于主光轴。据此作图。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $