1、第33讲 凸透镜成像规律典型例题赏析一、单选题1把高4cm的蜡烛点燃后立于焦距为5cm的凸透镜前，在凸透镜后的光屏上成2cm高的像，物体离凸透镜的距离可能是（）A12.5cmB10cmC7.5cmD4.5cm【答案】A【解析】根据题意可知，此时所成的像是倒立缩小的实像，所以满足：u2f，已知f5cm，则u10cm，只有A符合题意，BCD都不符合题意故选A.2在探究“凸透镜成像特点”的实验时，光屏上得到清晰的像。如图所示，推断这个凸透镜的焦距可能是（）A8 cmB10 cmC12 cmD15 cm【答案】C【解析】此时物距为50cm-20cm=30cm此时u2f即15cmf像距70cm-50cm
2、=20cm此时2fvf即2f20cmf20cmf10cm综上得10cmf15cm故选C。3六盘水属云贵高原山地季风湿润气候区，境内共有野生红豆杉118万株，其中相对集中连片面积2万余亩，又被称为“红豆杉之乡”，小明先用相机拍摄了红豆杉清晰的照片甲，为了拍摄清晰的照片乙，应将（）A相机适当靠近红豆杉，镜头略向外伸B相机适当靠近红豆杉，镜头略向内缩C相机适当远离红豆杉，镜头略向外伸D相机适当远离红豆杉，镜头略向内缩【答案】A【解析】据图能看出，甲图的像较小，乙图的像大，根据“物近像远像变大”，故其物距要变小，像距要变大。因此在拍摄乙图时，镜头到物体的距离变小，同时镜头到底片的距离变大，即相机适当靠
3、近红豆杉，镜头略向外伸。故选A。4某校同学在探究凸透镜成像规律的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v与蜡烛到凸透镜的距离u之间关系的图像，如图所示，下列说法正确的是（）A该凸透镜的焦距为10cmB实验中，蜡烛燃烧变短，屏上像的位置会下降C当v=15cm时，光屏上会成倒立放大的实像D当u=20cm时，光屏上会成放大的像，投影仪就是根据该原理制成的【答案】C【解析】A由图知，当物距为10cm时，像距也为10cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，此时像距与物距相等，所以2f=10cm，则f=5cm，故A错误；B因为经过光心的光线方向不发生改变，则蜡烛变短时，像应该向上移
4、动，故B错误；C当v=15cm时，v2f，此时成倒立、放大的实像，故C正确；D当u=20cm时，u2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故D错误。故选C。5如下图所示是某凸透镜成实像时，像距v和物距u的关系图像。分析图像中有关数据可知（）A该凸透镜的焦距为20cmB当物距u=30cm时，像距v=30cmC物距增大时，像距也增大D当物距u=15cm时，成的是放大的像【答案】D【解析】A由图可知，当物距为20cm时，像距也为20cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，此时像距与物距相等。所以2f=20cmf=10cm故A不符合题意；B已知f=10cm当物距u=30cm时
5、，由图可知，像距v=15cm故B不符合题意；C凸透镜成像时，物远像近像变小，当物距增大时，像距减小，故C不符合题意；D当物距u=15cm2fuf成倒立、放大的实像；故D符合题意。故选D。6（多选）如图所示，小明将凸透镜固定在光具座40cm刻度线处来探究凸透镜成像的规律。下列说法正确的是（）A将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动的过程中，像逐渐变小B当光屏上成清晰的像时，拿开光屏，眼睛在一定范围内仍能看到像C将蜡烛放在10cm刻度线处，移动光屏，光屏上可得到倒立、缩小的清晰像D将蜡烛放在35cm刻度线处，移动光屏，光屏上仍能得到清晰的像【答案】ABC【解析】A根据“无论实像或虚像，物靠近焦点像变大”
6、可知，蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中，即蜡烛远离焦点，所成的虚像将变小，故A正确；B发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的，经过成像点后是发散的，所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像；当眼睛在原光屏处不能看到发光体的像，眼睛靠近凸透镜也不能看到像，当眼睛从原光屏位置远离凸透镜，能看到像，故B正确；C当蜡烛放在10cm处，物距成倒立缩小的实像，故C正确；D将蜡烛放在35cm刻度线处成正立、放大的虚像，光屏上不会有像，故D错误。故选ABC。二、实验题7小雨用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。（1）如图甲,将凸透镜正对着太阳光，在透镜下方,平行地放上白纸，测出透镜与白纸间
7、距s与对应的白纸被烤焦的时间t,绘出图象,如图乙,则可判断该透镜的焦距f为_cm;（2）调整器材高度时,应_(选填“点燃”或“不点燃”)蜡烛;（3）如图丙,将蜡烛移至45cm刻度处时,从凸透镜右侧通过凸透镜可以看到烛焰的_(选填“虚”或“实”)像;（4）小超想利用LED发光字母来探究凸透镜成像上下左右位置关系,“HFBZ”的4个字母适合做LED光源的有_个。【答案】12 点燃虚 2 【解析】(1)1由图乙可知，当透镜与白纸间距s=12cm时，白纸被烤焦的时间t=4min，所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸距离即为焦距f=12cm。
8、(2)2根据凸透镜成像规律中实验的要求，必须让三者中心放在同一高度上，使其成像在光屏的中心；只有先将蜡烛点燃，才可以确定烛焰的中心，所以点燃蜡烛应在调整高度之前。(3)3蜡烛移至45cm刻度线处时，物距等于：此时物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像；所以从凸透镜右侧通过凸透镜可以看到烛焰的虚像；(4)4探究凸透镜成像上下左右位置关系应该让发光体本身上下左右是不同的，即上下或者左右是不对称的，所以适合做LED光源是“F”和“B”，有2个。8小果同学探究凸透镜成像的规律时，实验步骤如下：(1)将焦距为10cm的凸透镜放置在光具座上50cm处，把蜡烛和光屏分别安放在光具座上凸透镜的两侧，如图1所示。
9、然后调整蜡烛、凸透镜及光屏的高度，使三者的中心在_；(2)将蜡烛放在光具座上20cm处，移动_，直到呈现出最清晰的像，然后记录蜡烛和光屏分别到凸透镜的距离；(3)将蜡烛移至光具座上45cm处，接下来的探究操作不必要的是_（填字母）；A移动光屏，在光屏上寻找蜡烛的像B在凸透镜左侧透过凸透镜观察蜡烛的像C在凸透镜右侧透过凸透镜观察蜡烛的像(4)如图2中L为凸透镜，MN为其主光轴，O为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为AB，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F，并在图中标出F的位置。（_）【答案】同一高度光屏 B 【解析】(1)1探究凸透镜成像的实验时，要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
10、(2)2将蜡烛放在光具座上20cm处，移动光屏，直到呈现出最清晰的像。因为f10cm，当成倒立、缩小的实像，2fvf，然后记录蜡烛和光屏分别到凸透镜的距离。(3)3将蜡烛移至光具座上45cm处，则成正立、放大的虚像，像不成在光屏上。像和物在同侧，不能成像在光屏上；在凸透镜左侧透过凸透镜观察蜡烛的像这步骤没有必要。故选B。(4)4在物体AB上从A点开始作一条与主光轴平行的光线，经凸透镜折射后射到A点，折射光线与主光轴相交的点为焦点F。同样，我们利用光路是可逆的，也可以在AB上从A点开始作一条与主光轴平行的光线，经凸透镜后连接A点，入射光线与主光轴相交的点也是焦点。如图所示。9在探究“凸透镜成像规
11、律”的实验中.(1)如图甲, 平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=_cm.(2)如图乙，光屏上呈现清晰的像素，此像的性质是_的实像.若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至_刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像. (3)如图丙，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，则人眼在图中_处能观察到烛焰的像.(4)如图丁，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏远离透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是_眼镜（近视/远视）.【答案】10.0 倒立放大 40 B 近视【解析】（1）由图甲结合凸透镜焦点的定义可知，焦点到凸透镜的距离
12、为20.0cm-10.0cm=10.0cm，即凸透镜的焦距为f=10.0cm；（2）由图乙知，当蜡烛在刻度尺的10cm处，u=15cm，2fuf，由成像规律知，凸透镜成倒立放大的实像，此时v=55cm-25cm=30cm，根据折射中光路可逆可知，保持蜡烛和光屏位置不变，当u=30cm时，即凸透镜移动至40cm刻度线处，在屏上能再次呈现清晰的像；（3）保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，此时u=16cm-10cm=6cm，uf时，凸透镜成正立放大的虚像，光屏上接不到，透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚像；虚像与成像物体同侧，所以应从B处观察；（4）将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，结果，
13、光屏上原来清晰的像变模糊了，将光屏远离透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，说明延后成像了，即像距增大了，说明此透镜对光线有发散作用，故放置的是凹透镜，这种眼镜是用来矫正近视眼的10小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验，（l）前面学过，物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像，物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像，物体离放大镜比较近，成放大、正立的虚像据此小明提出的问题是，像的虚实、大小、正倒跟_有什么关系？（2）如图1所示，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=_cm（3）小明所用实验装置如图2所示，若将凸透镜放在光具座刻度25cm位置处不变，把
14、蜡烛放在刻度10cm处，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是_（选填“照相机”、“放大镜”或”投影仪”）（4）如图3所示，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，则人眼在_（选填“A、B、C”）处能观察到蜡烛的像，像是图4中的_（选填“1、2、3、4”）（5）如图5所示是小明通过实验得到的凸透镜成像时的像距v和物距u关系的图象，由图象可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐_当u2f时，物体移动速度_（选“大于”、“小于“或“等于”）像移动的速度，当fu2f时，物体移动速度大于像移动的速度，当fu2f时，物体移动速度小于像移动的速度；(6)9实验完成之后，小明把自己的近视眼镜放在蜡烛与凸透
15、镜之间，光屏上原来清晰的像变得模糊了，因近视眼镜是凹透镜，对光线起发散作用，所成像的位置将远离，故若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改变蜡烛和凸透镜位置的情况下，应将光屏远离凸透镜11在探究“凸透镜成像规律”的实验中。(1)如图甲所示，小明所在实验小组用平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距是_cm；(2)如图乙所示，小明将器材调至图示位置时，光屏上呈现清晰的像，此时光屏上所成的像是_（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；(3)如图丙，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，则人眼在图中_处能观察到烛焰的像；(4)继续进行成实像实验，小明拿来一副眼镜放在
16、蜡烛和凸透镜之间，且较靠近凸透镜，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，他只将光屏像远离凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像。由此可见，这只眼镜是_透镜，戴这种眼镜的人的眼镜是_（选填“近视眼”或“远视眼”）；(5)小刚实验小组更换相关器材后顺利完成实验，根据记录的实验数据得到了图戊所示的图像，线段MN为凸透镜成像的像距倒数和物距倒数的对应关系，根据图像信息可知该小组所用凸透镜的焦距为_cm。【答案】10.0 放大 B 凹近 12.5 【解析】(1)1根据凸透镜能够将平行光汇聚为一点，这一点即为焦点，从焦点到光心的距离即为焦距，故为10cm，再根据刻度尺读数的规律，估读到分度值的
17、下一位，故刻度尺的读数为10.0cm。(2)2小明将器材调至图示位置时，物距为15cm，在一倍焦距和两倍焦距之间，成的是倒立的放大的实像，故填放大的像。(3)3保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处时，此时物距为6cm，小于一倍的焦距，此时的应用是放大镜，成的是虚像，像与物同一侧，人眼在B处观察。(4)45 来一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，且较靠近凸透镜，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，他只将光屏像远离凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像，即像距变大，光的折射能力变弱，故放的镜片是凹透镜，起发散作用；戴这种凹透镜的人是近视眼。(5)6根据物距等于像距等于两倍的焦距可知
18、，物距等于像距等于0.25m，故焦距为0.125m，即12.5cm。12如图所示，在探究“凸透镜成像规律”的实验中：(1) 如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f =_cm；(2)如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是_的实像；若保持蜡光屏位置不变，移动透镜至_刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像，这时成像的原理与路口安装的监控摄像头原理_（填“相同”或“不相同”）；(3)如图丙，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16 cm刻度线处，则人眼在图中_处能观察到烛焰的像。（选填“A”、“B”或“C”）【答案】10 倒立放大 40cm 相同B【解析】(1)1平行于主光
19、轴的光会被凸透镜会聚于一点，该点为凸透镜的焦点，焦点到光心的距离即为焦距，由甲图可知此凸透镜的焦距为10cm。(2)2由图乙可知，蜡烛到凸透镜的距离为15cm，即物距在2倍焦距和1倍焦距之间，故此时凸透镜成倒立、放大的实像。34图乙中物距为15cm，像距为30cm，由“光路的可逆性”可知：“物距和像距长度交换后凸透镜会再次成像，即此时物距为30cm，像距为15cm”，由图乙可知将凸透镜移到40cm刻度线处能在光屏上再次呈像；此时物距大于2倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像，它的成像原理和监控摄像头的成像原理是相同的。(3)5图丙中，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16 cm刻度线处，此时烛焰到凸透镜
20、的距离为6cm，即物距小于凸透镜的1倍焦距，故凸透镜成正立、放大的虚像，且像和物体在镜的同侧（图中凸透镜的左侧），故人眼在图中B处能观察到烛焰的像。13在探究凸透镜成像规律实验中，所选用的凸透镜焦距是15cm：(1)实验前要调整烛焰、光屏的中心在凸透镜主光轴上，目的是使像 _；(2)如图所示，当把凸透镜固定在50cm 刻度线位置，蜡烛固定在15cm 刻度线位置时，光屏应在区域内 _（填具体的实验操作），才能在光屏上得到清晰的倒立_（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；(3)若光屏最终在76cm 位置时得到最清晰的像。接着保持蜡烛和光屏的位置不变，要想在光屏上再次得到一个最清晰的像，应将凸
21、透镜向蜡烛移动 _cm。【答案】成在光屏中央左右移动缩小 9.0 【解析】(1)1实验前要调整烛焰、光屏的中心在凸透镜主光轴上，目的是使像成在光屏的中央。(2)23此时物距为根据凸透镜成像的规律，此时故在区域内左右移动光屏，才能在光屏上得到清晰的倒立、缩小的实像。(3)4若光屏最终在76cm 位置时得到最清晰的像。接着保持蜡烛和光屏的位置不变，要想在光屏上再次得到一个最清晰的像，此时像距为根据凸透镜成像时，光路可逆，应将凸透镜向蜡烛移动14小红同学在光具座上做“探究凸透镜成像规律”的实验。(1)如图甲所示，在光屏上得到一个清晰的像，若蜡烛向左移动4cm，要在光屏上再次得到清晰的像，需将光屏向左
22、移动的移动距离_（选填“”“”或“=”）4cm，此时所得到的像为倒立、_的实像；(2)如图乙所示，AC是从物点A发出的一条射到凸透镜的光线，画出这条光线经过凸透镜后的折射光线并通过作图确定凸透镜右侧的焦点F（图中过O点的竖直双箭头线段代表凸透镜）。【答案】缩小【解析】(1)12由图可知，物距u=20cm像距v=16cmuv成倒立缩小的实像，当物距大于2倍焦距时，物体在无限远向凸透镜的二倍焦距移动时，像在凸透镜的一倍焦距向二倍焦距移动，物体移动的速度大于像移动的速度，相同时间内蜡烛的移动距离大于光屏的移动距离，所以蜡烛向左移动4cm，要想得到清晰的像，需将光屏向左移动的移动距离小于4cm。(2)
23、3 A点是A点射向凸透镜折射后都会聚的像点，AC是射向凸透镜的光线，所以连接CA。平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚到主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后也会聚在像点，所以作一条平行于主光轴的光线AD，然后连接DA交主光轴上一点F，F点即为凸透镜的焦点，如图所示：15小明和小华做“探究凸透镜成像规律”实验。 (1)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，则可知凸透镜的焦距 _ cm。实验过程中小明发现像的位置偏高，如图乙所示，为了能使像成在光屏的中央，应将凸透镜向 _调节(上/下)；(2)当蜡烛在丙图所示位置时，小华在光屏上可观
24、察到一个清晰、倒立、放大的实像，若想得到一个清晰、缩小的实像，蜡烛应向_ (远离/靠近)凸透镜的方向移动，同时光屏应向_凸透镜的方向移动(远离/靠近)；(3)小明在接下来的实验中将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，物距随时间的变化图像如图所示，则像距与的大致变化关系为图的 _ 。【答案】10.0 下远离靠近 C 【解析】(1)1凸透镜正对平行光，屏上呈现出最小最亮的光斑，此光斑便为焦点，焦点到凸透镜光心的距离为焦距。所以此凸透镜的焦距为f=60.0cm-50.0cm=10.0cm2读图可知，像的位置偏高，为了使像能成在光屏的中央，应把蜡烛上移或透镜下移进行调节，使三者的中心在同一高度。(2
25、)34当蜡烛在丙图所示位置时，u=50cm-35cm=15cmfu2f在光屏上可得到一个清晰、倒立、放大的实像；若想得到一个清晰、缩小的实像，物距u2f=20cm蜡烛应向远离凸透镜的方向移动，同时光屏应向靠近凸透镜的方向移动。(3)5将蜡烛从略大于一倍焦距处逐渐远离凸透镜，物距逐渐增大，根据凸透镜成的实像时有：物远（物距变大）像近（像距变小）像变小，像距逐渐减小，从v2f到fv2f但像距只能接近1倍焦距，而不能小于1倍焦距，C符合题意。16如图所示，甲、乙分别是“探究平面镜成像特点”和“探究凸透镜成像规律”的实验装置。(1)在“探究平面镜成像特点”实验中选用透明的玻璃板，是因玻璃板有平面镜所不
26、具有的透光的特点，但具有跟平面镜一样能够发生_现象而成像的特点；要确定蜡烛的像的位置，需要进行的实验操作是：取一支相同的但不点燃的蜡烛B在坡璃板右侧移动，直至与蜡烛的像完全重合，并_这两支蜡烛的位置；如果将光屏放到像的位置，_（选填“透过”或“不透过”玻璃板，观察到光屏上有无像；实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如下图所示倾斜，蜡烛A的像应是下图中的_（选填“A1”、“A2”或“A3”）；(2)利用乙图装置做“验证凸透镜成实像规律”的实验时，小红同学把蜡烛离凸透镜90cm移动到120cm时，发现像几乎都在离凸透镜5cm的地方，她判断凸透镜的焦距约为_cm。【答案】反射确定不透过 A2
27、5 【解析】(1)1在“探究平面镜成像特点”实验中选用透明的玻璃板，是因玻璃板有平面镜所不具有的透光的特点，但具有跟平面镜一样能够发生反射现象而成像的特点；2要确定蜡烛的像的位置，需要进行的实验操作是：取一支相同的但不点燃的蜡烛B在坡璃板右侧移动，直至与蜡烛的像完全重合，并确定这两支蜡烛的位置；3虚像不能用光屏承接，如果将光屏放到像的位置，不透过玻璃板，观察光屏上有无像，无像则是虚像；4实验过程中如果玻璃板没有垂直架在纸上，而是如图丙所示倾斜，根据像与物关于平面镜对称，蜡烛A的像应是图丙中的A2；(2)5从“小红把蜡烛离凸透镜90cm移动到120cm时，发现像几乎在离凸透镜5cm的地方”，可知
28、当物体到凸透镜的距离远远大于二倍焦距时，像距稍大于焦距，所以透镜的焦距约为5cm。17小明做“探究凸透镜成像规律”的实验：（1）小明利用太阳光测量凸透镜的焦距，方法如图甲所示.他让凸透镜正对阳光，但没有仔细调节纸片与透镜的距离，在纸片上的光斑并不是最小时，就测出了光斑到凸透镜中心的距离L，那么，凸透镜的实际焦距_。A一定小于L B一定大于LC可能等于L D可能小于L，也可能大于L（2）如图乙所示，高度需要调节的一个器材是_，经过调节后，此时在光屏上得到一清晰_（选填“正立”或“倒立”）的像，_（选填“照相机”或“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像规律工作的。（3）实验一段时间，蜡烛因燃烧而
29、变短了，则光屏上所成的像将向_（选填“上”或“下”）移动。若小明想探究光屏上的像左右是否颠倒，可以靠在原蜡烛的_（选填“左”、“右”、“里”或“上”）边再点燃一支蜡烛观察。（4）若小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间且靠近凸透镜的位置，结果光屏上原来清晰的像变模糊了，若不改变蜡烛和凸透镜的位置，应将光屏向_（远离/靠近）透镜的方向移动。【答案】D 光屏倒立照相机上里远离【解析】(1)1只有在焦点处得到的光斑最小、最亮，在焦点之前和焦点之后光斑都不是最小。当测量距离为L时，焦距可能大于L，也可能小于L。(2)2为了使像成在光屏中心，应调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，由图知道，光屏的中心较高，所以，高度需要调节的一个器材是光屏；34由图知道，物距大于像距，所以，此时光屏上成倒立缩小的实像，应用于照相机；(3)5实验一段时间蜡烛变短，凸透镜位置不变，根据光线过光心不改变方向，烛焰在光屏上的像将向上移动；6若小明想探究光屏上的像左右是否颠倒，可以靠在原蜡烛的里边再点燃一支蜡烛，也可以用高矮不同的两个蜡烛并排放在光具座上，观察像的位置是否左右颠倒；(4)7近视镜是凹透镜，将凹透镜靠近凸透镜，凹透镜对光线有发散的作用，使像点推迟会聚，光屏要远离凸透镜，才能接到清晰的像。