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9. 实验：探究凸透镜成像的规律
一、单选题
1．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，在光屏上得到了烛焰的像恰好有一个小飞虫落在透镜的中间部分，那么在屏上所成的像（ ）
A．变成了小飞虫的像
B．像的中间没有了
C．像的形状没有变化，只是比原来暗一些
D．是小飞虫的像和烛焰像重合在一起
2．截至2022年3月24日，“祝融号”火星车在火星表面工作306个火星日，如图所示是导航地形照相机拍摄到火星车在火星巡视的图片。照相机所成的像是火星车（ ）
A．缩小的实像 B．缩小的虚像 C．放大的实像 D．放大的虚像
3．时隔八年，王亚平老师在我国空间站重现“水球实验”，如图所示，这是王亚平老师在空间站所做“水球实验”的截图，“透过水球，同学们可以看到我的倒影”。下列说法正确的是（ ）
A．水球相当于一个凹透镜
B．倒影是倒立、缩小的虚像
C．此时王亚平老师与水球的距离小于水球的二倍焦距
D．保持水球位置不动，王亚平老师适当靠近水球，可成正立的像
二、填空题
4．如图所示，调节蜡烛、凸透镜和光屏的位置，都能得到清晰的像。其中在光屏上成倒立缩小实像的是图 。成虚像的是图 。
A． B． C．
5．在探究“凸透镜成像规律”的实验中：将焦距为 的凸透镜，固定在光具座 的刻度处，将蜡烛从如图所示位置，移到光具座 刻度处，此时物距u满足 （选填“ ”、“u<2f”、“ ”），需将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，才能在光屏上成清晰的、 （选填“正立”或“倒立”）的 （选填“实像”或“虚像”），此成像的特点与 （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）原理相同；这时若保持凸透镜的位置不变，仅将蜡烛和光屏位置互换，光屏上 （选填“能”或“不能”）再次得到烛焰清晰的像。
6．每年的6月6日是全国“爱眼日”，近视眼成因示意图是图中的 图，近视眼的纠正示意图是图的 图。如图，把近视眼镜放在已清晰成像的蜡烛和凸透镜之间，则光屏应该往 （填“靠近”或“远离”）透镜的方向调整，才可再次获得清晰的像。
三、实验探究题
7．在一次物理实验探究课上，某学习小组在“探究凸透镜成像的规律”实验中，进行了如下操作：
（1）安装并调节烛焰、凸透镜和光屏的位置，使它们三者中心大致在 ，目的是 。
（2）通过探究，记录并绘制了像距v与物距u之间的关系图象，如图甲所示，则该凸透镜的焦距是 cm。
（3）如图乙所示，此时光屏上得到清晰的像，生活中的 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用该成像原理工作的。
（4）将蜡烛移至20cm刻度线处，应将光屏移至 cm刻度线处，可再次承接到烛焰清晰的像。
（5）将蜡烛移至45cm刻度线处，无论怎样移动光屏，始终承接不到烛焰清晰的像。此时应在凸透镜 （选填“左侧”或“右侧”）透过凸透镜观察像的特点。
8．在图中，凸透镜的焦距为10厘米．实验时应先调整光屏的 ，以保证烛焰的像能成在光屏的 ；若保持图中透镜的位置不变，将蜡烛移至光具座的“35厘米”刻度处，则应在 厘米刻度范围内移动光屏寻找像（选填“60~70”或“大于70”）；若将蜡烛移至光具座的“42厘米”刻度处，则在 一侧透过凸透镜可以看到像（选填“蜡烛”或“光屏”）．
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】凸透镜所成是实像能用光屏承接，且物距大于一倍焦距，若小虫在透镜上，不在一倍焦距之外，小虫是不能成像的，所以蜡烛的像形状没有变化，但比原来暗些，C符合题意。
故答案为：C.
【分析】物体在凸透镜的一倍焦距以外时，才能成实像，实像可以出现在光屏上。
2．【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】照相机的镜头相当于一个凸透镜，成倒立、缩小的实像，BCD不符合题意，A符合题意。
故答案为：A。
【分析】照相机的镜头相当于一个凸透镜，成倒立、缩小的实像。
3．【答案】D
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】AB．水球具有中间厚，边缘薄的特点，因此水球相当于一个凸透镜，图中成的是倒立缩小的实像，A、B不符合题意；
C．图中成的是倒立缩小的实像，当u＞2f，成倒立、缩小的实像，因此此时王亚平老师与水球的距离大于水球的二倍焦距，C不符合题意；
D．保持水球位置不动，王亚平老师适当靠近水球，若u＜f，成正立、放大的虚像，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】中间厚，边缘薄的透镜叫凸透镜；当u＞2f，成倒立、缩小的实像；若u＜f，成正立、放大的虚像。
4．【答案】B；C
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】图B中，物距大于2倍焦距，像距大于1倍焦距小于2倍焦距，在光屏上成倒立缩小实像。
图C中，物距小于焦距，成正立、放大的虚像。
【分析】明确凸透镜成像的规律： （1）物距大于两倍焦距，成缩小倒立实像。（2）物距等于两倍焦距，成等大倒立实像。（3）物距在1倍焦距和2倍焦距之间，成放大倒立实像。（4）物距小于1倍焦距，成同侧放大正立虚像。（5）物距等于1倍焦距，则无法成像。
5．【答案】；左；倒立；实像；照相机；能
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】根据题意知道，凸透镜固定在光具座50cm的刻度处，将蜡烛移到光具座20cm刻度处，由于焦距为10cm，所以，物距等于50cm-20cm=30cm
此时物距大于二倍焦距，成倒立缩小的实像，所成的像在一倍焦距和二倍焦距之间，由图知道，光屏距凸透镜75cm-50cm=25cm
大于2倍焦距，所以，应将光屏向左移动，使光屏到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间；此成像的特点与照相机的原理相同。
交换蜡烛和光屏的位置，根据光路具有可逆性知道，此时的物距等于原来的像距，像距等于原来的物距，则成倒立、放大的实像。
【分析】当物体在凸透镜的二倍焦距外时，像在一倍焦距和二倍焦距间，成像是倒立缩小的实像，实际应用有照相机；当物距和像距互换时，可以再次成像。
6．【答案】甲；丁；远离
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；凸透镜成像的应用
【解析】【解答】近视眼的成因是晶状体太厚，对光的会聚能力太强，晶状体相当于凸透镜，使来自远处的光经过晶状体折射后，使光线在视网膜前提前会聚成像，视网膜上就看不到清晰的像，故甲图是近视眼成因示意图；
由于近视眼成因是晶状体太厚，对光的聚光能力太强，为了消减晶状体的聚光能力，所以需要利用凹透镜进行矫正，故丁图是近视眼的纠正示意图；
把近视眼镜放在己清晰成像的蜡烛和凸透镜之间，此时像距变大，像会向右移动，则光屏应该往远离透镜的方向调整，才可再次获得清晰的像。
【分析】近视眼成像在视网膜前，利用凹透镜矫正；凹透镜对光有会聚作用，使成像远离凸透镜。
7．【答案】（1）同一高度；使像能成在光屏的中心
（2）10
（3）投影仪
（4）65
（5）右侧
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】（1）根据实验的要求，让像成在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心放在同一高度上。
（2）由图甲可知u＝v＝2f＝20cm，所以f＝10cm。
（3）当蜡烛放在如图乙所示位置时，物距为50cm﹣35cm＝15cm，焦距为10cm，此时的物距大于一倍焦距小于二倍焦距，调节光屏，能在光屏上得到一个倒立、放大的实像，应用是投影仪。
（4）将蜡烛移到20cm刻度线处时，物距变为30cm，物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，根据光路可逆，故须把光屏移到为65cm刻度线处才能在光屏上找到清晰的像。
（5）将蜡烛移至45m刻度线处，此时物距小于1倍焦距，成正立放大的虚像，应在凸透镜右侧透过凸透镜观察像的特点。
【分析】（1）探究凸透镜成像规律时，烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，像成在光屏中央；
（2）凸透镜成像时， 物距等于像距时，物体在凸透镜的二倍焦距点，可以计算焦距大小；
（3）当物距小于像距时，光屏上是倒立放大的实像，实际应用有投影仪；
（4）当物距和像距交换时，凸透镜可以再次成像；
（5）当物体在凸透镜的焦点内时，需要在光屏一侧观察像。
8．【答案】高度；中央；大于70；光屏
【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验
【解析】【解答】在凸透镜成像规律实验中，应先调整光屏的高度，将烛焰、凸透镜中心，光屏中心调整到同一高度；以保证烛焰的像能成在光屏的中央；根据题意知道，凸透镜的焦距为10厘米，若保持透镜的位置不变，将蜡烛移至光具座的“35厘米”刻度处，则此时由于物距大于一倍焦距小于二倍焦距而成倒立放大实像，且像距大于二倍焦距，所以，应该在大于70cm范围内移动光屏寻找像；若将蜡烛移至光具座的“42厘米”刻度处，则此时由于物距小于焦距而成正立放大虚像，所以，应该在光屏一侧透过凸透镜可以看到像．
【分析】探究凸透镜成像规律时，烛焰、凸透镜中心，光屏中心调整到同一高度，像成在光屏中央；当物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距间时，像在二倍焦距外；当物体在凸透镜的焦点内时，在光屏处观察像。
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