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

4.5凸透镜成像实验题巩固提升（2）2021-2022学年教科版物理八年级上册第四章
1．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。
2．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，调整实验器材，使烛焰中心、光屏中心和凸透镜的光心在______。
(2)在凸透镜不动的情况下、不断改变物距，测出对应的像距，得到物距与像距的关系图象，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)小宁同学把蜡烛移动到A处，移动光屏，找到清晰的像，此时光屏上的像应该是倒立______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”）。若蜡烛燃烧变短了，其在光屏上的像的位置将______（选填“升高”或“降低”）。
(5)同组的小丽在探究凸透镜成像实验时，不小心将凸透镜碰到地上，透镜的上半部分摔烂了，她坚持用余下的半部分继续实验，则光屏上将是______（“完整”或“不完整”）的像。
3．在做探究凸透镜成像规律的分组实验时，每组使用的凸透镜都相同。
（1）小明先让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，如图甲所示可知，该凸透镜的焦距是______cm；
（2）小刚实验时，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上摆放的位置如图乙所示，其中明显需要调整的是______。调整后，移动光屏得到一个清晰的蜡烛的像。生活中的______就是利用这个原理制成的；
（3）保持凸透镜位置不变，若使蜡烛远离透镜，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，此时的像与原来的像相比______（选填变大或变小）；
（4）小宏移动蜡烛到另一位置，在光屏总找不到像，物体到凸透镜的距离可能是______
A．20cm B．25cm C．30cm D．8cm
4．在探究凸透镜成像特点的实验中：
(1)由图甲可知，该凸透镜的焦距是______cm（提示：刻度尺，注意估读）；
(2)将蜡烛置于距离凸透镜23cm处，此时光屏上呈现烛焰______、倒立的实像，人们利用这个原理制成了______（选填光学仪器名称）；
(3)随着实验的进行，蜡烛变短，此时在光屏上得到了一个清晰的像，但像的位置偏高，如图乙所示（P点是2倍焦距处），解决的方法是______；
(4)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，应从图乙中的______（填“M”或“N”）箭头所示的方向进行观察；
(5)另一组同学操作正确，他们记录的实验数据如表，则该小组使用的凸透镜的焦距是______cm。
物距u/cm 50 45 40 30 25 23 20
像距v/cm 21.4 22.5 24 30 37.5 43.1 60
5．(1)小强用某块透镜做了图甲所示的实验，镜面垂直于阳光，在透镜下面放上白纸（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，聪明的小强就判断出该透镜的焦距f为___________cm。
(2)小强用该透镜探究“凸透镜成像规律”实验，实验前要调整烛焰的焰心、凸透镜和光屏的中心，使它们位于___________。如果实验中固定好透镜和蜡烛后，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)如图丙，小强将该透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，光屏应在____（选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰的实像。
6．在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为10cm，实验装置如图所示。
(1)实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上，其目的是 ______ ；
(2)凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm时，在光屏上出现 ______ （选填“倒立”或“正立”）、 ______ （选填“放大”或“缩小”）的 ______ （选填“实”或“虚”）像；如果小明将光源“F”与光屏位置对调，屏上 ______ （选填“会”或“不会”）出现清晰完整的像；如果在光源“F”与透镜间加一眼镜，屏上的像变模糊，向左移动光屏，像再次变清晰，则该眼镜为 ______ （选填“凸”或“凹”）透镜；
(3)同学们对小明使用的实验装置进行如下评价，其中错误的是 （____）
A．与烛焰相比，实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定
B．光源镶嵌在白色方格板上，用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小
C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，可直接测出物距和像距
D．若凸透镜的焦距未知，则利用此实验装置不能测量凸透镜的焦距
(4)光源“F”放在15cm处，其大小如图所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上。如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是 （____）
A． B． C． D．
7．在“探究凸透镜成像规律”实验中，将蜡烛、焦距等于10cm的凸透镜、光屏放在光具座上，如图所示。
（1）点燃蜡烛后，下列“调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度上”的操作，比较规范的是______（填字母）；
A．将三者分散排列，然后用目测的方法调节
B．将三者靠拢，然后用目测的方法调节
（2）把凸透镜固定在50cm处，当烛焰离凸透镜20cm时，在另一侧光屏上得到一个清晰______（填“倒立”或“正立”）的烛焰的像，随着蜡烛的燃烧，可观察到光屏上的像向______（填“上”或“下”）移动。
（3）将蜡烛放在A点，光屏放在B点，为了找到清晰的像，应将光屏向______（填“左”或“右”）移动，移动过程中光屏上的像将会______（填“变大”或“变小”）。
8．探究凸透镜的成像规律：
(1)实验前，要调节烛焰的中心和光屏的中心位于凸透镜的______上，目的是使像成在______；
(2)当烛焰、凸透镜与光屏如图甲放置时，光屏上得到一个清晰像，像的性质是倒立、______（缩小/等大/放大）的实像，这一成像特点应用是______；
(3)图甲中，若将蜡烛远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应______（靠近/远离）透镜，若不移动光屏，在凸透镜前适当的位置放置合适的______（近视眼镜/远视眼镜），也可以在光屏上再次出现清晰的像；
(4)图甲中，若蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜移到______cm刻度线时，光屏上可再次成清晰的像；
(5)若实验中将光屏换成平面镜，则从侧面______（能/不能）看到清晰、倒立的烛焰像，如图乙，将点燃的蜡烛置于凸透镜的焦点以内，人眼观察到其放大的像，若将一不透明的光屏置于图中虚线处，则人眼观察到烛焰的像______。
A．没有变化B．会被遮挡C．能成在光屏上D．亮度变暗
9．在“探究凸透镜成像规律的实验”中：
(1)如图甲所示，是小明确定焦距时所做的实验，则该凸透镜的焦距为______cm，当烛焰距凸透镜15cm时，能成倒立、_______的实像。
(2)实验一段时间后，蜡烛因燃烧变短，所成像如图乙，要使像能够在光屏的中央，应将凸透镜向______（选填“上”或“下”）调整。
(3)在上一步实验调整好像的位置后，小明取了一副近视镜放在凸透镜和蜡烛之间，要使光屏上还能呈清晰的像，可将蜡烛适当向_______（选填“左”或“右”）移动。
10．如图所示，是“探究凸透镜成像规律”的实验；
（1）将蜡烛置于图中B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，此时像和物的大小相等，则该凸透镜的焦距是 ______cm；
（2）把蜡烛移动到A处，光屏上的像变得模糊，要使像变清晰，光屏应向 ______（填“左“或右”）移动，直到光屏上呈现清晰的像，此时光屏上的像是倒立、______的实像；
（3）当光屏上成清晰的像时，小华用不透明的纸板挡住透镜下半部分，则光屏上所成的像 ______（选填“完整”或“不完整”）；
（4）实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向 ______（选填“上”或“下”）方移动。
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．小亮用焦距为10 cm的凸透镜，探究“凸透镜成像规律”的实验。
(1)把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在______，其目的是使像成在光屏中央；
(2)如图甲，小亮将蜡烛放在光具座35cm处的位置，光屏应放在______（选填“a”“b”、“c”）区域内，才能够找到清晰的倒立、______的实像，所成的像的特点与______相同（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）；
(3)若在图甲中，烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则需要将光屏向______移动，才能再次看到清晰的像；
(4)实验一段时间后，烛焰在光屏上的成像如图乙所示，为了再次看到完整的像，可以将光屏向______移动。
试卷第1页，共3页
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参考答案
1．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。
2．同一高度 10.0 D 缩小 照相机 升高 完整
【详解】
(1)[1]点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使烛焰中心、光屏中心和凸透镜的光心在同一高度上，其目的是使像成在光屏的中央。
(2)[2]由甲图可知，当
u=v=20.0cm
时，凸透镜成倒立、等大的实像，所以
2f=20.0cm
所以凸透镜的焦距为
f=10.0cm
(3)[3]如乙图所示，当蜡烛位于图中B处时，此时物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，移动光屏到D点，光屏上才能成清晰的像。
(4)[4][5][6]把蜡烛移动到A处，物距变大，像距变小，所以应将光屏靠近透镜，向左移动；此时物距大于2f，所以在光屏上成倒立缩小的实像，是照相机的原理；蜡烛燃烧变短，根据经过光心的光线的传播方向不变可知，像成在了光屏的上方，即像变高了。
(5)[7]小丽在探究凸透镜成像实验时，不小心将凸透镜碰到地上，透镜的上半部分摔烂了，她坚持用余下的半部分继续实验，由于凸透镜的下半部分仍能会聚光线而成像，所以光屏上呈现的仍然是烛焰完整的像，只是此时的像比完整凸透镜成的像要暗一些。
3．15.0 光屏 投影仪 靠近 变小 D
【详解】
（1）[1]由图可知，最小、最亮的光斑距离凸透镜的距离为
f=60.0cm-45.0cm=15.0cm
故凸透镜的焦距为15.0cm。
（2）[2][3]为了使像成在光屏的中心，在实验时，要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上，而图示的凸透镜位置偏上，因此要使凸透镜的位置下降；凸透镜的焦距为15厘米，此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距，所以物体通过凸透镜成倒立的放大的实像，利用凸透镜的这种成像情况制成了投影仪。
（3）[4][5] 使蜡烛远离透镜，则物距变大，像距变小，像变小，故光屏应向左移动，即应该靠近凸透镜，才能在光屏上呈现清晰的像。
（4）[6]若光屏上没有像，可能是因为物距小于焦距，即物距小于15cm，成了虚像，不能成在光屏上，故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
4．10.0 缩小 照相机 将光屏位置调高 N 15
【详解】
(1)[1]平行光线经过凸透镜后会聚于一点，这一点就是焦点。焦点到光心的距离是焦距，根据图示中光屏在刻度尺上的位置，可以读出该凸透镜的焦距是
30.0cm﹣20.0cm＝10.0cm
(2)[2][3]当物距u＝23cm时，大于二倍焦距，即u＞2f时，成倒立、缩小的实像，照相机就是根据这一原理制成的。
(3)[4]凸透镜成倒立的实像，像的移动方向与物体的移动相反，蜡烛变短，则像的位置会变高，所以我们可以将光屏位置调高。
(4)[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，这是因为u＜f时，成正立、放大的虚像，像和物体在透镜的同一侧，所以应从图乙中的N箭头所示的方向进行观察。
(5)[6]表格中物距等于30cm时，相距也等于30cm，当
u＝f＝2f
时，成倒立等大的实像，所以
2f＝30cm
即f＝15cm。
5．15 同一高度 蜡烛在焦点处 Ⅱ
【详解】
(1)[1]由图乙可知，当透镜与白纸间距s=15cm时，白纸被烤焦的时间t=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，则此时透镜与白纸间距即为焦距，所以f=15cm。
(2)[2]在实验前要调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，这样可以使像成在光屏中央。
[3]实验中固定好透镜和蜡烛后，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，说明光平行主光轴射出，则可能将蜡烛置于焦点处了。
(3)[4]凸透镜焦距是15cm，当把凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，物距为50cm-15cm=35cm，大于2倍焦距，所以此时成倒立缩小的实像，像在1倍和2倍焦距之间，故光屏应在Ⅱ区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰的实像。
6．使像呈现在光屏中央 倒立 缩小 实 会 凸 D C
【详解】
(1)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，像才能呈在光屏的中心。
(2)[2][3][4][5]凸透镜焦距为10cm，光源移至40cm时，u＞2f，成倒立、缩小的实像。此时，小明将蜡烛和光屏的位置对换，2f＞u＞f，在光屏上仍能成一清晰的像，此时像的性质是倒立、放大的实像。
[6]如果在光源“F”与透镜间加一眼镜，屏上的像变模糊，向左移动光屏，像再次变清晰，说明该眼镜对光线有会聚作用，则该眼镜为凸透镜。
(3)[7]A．发光二极管作为光源与烛焰相比，像更稳定，故A正确，不符合题意；
B．用同样的白色方格板做光屏，便于比较像与物的大小，故B正确，不符合题意；
C．零刻度线刻在光具座标尺的中央，这样可以直接从光具座读出物距和像距，故C正确，不符合题意；
D．若凸透镜的焦距未知，可调节物距及像距，当成等大的实像时，物距便等于2倍焦距，这样可以测出凸透镜的焦距，故D错误，符合题意。
故选D。
(4)[8]用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，只能影响像的亮暗，不影响像的性质，光源“F”放在15cm处，物距处于一倍和二倍焦距之间，成倒立放大的实像，与原物体相比，上下颠倒、左右相反，故选C。
7．B 倒立 上 左 变小
【详解】
（1）[1]掌握调整三心一线的方法，将蜡烛，透镜，光屏在光具座上移到一起，调整“三心”在同一高度，然后再分开，故选B。
（2）[2]当烛焰离凸透镜20cm时，位于2倍焦距点上，在另一侧光屏上得到一个清晰倒立的实像。
[3]随着蜡烛的燃烧，烛焰向下移动，可观察到光屏上的像向上移动。
（3）[4]由图知道，物距是50cm，大于二倍焦距，由凸透镜成像的规律知道，此时的像距在一倍焦距和二倍焦距之间，所以要使光屏靠近透镜，即向左边移动。
[5]此时，光屏到透镜的距离比像距大，移动过程中光屏靠近透镜，像会变小。
8．主光轴 光屏的中央 放大 幻灯机 靠近 近视眼镜 73.0 不能 A
【详解】
(1)[1][2]为了使像成于凸透镜的中央，应调节烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度。
(2)[3][4]由图甲知，物距小于像距，根据凸透镜成像的规律知，此时成倒立的、放大的实像；幻灯机就是利用这一原理工作的。
(3)[5]图甲中，若将蜡烛远离透镜，物距增大，根据凸透镜成像的规律知，此时像距减小，故应将光屏靠近凸透镜，才能在光屏上承接到清晰的像。
[6]若不移动光屏，要得到清晰的像，此时应增大像距，即让光进入凸透镜前先发散一次，故应在凸透镜前适当的位置近视眼镜片。
(4)[7]由图甲知，此时物距等于12.0cm，像距为23.0cm，在光的折射现象中，光路是可逆的，故将凸透镜移至73.0cm处，即物距为23.0cm，像距为12.0cm。
(5)[8]若实验中将光屏换成平面镜，则从侧面不能观察到清晰的像，因为平面镜发生镜面反射，没有反射光线进入人的眼睛。
[9]如图乙，将点燃的蜡烛置于凸透镜的焦点以内，人眼观察到其放大的像，若将一不透明的光屏置于图中虚线处，此时并没有遮挡住入射光线，烛焰的光进入凸透镜没有变化，故所成的虚像仍无变化。
故选A。
9．11.0 放大 下 左
【详解】
(1)[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，凸透镜到焦点的距离
L=41.0cm-30.0cm=11.0cm
则凸透镜的焦距
f=L=11.0cm
[2]把蜡烛放在距凸透镜15cm处，此时2f>u>f，成倒立、放大的实像。
(2)[3]蜡烛在燃烧中不断变短，烛焰向下移动，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，根据过光心的光线传播方向不变，可向上移动光屏，或向上移动蜡烛，或向下移动凸透镜。
(3)[4]近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使原来会聚的光线推迟会聚，蜡烛向左远离凸透镜，才能在光屏上得到清晰的像。
10．10.0 左 缩小 完整 上
【详解】
（1）[1]由题意可知，此时物距与像距均为20cm，故由凸透镜成像规律可知，此时物距与像距均等于二倍焦距，故可知该凸透镜的焦距为10cm。
（2）[2][3]由题意可知，把蜡烛移到A处后，物距变大，由“物远像近像变小”的规律可知，应将光屏靠近透镜，即向左移动；此时物距大于二倍焦距，所以在光屏上成倒立缩小的实像。
（3）[4]用不透明的纸板挡住透镜下半部分，蜡烛发出的光线依然会射向凸透镜的上半部分，经凸透镜上半部分折射后，同样可以会聚成像，所以光屏上所成的像依然是完整的。
（4）[5]蜡烛变短，由于光屏上所成的像是倒立的，所以烛焰的像在光屏上的位置会向上方移动。
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．同一高度 c 放大 投影仪 右 上
【详解】
(1)[1]为了使烛焰成像于光屏的中央，应使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度。
(2)[2][3][4]由题知，该凸透镜的焦距为10cm，由图知，当将蜡烛放在光具座35cm处的位置时，物距为
则
根据凸透镜成像的规律知
故光屏应放在c区域内，才能够找到清晰的倒立、放大的实像；所成的像的特点与投影仪相同。
(3)[5]若在图甲中，烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，因近视镜的镜片是凹透镜，凹透镜对光有发散作用，此时相当于增大了像距，为了再次看到清晰的像，则需要将光屏向右移动。
(4)[6]实验一段时间后，由通过光心的光线传播方向不变可知，烛焰在光屏上的成像上移，为了再次看到完整的像，可以将光屏向上移动。
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