4.3 凸透镜成像的规律 同步训练（含答案） -2023-2024学年苏科版初中物理八年级上册

2023-2024学年苏科版初中物理八年级上册
第四章　光的折射　透镜
三、凸透镜成像的规律
知识点1　凸透镜成像的规律
1.把一支点燃的蜡烛(如图所示)放在焦距为10 cm的凸透镜前16 cm处,在凸透镜的另一侧调节光屏的位置可得到一个清晰的烛焰的像,这个像是图中的 (　　)
A　　　　B　　　　C　　　　D
2. (2022江苏南通中考)如图所示,烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到烛焰清晰的像。可以观察到烛焰清晰像的操作是 (　　)
A.向左移动透镜同时调节光屏的位置
B.光屏移到透镜左侧调节光屏的位置
C.从透镜左侧透过透镜向右观察
D.从透镜右侧透过透镜向左观察
3. 一凸透镜的焦距为12 cm,将点燃的蜡烛从离凸透镜30 cm处沿主光轴移到15 cm处的过程中,像的大小和像距的变化情况是　　 (　　)
A.像变小,像距变小
B.像变大,像距变大
C.像变大,像距变小
D.像变小,像距变大
4. 如图所示,烛焰在光屏上刚好成清晰的像(像未画出)。透镜不动,将蜡烛移至40 cm刻度线处,移动光屏,在光屏上能观察到 (　　)
A.倒立、缩小的实像
B.倒立、放大的实像
C.正立、放大的实像
D.光屏上不能呈现像
5 .小明在房间里探究凸透镜成像特点的情景如图所示。保持蜡烛的位置不变,只移动透镜,小明发现透镜在A、B两处时,墙壁上都能得到清晰的像,则两次所成的像 (　　)
A.都是正立的
B.都是虚像
C.透镜在B处时墙上成的像较大
D.透镜在A处时墙上成的像较大
6. (2022江苏无锡中考)用焦距为10 cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律,当点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置时(像未画出),光屏上呈现烛焰的倒立、　　　　的实像。若此时将光屏移走,烛焰通过凸透镜　　　　(选填“能”或“不能”)成实像。将蜡烛移至光具座上40 cm处,人站在光屏一侧,通过凸透镜可以看到一个　　　　、放大的“烛焰”。
7.一幅如图甲所示的漫画立在桌面上。小霞把一个装水的玻璃杯放在漫画前,惊奇地发现:透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了,还掉头奔向猫,如图乙。小霞观察分析:装水的圆柱形玻璃杯横切面中间厚,边缘薄,起到　　　　(选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜”)的作用,使图片横向放大、颠倒,透过水杯看到的是老鼠的　　　　(选填“实”或“虚”)像,此时老鼠到玻璃杯的距离满足　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(选填“f8. 小明在做“探究凸透镜成像规律的实验”时,装置如图甲所示。
甲
H F B Z
乙
(1)在探究凸透镜成像的规律时,实验室应保持较　　　　(选填“亮”或“暗”)的环境。
(2)小明调整蜡烛、凸透镜和光屏高度时,应使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的　　　　上,使凸透镜成的像位于光屏中央。
(3)为了判断光屏上的像是否最清晰,需要　　　　移动光屏,观察像是否变模糊。如图甲所示位置光屏上成清晰的像(像未画出),则像的大小比烛焰　　　　。
(4)若拿一张黑纸,把凸透镜遮去一半,则光屏上的像　　　　(选填字母)。
A.变不完整,只有原来的一半
B.还是完整清晰的像,且跟原来没什么区别
C.还是完整清晰的像,但比原来要暗一些
(5)小明想利用LED发光字母来探究凸透镜成像时上、下、左、右的位置关系,图乙中最适合做LED光源的发光字母的是　　　　。
知识点2　放大镜与投影仪
9. (2022湖北宜昌中考改编)如图所示,是一种常见的投射灯,它的成像镜头可简化为一个凸透镜,能把投影片ab投射到地面,图中能正确反映其成像原理的示意图是(　　)
A　　　　B
C　　　　D
10.(2022北京中考)小京通过焦距为10 cm的凸透镜看到了提示牌上“关灯”两字放大的像,如图所示。下列说法正确的是 (　　)
A.“关灯”两字放大的像是实像
B.提示牌上“关灯”两字在凸透镜的焦点上
C.提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10 cm
D.提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离大于20 cm
11. (2023陕西西安碑林月考)小明调节如图所示的教学投影仪,使屏幕上出现了清楚的画面。这时,教室后排的同学请他将屏幕上的画面调得再大一些,则小明的操作应当是　　　　(选填“增大”或“减少”)投影仪与屏幕的距离,并将凸透镜向　　　　(选填“上”或“下”)移动。
12.(2022江苏徐州期末)如图所示,在探究凸透镜成像规律的实验中,此时光屏上成清晰的像(像未画出),这个像是倒立的、　　　　(选填“放大”或“缩小”)的实像,　　　　就是根据这个成像特点制成的。现保持凸透镜的位置不变,将光屏与蜡烛的位置对调,则光屏上　　　　(选填“能”或“不能”)成像。
课后作业
13.(2022上海中考,5,★★☆)已知某物体透过凸透镜在距离透镜25厘米的光屏上成放大的像,若将物体移动到距离凸透镜30厘米处,则此时成(　　)
A.正立放大的虚像
B.正立缩小的虚像
C.正立放大的实像
D.倒立缩小的实像
14.(2023江苏淮安淮阴月考,10,★★☆)小明用甲、乙两个凸透镜先后在距离书本相同的位置观察书本上的英文字母,看到如图所示的两种情景。以下说法错误的是 (　　)
A.甲凸透镜成的是虚像,乙凸透镜成的是实像
B.甲凸透镜对光的会聚能力比乙凸透镜对光的会聚能力强
C.乙凸透镜的成像特点可应用于投影仪
D.乙凸透镜远离书本时所成的像变小
15.(2023江苏南京联合体期末,10,★★☆)将一玩具鹦鹉(如图甲所示)紧靠凸透镜。在逐渐远离的过程中,通过凸透镜观察到四个不同的像(如图乙所示),这四个像出现的先后顺序是 (　　)
甲
乙
A.②③①④
B.③②①④
C.③②④①
D.②①④③
16.(2021湖南郴州中考,9,★★☆)如图所示,把焦距为12 cm的凸透镜放在光具座上,将点燃的蜡烛放在距焦点6 cm处,则蜡烛通过该凸透镜所成的像 (　　)
A.一定是倒立的　　　　B.一定是正立的
C.一定是放大的　　　　D.一定是缩小的
17.(2021山东东营中考,9改编,★★☆)如图所示,小明同学在探究凸透镜成像的规律时,记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图像。下列说法正确的是 (　　)
A.凸透镜焦距为20 cm
B.物距为5 cm时,可以通过移动光屏承接到清晰的像
C.物距为15 cm时,成倒立、放大的实像
D.物距由15 cm增大到30 cm的过程中,在光屏上看到的像一直是变大的
18 .(2022江苏扬州广陵期末,10,★★☆)如图所示,在“探究凸透镜成像规律”的实验中,凸透镜焦距是10 cm,蜡烛放在A处,位于C处的光屏(图中未画出)上得到了清晰的像;保持透镜位置不变,将蜡烛移到B处,移动光屏再次得到清晰的像。关于光屏移动的方向和移动距离L屏与蜡烛移动距离L烛的大小关系,正确的是(　　)
A.向右移动光屏,L屏B.向左移动光屏,L屏C.向左移动光屏,L屏>L烛
D.向右移动光屏,L屏>L烛
19. 当蜡烛、透镜甲和光屏放置在图示位置时,烛焰在光屏上成清晰的像(像未画出),现保持蜡烛和透镜的位置不变,将透镜甲更换为透镜乙后,需将光屏向左移动距离s,方可在光屏上再次成清晰的像。则 (　　)
A.透镜甲的焦距为20 cm
B.透镜甲的焦距比乙的大
C.第二次所成的像是放大的
D.光屏移动的距离s<10 cm
20.(2022江苏镇江中考,11,★★★)如图所示,凸透镜位于P处(图中未画出)位置不变,移动蜡烛,光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像,且甲处的像比乙处大。则 (　　)
A.甲处可能成的是虚像
B.乙处像可能是放大的
C.P点位置在甲的左侧
D.蜡烛的移动方向向左
21.(2021江苏泰州姜堰期末,21,★★☆)如图所示是装有水的圆柱形玻璃杯。将铅笔紧贴玻璃杯的后面,透过玻璃杯可以看到笔尖指向左侧,此时所成像为正立、　　　　的虚像。如果将铅笔由此位置向远处慢慢移动,你会看到笔尖指向　　　　(选填“上”“下”“左”或“右”)侧。
22.(2022内蒙古赤峰中考,14,★★☆)让平行于主光轴的光分别射向凸透镜A与B,情况如图甲所示,则A与B中对光的会聚作用较强的是　　　　。如图乙所示,烛焰通过凸透镜A恰好能在光屏上成清晰的像,如果保持蜡烛的位置不动,将凸透镜A换成凸透镜B,还想在光屏上看到清晰的像,应该向　　　　移动光屏。
甲
乙
23.(2023江苏徐州云龙月考,16,★★☆)用图示装置进行实验,当蜡烛、水透镜、光屏处于图示位置时,光屏上出现一个　　　　(选填“缩小”“等大”或“放大”)的实像。接下来用注射器向外抽水时,水透镜变薄,光屏需要向　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
(选填“左”或“右”)移动,才会再次得到清晰的像,此时的像和原来相比,将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
24. [学科素养·科学探究](2020江苏连云港中考,17,★★☆)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,如表是小华同学实验时记录的几组数据,根据表中数据完成下列问题:
实验次数 物距u/cm 像距v/cm 成像性质
1 30 15 倒立、缩小的实像
2 20 20 倒立、等大的实像
3 15 倒立、放大的实像
(1)此凸透镜的焦距为　　　　cm。
(2)第3次实验中像距为　　　　cm,判断依据是　　　　　　　　　　　　　　　。
25. [学科素养·科学探究](2022内蒙古通辽中考,20改编,★★☆)在“探究凸透镜成像的规律”实验中,所用凸透镜的焦距是10 cm,将凸透镜固定在光具座50 cm刻度线处,实验装置如图所示:
(1)实验前调节烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度,目的是　　　　　　　　　。
(2)实验中将蜡烛移至光具座上25 cm刻度线处,移动光屏,直到烛焰在光屏上成清晰的倒立、　　　　(选填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。
(3)再将蜡烛从光具座上25 cm处移到10 cm刻度线处,若使烛焰在光屏上再次成清晰的像,光屏应　　　　(选填“远离”或“靠近”)透镜;此过程中,烛焰移动的速度　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)烛焰的像移动的速度。
(4)某小组同学将发光的小灯泡放在该凸透镜的焦点处,在透镜另一侧将光屏沿主光轴远离透镜的过程中,光屏上的光斑大小将　　　　。
26. [科学探究]在探究凸透镜成像规律时,如图甲所示,将A凸透镜固定在光具座上35 cm刻度线处,将点燃的蜡烛放置在光具座上5 cm刻度线处,移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像,将凸透镜A换为凸透镜B并保持蜡烛和凸透镜位置不变,移动光屏使烛焰在光屏上成清晰的像,如图乙所示。
甲
乙
丙
丁
戊
(1)请根据实验现象和凸透镜成像规律判断:凸透镜A的焦距　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)凸透镜B的焦距。
(2)某学生利用其中一个凸透镜做“探究凸透镜成像规律”实验时,在实验过程中不断移动蜡烛位置,观察到如图丙所示的六种烛焰清晰的像,请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的像进行排序,正确顺序为　　　　。
A.④⑥⑤③①②
B.②①③⑤⑥④
C.②①③⑤④⑥
(3)小刚实验小组更换相关器材后顺利完成实验,根据记录的实验数据得到了如图丁所示的图像,线段MN为凸透镜成像的像距倒数和物距倒数的对应关系。根据图像信息可知,该小组所用凸透镜的焦距为　　　　 cm。
(4)在探究凸透镜成像规律时,正确完成一次实验后,不小心碰到凸透镜,使其下滑了一点,此时像会出现在光屏的　　　　方,为使像回到光屏中央,合理的操作是将蜡烛向　　　　(选填“上”或“下”)移动,或将光屏向　　　　(选填“上”或“下”)移动。
(5)如图戊所示,将蜡烛放在图示位置,光屏上恰好成清晰的像,若切除凸透镜中间的阴影部分,再将剩余部分靠拢在一起,则蜡烛能成　　　　个像。
A.0　　　　B.1　　　　C.2　　　　D.3
答案
1.B　凸透镜的焦距为10 cm,物距为16 cm,物距大于一倍焦距小于二倍焦距时,像落在二倍焦距外,成倒立、放大的实像。
2.D　烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到烛焰清晰的像,是因为蜡烛在凸透镜的焦距以内,此时烛焰在凸透镜的左侧成正立、放大的虚像,虚像无法用光屏承接,应从透镜右侧透过透镜向左观察,可看到该像。
3.B　凸透镜的焦距是12 cm,将点燃的蜡烛从离凸透镜30 cm处沿主光轴移到15 cm处的过程中,物距始终大于焦距,因此凸透镜成实像,由于物距减小,则像距变大,像变大。
4.D　如题图所示,u=50.0 cm-20.0 cm=30.0 cm,v=80.0 cm-50.0 cm=30.0 cm,此时光屏上出现清晰的像,u=v=2f=30.0 cm,所以f==15.0 cm,将蜡烛移至40.0 cm刻度线处,u'=50.0 cm-40.0 cm=10.0 cm,物距小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能用光屏承接。
5.D　墙壁相当于凸透镜成像实验中的光屏,墙壁上能承接到像,则像是实像,实像都是倒立的。凸透镜在A处时,物距小于像距,成倒立、放大的实像;凸透镜在B处时,物距大于像距,成倒立、缩小的实像。
方法技巧　由于光路是可逆的,凸透镜成放大或缩小的实像时,凸透镜不动,将物体与光屏对调位置;或物体、光屏不动,移动凸透镜,使移动后的物距和原来的像距相等,移动后的像距和原来的物距相等;光屏上仍能承接到清晰的像。要使上面的现象成立,物体和光屏间的距离要大于四倍焦距。
6.放大　能　正立
解析　图中u=45.0 cm-30.0 cm=15.0 cm,则f7.凸透镜　实　f解析　圆柱形玻璃杯盛满水,此时圆柱形玻璃杯中间厚、边缘薄,相当于凸透镜。由图乙可知,此时老鼠的像与图甲中的老鼠相比是放大的实像,所以此时的物距在一倍焦距和二倍焦距之间,即f8.(1)暗　(2)主光轴　(3)左右小范围　大　(4)C　(5)F
解析　(1)环境越暗,烛焰相对越亮,烛焰成像会越清晰,便于观察。
(2)实验时,调整蜡烛、凸透镜和光屏高度时,应使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上,使凸透镜成的像位于光屏中央。
(3)为了判断光屏上的像是否最清晰,需要将光屏在左右小范围内移动,以改变光屏到凸透镜的距离,同时观察像是否变模糊。图示位置,物距小于像距,且光屏上出现清晰的像,此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距,成倒立、放大的实像,所以像的大小比烛焰大。
(4)若拿一张黑纸,把凸透镜遮去一半,仍成完整的像,像的大小不变,但由于通过透镜的光减少,像变暗。
(5)探究凸透镜成像时上、下、左、右的位置关系,应让发光体本身上下左右是不同的,即上下和左右是不对称的,所以适合做LED光源的发光字母的是“F”。
9.B　投射灯把投影片ab投射到地面,相当于一个投影仪,成倒立、放大的实像,物体在一倍焦距和二倍焦距之间,像落在二倍焦距之外。
10.C　凸透镜成正立、放大的虚像,此时物距小于焦距,即提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10 cm。
11.增大　下
解析　屏幕上能呈现的像是实像,要将屏幕上的画面调得再大一些,即实像变大,就要使像距增大,即增大屏幕和投影仪之间的距离,同时要减小物距,即减小凸透镜和透明胶片之间的距离,所以凸透镜要向下移动。
12.放大　投影仪(幻灯机)　能
解析　由图可知,物距小于像距,成倒立、放大的实像,投影仪(幻灯机)是根据这个成像特点制成的。保持凸透镜的位置不变,将光屏与蜡烛的位置对调,根据光路的可逆性可知,光屏上能成像。
能力提升全练
13.D　某物体透过凸透镜在距离透镜25 cm的光屏上成放大的像,此时的像是倒立、放大的实像,则25 cm>2f,f<12.5 cm;若将物体移动到距离凸透镜30 cm处,30 cm>2f,成倒立、缩小的实像。
14.B　凸透镜所成的实像都是倒立的,虚像都是正立的,甲图中成的是虚像,乙图中成的是实像,A正确;甲图中物体到透镜的距离小于焦距,乙图中物体到透镜的距离大于焦距,而物体到透镜的距离相同,则甲的焦距大于乙的焦距,所以甲凸透镜对光的会聚能力比乙凸透镜对光的会聚能力弱,B错误;乙图是倒立、放大的实像,应用于投影仪,C正确;成实像时,物距变大,像距变小,像变小,则乙凸透镜远离书本时所成的像变小,D正确。
15.A　玩具鹦鹉紧靠凸透镜,物距小于一倍焦距,凸透镜成正立、放大的虚像,成虚像时,物距越大,像越大,故先看到②,然后是③;玩具鹦鹉在一倍焦距和两倍焦距之间,远离凸透镜的过程中,成倒立、放大的实像,即看到的为①;继续远离,物距大于二倍焦距时,看到的是倒立、缩小的实像,即④,故这四个像出现的先后顺序为②③①④。
16.C　把焦距为12 cm的凸透镜放在光具座上,将点燃的蜡烛放在距焦点6 cm处,此时的物距有两种情况:①物距为12 cm+6 cm=18 cm,物距在一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像;②物距为12 cm-6 cm=6 cm,物距小于焦距,成正立、放大的虚像。所以,所成的像一定是放大的。
17.C　观察图像可知,u=v=2f=20 cm,所以f=10 cm;当u=5 cm时,u18.A　凸透镜焦距是10 cm,蜡烛放在A处时,物距大于二倍焦距,光屏上成的是清晰缩小的像;保持透镜位置不变,向右移动蜡烛至B处,此时物距等于二倍焦距,光屏上得到清晰等大的像,像变大,像距变大,由于实像与成像物体位于凸透镜两侧,光屏应向右移动;在物距大于像距时,移动蜡烛,蜡烛移动的距离要大于像移动的距离,即L屏19.B　此时u=v=2f,成的是倒立、等大的实像,所以2f=20.0 cm,则f=10.0 cm,A错误;保持蜡烛和透镜的位置不变,将透镜甲更换为透镜乙后,需将光屏向左移动距离s,此时的像距减小,说明透镜的折光能力变强,焦距变小,则透镜甲的焦距比乙的大,B正确;替换为透镜乙后,物距大于像距,成倒立、缩小的实像,C错误;由于不知道透镜乙焦距的大小,所以无法判定光屏移动的距离,D错误。
20.B　光屏先后在P同侧的甲、乙两处得到烛焰清晰的像,说明像是实像,A错误;甲处的像比乙处的大,则甲处的像距比乙处的大,甲处像距对应的物距比乙处像距对应的物距小,像与物的移动方向相同,所以,凸透镜的位置一定在乙的右侧,蜡烛向右移动,C、D错误;乙的像距可能大于二倍焦距,故乙处的像可能是放大的实像,B正确。
21.放大　右
解析　将铅笔紧贴玻璃杯的后面,装有水的圆柱形玻璃杯相当于柱形凸透镜,透过玻璃杯可以看到笔尖指向左侧,此时物距小于一倍焦距,所成像为正立、放大的虚像。如果将铅笔由此位置向远处慢慢移动,当物距大于一倍焦距时,会看到铅笔倒立的实像,即笔尖指向右侧。
22.B　左
解析　图甲中,一束平行于主光轴的平行光经过透镜后会聚于一点,该点就是焦点,焦点到光心的距离是焦距,焦距越小,说明对光的会聚作用越强,故凸透镜B对光的会聚作用较强。图乙中,烛焰通过凸透镜A恰好能在光屏上成清晰的像,如果保持蜡烛的位置不动,将凸透镜A换成凸透镜B,因为凸透镜B对光的会聚作用更强,所以像会提前会聚,即成像在光屏左侧,所以应该向左移动光屏,才能在光屏上看到清晰的像。
23.等大　右　变大
解析　图中u=v,此时成倒立、等大的实像。用注射器向外抽水时,水透镜变薄,焦距变大,折光能力减弱,像距变大,像变大,所以光屏需要向右移动,才会再次得到清晰的像。
24.(1)10　(2)30　光折射时,光路可逆
解析　(1)由表中第2次实验数据可知,物距等于像距,像、物等大,此时u=v=2f=20 cm,则f=10 cm,即该凸透镜的焦距为10 cm。
(2)比较1、3两次实验数据可知,第1次实验的像距与第3次实验的物距相等,因此第3次实验的像距与第1次实验的物距相等,即第3次实验中像距为30 cm。判断依据是光折射时,光路可逆。
25.(1)使像成在光屏的中央　(2)缩小　(3)靠近　大于　(4)不变
解析　(1)做凸透镜成像实验时,要使烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度,目的是使像成在光屏的中央。
(2)将蜡烛移至光具座上25 cm刻度线处,物距是25 cm,物距大于二倍焦距,成倒立、缩小的实像。
(3)将蜡烛从光具座上25 cm刻度线处移到10 cm刻度线处,物距增大,像距减小,若使烛焰在光屏上再次成清晰的像,光屏应靠近透镜;物体在二倍焦距外,成的像在一倍焦距和二倍焦距之间,烛焰移动的速度大于像移动的速度。
(4)将小灯泡放在该凸透镜的一倍焦距处,经凸透镜折射后平行于主光轴,所以在透镜另一侧将光屏沿主光轴远离透镜的过程中,光屏上的光斑大小不变。
26.(1)小于　(2)B　(3)12.5　(4)下　下　下　(5)C
解析　(1)甲图中,凸透镜成倒立、缩小的实像,u=35.0 cm-5.0 cm=30.0 cm,30.0 cm>2fA,则fA<15.0 cm;乙图中,凸透镜成倒立、放大的实像,u=35.0 cm-5.0 cm=30.0 cm,2fB>30.0 cm>fB,解得30 cm>fB>15 cm;所以凸透镜A的焦距小于凸透镜B的焦距。
(2)蜡烛到凸透镜距离由远到近,依次成倒立缩小的实像、倒立等大的实像、倒立放大的实像、正立放大的虚像。成实像时,物距逐渐减小,像逐渐变大;成虚像时,物距逐渐减小,像逐渐变小,故正确顺序为②①③⑤⑥④。
(3)观察图像可知,当=4 m-1时,即u=0.25 m时,=4 m-1,即v=0.25 m。u=v=2f=0.25 m,f=0.125 m=12.5 cm。
(4)根据通过光心的光线传播方向不变可知,凸透镜下移,像会下移,即像会出现在光屏的下方,为使像回到光屏中央,合理的操作是将蜡烛向下移动,或将光屏向下移动。
(5)若切除凸透镜中间部分,再将剩余部分靠拢在一起,上半部分透镜的光心下移,所成的像会下移;下半部分透镜的光心上移,所成的像会上移。所以,剩余部分靠拢在一起后,蜡烛能成2个像