卷子答案网-一个不只有答案的网站4.5 科学探究：凸透镜成像
知识梳理
凸透镜：中间 ，边缘 ；对光线有 作用。
透镜分类 凹透镜：中间 ，边缘 ；对光线有 作用。
1.u＞2f，f＜v＜2f，成 、 的 像。应用： 。
2.u＝2f，v＝2f，成 、 的 像。
凸透镜 凸透镜 3. f＜u＜2f，v＞2f，成 、 的 像。应用： 。
成像 成像 4. u＝f， 。
规律及 5. u＜f时，成 、 的 像。应用 。
应用 6. 倍焦距处是成实像和虚像的分界点， 倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点。无论成实像还是成虚像，烛焰总是越靠近 成的像越大。
基础知识
1．如图所示，属于凹透镜的是（ ）
A．①③⑤ B．①②③ C．②④⑥ D．②④⑤⑥
2．关于透镜的焦点说法正确的是（ ）
A．焦点是与凸透镜主光轴平行的光线，经过凸透镜后会聚在主光轴上的某一点
B．焦点是与凹透镜主光轴平行的光线，经过凹透镜后会聚在主光轴上的某一点
C．凸透镜既有实焦点，也有虚焦点
D．凹透镜既有实焦点，也有虚焦点
3．在“探究凸透镜成像”的实验中，将蜡烛放在离凸透镜20 cm的主光轴上，在透镜另一侧的光屏上得到一个清晰放大的像，则该凸透镜的焦距可能是（ ）
A．9 cm B．10 cm C．15 cm D．20 cm
4．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，已知凸透镜的焦距为10 cm。如图所示，凸透镜固定在光具座的50 cm刻线处，通过移动蜡烛和调节光屏的位置来进行探究实验。下列说法中正确的是（ ）
A．将蜡烛移到 10 cm 刻线处，光屏上呈现倒立放大的实像
B．将蜡烛移到 45 cm 刻线处，光屏上呈现正立放大的虚像
C．将蜡烛移到 35 cm 刻线处，成像特点与照相机成像特点相同
D．将蜡烛从 10 cm 刻线处移向 40 cm 刻线处的过程中，光屏上呈现的像会变大
5．2013年12月8日，万众期待的首届深圳国际马拉松赛事隆重举行。右图是记者用照相机在起跑点拍摄到的画面，已知照相机镜头相当于一个凸透镜，拍摄该画面时物距应
（填写物距与焦距的关系），所成的像是 、缩小的实像（选填“倒立”或“正立”）。
6．邵敏是集邮爱好者，她用焦距为10 cm的放大镜去观察邮票时，邮票与放大镜的距离应该 （填“大于”“小于”或“等于”）10 cm，所成的是 、放大的 像。
7．根据透镜的性质，在图中完成光路图：画出折射光线或入射光线。
8．在如图所示的光路图中，分别填入合适的透镜。
9．如图所示，作出透镜位置及两个焦点。
10．某同学利用图示装置来研究凸透镜成像。
（1）实验前，应调节蜡烛、凸透镜和光屏三者的中心在 ；
（2）如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，成的是
（选填“正立”或“倒立”）的像，蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的 方。
（3）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是 、 （选填“倒立”“正立”“放大”、“缩小”或“等大”）的像。
（4）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图2所示。则该透镜焦距f L（选填“＞”、“＜”或“＝”），透镜先后两次所在位置A、B之间的距离S＝ 。（用L0、L表示）
重难点突破
11．如图所示，是一副眼镜放到物理书上一定距离时观察到的现象，由此可以判断镜片是（ ）
A．凸面镜 B．凹面镜 C．凹透镜 D．凸透镜
12．小明在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验。当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。由此判断，他所用凸透镜的焦距（ ）
A．一定大于32厘米
B．一定小于12厘米
C．一定在12厘米到16厘米之间
D．一定在16厘米到24厘米之间
13．如图所示，一束平行光经过凸透镜后，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。由此可知，凸透镜对光线具有 作用，它的焦距是 cm。
14．如图，炎炎夏日，汽车停在露天车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内，太阳光透过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃，这是因为这瓶水相当于一个 ，对太阳光会聚造成。所以我们在野外游玩时， （选填“能”或“不能”）将空矿泉水瓶丢在草丛中。
15．为了加强管理，很多学校对老师们实行刷脸考勤制度。如图所示，当人靠近摄像头时，光源自动打开，照亮 （选填“人脸”或“显示屏”）。人脸通过摄像头成一个倒立、 的像（选填“放大”或“缩小”），与录入信息进行对比，从而记录考勤。若镜头焦距为10 cm，为了能成清晰的像，人到镜头的距离应满足的条件是 （用符号和数字表示）。
16．幻灯机的镜头相当于一个 透镜，在屏幕上成 （选填“放大”或“缩小”）的像，要使屏幕上的像大一些，可 （选填“增大”或“减小”）幻灯机到屏幕的距离。
17．昊阳和婷华同学用如图甲所示器材做“探究凸透镜成像规律”的实验：
（1）让一束平行于主光轴的光射向凸透镜，移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，如图乙所示，则该透镜的焦距为 cm；
（2）通过实验观察可知，在用丙中左边的蜡烛通过凸透镜不可能形成的像是 （填字母序号）。
18．如图所示，两透镜的焦点正好完全重合，请完成光路图。
19．烛焰尖S通过凸透镜在光屏上成的像为S′，请通过作图的方法找到透镜的位置并画出凸透镜的1个焦点F。
20．某物理兴趣小组探究“凸透镜成像规律”的实验装置如图，凸透镜固定在50 cm处，光屏和蜡烛分别在凸透镜两侧。
（1）在光具座上依次安装蜡烛、凸透镜、光屏，然后点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在 ；如图当蜡烛移到20 cm处时，移动光屏到80 cm处时，在光屏上成一个等大、清晰的像，则凸透镜的焦距是 cm。
（2）凸透镜位置不变，又将蜡烛从20 cm处移到10 cm处时，要在光屏上观察到清晰的像，光屏应从80 cm处向 （填“左”或“右”）移动，这时所成的像是 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）实像，在生活中的应用是 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。
（3）如果用不透明纸板将凸透镜上半部分遮住，结果是 。
A.没有影响
B.不能成像
C.成一半的像
D.仍能成完整的像，但亮度变暗
能力提升
21．如图所示，在凸透镜的两个焦点处，垂直光轴放置两个大小相同的平面镜，镜面相对，每个平面镜都关于凸透镜的光轴上下对称，现在左侧平面镜的中心处挖去一个圆孔，在凸透镜左侧两倍焦距处一个点光源，则点光源在该光具组中所成的虚像个数为（ ）
A．一个 B．两个 C．无数个 D．一个也没有
22．如图所示，某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律。当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。实验前，应先调节烛焰、光屏的中心位于水透镜的主光轴上；当该同学移动蜡烛、水透镜和光屏至图示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像（像未画），现保持光屏和透镜的位置不变，改变透镜中水的多少，需将蜡烛向左移动距离s，方可在光屏上再次成清晰的像。则（ ）
A．第二次成像可能是放大的
B．蜡烛移动的距离s＞12 cm
C．一定是从透镜里抽水
D．两次成像时，透镜焦距可能相差11 cm
23．如图所示，点光源位于凸透镜的主光轴上（凸透镜位置未画出），当点光源位于A点时，像成在B点；当点光源位于B点时，像成在C点，已知AB＝5 cm，BC＝10 cm，则凸透镜的焦距大小为（ ）
A．1 cm B．5 cm C．30 cm D．60 cm
24．如图主光轴上的S点发出的光经凸透镜折射后交主光轴于S′点，现有一条平行于入射光的光线从R点射向凸透镜，则折射光在凸透镜的另一侧（ ）
A．和主光轴有交点，仍在S′点
B．和主光轴有交点，在S′的左侧
C．和主光轴有交点，在S′的右侧
D．和主光轴没有交点
25．如图所示，L为一凸透镜，OO'为透镜的主光轴。试作出一条光线先通过图中的A点，经L折射后再通过图中B点。并确定凸透镜两侧焦点的F的位置（保留作图痕迹）。
参考答案与试题解析
知识梳理
厚；薄；会聚；薄；厚；发散；倒立；缩小；实；照相机；倒立；等大；实；倒立；放大；实；投影仪；不成像；正立；放大；虚；放大镜；一；二；焦点；
基础知识
C。
【解析】图中的②④⑥，都是中间薄边缘厚，都是叫凹透镜；而①③⑤都是中间厚边缘薄，都属于凸透镜，故ABD错误，C正确。
2．A。
【解析】A.平行于凸透镜主光轴的光线会聚于焦点，过光心的光线传播方向不变，故A正确；
B.平行于主光轴的光线经过凹透镜后会发散，其发散光线的反向延长线过焦点，故B错误；
C.凸透镜只有两个实焦点，故C错误；
D.凹透镜只有虚焦点，故D错误。
3．C。
【解析】物体离凸透镜20 cm时，在透镜的另一侧得到一个倒立的、放大的实像，2f＞U＞f，
所以，2f＞20 cm＞f，
20 cm＞f＞10 cm，只有C选项符合条件。
4．D。
【解析】已知凸透镜焦距为10 cm，凸透镜固定在光具座的50 cm刻线处，
A.将蜡烛移到10 cm刻线处，此时的物距是：50 cm﹣10 cm＝40 cm，凸透镜焦距为10 cm，则物距大于二倍焦距，成的是倒立、缩小的实像，故A错误；
B.将蜡烛移到45 cm刻线处，此时的物距是：50 cm﹣45 cm＝5 cm，则物距小于焦距，成的是正立、放大的虚像，虚像不能成在光屏上，故B错误；
C.将蜡烛移到35 cm刻线处，此时的物距是：50 cm﹣35 cm＝15 cm，物体在一倍焦距与二倍焦距之间，成的是倒立、放大的实像，与投影仪成像特点相同，故C错误；
D.将蜡烛从10 cm刻线处移向40 cm刻线处的过程中，物距减小，则光屏上呈现的像和像距都变大，故D正确。
5．u＞2f；倒立。
【解析】照相机镜头相当于一个凸透镜，拍摄时物距大于2倍焦距。凸透镜成像时，当u＞2f，成倒立、缩小的实像。
6．小于；正立；虚。
【解析】因放大镜成像时，须将物体放在焦点之内，焦距为10 cm，即这时放大镜与邮票之间的距离应小于10 cm，此时会成正立放大的虚像。
7．【解析】左图中，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，过凸透镜光心的光线传播方向不改变；
右图中，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后的光线的反向延长线过焦点，过凹透镜光心的光线传播方向不变，如图所示：
8．【解析】左图中的折射光线相对于入射光线远离主光轴，是发散的，所以是凹透镜；右图中的折射光线相对于入射光线远离主光轴，是发散的，所以是凹透镜，如图所示：
9．【解析】由图可知，该透镜成实像，所以该透镜为凸透镜；
由于过光心的光线经凸透镜后传播方向不变，据此可以确定凸透镜光心的位置；
连接AA′，与主光轴相交于一点，即为凸透镜的光心；然后垂直于主光轴画出凸透镜，
由A做平行于主光轴的光线，则通过凸透镜的会聚后过焦点而会聚在A′点。则折射光线与主光轴的交点F为焦点的位置；
根据光路可逆可知，从A'发出的平行于主光轴的光线经过凸透镜后会交到A点，则折射光线与主光轴的交点为焦点的位置：
10．（1）同一高度；（2）倒立；上；（3）倒立；缩小；（4）＜；L0﹣2L。
【解析】（1）实验前，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，目的是将像呈现在光屏中央；
（2）如图1所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，由图可知此时物距小于像距，即物距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大实像；蜡烛燃烧变短后，因过凸透镜光心的光线不改变传播方向，所以烛焰的像将向上移动；
（3）在保持（2）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），相当于增大物距，减小像距，当光屏上再次成清晰的像时，此时应该物距大于二倍焦距，则所成像应该为倒立缩小的实像；
（4）由图可知，蜡烛与光屏的距离为L0，蜡烛与凸透镜所在位置A间的距离为L，即物距为L，像距为L0﹣L；在光的折射中，光路是可逆的，即当物距为L0﹣L、像距为L时，在光屏上能第二次得到清晰像，此时蜡烛与凸透镜所在位置B间的距离（物距）为L0﹣L，所以透镜先后两次所在位置A.B之间的距离s＝（L0﹣L）﹣L＝L0﹣2L。
11．C。
【解析】由图可知，眼镜放到物理书上一定距离时观察到的是正立缩小的虚像，则该镜片是凹透镜。
12．C。
【解析】由图可知，物距u＝32 cm，像距v＝24 cm，且u＞v；
由凸透镜成像规律可知，此时在光屏上成倒立、缩小的实像；
由成缩小实像的条件可知，u＞2f，即32 cm＞2f﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①，
2f＞v＞f，即2f＞24 cm＞f﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②，
由①②解得：12 cm＜f＜16 cm。
13．会聚；10.0；
【解析】由图知，平行光线经凸透镜后会聚到一点，说明凸透镜对光线具有会聚作用；
光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透镜的焦点，焦点到凸透镜光心的距离为40.0 cm﹣30.0 cm＝10.0 cm，即凸透镜的焦距为10.0 cm。
14．凸透镜；不能。
【解析】装满水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，这样就会使太阳光汇聚于一点，凸透镜焦点的温度高，达到易燃物的着火点，易燃物燃烧引起火灾，所以我们在野外游玩时，不能将空矿泉水瓶丢在草丛中。
15．人脸；缩小；大于20 cm。
【解析】只有将更多的光射到人脸上，才能看得更清楚，所以当人靠近摄像头时，光源自动打开，照亮人脸。
摄像头实际上是一个凸透镜，人在凸透镜的二倍焦距以外，即大于20 cm时，成倒立、缩小的实像。
16．凸；放大；增大。
【解析】幻灯机的镜头相当于一个凸透镜，幻灯片放在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，凸透镜成倒立、放大的实像；
要使屏幕上的像大一些，根据凸透镜成像规律“物近像远像变大”可知，应将幻灯机的镜头远离屏幕并减小幻灯片到透镜的距离。
17．（1）10.0；（2）B。
【解析】（1）让一束平行于主光轴的光射向凸透镜，移动光屏，直到光屏上出现最小最亮的光斑，测量这个光斑到凸透镜的距离就是焦距。刻度尺需要估读，则凸透镜的焦距是40.0 cm﹣30.0 cm＝10.0 cm；
（2）根据凸透镜成像规律可知，凸透镜能成倒立、缩小的实像，能成倒立、放大的实像，能成正立、放大的虚像；不能成正立、缩小的实像，故B符合题意。
18．【解析】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射出，该光线又平行于凸透镜主光轴入射到凸透镜上，经凸透镜折射后将过焦点，如图所示：
19．【解析】经过凸透镜光心的光线的传播方向不变，据此确定凸透镜的位置；平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后会经过焦点，据此确定焦点的位置。如图所示：
20．（1）同一高度；15.0；（2）左；缩小；照相机；（3）D。
【解析】（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；
当蜡烛移到20 cm处时，此时u＝30.0 cm时，在另一侧距凸透镜80 cm处的光屏上可以得到一个与蜡烛等大的像，所以2f＝30.0 cm，即f＝15.0 cm；
（2）凸透镜位置不变，又将蜡烛从20 cm处移到10 cm处时，物距大于2f，物距变大，则像距变小，像变小，故光屏应从80 cm处向左移动，则所成的像是倒立、缩小的实像。在生活中的应用是照相机；
（3）遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像变暗，故选D。
21．D。
【解析】因左侧平面镜的中心处挖去一个圆孔，每个平面镜都关于凸透镜的光轴上下对称；
物体发出的光透过圆孔直接经透镜成像，再被右侧平面镜反射回来，然后过透镜光心，再从透镜左侧平面镜的小孔射出，所以光源S通过这个小孔成实像，成在凸透镜的光心上，因为通过凸透镜光心的光线传播方向不改变，而右边平面镜上，两条反向延长线没有交点，还有光线通过透镜中心后继续传播，并且刚好能直接从小孔中出去，因此一个虚像也没有。
22．C。
【解析】AC.如图，物距u＝50 cm﹣30 cm＝20 cm，像距v＝70 cm﹣50 cm＝20 cm，u＝v，凸透镜成倒立、等大的实像，u＝v＝2f，凸透镜的焦距为f＝10 cm。
蜡烛向左移动s，物距增大，像距不变，要使光屏上成清晰的像，根据凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，要增大焦距，像距相当于变小，要从凸透镜中抽水，此时物距大于像距，凸透镜成倒立、缩小的实像，故A错误，C正确。
B.从水凸透镜中抽水，新凸透镜的焦距为f '，新凸透镜成倒立、缩小的实像，说明2f '＞v＞f '，即2f '＞20 cm＞f '，解得凸透镜的焦距为：20 cm＞f '＞10 cm，当u'＞2f '时都可以在光屏上得到倒立、缩小的实像，凸透镜向左移动，只要蜡烛和凸透镜的距离大于20 cm就可以在光屏上再次得到清晰的像，不必s＞12 cm，故B错误。
D.两次成像时，假设透镜焦距相差11 cm，因为f '＞f，f＝10 cm，则新凸透镜的焦距 f '＝11 cm+10 cm＝21 cm，因为光屏和新凸透镜的距离保持20 cm不变，v＜f '光屏上不会出现清晰的像，故假设错误，故D错误。
23．D。
【解析】由题意知，当点光源位于A点时，像成在B点；当点光源位于B点时，像成在C点而不再A，所以根据光路可逆性可知，B为虚像，因此，凸透镜不能在AB之间，凸透镜位于A的左侧：
﹣＝；﹣＝，
联立求解得f＝60 cm。
24．B。
【解析】过光心作平行于光线S和R的入射光线，与S的折射光线相交于一点F′，过焦点F′垂直主轴画一个平面（虚线），将主轴转一个角度与入射光线平行，利用凸透镜成像解释该题S′点是S的实像，所以焦距小于SO，做SA垂直主光轴交R光线于A，得到倒立实像S′A′因此这条光线在凸透镜的另一侧和主光轴有交点，在S′点的左侧如图所示：
25．【解析】
（1）因过焦点的光线经凸透镜折射后平行于凸透镜的主光轴，所以，先过B点画一条平行于主光轴的折射光线，可得折射点（入射点）C，连接CA并延长，可得入射光线，入射光线与主光轴的交点为凸透镜的左侧焦点F；
（2）焦点到光心的距离叫焦距，作左侧焦点F关于凸透镜的对称点，可得右侧焦点F，如图所示：
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