专题训练：探究凸透镜成像规律（15道＋答案解析）

重难点过关：探究凸透镜成像规律实验
1．小明在实验室探究凸透镜成像的规律。
（1）如图甲所示，他让一束平行于主光轴的光射向凸透镜，在图中的光屏上得到了一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距是　 　cm；
（2）他把蜡烛、凸透镜、光屏依次固定到光具座上，并调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一　 　上。当蜡烛和凸透镜位于如图乙所示位置时，移动光屏到适当位置，会在光屏上得到清晰的　 　立的、　 　的实像，这与生活中的　 　原理相同；
（3）保持凸透镜的位置不动，他又将蜡烛向左移动了一些，光屏上的像变得模糊，为了让光屏上再次得到清晰的像，应将光屏适当向　 　移动。
2．在探究“凸透镜成像规律”的实验中。
（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折射后，在光屏上形成了一个最小最亮的光斑。由图可知，凸透镜对光线具有　 　作用，该凸透镜的焦距是　 　cm；
（2）在图乙中为了能使像清晰地成在光屏的中央，要调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在　 　。移动蜡烛和光屏，当蜡烛和凸透镜处于图乙位置时，要使光屏上恰好能得到清晰的像，光屏应　 　（选填“靠近”或“远离”）凸透镜移动，我们生活中的　 　（选“放大镜”、“照相机”或“投影仪”）就是根据这一原理制成的；
（3）如图丙所示，蜡烛位置不变，移动透镜至45cm刻度线处，则人眼在　 　（选填“A”、“B”或“C”）处能观察到蜡烛的像，像是图丁中的　 　（选填“1”、“2”、“3”或“4”）；
（4）光屏上得到烛焰清晰的像时，同组同学不小心用手指尖摸到凸透镜，此时光屏上　 　。（选填“会有指尖的像”、“会出现指尖的影子”或“烛焰的像变暗了一些”）
3．如图所示，小红用焦距为10cm的凸透镜“探究凸透镜成像的规律”。
（1）先组装器材，调节烛焰、透镜、光屏，使它们的中心在同一水平高度上，这样做的目的是 　 　；
（2）如图所示，将凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，小红把蜡烛移到20cm刻度线处，再把光屏 　 　（选填“向左”或“向右”）移动，光屏上会呈现清晰的烛焰像，这是一个倒立、　 　（选填“放大”或“缩小”）的实像。
（3）接着，小红用厚纸板遮住凸透镜的上半部分，则烛焰所成像的大小将 　 　，亮度将 　 　；
（4）保持凸透镜的位置不变，把蜡烛移到45cm刻度线处，无论怎样移动光屏，光屏上始终接收不到像，小红能观察到像的方法是 　 　。
4．小明和小红进行“探究凸透镜成像规律”实验。
（1）为了测出所用凸透镜的焦距，小明将透镜对着太阳，如图甲所示，移动白纸位置直到白纸上出现最小最亮的点，测量出该点到透镜光心距离即为焦距。小红指出小明的操作中存在的错误是 　 　，改正错误后，小明用正确方法测出凸透镜焦距为10cm；
（2）为了使得蜡烛的像成在光屏的中央，小明认为应该使烛焰中心、光屏中心和凸透镜的中心位于 　 　而小红则认为只要将烛焰中心、光屏中心和凸透镜光心调至如图乙所示的一条倾斜直线上即可。在进行多次实验比较后，发现 　 　的方法更为合理。
（3）正确操作的前提下，当蜡烛、透镜和光屏调至图丙位置时，光屏上恰好出现了清晰的像，该像为倒立、　 　（缩小/放大/等大）的实像；若保持丙图中蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜移至 　 　cm时，光屏上再次出现清晰的像；
（4）实验时，光屏上已经得到了蜡烛清晰的像，一位同学用手指捏住凸透镜防止其移动，则光屏上 　 　（有没有）手指的像或影子，光屏上蜡烛的像 　 　（完整/不完整）。
（5）当光屏上呈现清晰的像时，保持蜡烛和凸透镜位置不变，取一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，所成的像与原来的像相比，变 　 　（亮/暗）了。
（6）实验完成之后，小红将小丽同学的眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，如图丁所示，光屏上原来清晰的像变得模糊了，将光屏向远离凸透镜方向移动适当距离后，光屏上的像再次清晰，则小丽同学的眼睛为 　 　（近视眼/远视眼）。
5．在“探究凸透镜成像规律”的实验中．
（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．由图甲可知，凸透镜的焦距为　 　cm．
（2）把烛焰放在如图乙所示，在凸透镜另一侧移动光屏，光屏上呈现了烛焰清晰的像．在光屏上得到一个倒立、　 　（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，　 　（选填“投影仪”、“照相机”或“放大镜”）就是利用这一成像规律工作的．如果撤掉光屏，眼睛在A处　 　（选填“能”或“不能”）看到这个像．
（3）如图丙，把蜡烛放在二倍焦距以外的a点，移动光屏找到清晰的像；接着光屏和凸透镜不动，把蜡烛从a点移到b点，要使烛焰的像还能清晰地呈在光屏上，可以将光屏　 　（靠近/远离）凸透镜，或者光屏不动，在凸透镜和蜡烛间再加一个　 　（选填“凸透镜”或“凹透镜”）．
6．洋洋同学在探究“凸透镜成像规律及应用”的活动中，选用了焦距未知的凸透镜。
（1）将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为　 　cm；
（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，并调整蜡烛火焰、凸透镜及光屏三者的中心，使其大致在　 　，为实验探究做好准备；
（3）如图乙所示，将点燃的蜡烛移到标尺10cm处，再移动光屏，直到在光屏上得到一个倒立、　 　（“放大”“缩小”或“等大”）的实像；生活中　 　（填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）就是利用这一成像原理来工作的；
（4）若保持凸透镜的位置不变，将步骤（3）中蜡烛向左移动，要想在光屏上再次成清晰的像，应将光屏向　 　（“左”或“右”）调节，且光屏上的像将　 　（填“变大”、“变小”或“不变”）；
（5）现将光屏和蜡烛的位置互换，光屏上　 　（“能”或“不能”）得到清晰的像。
7．在”探究凸透镜成像的规律”实验中，所用凸透镜的焦距是10cm，实验装置如图。
（1）当把点燃的蜡烛放在20cm刻度处时，为了能使像清晰的成在光屏的中央位置，要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在　 　 ；
（2）当把蜡烛移到35cm刻度处时，移动光屏可得到一个　 　的实像；保持透镜位置不变，若要使所成的像变大，应将蜡烛向　 　（选填“左”或“右”）移动；
（3）小吴将蜡烛远离透镜至10m刻度处，此时光屏上得到的像是倒立、　 　（选填“等大”“缩小”或“放大”）的实像，若用不透明的物体挡住透镜的上半部分，光屏上　 　（选填“能”或“不能”）成完整的像；
（4）当蜡烛燃烧一段时间后会变短，烛焰的像会往　 　（选填“上”或“下”）偏离光屏中心。
8．在“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）如图甲，平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=　 　cm；实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心，使它们在　 　高度上。
（2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、　 　的实像。
（3）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。
（4）如图丙，在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜是　 　眼镜（选填“近视”或“远视”）。
9．在探究凸透镜成像规律时，小明用若干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，如图所示，实验使用的凸透镜焦距为10cm。
（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　 　；
（2）凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm 刻度处，在光屏上出现倒立、缩小的　 　（选填“实”或“虚”）像，生活中的　 　就是利用这一成像规律工作的。之后，小明将光源移至8cm 刻度处，他通过凸透镜可以看到光源成　 　（选填“倒立”或“正立”）、放大的虚像。
（3）将光源“F”移至 15cm 刻度处，光源“F”大小如图所示。用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，光屏上所成的像是图中的　 　图（填字母）。
（4）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．实验使用的光源不会晃动，光屏上所成的像比较稳定
B．光屏所用的白色方格板与光源的底板相同，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，可直接读出物距和像距
D．若凸透镜的焦距未知，利用此实验装置不能测量它的焦距
10．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，凸透镜固定在50cm处，并调节蜡烛、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，如图所示。
（1）当蜡烛放在光具座30cm处，移动光屏，光屏上得到倒立、等大的实像，则该凸透镜的焦距f＝　 　cm；
（2）当蜡烛放在光具座20cm处，移动光屏，得到像的特点是：倒立、　 　（选填“放大”或“缩小”）的实像，　 　就是利用这一原理制成的（填一光学仪器名称）；
（3）当蜡烛放在光具座45cm处，观察到正立、放大的　 　像（选填“实”或“虚”）。
11．如图所示，利用图甲来测凸透镜的焦距，利用图乙来探究凸透镜成像的规律，在如图乙所示的位置光屏上成清晰的像：
（1）由图甲可知凸透镜的焦距是　 　cm；
（2）图乙中成像的特点与生活中的　 　成像原理相同；
（3）在图乙的基础上，将蜡烛移动到30cm的位置，则光屏应该往　 　（填“靠近”、“远离”）透镜的方向移动才能在光屏上成清晰的像，此时的像是倒立　 　（填“放大”、 “等大”、“缩小”）的实像。
12．小明实验“探究凸透镜成像的规律”。
（1）小明用蜡烛作为物体，把蜡烛、凸透镜、光屏依次固定在光具座上，点燃蜡烛后，调整烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在　 　；
（2）如图所示，小明观察到光屏上呈现清晰的像，此时像和物大小恰好相等，则该凸透镜焦距为　 　cm。小明把蜡烛向右移动到35cm刻度线处，屏上的像变得模糊，要使像变清晰，光屏应向　 　（选填“左”或“右”）适当移动一段距离，当光屏上的像清晰后，观察到光屏上呈现烛焰倒立、　 　的实像。此成像规律常应用在　 　（选填“照相机”或“投影仪”）上；
（3）小明继续将蜡烛向右移动至45cm刻度线处，无论怎样移动光屏，光屏上都没有烛焰的像，此时眼睛在光屏一侧通过透镜会观察到烛焰的　 　像。
13．小伟用如图所示装置探究“凸透镜成像的规律”，所用凸透镜焦距为10cm。
（1）实验时，首先要使烛焰，凸透镜、光屏的中心在同一高度，目的是　 　；
（2）蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、　 　（选填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理；
（3）接下来小伟将蜡烛向靠近凸透镜方向移动一段距离，为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像，他应将光屏　 　透镜（选填“靠近”或“远离”）；
（4）当烛焰通过凸透镜在光屏上成一实像时，小伟用不透明的纸挡住透镜上半部分，则光屏上所成的是　 　（选填“完整的”或“不完整的”）像。
14．小华用如图甲所示的装置进行“探究凸透镜成像规律”实验。
（1）首先，他应调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在同一　 　，以便进行后续实验；
（2）当蜡烛、透镜和光屏的位置如图甲所示时，光屏上出现烛焰等大的像，则凸透镜的焦距为　 　cm；保持凸透镜位置不变，将蜡烛移到10cm刻度线处，并适当移动光屏，光屏上可出现烛焰清晰的像，像比物　 　（选填“大”或“小”）；此时将蜡烛与光屏位置对调，光屏上也能出现烛焰清晰的像，这个像比前一次像　 　（选填“大”或“小”）；若此时撤去光屏，烛焰　 　（选填“能”或“不能”）成像；
（3）图乙是据实验画出的像距和物距之间的关系图像；
①由图可知，当物体靠近透镜，所成的像将　 　（选填“靠近”或“远离”）透镜；
②我们把像距与物距的比值称为像的放大率。当放大率等于2时，像距是物距的　 　倍。
15．如图所示，小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中：
（1）组装器材时，为了使像成在光屏中央，除了将光源、凸透镜和光屏依次放在光具座上，还应调整它们的中心大致在　 　。如图甲所示，让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑。该凸透镜的焦距为　 　cm；
（2）如图乙所示摆放蜡烛和凸透镜，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、缩小的实像。日常生活中，　 　（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一原理；
（3）保持图乙所示的凸透镜位置不变，将蜡烛向右移动15.0cm，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向　 　移动一段距离；
（4）如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成像时的像距v和物距u关系的图像，由图像可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐　 　；（选填“增大”或“减小”）
（5）实验完成之后，小明把爷爷的远视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，如图丁所示，光屏上原来清晰的像变得模糊了，若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改变蜡烛和凸透镜位置的情况下，应将光屏　 　凸透镜。（选填“靠近”或“远离”）
答案解析部分
1．【答案】（1）15.0（2）高度；倒；放大；投影仪（3）左
【解析】（1）由甲图可知，分度值为1cm，凸透镜在25.0cm处，光屏在40.0cm处，则由焦距的概念知，该凸透镜的焦距为f＝40.0cm﹣25.0cm＝15.0cm
（2）由乙图知，此时蜡烛在20.0cm刻度处，即u=20.0cm。此时f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律可知，在光屏上成倒立放大实像。生活中所用的投影仪是利用这个原理制成的。
（3）物近像远像变大，像与物同方向运动，物向左，像和光屏都要向左。
2．【答案】（1）会聚；10.0（2）同一高度；远离；投影仪
（3）B；4（4）烛焰的像变暗了一些
【解析】(2)由乙图可知，物体在一倍二倍焦距之间，故光屏应在二倍焦距之外，即光屏此时应远离凸透镜；此时成倒立放大的实像，利用这一原理制作了投影仪。
(3)凸透镜焦距为10cm，使蜡烛位置不变，移动透镜至45cm刻度线处，这时的u=9cm，小于焦距，成正立放大的虚像，因像与物同侧，故人眼应在B处观察到蜡烛的像，像是图丙中的4。
(4)当手不小心摸到凸透镜时会遮挡部分透镜，烛焰发出的光有一部分被遮挡，经过透镜折射成像时，烛焰的像会比不遮挡时暗一些。
3．【答案】（1）使烛焰的像成在光屏的中央（2）向左；缩小
（3）不变；变暗（4）从凸透镜的右侧透过透镜观察烛焰的像
【解析】（2）将凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，把蜡烛移到20cm刻度线处，此时物距为30cm，该凸透镜的焦距是10cm，此时物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，所以应该将光屏向左移动，光屏上呈现倒立、缩小的实像。
（4）把蜡烛移到45cm刻度线处，此时物距为5cm，该凸透镜的焦距是10cm，则此时u4．【答案】（1）凸透镜没有正对太阳光
（2）主光轴；小明（3）放大；65.0（4）没有；完整（5）暗（6）近视眼
【解析】（2）为了使得蜡烛的像成在光屏的中央，应该使烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度上，可以将烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上；因为如果按照小红的方法进行实验，由于物距和像距是一条斜线，不容易测量物距和像距的大小。
（3）由图丙知道，此时的物距为15.0cm，像距为30.0cm，由于物距在一倍焦距和二倍焦距之间，所以，成的是倒立、放大的实像。
根据光路可逆知道，当物距为30.0cm时，像距为15.0cm，此时能成倒立、缩小的实像，即将凸透镜移至65.0cm时，光屏上再次出现清晰的像。
（4）用手指捏住凸透镜时，由于物距小于一倍焦距，故此时成虚像，则在光屏上不能成像，又因为整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像，所以，光屏上没有手指的像或影子；由于透镜的一小部分被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了，但像仍完整，仅亮度会变暗。
（5）用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗。
（6）小红将小丽同学的眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变得模糊了，将光屏向远离凸透镜方向移动适当距离后，说明像延后会聚了，凹透镜可以使本来要会聚的光延后会聚
5．【答案】（1）11.0（2）缩小；照相机；能（3）靠近；凹透镜
【解析】(2) 如果撤掉光屏，眼睛在A处，光线继续传播射入人眼，人眼能看到这个像．
(3)蜡烛放在二倍焦距以外的a点，移动光屏找到像，蜡烛从a点移到b点，物距变大，像距变小，像会成在光屏的左侧，要使光屏和凸透镜位置不动，在光屏上仍能得到清晰的像，可以将光屏靠近凸透镜，或在凸透镜和蜡烛之间再加一个凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，使会聚成像的光线延后会聚到光屏上．
6．【答案】（1）10.0（2）同一高度（3）缩小；照相机（4）左；变小（5）能
7．【答案】（1）同一高度（2）倒立、放大；右（3）缩小；能（4）上
8．【答案】（1）10.0；同一（2）放大（3）上（4）远视
【解析】（4）在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜后，将光屏向透镜移动适当距离后光屏上再次呈现清晰的像，说明此时光线会聚点向透镜方向移动，即放入该眼镜后，凸透镜对光的偏折能力将增强，故可知该眼镜是凸透镜，即远视眼镜。
9．【答案】（1）同一高度上（2）实；照相机；正立（3）D（4）D
【解析】D．若凸透镜的焦距未知，可调节物距及像距，当在光屏上成等大的实像时，物距便等于二倍焦距，这样可以测出凸透镜的焦距，D不符合题意，符合题意。
10．【答案】（1）10（2）缩小；照相机（3）虚
11．【答案】（1）10.0（2）照相机（3）远离；等大
【解析】（3）将蜡烛移动到30.0cm的位置，此时的物距为
物距与之前减小，像距变大，光屏应该往远离镜的方向移动才能在光屏上成清晰的像。而且此时物距等于2倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，此时成等大、倒立的实像。
12．【答案】（1）同一高度上（2）10.0；右；放大；投影仪（3）正立放大的虚
13．【答案】（1）使像成在光屏中央（2）缩小；照相机（3）远离（4）完整的
14．【答案】（1）高度（2）10.0；小；大；能（3）远离；2
15．【答案】（1）同一高度；10.0（2）照相机（3）右（4）增大（5）靠近
【解析】（3）根据像与物同方向运动来判断
（5）远视眼镜是由凸透镜制成的，对光线有会聚作用，所以会导致像距变小，故光屏应向左移动，即应将光屏靠近凸透镜。