4.5凸透镜成像实验题拓展提升（2）2021-2022学年教科版物理八年级上册第四章（有解析）

4.5凸透镜成像实验题拓展提升（2）2021-2022学年教科版物理八年级上册第四章
1．小海同学用凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验。
(1)他们用平行于主光轴的光射向凸透镜，在凸透镜后方10cm的光屏上得到一个最小最亮的点，这个点叫做凸透镜的________，凸透镜对光线起________作用；
(2)当蜡烛与该凸透镜的距离如图所示时，光屏上得到一个清晰的实像。________（选填“投影仪”、“照相机”或“放大镜”）就是利用这种成像规律工作的。此时保持凸透镜位置不变，把蜡烛和光屏的位置对调，光屏上得到的像是________（选填 “放大”、“等大”或“缩小”）的；
(3)小海发现一个小飞虫飞落在凸透镜上，此时光屏上的像将________（选填“没有变化”“变得不完整”或“完整但变暗”）；
(4)实验中，蜡烛在原来的位置越烧越短，则像在光屏上的位置会________（选填“往下移”、“不变”或“往上移”）。
2．小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究“凸透镜成像的规律：
（1）小明通过图甲的实验操作，确定了该凸透镜的焦距。实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处；
（2）小明将蜡烛移至光具座上10cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、______的实像；
（3）小明又将蜡烛移至光具座上25cm刻度线处，为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向______（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，应用这一成像特点可制成的光学仪器是______；此时小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，若要在光屏上再次成清晰的像，则需要将光屏向______　（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动；
（4）小明将蜡烛移至光具座上40cm刻度线处，移动光屏，发现不能在光屏上得到像，为了观察此时成像特点，请你写出接下来的操作是：______。
3．在探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关的实验中：
（1）小明通过物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜。在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（如图1），看到手指______的像；再用放大镜观察远处的房屋（如图2），看到房屋______的像（选填“放大”、“等大”或“缩小”）。
（2）小明猜想：凸透镜成像的大小可能与蜡烛到透镜的距离有关。于是，他在如图3所示的光具座上，不断改变蜡烛到透镜的距离，并移动光屏进行实验，所获得的实验数据如表所示，分析数据可知，物体到凸透镜的距离越长，光屏上像的大小就越______。
物体到凸透 镜的距离/cm 光屏上像到凸 透镜的距离/cm 光屏上像 的大小
3.00 光屏上没有像
5.00 光屏上没有像
12.00 60.00 放大
20.00 20.00 等大
25.00 16.67 缩小
30.00 15.00 缩小
（3）小明根据表格中的数据，绘制了物距u和像距v之间关系的图象，如图4所示。由图象可知，该凸透镜的焦距是______cm，把物体从距凸透镜30cm处移到15cm处的过程中，像距逐渐变______（选填“大”或“小”）；当把物体放到距凸透镜8cm 处时，光屏上______得到一个清晰的像（选填“能”或“不能”）。
4．小明做“探究凸透镜成像规律”的实验，所用凸透镜的焦距为10cm。
(1)实验前，小明调节______、凸透镜、光屏的中心在同一高度；
(2)如图所示，此时光屏上出现烛焰清晰的______（选填“放大”或“缩小”）的像；
(3)保持图中蜡烛、凸透镜的位置不动，在蜡烛和凸透镜之间放置______（选填“远视镜”或“近视镜”），将光屏远离透镜后，烛焰会再次在光屏上成清晰的像；
(4)在探究过程中，小明用白纸遮挡住凸透镜的一半，发现在光屏上，______（选填“仍能”或“不能”）形成烛焰完整的像。
5．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”）。
6．在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在______上；
(2)如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑．由图甲可知，凸透镜对光线具有______作用，该凸透镜的焦距是11.0cm；
(3)实验中蜡烛在原来的位置越烧越短，则像在光屏上的位置会______（填“往下移”“不变”或“往上移”）；
(4)在图乙中把烛焰放在距凸透镜处时，在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、______的实像（填写像的性质）；______（选填“照相机”、“投影仪”和“放大镜”）就是利用这一成像规律工作的；
(5)某同学在探究凸透镜成像的规律时，在光屏上得到了一个清晰的烛焰的像（如下图所示），为使光屏上清晰的像变大些，下列调节方法可行的是（______）
A．将蜡烛适当远离透镜，光屏适当靠近透镜
B．将蜡烛适当靠近透镜，光屏适当远离透镜
C．将透镜适当远离蜡烛
D．将透镜适当靠近光屏
7．如图所示的是星星同学做《探究凸透镜成像的规律》的实验装置：
(1)如果把蜡烛放在凸透镜前某一位置，前后移动光屏，都不能在光屏上形成清晰的像，是因为这时凸透镜成的是______的虚像（选填“放大”、“等大”或“缩小”），______就是应用这个原理工作的；
(2)如果用平行于主光轴的光照射凸透镜，将透镜另一侧的光屏移至距透镜10cm处时，此时在光屏上形成一个清晰的亮点；
(3)在如图所示的装置中，如果将蜡烛放在距离透镜13cm的地方，移动光屏应该得到______立（选填“正”或“倒”）、放大的像；如果此时换成焦距为8cm的凸透镜，要得到清晰的像，应将光屏向______移动（选填“左”或“右”），这时的像______（选填“大于”、“小于”或“等于”）更换凸透镜之前所成的像。
8．如图，小明用一个焦距未知的凸透镜、蜡烛、光屏、光具座探究凸透镜成像规律：
（1）实验前，将器材安装在光具座上，应使烛焰中心、凸透镜的光心和光屏中心在______。
（2）在凸透镜不动的情况下，不断改变物距，测出对应的像距，得到像距与物距的关系图像，如图甲，则凸透镜的焦距为______cm。
（3）如乙图所示，当蜡烛位于图中B处时，移动光屏到______（选填“C”“D”或“E”）点，光屏上才能成清晰的像。
（4）小明同学把蜡烛移动到A处，移动光屏，找到清晰的像，此时光屏上的像应该是倒立______（选填“缩小”“等大”或“放大”）的实像，利用这个成像原理人们制成了______（选填“放大镜”“投影仪”或“照相机”）。
（5）实验中蜡烛因燃烧逐渐变短，其在光屏上的像的位置将______，此时可适当将凸透镜______，仍可使像成在光屏中央。（均选填“升高”或“降低”）
（6）同组的小丽在探究凸透镜成像实验时，不小心将凸透镜的上半部分打碎了，她坚持用余下的半部分继续实验，则光屏上呈现的将是______（选填“不完整”或“完整”）的像。
9．在探究“凸透镜成像规律”的实验中
（1）当透镜移至如图甲所示位置时，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是______cm；
（2）若蜡烛、光屏和透镜如图乙所示，想得到一个倒立等大的实像，那么需要将光源向______移动（选填“左”或“右”），除了要将光源移动以外，还需要将光屏______凸透镜（选填“靠近”或“远离”）。
10．在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：
(1)如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图可知，该凸透镜的焦距是______cm；将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，目的是使像能成在_______；
(2)调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、______的实像（ 选填“放大”或“缩小” ）； ______（选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）就是利用这一成像规律工作的。如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向______（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，这个像与刚才相比将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）；
(3)实验过程中，用黑纸将凸透镜遮掉一半，像的形状_______（填“变”或“不变”）。
11．如图所示，在做探究凸透镜成像规律的实验时，将焦距为的凸透镜、点燃的蜡烛和光屏固定在光具座上。
（1）实验时，应先调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心大致在_________；
（2）当蜡烛和凸透镜的距离如图中所示时，在光屏上成倒立、_________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像，________（选填“投影仪”或“照相机”）就是利用这一规律制成的。
12．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
(1)某小组在开始探究中，对器材摆放及调整的操作是：①将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，保证三者处于同一直线上；②调整蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上。你对上面的操作改进是______；
(2)将点燃的蜡烛放置于焦距为10cm的凸透镜左侧如图位置，在右侧图示位置的光屏上接收到了清晰的像______(填完整的像的性质)，读出刻度尺上的像距是______cm；
(3)如图，蜡烛不动，将凸透镜移至刻度尺上40cm位置处，发现光屏______(选填“向左适当移动后”、“向右适当移动后”或“保持不动”)，光屏上将重新接收到清晰的像；
(4)如图，凸透镜看作眼睛的晶状体，当给这个“眼睛”戴上一个近视眼镜或老花镜，发现光屏适当向左移动后得到清晰的像，则给“眼睛”佩戴的是______镜。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．焦点 会聚 照相机 放大 完整但变暗 往上移
【详解】
(1)[1][2]用平行于主光轴的光射向凸透镜，在凸透镜后方光屏上得到一个最小最亮的点，这个点叫做焦点，说明凸透镜对光线有会聚作用，凸透镜的焦距是10cm。
(2)[3][4]由图可知，物距为
50.0cm-20.0cm=30.0cm
像距
65.0cm-50.0cm=15.0cm
物距大于2倍焦距，像距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立缩小的实像，应用于照相机。保持凸透镜位置不变，把蜡烛和光屏的位置对调，此时的物距相当于原来的像距，根据光路可逆可知，光屏上得到的像是倒立、放大的实像。
(3)[5]小飞虫落在凸透镜上，会挡住部分光，但其它部位仍能够折射光线而成原来物体清晰的像，由于光线少了一点，稍变暗，仍然能够看到一个完整的清晰的蜡烛的像，小飞虫落在凸透镜上，在1倍焦距之内，落在凸透镜上的虫子不会成在光屏上。
(4)[6]实验中蜡烛在原来的位置越烧越短，根据光线过光心不改变方向，所以像在光屏上的位置会往上移。
2．缩小 远离 投影仪 远离 取下光屏，透过透镜观察
【详解】
（2）[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是
f=65.0cm-50.0cm=15.0cm
由图乙可知，此时物距
u=50cm-10cm=40cm＞2f
故此时成倒立、缩小的实像。
（3）[2][3]将蜡烛移至光具座上25cm刻度线处，此时物距为
50cm-25cm=25cm
2f＞u＞f
成倒立、放大的实像
v＞2f
为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向远离透镜的方向移动，应用这一成像特点可制成的光学仪器是投影仪。
[4]把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，凹透镜对光线有发散作用，延迟会聚，若要在光屏上再次成清晰的像，则需要将光屏向远离透镜的方向移动。
（4）[5]把蜡烛移至光具座上40cm刻度线处
u=50cm-40cm=10cm＜f
成正立、放大的虚像，虚像和物体在凸透镜的一侧，为了观察此时的成像特点：需要取走光屏，从光屏一侧透过凸透镜观看烛焰。
3．放大 缩小 小 10 大 不能
【详解】
（1）[1][2]当用放大镜观察自己的手指时，此时手指在凸透镜的焦点之内，成放大、正立的虚像。若看远处的物体，此时物体在凸透镜的2倍焦距之外，所以成倒立、缩小的实像。
（2）[3]由表格中数据可知，物体到凸透镜的距离即物距在逐渐增大，成的像也越小。
（3）[4]如图象
u＝v＝2f＝20cm
所以f＝10cm。
[5]把物体从距凸透镜30cm处移到15cm处的过程中，物距减小，像距增大。
[6]当把物体放到距凸透镜8cm处时，物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能呈现在光屏上。
4．烛焰 放大 近视镜 仍能
【详解】
(1)[1]在“探究凸透镜成像规律”的实验，为了使像呈现在光屏中央，应该调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度。
(2)[2]如图所示，此时物距为
u=25.0cm-10.0cm=15.0cm
而凸透镜焦距为10cm，故此时物距大于一倍焦距且小于两倍焦距，所以此时光屏上呈现的是倒立、放大的实像。
(3)[3]保持图中蜡烛、凸透镜的位置不动，将光屏远离透镜后，烛焰会再次在光屏上成清晰的像，说明像延迟会聚了，即用了光学仪器将光发散了；而远视镜的镜片是凸透镜，具有会聚作用，近视镜的镜片是凹透镜，具有发散作用；所以在蜡烛和凸透镜之间放置的是近视镜。
(4)[4]用白纸遮挡住凸透镜的一半，只是遮挡了部分折射光线，光屏上仍能形成烛焰完整的像，只是像比遮挡前要暗一些。
5．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。
6．同一高度 会聚 往上移 放大 投影仪 B
【详解】
(1)[1]在探究凸透镜成像实验中，为了使像呈现在光屏的中央，应将烛焰、凸透镜、光屏的中心大致调在同一高度上。
(2)[2]平行于主光轴的光线经过凸透镜后会形成一个最小、最亮的光斑，说明凸透镜对光线有会聚作用。
(3)[3]在实验中，蜡烛在原来的位置越烧越短，即烛焰下降。根据通过透镜光心的光线方向不变可知，像在光屏上的位置会上移。
(4)[4][5]凸透镜的焦距是11.0cm，把烛焰放在距凸透镜 16cm 处，此时物距在一倍焦距到两倍焦距之间，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、放大的实像，投影仪是利用该原理工作的。
(5)[6]在光屏上得到了一个清晰的烛焰的像，说明此时成实像。根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”可知，要使光屏上的像变大些，可将蜡烛靠近透镜，同时光屏远离透镜。
故选B。
7．放大 放大镜 倒 左 小于
【详解】
(1)[1][2]根据凸透镜成像特点可知，当物体在凸透镜一倍焦距之内时，像成正立放大的虚像，和放大镜的成像原理相同。
(3)[3]由(2)可知，将透镜另一侧的光屏移至距透镜10cm处时，此时在光屏上形成一个清晰的亮点，则亮点到凸透镜的距离就是焦距，则凸透镜的焦距为10cm，当蜡烛放置在距离透镜13cm处时，即物距在一倍到二倍焦距之间，则成倒立放大的实像。
[4][5]物距不变，换成焦距为8cm的凸透镜后，焦距变小，所成的像变小，像的位置会靠近凸透镜，应将光屏向左移动。
8．同一高度 10 E 缩小 照相机 升高 降低 完整
【详解】
（1）[1]为使成像在光屏的中心，应使烛焰中心、凸透镜的光心和光屏中心在同一高度。
（2）[2]由图甲可知，当物距u=20cm时，像距v=20cm，由
u=v=2f=20cm
可知，凸透镜的焦距为f=10cm。
（3）[3]由图乙可知，此时物距f20cm，故移动光屏到E点时，光屏上才能成清晰的像。
（4）[4][5]将蜡烛移动到A处时，此时物距u>2f，故此时所成像应为倒立、缩小的实像，利用这个成像原理，人们制成了照相机。
（5）[6][7]实验中蜡烛因燃烧逐渐变短，烛焰发出的光经凸透镜折射后，其在光屏上的像的位置将升高，此时可适当将凸透镜降低，仍可使像成在光屏中心。
（6）[8]凸透镜的上半部分打碎后，剩余的部分仍然对光有偏折作用，故光屏上呈现的仍是一个完整的像。
9．8.0 右 靠近
【详解】
（1）[1]从图甲可以看到，透镜左边是平行于主光轴的光，透镜移至如图甲所示位置时，光屏上出现一个最小最亮的光斑，那么这个光斑所在的位置就是透镜焦点所在的位置，透镜对应的位置是10.0cm，光屏对应的位置是18.0cm，故可知焦距为
f=18.0cm-10.0cm=8.0cm
（2）[2][3]若蜡烛、光屏和透镜如图乙所示，可看到蜡烛到凸透镜的距离是20.0cm，凸透镜到光屏的距离是20.0cm，由图可知该凸透镜的焦距是8.0cm，想得到一个倒立等大的实像，根据凸透镜的成像规律可知，物距应该等于两倍焦距，即是物距是16.0cm，像距也是等于两倍焦距，像距是16.0cm，从图乙可以看到，这时光源要向右移动，到达34.0cm的位置，这时物距才是16.0cm，除了要将光源移动以外，还需要将光屏靠近凸透镜，到达66.0cm的位置，这时像距才是16.0cm。
10．10.0 光屏的中央 放大 投影仪 靠近 变小 不变
【详解】
(1)[1]由图知，凸透镜对光线有会聚作用，最小、最亮的光斑即为凸透镜的焦点，所以焦距为
[2]实验时，为使像成于光屏的中央，应调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。
(2)[3][4]因物距为16cm，大于一倍焦距而小于二倍焦距，由凸透镜成像的规律知，在光屏上得到一个倒立、放大的实像；投影仪就是利用这一成像规律工作的。
[5][6]将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，即增大物距，此时像距减小，要得到清晰的像，应将光屏向靠近透镜方向移动；由知，像的放大倍数减小，像将变小。
(3)[7]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，像的形状不发生变化，折射光线减少，像变暗。
11．同一高度 缩小 照相机
【详解】
（1）[1]实验时，应调整烛焰中心、透镜中心和光屏中心大致在同一高度，以让烛焰的像成在光屏中间。
（2）[2][3]由图示知，物距为30.0cm，大于二倍焦距，烛焰在光屏上成的是倒立、缩小的实像，照相机是利用这一规律制成的。
12．点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上 倒立放大实 30.0 保持不动 老花(远视、凸透)
【详解】
(1)[1]应该改正②，改为：点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上，目的是使像呈现在光屏的中心，便于测出物距和像距。
(2)[2]已知凸透镜的焦距为10cm，蜡烛到凸透镜的距离为15.0cm，大于1倍焦距小于2倍焦距，根据凸透镜成像的规律，在右侧图示位置的光屏上接收到了清晰的倒立、放大的实像。
[3]读出刻度尺上的像距是
55.0cm-25.0cm=30.0cm
(3)[4]保持蜡烛位置不动，将凸透镜移至刻度尺上40cm位置处，根据光路是可逆的，物距变大，像距变小，像会变小，光屏保持不动，光屏上将重新接收到清晰的像。
(4)[5]近视镜是凹透镜，对光线具有发散作用，推迟了光线的会聚，因此光屏必须远离透镜，才能使光屏上得到清晰的像；远视镜是凸透镜，对光线具有会聚作用，提前了光线的会聚，因此光屏必须靠近透镜，才能使光屏上得到清晰的像，则给“眼睛”佩戴的是凸透镜的老花镜。
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