4.5凸透镜成像实验题练习（4）2021-2022学年教科版物理八年级上册第四章（有解析）

4.5凸透镜成像实验题练习（4）2021-2022学年教科版物理八年级上册第四章
1．研究“平面镜成像的特点”和“凸透镜成像规律”是两个常见的光学实验。请根据实验，回答下列问题。
①在研究“平面镜成像的特点”实验中，选取______代替平面镜进行实验，其目的是______；
②在研究“凸透镜成像规律”实验中，在光具座上依次放置好实验器材后，应使凸透镜、光屏与发光体的中心大致在______；如图所示，将凸透镜置于光具座上50厘米刻度处时，平行于主光轴的光线经过凸透镜后会聚于60厘米刻度处，凸透镜的焦距为______厘米；当蜡烛置于图中______点处能成放大的像（选填字母）。
2．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验：
（1）在调整器材高度时，应___________（选填“点燃”或“不点燃”）蜡烛。
（2）如图甲所示，此时光屏上出现烛焰清晰的像，日常生活中___________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像规律工作的。
（3）如果保持图甲中透镜和蜡烛位置不变，将光屏向左移动一小段距离，光屏上的像变模糊，要使光屏上重新得到烛焰清晰的像，则应该在透镜和蜡烛之间放置一个___________（选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）。
（4）小明根据实验记录，绘制了物体到凸透镜的距离u和实像到凸透镜的距离v之间的关系如图乙所示，则凸透镜的焦距为___________cm。
（5）蜡烛随着燃烧而变短，为了使像仍能成在光屏中央，这时需要___________（选填“向上”或“向下”）移动光屏。
（6）如图丙所示，保持蜡烛位置不变，移动透镜至18cm刻度线处，则人眼在___________处能观察到烛焰的像，像是图丁中的___________（选填“1”“2”“3”或“4”）。
3．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，请完成下面问题：
（1）小明设计的实验报告（部分）如下，请填写空格处的内容。
实验目的：探究凸透镜成像规律。
实验器材：凸透镜、光屏、光具座 、蜡烛和火柴等。
实验步骤：
1记录凸透镜的焦距；
2安装和调试实验装置时，应使凸透镜和光屏的中心跟烛焰的中心大致在______；
3固定凸透镜的位置，将蜡烛放在适当的位置后，移动______找像，在移动过程中，眼睛要注意观察光屏上的像直到清晰为止；
测量并记录此时的______。
……
（2）实验过程中他使烛焰在光屏上成清晰的像，如图所示，此实验现象可以说明______的成像特点。（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）此时的物距u为______cm，像距v为______cm。
4．在某次探究凸透镜成像规律的实验中
（1）小明想知道实验中凸透镜的焦距做了图甲所示的实验，镜面垂直于阳光，在凸透镜下面放上白纸（白纸与透镜平行），测出透镜与白纸间距（s/cm）与对应的白纸被烤焦的时间（t/min），绘出图乙所示的图象，可判断该凸透镜的焦距f为________cm；
（2）如果实验中固定好该凸透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏上只有一个与透镜大小几乎相同的光斑，其原因可能是________；
（3）小明将蜡烛如图丙中位置逐渐靠近凸透镜的过程中，调节光屏的位置，观察到如图丁所示四个不同的像，则四个像出现的先后顺序是________（填符号）。
（4）实验过程中，随着蜡烛的长度逐渐变短，光屏上烛焰的像将________（填“上移”或“下移”）。
（5）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图丙所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立的实像，若保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜至________cm刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的实像。
5．物理兴趣小组在探究“凸透镜成像的规律”实验时：
(1)用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距为______cm；
(2)图乙是某次实验时观察到的现象，生活中的______（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）是利用这一原理制成的。保持凸透镜不动，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向______（选填“左”或“右”）移动一段距离；
(3)实验时，光屏上得到了蜡烛清晰的像，一同学不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，则光屏上______（选填“有”或“没有”）小泥点的像或影子；
(4)若把凸透镜换成直径和材料相同，厚度更厚的，放在原位置上，蜡烛不动，则像成立在光屏的______（选填“左方”或“右方”），这相当于______（选填“近视眼”或“远视眼”），此时应戴适当的眼镜，若戴的眼镜的焦距为0.5m，则眼镜度数为______度。
6．在凸透镜成像实验中，所用的实验器材有：光具座，凸透镜，光屏，蜡烛等（如图所示）。
(1)将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，点燃蜡烛，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的 ______ 大致在同一高度；
(2)调整好器材后，将蜡烛放在二倍焦距以外的某点，在凸透镜另一侧的光屏上恰好得到一个清晰的像，这个像是倒立， ______ （选填“放大”或“缩小”）的实像，应用此成像规律可制成 ______ （选填“照相机“或“投影仪“）；
(3)将蜡烛放在一倍焦距以内的某点，所成的像是正立、 ______ 的虚像。如果将蜡烛从该点向凸透镜移动，在这个移动过程中，所成的像 ______ 。（选填“逐渐变大”，“逐渐变小”或“大小不变”）；
(4)若烛焰、凸透镜、光屏分别放在某位置时恰好在光屏上成清晰放大的像，当凸透镜位置不变，烛焰向远离凸透镜方向移动一小段距离时，为了在光屏上再成清晰的像，光屏应向 ______ （远离/靠近）凸透镜方向移动适当的距离。同时观察得出，像距变化量______ 物距变化量（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
(5)为了研究像距与焦距的关系，他用了三个焦距不同的凸透镜进行实验，实验数据记录如表。分析表中的数据可知，物距不变时，焦距越大，则像距越 ______ ；根据你所学的凸透镜成像规律分析，此时所成像的大小越 ______ 。
实验序号 物距u/cm 焦距f/cm 像距v/cm
1 15 8 17
2 10 30
3 12 60
7．在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
（1）如图甲所示，一束平行光经过凸透镜，调节光屏的位置直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为______cm。小明用此凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，并用蜡烛作光源，实验装置如图乙所示；
（2）实验前要调整烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在______上，其目的是______；
（3）当点燃的蜡烛、凸透镜和光屏位于如图乙所示的位置时，光屏上得到一个清晰的像，该像是一个倒立、______（选填“放大”或“缩小”）的______（选填“实”或“虚”）像；
（4）在如图乙实验的基础上，将一眼镜片放在点燃的蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像变模糊，然后适当向左移动光屏，光屏上的像又变清晰了，该镜片是______（选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）；
（5）将图乙中的凸透镜换成焦距为38cm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，使像清晰地呈现在光屏上。
8．小明、小花、小红、小平四位同学都做过“探究凸透镜成像规律”的实验，图为该实验的装置图。
（测量凸透镜的焦距）将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm处，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜焦距约是___________cm。
（评估实验的方案）小明方案：分别把点燃的蜡烛放在一倍焦距f和二倍焦距2f处，调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像以及所成像的特点，分析总结得出凸透镜成像规律。
小花方案：除小明中的做法外，还应该把蜡烛放在大于2f的某一位置，大于f小于2f的某一位置，观察并记录对应的成像情况，才能总结得出凸透镜成像的规律。
小红方案：把点燃的蜡烛从距凸透镜较远的位置逐渐移近，通过不断调整光屏到凸透镜的距离，观察并记录在屏上能否成像，以及所成像的特点，包括观察所成像随蜡烛位置变化而变化的趋势，尤其是在f和2f处所成像的情况，总结得出凸透镜成像的规律。
小平方案：与小红不同的是，将蜡烛从靠近凸透镜的位置逐渐远离，其它步骤相同。
以上四种方案中，哪些是科学合理的：___________（小明/小花/小红/小平）。
（解决实验中问题）小花同学做实验时，发现烛焰在光屏上的像偏高，如图所示，若要使烛焰成像在光屏中心，只调节光屏，应将光屏向___________（上/下）调节。
9．某小组在“探究凸透镜成像规律”的实验中，操作及数据收集如下：
(1)由图1可知，该凸透镜的焦距是______cm；
(2)将蜡烛置于左侧距离凸透镜23 cm处，调节光屏后，光屏上呈现烛焰倒立、_______的实像，利用这个原理可制成______（选填“投影仪”、“照相机”或“放大镜”）；
(3)若用不透明物体挡住透镜中心部分，像会______（选填“完整”或“不完整”），且变______（选填“亮”或“暗”）；
(4)实验中蜡烛燃烧变短，在光屏上呈现的像的位置偏高，如图2所示，可以向______（选填“下”或“上”）调节凸透镜，再次使像成在光屏中央；
(5)蜡烛在A点处时，无论怎样调节光屏，光屏上始终无法呈现烛焰的像，此时要看到像，应从图2中的______（填“M”或 “N”）箭头所示的方向进行观察。
10．同学们选取不同焦距的凸透镜，探究“凸透镜成像的规律”
（1）安装并调节烛焰、透镜、光屏，使他们三者的中心大致在______；
（2）小光同学选取焦距为f1=10cm的凸透镜，当蜡烛放在图甲位置，调节光屏，可在光屏上得到一个倒立、清晰的像，生活中______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用此成像原理工作的；
（3）在图甲实验的基础上，更换焦距为f2=5cm的凸透镜，为在光屏上得到清晰的像，光屏应向______（选填“左”或“右"）侧移动；
（4）小焦同学发现，在（3）的基础上，不移动光屏，将自己的眼镜放到凸透镜前，如图乙，光屏上也能呈现清晰的像，说明该眼镜对光有______（选填 “会聚”或“发散”）作用。
11．在“探究凸透镜成像规律”的实验中:
（1）实验前，为了使烛焰的像成在光屏中央，应将光具座上蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调至______；
（2）某时刻光屏上呈现一个清晰的倒立缩小的实像，如图所示。若保持蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜向蜡烛方向缓慢移动，发现光屏上的像变模糊，同时发现像的大小______（选填“变小”、“不变”或“变大”）；
（3）某时刻烛焰通过凸透镜在光屏上成清晰的像（如图），为探究“像的成因”，在图中标记烛焰顶点为A，烛焰顶点在光屏上的像点为A′，并画出了一条由A点射向凸透镜的普通光线，请在图中画出这条光线经凸透镜折射后的光路。______
12．小明同学在进行光学实验的探究过程中：
（1）小明用如图甲所示的装置，研究光的反射规律，其中有一个可折转的光屏，这个光屏在实验中除了能呈现光路外，另一个重要作用是：______________。
（2）小明利用透明玻璃板、两个完全相同的蜡烛等器材探究平面镜成像的特点。选取两段完全相同的蜡烛的目的是____________。
（3）小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时，蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图乙所示，点燃蜡烛后，光屏上得到了清晰的像。此时光屏呈____________、____________的实像。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．玻璃板 确定像的位置 同一高度 10 C、D
【详解】
①[1][2]玻璃板不仅能够成像，而且透明，所以“探究平面镜成像特点”的实验中，用玻璃板代替平面镜是为了确定像的位置。
②[3]实验中调节凸透镜和光屏的高度，使他们的中心与烛焰中心大致在同一高度，其目的是使像成在光屏的中央。
③[4]由题意知，焦点在60cm处，所以焦距
f=60cm-50cm=10cm
[5]C点到凸透镜的距离处于f和2f之间，成倒立放大的实像；D点到凸透镜的距离小于f，成正立放大的虚像；A点到凸透镜的距离为大于2f，成倒立缩小的实像；B点到凸透镜的距离为20cm，等于2f，成倒立等大的实像。所以当蜡烛置于图中C、D点处能成放大的像。
2．点燃 投影仪 远视眼镜 10 向上 B 4
【详解】
（1）[1]根据凸透镜成像规律中实验的要求，必须让烛焰、凸透镜、光屏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。
（2）[2]像距大于物距，此时成倒立放大的实像，投影仪根据这个原理制成。
（3）[3]把光屏向左移动一小段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应使像向左移动，则需在凸透镜和蜡烛之间放置适当的凸透镜，即远视眼镜，会聚光线。
（4）[4]由图，物距、像距等于20cm时，物距等于两倍焦距，成倒立等大实像，所以焦距为10cm。
（5）[5]蜡烛在燃放中不断缩短，向下移动，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，应上移光屏。
（6）[6][7]凸透镜焦距为10cm，使蜡烛位置不变，移动透镜至18cm刻度线处，这时的u=8cm，小于焦距，成正立放大的虚像，因像与物同侧，则人眼在B处观察到蜡烛的像，像是图丁中的4。
3．同一水平高度上 光屏 像距 照相机 30.0 20.0
【详解】
（1）[1]为了使像成在光屏的中央，实验前要调节烛焰中心、光屏中心和凸透镜中心使三者在同一高度上。
[2][3]将蜡烛固定好位置后，要移动光屏，直到光屏上出现的像最清晰，此位置就是像的位置，然后记录凸透镜和光屏间的距离即为像距。
（2）[4]观察光屏可知，此时所成的像是倒立、缩小的实像，应用是照相机。
[5][6]由图可知，物距是
40.0cm-10.0cm=30.00cm
像距是
60.0cm-40.0cm=20.00cm
4．10 将蜡烛置于焦点处了 DACB 上移 35
【详解】
（1）[1]由图乙可知，当透镜与白纸间距s为10cm时，白纸被烤焦的时间t为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，则测出透镜与白纸间距即为焦距
f=10cm
（2）[2]说明光平行于主光轴射出，则可能将蜡烛置于焦点处了。
（3）[3]由图可知，当前物距超过2倍焦距，成D所示的倒立、缩小的实像；将蜡烛逐渐靠近凸透镜，当物距等于2倍焦距时，成A所示的倒立、等大的实像；当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，成C所示的倒立、放大的实像；当物距小于1倍焦距时，成B所示的正立、放大的虚像。则四个像出现的先后顺序是DACB。
（4）[4]随着蜡烛的长度逐渐变短，根据光线过凸透镜关心传播方向不变可知，光屏上烛焰的像将上移。
（5）[5]当蜡烛与凸透镜的距离如图丙所示时，物距为30cm，像距为15cm，根据折射光路可逆性可知，保持蜡烛和光屏位置不变，移动透镜使物距达到15cm时，光屏上能再次呈现清晰的实像，此时透镜位于35cm刻度线处。
5．10.0 照相机 左 没有 左方 近视眼 -200
【详解】
(1)[1]由图甲知，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，在光屏上形成一个最小最亮的光斑，这点光斑即为凸透镜的焦点，焦点到凸透镜中心的距离为焦距，则此凸透镜的焦距为
(2)[2]由图乙知，物距大于像距，根据凸透镜成像的规律知，此时成倒立、缩小的实像，照相机是利用这一原理制成的。
[3]把蜡烛向左移动一段距离，即物距减小，根据凸透镜成像的规律知，此时像距将增大，故应将光屏向右移动一段距离才能再次得到清晰的像。
(3)[4]
(4)[5][6]把凸透镜换成直径和材料相同，厚度更厚，此时凸透镜对光的折射能增强，像将成于光屏的左方，这跟近视眼的成因相似。
[7]要矫正近视眼应佩戴凹透镜，由可得凹透镜的曲光度为
则眼镜的度数为
6．中心 缩小 照相机 放大 逐渐变小 靠近 大于 大 大
【详解】
(1)[1]应调整烛焰的中心、透镜的中心、光屏的中心在同一高度，目的是使像成在光屏的中心。
(2)[2][3]当物距大于二倍焦距时，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立缩小的实像，生活中的照相机就是应用的这一成像原理。
(3)[4]将蜡烛放在一倍焦距以内的某点，此时物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像。
[5]如果将蜡烛从该点向凸透镜移动，此时物距逐渐减小，像距会逐渐增大，像的大小也会逐渐增大。
(4)[6]当凸透镜位置不变，烛焰向远离凸透镜方向移动一小段距离时，此时物距增大，像距会减小，所以为了在光屏上再成清晰的像，光屏应靠近透镜适当距离。
[7]物体在一倍焦距与两倍焦距之间，像在两倍焦距外，成倒立放大的实像，像与物之间的距离大于4f，烛焰向远离凸透镜方向移动一小段距离时，物距变化量较小，此时像距变化量大于物距变化量。
(5)[8]由数据可知，当物距相同时，像距随着焦距的增大而增大，所以物距不变时，焦距越大，则像距越大。
[9]物距不变时，增大凸透镜的焦距，相当于物体靠近了凸透镜，所以像距会增大，像也会变大。
7．10.0 同一高度 使像成在光屏的中央 缩小 实 远视眼镜 不能
【详解】
（1）[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后能会聚到焦点上，焦点到光心的距离叫做焦距，由图甲可知，该凸透镜的焦距
（2）[2][3]为了使像呈现在光屏的中央，应将蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心调整在同一高度。
（3）[4][5]图乙中物距大于像距，能在光屏上成清晰的像，根据凸透镜成像的规律，此时物距大于二倍焦距，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。
（4）[6]将一眼镜片放在点燃的蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像变模糊，然后适当向左移动光屏，光屏上的像又变清晰了，说明该镜片对光线有会聚作用，所以该镜片是凸透镜，能矫正远视眼，即该镜片为远视镜片。
（5）[7]将图乙中的凸透镜换成焦距为38cm的凸透镜，此时物距小于一倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成正立放大的虚像，而虚像不能在光屏上呈现，所以无论如何移动光屏，都承接不到像。
8．10 小红和小平 上
【详解】
[1]凸透镜正对太阳光，是平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后得到最小最亮的光斑，这点是凸透镜的焦点，焦点距光心10cm，所以凸透镜的焦距是10cm。
[2]小明的方案只探究了一倍焦距f和二倍焦距2f处，像的性质，不全面，不合理；小花方案只是探究了大于2f的某一位置，大于f小于2f的某一位置，探究不全面，并且在一个范围内只测了一个位置，实验结论很具有偶然性，不合理；小红方案探究物距逐渐减小时物体在大于二倍焦距、一倍焦距和二倍焦距之间、小于一倍焦距时凸透镜成像的性质，一倍焦距、二倍焦距两侧各有什么不同，物距逐渐减小时像距和像的变化规律等，探究比较全面，科学合理；小平方案探究物距逐渐增大时物体在大于二倍焦距、一倍焦距和二倍焦距之间、小于一倍焦距时凸透镜成像的性质，一倍焦距、二倍焦距两侧各有什么不同，物距逐渐减小时像距和像的变化规律等，探究比较全面，科学合理。
[3]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，像才能成在光屏的中心，如图光屏的位置偏低，使光屏上移。
9．10.0 缩小 照相机 完整 暗 下 N
【详解】
(1)[1]焦距是指从焦点到凸透镜的距离，根据图1得到焦距的大小
f=30.0cm-20.0cm=10.0cm
(2)[2][3]将蜡烛置于左侧距离凸透镜23cm处，物距大于2倍焦距，成倒立缩小实像，照相机就是根据这个原理制成的。
(3)[4][5]遮住凸透镜的一部分，凸透镜的其他部分仍能透过光线，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像仍然是完整的，只是像的亮度变暗。
(4)[6]随着蜡烛燃烧而变短，根据过光心不改变方向，像会向上移动，像成在了光屏的上方，为了使像仍在成在光屏中央，在蜡烛和光屏固定的情况下，应将凸透镜向下移动。
(5)[7]在A点处时，无论怎样调节光屏，光屏上始终无法呈现烛焰的像，是因为蜡烛处于1倍焦距内，所成的是放大的虚像，这时，我们应该从图2中的N箭头所示的方向进行观察。
10．同一高度（或同一水平线或同一水平高度） 投影仪 左 发散
【详解】
（1）[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在同一高度上。
（2）[2]图甲中，凸透镜的焦距是10cm，物距是15cm，物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立放大的实像，投影仪根据此原理制成的。
（3）[3]在图甲实验的基础上，更换焦距为f2=5cm的凸透镜，凸透镜的焦距变小，像提前会聚，成在光屏的前面，为在光屏上得到清晰的像，光屏应向左侧移动。
（4）[4]在（3）的基础上，不移动光屏，将自己的眼镜放到凸透镜前，光屏上也能呈现清晰的像，像推迟会聚，即该眼镜对光线具有发散作用，是凹透镜。
11．同一高度 变大
【详解】
（1）[1]实验前，应调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，以便烛焰的像成在光屏中央。
（2）[2]如图所示，蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时，成倒立、缩小的实像，将凸透镜向蜡烛靠近时，物距变小，则像会变大。只是不移动光屏位置时，光屏上承接不到清晰的像。
（3）[3]A点在光屏上所成的像在A′，那么A点发出的光线经凸透镜后的折射光线过A′，故连接凸透镜上的入射点及A′便可得到折射光线，作图如下：
12．验证反射光线是否与入射光线、法线在同一个平面内 为了比较像与物大小关系 倒立 缩小
【详解】
（1）[1]可折转的光屏，说明可以使光屏位于两个平面内，而根据光的反射规律可知，反射光线、入射光线、法线在同一平面内，由此可知：光屏在实验中除了能呈现光路外，另一个重要作用是验证反射光线是否与入射光线、法线在同一个平面内。
（2）[2]两支蜡烛大小相同，后面的蜡烛又和前面蜡烛的像完全重合，这样就证明了像与物大小相同，所以两支蜡烛等长是为了比较像与物大小关系用的。
（3）[3][4]由图乙可知，物距大于2倍焦距，像距大于1倍焦距小于2倍焦距，光屏上成倒立、缩小的实像。
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