1、专题01：凸透镜成像规律及应用凸透镜成像规律及应用是初中物理中重难点之一，也是各省市中考必考考点之一。凸透镜考查较为难些，有时还以多选的形式出现，综合考查整章内容，具有较高的选拔功能。一、凸透镜成像规律：1、 凸透镜静态成像规律物距(u)u2fu=2ffu2fu=fuf像距(v)fv2f不成像vu正倒倒立倒立倒立正立大小缩小等大放大放大虚实实像实像实像虚像应用照相机、摄像机测焦距幻灯机、电影机、投影仪强光聚焦手电筒、平行光线放大镜特点二倍焦距分大小一倍焦距分虚实物像位置关系物像异侧物像异侧物像异侧物像同侧成像作图也可以结合下图记忆：2、凸透镜成像动态规律：（1）透镜位置不变，移动蜡烛、光屏：成
2、实像时，物近像远像变大（或物远像近像变小）：蜡烛越靠近透镜，像变得离透镜越远，像变得越大；反之，蜡烛越远离透镜，像变得越靠近透镜越，像变得越小。成虚像时，物近像近像变小（或物远像远像变大）：蜡烛越靠近透镜，像越靠近透镜，像越小；反之，蜡烛越远离透镜，像越远离透镜，像越大。（2）蜡烛和光屏不动，移动透镜：当移动后的物距等于原来像距时光屏上可以再次成清晰的像。（3）透镜位置不变，将蜡烛与光屏互换位置：根据光路的可逆性可知，原来成倒立、缩小像时，互换位置后，成倒立、放大的像；原来成倒立、放大像时，互换位置后，成倒立、缩小的像。3、在凸透镜与蜡烛之间加眼镜(或透镜)（1）光屏上成清晰像时，在凸透镜与蜡
3、烛之间加透镜(或眼镜)后，为使光屏上仍成清晰像时光屏或蜡烛移动方向判断：在凸透镜与蜡烛之间加远视眼镜(凸透镜):将光屏向靠近透镜方向移动或蜡烛向靠近透镜方向移动，光屏上可再次成清晰的像（凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜前再加一个凸透镜时，会使光线提前会聚，像成在光屏前方）。在凸透镜与蜡烛之间加近视眼镜(凹透镜):将光屏向远离透镜方向移动或蜡烛向远离透镜方向移动，光屏上可再次成清晰的像（凹透镜对光线有发散作用，凸透镜前再加一个凹透镜时，会使光线延迟会聚，像成在光屏后方）。（2）光屏上成清断像时，在凸透镜与蜡烛之间加透镜(或眼镜),根据使光屏上仍成清晰像时光屏或蜡烛的移动方向，判断透镜(或眼镜)的类
4、型：在蜡烛和凸透镜之间放一副眼镜(透镜):光屏上的像由清晰交模糊了，将光屏向红后透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜远视眼镜即凸透镜；在蜡烛和凸透镜之间放一副眼镜（透镜）：光屏上的像由清晰变模糊了，让光屏远离透镜适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是近视眼镜即凹透镜）。4、换用更大或更小焦距的透镜（水透镜抽水或注水）（1）光屏上成清晰像时，换用更大或更小焦距的透镜（水透镜抽水或注水），为再次在光屏上得到清晰的像时，光屏的移动及像的大小变化：换用焦距更大的透镜（水透镜抽水）：保持蜡烛和透镜不动，光屏远离透镜或保持透镜和光屏不动，蜡烛远离透镜，像变大（凸透镜的会聚能力变弱）。（
5、换用后光屏上像变模糊，是模拟远视眼的形成原因）换用焦距更小的透镜（水透镜注水）：保持蜡烛和透镜不动，光屏靠近透镜或保持透镜和光屏不动，蜡烛靠近透镜，像变小（凸透镜的会聚能力变强）。（换用后光屏上像变模糊，是模拟近视眼的形成原因）（2）光屏上成清晰像时，改变物距或像距，换用不同焦距的透镜（水透镜抽水或注水），可使光屏上再次成清晰的像，比较凸透镜焦距的变化情况（判断水透镜抽水或注水）：透镜和光屏不动，蜡烛靠近透镜（蜡烛和透镜不动，光屏向左移动）：换用更小焦距的透镜（焦距变小或水透镜注水）；透镜和光屏不动，蜡烛远离透镜（蜡烛和透镜不动，光屏向右移动）：换用更大焦距的透镜（焦距变大或水透镜抽水）。5、
6、 根据物距、像距判断焦距范围：已知物距u和像距v，可以判断成性质，再把物距、像距值分别代入成放大像或缩小像的范围，联合求解，即可确定焦距范围。如下图，在光屛上呈现清晰的烛焰的像，那么：（1）判断u=30cm，v=45cm，相对于已知物距和像距，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，fu2f，将u=30cm带入得：f302f，将v=45cm带入得：45cm2f联合求解不等式组，可得焦距范围：15cmf22.5cm。二、凸透镜成像实验：1、实验装置：光具座的长度至少是凸透镜焦距的4倍、可以用发光二极管代替蜡烛（成像稳定且容易比较像与物的大小关系）2、实验步骤：（1）将
7、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，使蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是使像成在光屛的中央。（2）将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置，移动光屏直到光屏上出现边缘清晰的蜡烛的像为止；记录下蜡烛到凸透镜的距离、像的大小和倒正；（3）将蜡烛向凸透镜移近一段距离，重复上述操作，直到不能在屏上得到蜡烛的像；（4）继续把蜡烛向凸透镜靠近，试着用眼睛观察像在何处，像是怎样的。3、实验结论：(1)当u2f时，fv2f，成倒立、缩小的实像；(2)当u2f时，v2f，成倒立、等大的实像；(3)当fu2f时，v2f，成倒立、放大的实像；(4)当uf时，不成像；(5)当uf
8、时，成正立、放大的虚像。4、交流与反思（1）光屏上找不到像、像不完整、像没成在光屏中央的原因：烛焰、凸透镜、光屏三者中心没有在同一高度；物距小于或等于一倍焦距；烛焰在焦点上；物距太小，像距太大，超过了光具座的量程；（2）无论成的是实像还是虚像，物体越靠近焦点，所成的像越大；（3）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，但像会变暗一些；（4）蜡烛燃烧变短，光屏上的像将向上移动；为使像成在光屛中央，应将凸透镜向下移动或将光屛向上移动；（5）凸透镜所成的像不仅上下颠倒，而且左右也颠倒。一、中考题型分析中考中，凸透镜成像规律及应用常常以选择题、填空题、实验题、作图题考查，以考查
9、凸透镜成像规律为重点。大约在考试中占27分。二、典例精析考点一：凸透镜成像规律及应用典例一：（2020天津）（多选）小明在探究凸透镜成像规律时，做了如下实验：用平行光正对凸透镜照射，移动光屏得到一个最小、最亮的光斑，如图1所示；保持该透镜位置不变，将点燃的蜡烛放在如图2所示的位置，移动光屏得到烛焰清晰的像（图中未画出）则（）A实验中，烛焰在光屏上成放大的像B实验中，像到透镜的距离一定大于15cmC若增大蜡烛与透镜的距离，所成的像会变大D若使该透镜成虚像，蜡烛与透镜的距离应小于10cm【答案】ABD【解析】由实验可知，透镜焦距为10cm，实验中，物距为15cm，处满足1倍焦距和2倍焦距之间，根据
10、凸透镜成像规律，此时成倒立放大的实像，像距大于2倍焦距，即大于20cm增大蜡烛与透镜见的距离，所成实像会逐渐变小直到物距恰好是2倍焦距时，物象等大，超过2倍焦距实像缩小要是凸透镜成虚像，需要使物距小于焦距，即蜡烛与透镜距离小于10cm。典例二：（2020镇江）当蜡烛透镜甲和光屏放置在图示位置时，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，需将光屏向左移动距离s，方可在光屏上再次成清晰的像。则（ )A透镜甲的焦距为20cmB透镜甲的焦距比乙的大C第二次所成的像是放大的D光屏移动的距离s10cm，D错误。故选B。考点二：凸透镜成像实验典例一：（2020烟台）在“探究
11、凸透镜成像的规律”的实验中，小明利用如图所示的装置进行实验，他先调整烛焰中心、透镜中心及光屏中心位于同一高度上，然后将它们调节到图示位置时，光屏上得到清晰的像。(1)此时像的特点是什么？（说明像的倒正、大小和虚实）_(2)若保持透镜位置不动，把蜡烛移到零刻度处，则应向_（选填“左”或“右”）移动光屏才能在光屏上再次得到清晰的像，且像的大小_（选填“变大”、“变小”或“不变”）；(3)若将蜡烛移到20cm刻度处透镜保持不动，移动光屏后再次得到清晰的像，则此时蜡烛经凸透镜成_（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像；(4)人的眼睛是通过改变晶状体的厚度来看清远近不同物体的，现将图中虚线圆圈部分行做
12、是人的“眼睛”，当蜡烛远离“眼睛”时，“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其_（选填“变薄”或“变厚”），改变其对光线的偏折能力，从而在光屏上成清晰的像。若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度，则该“眼睛”为_（选填“近视眼”或“远视眼”），应该佩戴_（选填“凸透镜”或“凹透镜”）进行矫正。【答案】（1）倒立、缩小的实像（2）左变小（3）缩小（4）变薄近视眼凹透镜【解析】（1）由图得，像距小于物距，所以此时凸透镜成的是倒立、缩小的实像。（2）凸透镜中成像满足“物远像近像变小”，若保持透镜位置不动，把蜡烛移到零刻度处，物体离凸透镜的距离变远，像离凸透镜的距离变近，像变小，所以应该向左移动光屏才能在光屏
13、上再次得到清晰的像。（3）由图得，该凸透镜的焦距满足40cm2f，f15cm2f，所以7.5cmf15cm，将蜡烛移到20cm刻度处透镜保持不动，此时物距为30cm，大于2f，所以凸透镜成的是缩小的实像。（4）人眼相当于凸透镜，成像在视网膜上，看距离不同的物体通过调整晶状体的厚度使物体成像在视网膜上。当蜡烛远离“眼睛”时，为使成像仍然在光屏上，“眼睛”需调节凸透镜的厚度使其变薄，减弱其对光线的偏折能力；若该“眼睛”无法调节凸透镜达到应有的厚度，则将成像在光屏前面。则该“眼睛”为近视眼，应该佩戴凹透镜进行矫正。典例二：（2019淮安）如图所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，已知凸透镜的焦距
14、为10cm。（1）为了便于观察实验现象，实验环境应该_（选填“较亮”或“较暗”）一些。（2）组装并调整实验器材。使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的_上。（3）如图所示，当蜡烛距离凸透镜40cm时，移动光屏，可在光屏上找到一个清晰的倒立、_（选填“放大”、“等大”或 “缩小”）的实像。日常生活中_（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一原理工作的。（4）将图中的凸透镜换成焦距为30cm的凸透镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，在光具座上移动光屏，_（选填“能”或“不能”）找到某一位置，使像清晰的呈现在光屏上，理由是_。【答案】（1）较暗（2）主光轴（3）缩小照相机（4）不能像距大于主光轴的
15、长度【解析】（1）为使实验现象更加明显，实验环境应该比较暗，这样成的蜡烛的像更加清晰；（2）探究凸透镜成像的实验时，必须调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，且使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样像才能成在光屏的中央。（3）如图所示，当蜡烛距离凸透镜40cm时，物距大于2f，凸透镜成倒立缩小的实像，移动光屏，可在光屏上找到一个清晰的倒立缩小的实像；照相机就是利用这一原理工作的。（4）将图中的凸透镜换成焦距为30cm的凸透镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，物距处于f和2f之间，凸透镜成倒立缩小的实像，像距大于2f，在光具座上移动光屏，不能找到某一位置，使像清晰的呈现在光屏上，理由是像
16、距大于主光轴的长度。1、（2020西宁）小明在房间里进行探究凸透镜成像特点的情景如图所示。保持蜡烛的位置不变，只移动透镜，小明发现透镜在A、B两处时，墙壁上都能得到清晰的像，则两次所成的像（）A都是正立的B都是虚像C透镜在B处时墙上成的像较大D透镜在A处时墙上成的像较大【答案】D【解析】由题可知，透镜在A、B两处时，墙壁上都能得到清晰的像，可知透镜在A、B两处时成的是实像。由图可知透镜在A处时，物距小于像距，此时墙壁上成的是倒立放大的实像，物距在一倍焦距与两倍焦距之间；由图可知透镜在B处时，物距大于像距，此时墙壁上成的是倒立缩小的实像，物距在两倍焦距之外，A、B、C错误，D正确。故选D。2、（
17、2020绵阳）如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜焦距是10cm，蜡烛放在A处，位于C处的光屏（图中未画出）上得到了清晰的像；保持透镜位置不变，将蜡烛移到B处，移动光屏再次得到清晰的像。关于光屏移动的方向和移动距离L屏与蜡烛移动距离L烛的大小关系，正确的是（）A向右移动光屏，L屏L烛B向左移动光屏，L屏L烛C向左移动光屏，L屏L烛D向右移动光屏，L屏L烛【答案】A【解析】蜡烛放在A处时物距为u=50.00cm-23.00cm=27.00cm，满足当物距大于2倍焦距时，像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，此时像距为10.00cmC-50.00cm20.00cm，则60
18、.00cmC70.00cm，即C位置在60.0cm至70.0cm之间；保持透镜位置不变，将蜡烛移到B处时物距为u=50.00cm-30.00cm=20.00cm，满足当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像，此时C位置在70.00cm处，应向右移动光屏；在此过程中像距一直小于物距，则光屏移动距离L屏（像距变化量）小于蜡烛移动距离L烛（物距变化量）。故选A。3（2020呼伦贝尔）如图所示，将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，此时在光屏中心已成烛焰清晰的像，下列说法正确的是（）A此时烛焰在光屏上的成像特点于投影仪成像特点相同B若蜡烛移至20cm刻度线处，移动光
19、屏，可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的像C若蜡烛移至45cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的像D在图示中的烛焰和凸透镜之间放一副近视镜，将光屏左移可再次成清晰的像【答案】B【解析】如图此时物距大于像距，成倒立缩小的实像，所以此成像特点与照相机成像特点相同，A错误；若蜡烛移至20cm刻度线处，即物距继续增大，则像距应减小，像变得更小，所以移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的像，B正确；如图此时光屏到凸透镜的距离为17cm，且像距位于一倍到二倍焦距之间，得f17cm2f,解得8.5cmf2f,此时要在光屏上成像，则像距应该满足fv2f，已知凸透镜固定在光具座上50cm处，则光屏的距离到
20、凸透镜的距离为10cmv20cm,则光屏的位置应在60cm70cm处。(2)保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在30cm刻度线处，此时物距为u=50cm-30cm=20cm=2f,根据凸透镜成像规律可知，当u =2f时，成等大、倒立的实像。(3)投影仪的成像原理是，当fu2f时，成放大，倒立的实像，因此物距要减小，像距要增大，即蜡烛向靠近凸透镜的方向移动。(4)保持凸透镜位置不变，移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，即物距原来处于2倍焦距以外，当它从2倍焦距以外向焦点处移动时，物距变小，像距变大，像变大，且成倒立的像，故最先看到的是编号1。(5)图丙所示入射光线经过凸透镜的焦点从左边射进凸透镜，
21、则折射光线平行于主光轴从右边射出来，如图所示7、（2020南充）某学习小组“探究凸透镜成像的规律，进行了如下操作：(1)安装并调节烛焰透镜、光屏，使它们三者中心大致在_；(2)通过探究，记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图像，如图甲所示，则该凸透镜的焦距是_cm；(3)当蜡烛放在如图乙所示位置时，调节光屏，可在光屏上得到一个倒立、_的实像，生活中的_(选填照相机”“投影仪“、“放大镜)就是利用这样的成像原理工作的；(4)若将透镜的上半部分用不适明的纸板挡住，则光屏上_(选填能”或“不能”)成完整的像；(5)在图乙中，小明借来物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原本清晰的像变模糊
22、了，向右移动光屏，光屏上的像又变清晰，说明老师戴的是_(选填“近视”或“远视)眼镜。【答案】（1）同一高度（2）5（3）缩小照相机（4）能（5）近视【解析】(1)为了使凸透镜成像到光屏中央，安装器材时，调节烛焰、透镜、光屏，使它们三者中心大致在同一高度。(2)凸透镜成像的规律中，当物距等于两倍焦距时，像距也等于两倍焦距，此时成倒立、等大的实像，结合甲图，当物距为10cm时，像距也为10cm，则焦距为5cm。(3)当蜡烛放在如图乙所示位置时，物距在两倍焦距以外，凸透镜成倒立、缩小的实像，与这一工作原理相符的是照相机。(4)凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜的上半部分挡住后
23、，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一部分光通过下半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同。(5)物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间，右移动光屏，光屏上的像变清晰，说明了物理老师的眼镜具有发散光的作用，因此是凹透镜，近视眼镜就是凹透镜。8、（2020江西）探究凸透镜成像的规律。（设计实验与进行实验）(1)实验器材：刻度尺凸透镜光屏三个底座蜡烛及火柴；(2)如下图所示，为保证像能成在光屏中央，将装有底座的蜡烛凸透镜光屏从左到右摆放在水平桌面上，调整位置，使它们排列在_上，再调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度；(3)如下图所示，F为凸透镜的焦点，AB为某次
24、实验时物体AB通过凸透镜在光屏上成的像，则物体AB在图中_区域，箭头方向竖直向_，其大小比像AB_。【答案】（2）同一直线（3）上大【解析】(2)为了使像成在光屏的中央，需要将蜡烛凸透镜光屏排列在同一直线上。(3)由图可知，像距在1倍焦距和2倍焦距之间，物距应该是2倍焦距以外，所以物体AB在图中区域，此时像是倒立、缩小的实像，像AB箭头方向竖直向下，物体AB箭头方向竖直向上，像是缩小的，所以物体AB比像AB大。9、（2020大连）实验课上，同学们分组探究“物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，凸透镜成像的虚实、正倒和大小”。某小组选用的实验器材有光具座、“F”形LED发光体、凸透镜（焦距为10cm）
25、、光屏和刻度尺（量程为030cm）。(1)第一次实验时，该小组调整好LED发光体、凸透镜和光屏的高度。如图甲所示。将发光体固定在光具座的零刻度线上，通过移动_来达到预设的物距。(2)调整物距后。移动光屏承接到倒立的实像。该小组发现这个像的高度与发光体很接近，仪靠视觉很难比较该像与发光体的大小关系。为了能确定两者的大小关系。则接下来的实验操作是_。在本次实验中。光屏上的像和凸透镜的位置如图乙所示。则像距v1=_cm。(3)该小组继续进行实验。记录的实验数据如下表。凸透镜的焦距f= 10cm实验次数物距u/cm像的虚实像的正倒像的大小像距v/ cm119. 0实像倒立放大v1216.0实像倒立放大
26、26.9313.0实像倒立放大43. 6分析表中信息，可以得出的探究结论是_。(4)得出结论后。该小组与其他小组进行交流。他们发现其他小组选取了不同焦距的凸透镜进行实验，也得到了与自己相同的结论。这样使该探究结论更_。【答案】（1）LED发光体（2）在光屏上画出一组等距的平行线，使相邻两线的距离等于LED发光体高度d21.7（3）当fu2f（4）具有普遍性【解析】(1) LED发光体到凸透镜的距离就是物距，通过在光具座上来回移动LED发光体，即可以调整物距。(2)为了比较像与物的大小，接下来的操作是在光屏上画出一组等距的平行线，使相邻两线的距离等于LED发光体高度d；如图乙所示，像距为v1=4
27、0.7cm-19.0cm=21.7cm；(3)表中的数据可知，物距介于f与2f（10cm20cm）之间，都是成倒立放大的像，像距均大于2f，可得出结论：当fu2f。(4)运用不同的焦距的凸透镜进行实验能到相同的结论，使实验结论更具有普遍性。10、（2019丹东）小明探究凸透镜的成像原理，与老师一起研制了如图所示的实验装置，用水透镜模拟眼睛，光屏模拟视网膜，通过对水透镜注水或抽水可改变水透镜的厚薄。蜡烛、光屏和水透镜在光具座上的位置如图所示。(1)实验时，首先要使烛焰、水透镜、光屏三者的中心在_上，目的是使像成在光屏中心。(2)三者摆放位置如图甲所示，在光屏上成了一个清晰的像(像未画出)，该像为
28、倒立、_的实像。此时水透镜的焦距f的范围为_。(3)用水透镜模拟正常眼睛，将图甲中的烛移动到光具座上40cm处，光屏不动，此时应对水透镜_(填“注水”或“抽水” )，使其焦距变_(填“长”或“短” )，才能在光屏上重新得到一个清晰的像。(4)用水透镜模拟爷爷的老花眼，如图乙所示，若爷爷不戴老花镜时恰好能够看到图中位置上的蜡烛，在图中的虚线框内安装上适当度数的老花镜的镜片，则爷爷将能看清蜡烛位置_(填“左侧”或“右侧” )的物体。小明因为长期不注意用眼卫生，变成了近视眼，应该配戴_(填“凸“或“凹” )透镜矫正。【答案】（1）同一高度（2）缩小10cmf20cm（3）注水短（4）右侧凹【解析】(
29、1)烛焰、水透镜、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央；(2)由图甲可知，此时物距大于像距，凸透镜成倒立缩小的实像；此时物距u50cm，50cm2f，像距v20cm，f20cm2f，解得10cmf20cm；(3)物距减小后，像距应增大，如果像的位置不变，则凸透镜的焦距要变短，凸透镜的厚度要增加，故此时应注水；(4)老花镜是凸透镜，对光线有会聚作用，水凸透镜前放置老花镜后，透镜的折光能力变强，焦距变小，光屏位置不变，相当于像距变大，根据物近像远像变大的成像原理可知，爷爷能够看清右侧的物体；近视眼是晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，因此来自远处点的光会聚在视网膜前，对近视眼的矫正可通过凹透镜对光线的发散作用进行纠正。
