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第2课时 实验：探究凸透镜成像规律
基础聚焦
1、如图所示,烛焰在光屏上成清晰的像。当把蜡烛向左移动一段距离,要在光屏上再次成一个清晰的像,应该（ ）
A、保持凸透镜不动,光屏向左移
B、保持凸透镜不动,光屏向右移
C、保持凸透镜和光屏都不动
D、以上说法都不对
2、为了在光屏上得到一个与物体大小相等的像,应使用哪种光具（ ）
A、平面镜 B、凹面镜 C、凸透镜 D、小孔
3、凸透镜成像时,下列说法中不正确的是（ ）
A、实像总是倒立的,虚像总是正立的
B、实像总是缩小的,虚像总是放大的
C、实像可成在光屏上,虚像不能成在光屏上
D、实像是由实际光线会聚而成的,而虚像不是由实际光线会聚而成的
4、如图所示是王亚平太空授课做水球透镜实验时的情景,通过水球可以看到她的像。下列说法正确的是（ ）
A、物像在透镜同侧 B、物距小于一倍焦距
C、成的是虚像 D、将透镜远离人,像会变小
5、一个物体在凸透镜前20cm处时,在透镜另一侧上成一个倒立、缩小的实像,则该凸透镜的焦距符合（ ）
A、10cm＜f＜20cm B、f＞10cm C、f＜10cm D、f＞20cm
6、某同学用光具座做凸透镜成像实验时,蜡烛的像成在光屏的下方。为了使像能成在光屏的中央,下列操作可达到目的的是（ ）
A、将蜡烛往下移 B、将蜡烛往上移 C、将凸透镜往下移 D、将光屏往上移
7、小宁把烛焰先后放在如图所示凸透镜左边的a、b、c、d和e点,同时调整光屏,则：
(1)当烛焰在a位置时,移动光屏找到像、此时屏上成的是一个 的 像
(2)移动烛焰位置,当光屏上出现一个倒立、放大的实像时,烛焰的位置可能在图中 点。
(3)无论怎样移动光屏,光屏上都不出现烛焰的像,则烛焰的位置可能在图中 点,此时眼晴透过凸透镜朝 看,可看到一个 的 像。
(4)把烛焰从a点移到d点的过程中,像到透镜的距离 ,像的大小 (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
8、小金用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图所示：
(1)实验过程中,当蜡烛距凸透镜18cm时,移动光屏至某一位置,能在光屏上得到一个等大清晰的像,则该凸透镜的焦距是 cm。
(2)实验过程中,不小心将一小片不透明的物质粘在凸透镜上,则光屏上的像 (填字母)。
A、像是完整的,像的大小不变
B、像是完整的,像的大小变小
C、像是不定整的,像中间有一个黑点
D、像是不完整的,像中间有不透明物质的像
(3)小金多次实验后发现,当光屏上呈现烛焰清晰的像时,将蜡烛和光屏的位置对调,仍能在光屏上得到一个清晰的像,出现这种现象的原因是 。
思维拓展
9、如图所示的四种情况,S是发光点,S 是S经凸透镜后所成的像,MN 是凸透镜的主光轴,下列不可能是凸透镜成像结果的是（ ）
A B C D
10、在做“探究凸透镜成像的规律”实验中,平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上一点,如图甲所示：
(1)由图甲可知f= cm,当把蜡烛放在图乙位置时,移动光屏,在光屏上能成 、缩小的实像。
(2)凸透镜的位置固定不动,当蜡烛向右(靠近透镜)移动一段距离后,要在光屏上再次成清晰的像,需将光屏向 (选填“左”或“右”)移动。
(3)若用不透明纸遮住透镜的一半,光屏上的像 (填字母)。
A、无影响 B、变为原来的一半
C、能成完整的像,像变暗 D、不成像
11、小阳用一个凸透镜分别观察近处课本上的字和远处黑板上的字,发现看到的字的情况是不同的,由此他提出了探究问题,并利用一个焦距为10cm的凸透镜、高度为5cm的发光物体、刻度尺、光屏、光具座等器材,按照正确的实验步骤完成了实验,并将实验中测得的部分数据记录在了表中。
物距u(cm) 14 15 16 17 18 19
像高h(cm) 12.5 10.0 8.3 6.3 5.6
(1)当物距为17cm时,像高可能为 (填字母)。
A、8.4cm B、7.1cm C、6.2cm
(2)该实验中光屏上成 (选填“放大”或“缩小”)的实像,你判断的依据是 。
12、某同学用长为240cm的光具座做凸透镜成像实验,选用焦距为60cm的凸透镜,当烛焰放在距透镜为180cm处时,他无论怎样移动光屏都找不到最清晰的像,试在图中取两条从A点出发的特殊光线,大致画出像A 的位置,并解释找不到像的原因。
创新应用
13、老师让大家一起探究“凸透镜成像的规律”,准备了凸透镜、凹透镜、光具座、蜡烛、光屏、
火柴盒等器材。
(1)老师在挑选透镜时,把两个透镜甲、乙分别正对太阳光,在光屏上出现了如图I所示的光斑,你认为他应该选择 (选填“甲”或“乙”)透镜来进行实验。
(2)为了使烛焰的像出现在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏,使烛焰和光屏的中心在 。
(3)如图Ⅱ所示,烛焰在光屏上成倒立、等大的像,则凸透镜的焦距f为 cm。
(4)实验时,蜡烛由于燃烧而变短了一点,此时,像会成在光屏的 (选填“上”或“下”)半部分,如果想让像成在光屏中央,应将透镜向 (选填“上”或“下”)移动。
(5)如图Ⅲ所示,若切除凸透镜中间的阴影部分后,把剩余部分重新结合在一起,然后将蜡烛放在P点,则蜡烛能成 个像。
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第2课时 实验：探究凸透镜成像规律
基础聚焦
1、如图所示,烛焰在光屏上成清晰的像。当把蜡烛向左移动一段距离,要在光屏上再次成一个清晰的像,应该（▲）
A、保持凸透镜不动,光屏向左移
B、保持凸透镜不动,光屏向右移
C、保持凸透镜和光屏都不动
D、以上说法都不对
【答案】A
【解析】掌握凸透镜成像的规律，根据成实像时，物近像远像变大的特点进行分析。
【分析】凸透镜成像规律是光学的难点，在平时学习中要熟练掌握成像特点与物距、像距的关系，此题应用成实像时，物近像远像变大的特点分析很简单。
【详解】由题意知，物距小于像距，此时成倒立放大的实像；当把蜡烛向左移动一段距离，根据成实像时，物近像远像变大的特点，可知，为了能在光屏上得到清晰的像，保持凸透镜位置不变，光屏应该向左移动。故选：A。
2、为了在光屏上得到一个与物体大小相等的像,应使用哪种光具（▲）
A、平面镜 B、凹面镜 C、凸透镜 D、小孔
【答案】C
【解析】【分析】【详解】略
3、凸透镜成像时,下列说法中不正确的是（▲）
A、实像总是倒立的,虚像总是正立的
B、实像总是缩小的,虚像总是放大的
C、实像可成在光屏上,虚像不能成在光屏上
D、实像是由实际光线会聚而成的,而虚像不是由实际光线会聚而成的
【答案】B
【解析】本题考查实像和虚像的定义。实像是实际光线会聚成的像，虚像不是实际光线会聚成的，而是实际光线的反向延长线会聚成的；实像可以用光屏接收到，虚像不能光屏接收到；实像都是倒立的，虚像都是正立的，且实像和虚像都能用眼睛观察到。
【分析】这是考查对实像和虚像定义的理解，请同学们理解好小孔成像、平面镜成像、凸透镜成的各种像的原理。
【详解】本题主要考查凸透镜成像时实像与虚像有区别，实像是由实际光线会聚的，总是倒立的，可以成在光屏上，凸透镜所成的实像有放大、缩小及等大的，虚像则不是由实际光线会聚的，总是正立的，不能成在光屏上，且只有放大的。A、凸透镜成的实像都是倒立的，虚像都是正立的，故A正确；B、凸透镜可以成放大、缩小和等大的实像，只能成放大的虚像，故B错误；C、实像可成在光屏上，虚像不能成在光屏上，故C正确；D、实像是由实际光线会聚而成的，虚像是由折射光线的反向延长线相交形成的，故D正确。故答案为：B。
4、如图所示是王亚平太空授课做水球透镜实验时的情景,通过水球可以看到她的像。下列说法正确的是（▲）
A、物像在透镜同侧 B、物距小于一倍焦距
C、成的是虚像 D、将透镜远离人,像会变小
【答案】D
【解析】凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像；凸透镜成实像时，物距变大，像距减小，像变小。
【分析】根据物距和像距的关系，判断凸透镜成像性质和应用，是一种常用的方法，一定要熟练掌握。
【详解】根据图示可知，像为倒立、缩小的实像，此时的物距应大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距焦距之间，像与物体在凸透镜的两侧；那么水球相当于凸透镜，照相机（或摄像机等）就是利用这一成像原理，将透镜远离人，物距变大，像距变小，像会变小，故ABC错误，D正确。故选：D。
5、一个物体在凸透镜前20cm处时,在透镜另一侧上成一个倒立、缩小的实像,则该凸透镜的焦距符合（▲）
A、10cm＜f＜20cm B、f＞10cm C、f＜10cm D、f＞20cm
【答案】C
【解析】凸透镜成实像时：u＞2f,成倒立缩小的实像；利用题中给出的物距数值与焦距建立不等式，解出焦距满足的条件。
【分析】此类题先根据题干中给出的像的性质，找出物距和焦距的不等式关系，解出焦距符合的条件，从选择项中选出正确答案。
【详解】物体放在离凸透镜20cm处，成一个缩小、倒立的实像，所以u=20cm＞2f,f＜10cm，故选C。
6、某同学用光具座做凸透镜成像实验时,蜡烛的像成在光屏的下方。为了使像能成在光屏的中央,下列操作可达到目的的是（▲）
A、将蜡烛往下移 B、将蜡烛往上移 C、将凸透镜往下移 D、将光屏往上移
【答案】A
【解析】要解决此题，需要掌握凸透镜成像的特点，知道凸透镜在光屏上成的是倒立的实像。像与物的上与下正好相反。
【分析】此题主要考查了凸透镜成像的特点，要理解凸透镜成倒立实像的意义。
【详解】凸透镜成像时，在光屏上形成倒立的实像。用光具座做凸透镜成像实验时，蜡烛的像成在了光屏下方，为了使蜡烛的像能成在光屏中央，蜡烛应相对于凸透镜向下移。所以可以将蜡烛向下移，或将凸透镜向上移，或将光屏向下移。故选：A。
7、小宁把烛焰先后放在如图所示凸透镜左边的a、b、c、d和e点,同时调整光屏,则：
(1)当烛焰在a位置时,移动光屏找到像、此时屏上成的是一个 ▲ 的 ▲ 像
(2)移动烛焰位置,当光屏上出现一个倒立、放大的实像时,烛焰的位置可能在图中 ▲ 点。
(3)无论怎样移动光屏,光屏上都不出现烛焰的像,则烛焰的位置可能在图中 ▲ 点,此时眼晴透过凸透镜朝 ▲ 看,可看到一个 ▲ 的 ▲ 像。
(4)把烛焰从a点移到d点的过程中,像到透镜的距离 ▲ ,像的大小 ▲ (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】（1）倒立、缩小；实；（2）c、d；（3）e；烛焰；正立、放大；虚；（4）变大；变大
【解析】【分析】【详解】略
8、小金用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验,装置如图所示：
(1)实验过程中,当蜡烛距凸透镜18cm时,移动光屏至某一位置,能在光屏上得到一个等大清晰的像,则该凸透镜的焦距是 ▲ cm。
(2)实验过程中,不小心将一小片不透明的物质粘在凸透镜上,则光屏上的像 ▲ (填字母)。
A、像是完整的,像的大小不变
B、像是完整的,像的大小变小
C、像是不定整的,像中间有一个黑点
D、像是不完整的,像中间有不透明物质的像
(3)小金多次实验后发现,当光屏上呈现烛焰清晰的像时,将蜡烛和光屏的位置对调,仍能在光屏上得到一个清晰的像,出现这种现象的原因是 ▲ 。
【答案】（1）9；（2）A；（3）光在折射时，光路是可逆的
【解析】【分析】【详解】（1）根据题意，当烛焰距凸透镜18cm时，移动光屏至某一位置，在光屏上成倒立、等大的实像，说明此时满足18cm=u=2f,所以f=9cm。（2）不小心将一小片不透明的物质粘在凸透镜上，没有挡住的部分，仍能折射光线成像，所以光屏上所成的像是完整的，像的大小不变，只是会聚光线比原来变少，像变暗了，故A正确。（3）当光屏上呈现蜡烛清晰的像时，将蜡烛和光屏位置对调，仍能在光屏上接收到清晰的像，这是因为光在发生折射时，具有可逆性的特点。故答案为：（1）9；（2）A；（3）光在折射时，光路是可逆的。
思维拓展
9、如图所示的四种情况,S是发光点,S 是S经凸透镜后所成的像,MN 是凸透镜的主光轴,下列不可能是凸透镜成像结果的是（▲）
A B C D
【答案】B
【解析】【分析】【详解】
只有B不可能成像。故选：B。
10、在做“探究凸透镜成像的规律”实验中,平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在光屏上一点,如图甲所示：
(1)由图甲可知f= ▲ cm,当把蜡烛放在图乙位置时,移动光屏,在光屏上能成 ▲ 、缩小的实像。
(2)凸透镜的位置固定不动,当蜡烛向右(靠近透镜)移动一段距离后,要在光屏上再次成清晰的像,需将光屏向 ▲ (选填“左”或“右”)移动。
(3)若用不透明纸遮住透镜的一半,光屏上的像 ▲ (填字母)。
A、无影响 B、变为原来的一半
C、能成完整的像,像变暗 D、不成像
【答案】（1）10；倒立；（2）右；（3）C
【解析】（1）凸透镜的焦距是使平行于主光轴的光会聚的点到光心的距离；由图得到物距和像距，由凸透镜成像规律可知成像特点。（2）搞清像距和物距之间的关系．知道物距越大，像距越小，成的像也越小；物距越小，像距越大，成的像也越大。（3）当将凸透镜的部分遮住时，凸透镜仍能成完整的像。
【分析】本题考查凸透镜成像规律的探究及应用，关键是熟记成像规律的内容，并做到灵活运用。
【详解】（1）根据焦距的定义，此时光屏到凸透镜的距离为焦距，f=60cm-50cm=10cm。由乙图可知，物距u=30cm,物距大于二倍焦距，所以光屏上能成倒立缩小的实像。（2）根据物距与像距的变化规律可知，蜡烛离凸透镜越近，像离凸透镜越远，光屏上得到的清晰像越大，把蜡烛向凸透镜靠近时，要在光屏上成清晰的像，光屏应远离凸透镜，即向右移动。（3）挡住透镜上半部分，下半部分仍能折射光线成像，所以光屏上所成的像是完整的，只是会聚光线比原来变少，像变暗了，像仍然是完整的，且大小不变，故C正确。故答案为：（1）10；倒立；（2）右；（3）C
11、小阳用一个凸透镜分别观察近处课本上的字和远处黑板上的字,发现看到的字的情况是不同的,由此他提出了探究问题,并利用一个焦距为10cm的凸透镜、高度为5cm的发光物体、刻度尺、光屏、光具座等器材,按照正确的实验步骤完成了实验,并将实验中测得的部分数据记录在了表中。
物距u(cm) 14 15 16 17 18 19
像高h(cm) 12.5 10.0 8.3 6.3 5.6
(1)当物距为17cm时,像高可能为 ▲ (填字母)。
A、8.4cm B、7.1cm C、6.2cm
(2)该实验中光屏上成 ▲ (选填“放大”或“缩小”)的实像,你判断的依据是 ▲ 。
【答案】（1）B；（2）放大；像的高度大于5cm
【解析】（1）凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大，物距增大，像距减小，像变小。（2）像是放大的还是缩小的，可以通过像的高度判断。
【分析】凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大，物距增大，像距减小，像变小，这条实验结论在凸透镜成像习题中应用广泛。
【详解】（1）凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大，物距增大，像距减小，像变小，实验中的物距分别为14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm,物距逐渐变大，像变小，所以像的高度在8.3cm—6.3cm之间，故选B。（2）实验中的物距分别为14cm、15cm、16cm、17cm、18cm、19cm,像的高度分别为12.5cm、10.0cm、8.3cm、7.1cm、6.3cm、5.6cm,像的高度多大于发光物体高度5cm,所以像是放大的。故答案为：（1）B；（2）放大；像的高度大于5cm。
12、某同学用长为240cm的光具座做凸透镜成像实验,选用焦距为60cm的凸透镜,当烛焰放在距透镜为180cm处时,他无论怎样移动光屏都找不到最清晰的像,试在图中取两条从A点出发的特殊光线,大致画出像A 的位置,并解释找不到像的原因。
【答案】如图所示：
凸透镜的三条特殊光线：过光心不改变方向；平行于主光轴的光线过凸透镜会聚在焦点上；过焦点的光线经凸透镜平行于主光轴射出。A点射出无数条光线，有一条平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过焦点，有一条过光心不改变方向，如图得到A B 是蜡烛AB的像。A B 成在光具座以外，所以光屏上不能接到像。
【解析】凸透镜的三条特殊光线：过光心不改变方向；平行于主光轴的光线过凸透镜会聚在焦点上；过焦点的光线经凸透镜平行于主光轴射出。
【分析】掌握凸透镜和凹透镜的三条特殊光线对于作图非常有帮助。凸透镜的三条特殊光线：过光心不改变方向；平行于主光轴的光线过凸透镜会聚在焦点上；过焦点的光线经凸透镜平行于主光轴射出。凹透镜的三条特殊光线：过光心不改变方向；平行于主光轴的光线过凹透镜发散，发散光线的反向延长线过凹透镜的焦点；指向焦点的平行射出。
【详解】如图所示：
凸透镜的三条特殊光线：过光心不改变方向；平行于主光轴的光线过凸透镜会聚在焦点上；过焦点的光线经凸透镜平行于主光轴射出。A点射出无数条光线，有一条平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后过焦点，有一条过光心不改变方向，如图得到A B 是蜡烛AB的像。A B 成在光具座以外，所以光屏上不能接到像。
创新应用
13、老师让大家一起探究“凸透镜成像的规律”,准备了凸透镜、凹透镜、光具座、蜡烛、光屏、
火柴盒等器材。
(1)老师在挑选透镜时,把两个透镜甲、乙分别正对太阳光,在光屏上出现了如图I所示的光斑,你认为他应该选择 ▲ (选填“甲”或“乙”)透镜来进行实验。
(2)为了使烛焰的像出现在光屏的中央,应调整烛焰、凸透镜和光屏,使烛焰和光屏的中心在 ▲ 。
(3)如图Ⅱ所示,烛焰在光屏上成倒立、等大的像,则凸透镜的焦距f为 ▲ cm。
(4)实验时,蜡烛由于燃烧而变短了一点,此时,像会成在光屏的 ▲ (选填“上”或“下”)半部分,如果想让像成在光屏中央,应将透镜向 ▲ (选填“上”或“下”)移动。
(5)如图Ⅲ所示,若切除凸透镜中间的阴影部分后,把剩余部分重新结合在一起,然后将蜡烛放在P点,则蜡烛能成 ▲ 个像。
【答案】（1）乙；（2）凸透镜的主光轴上；（3）10.0；（4）上；下；（5）两
【解析】（1）凸透镜对光线具有会聚作用，凹透镜对光线具有发散作用；（2）为使像能成在光屏的中央，应调节凸透镜、光屏、烛焰的中心在同凸透镜的主光轴上；（3）焦距是指从焦点到凸透镜的距离，u=υ=2f成等大的实像，根据图Ⅱ读出便可；（4）根据凸透镜成倒立实像进行分析，若物体相对于凸透镜向下移动，则像向上移动；（5）因为凸透镜中间厚，边缘薄，切去部分后相当于两个透镜。据此分析解答。
【分析】此题是探究凸透镜成像的实验，考查了学生对实验操作的要求，为使像成在光屏的中央，应使凸透镜、烛焰、光屏的中心大致在同一高度处，同时还考查了凸透镜成像的规律及应用，要注意理解应用。
【详解】（1）图甲光斑的中间比较暗，图乙中间出现亮斑，所以甲对光线具有发散作用，是凹透镜，乙对光线具有会聚作用，是凸透镜，所以要选择乙透镜探究“凸透镜成像的规律”。（2）为了使烛焰的像出现在光屏的中央，应调整烛焰、凸透镜和光屏，使烛焰和光屏的中心在凸透镜的主光轴上。（3）如图Ⅱ所示烛焰在光屏上成倒立、等大的像，u=υ=2f=50.0cm-30.0cm=20.0cm，则凸透镜的焦距f=10.0cm。（4）蜡烛燃烧变短，根据过凸透镜光心的光线传播方向不变可知，像成在了光屏的上方，为了使像仍成在光屏中央，可以将透镜向下移动或将光屏向上移动。（5）因为凸透镜中间厚，边缘薄，切去部分后相当于两个透镜，光心位置改变了，上面的像下移、下面的像上移，将错位成两个像。故答案为：（1）乙；（2）凸透镜的主光轴上；（3）10.0；（4）上；下；（5）两。
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