3.3探究凸透镜成像的规律

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三、探究凸透镜成像的规律
5 分钟训练 (预习类训练，可用于课前)
1.一个焦距为10 cm的凸透镜，当物体从离透镜30 cm处逐渐移到离透镜20 cm处的过程中，像与像距的变化为（ ）
A.像逐渐变小，像距逐渐变小
B.像逐渐增大，像距逐渐增大
C.像先小后大，像距逐渐增大
D.像逐渐增大，像距逐渐变小
思路解析：由于f=10 cm，当u=30 cm时成倒立缩小的实像且像距在10 cm到20 cm之间，当u=20 cm时成倒立等大的实像且像距为20 cm，即像由缩小到等大，像距由10 cm到20 cm之间变为20 cm。
答案：B
2.通过实验发现凸透镜可以成实像，也可以成虚像；可以成放大的像，也可以成缩小的像；可以成倒立的像，也可以成正立的像。我们可以看到，物体通过凸透镜所成的像的____________、____________、____________、____________等取决于物距和凸透镜的____________关系。
思路解析：物距大于2倍焦距，凸透镜成倒立的实像，当物距小于焦距时成放大的虚像。
答案：大 倒立 小于 大于物的尺寸
3.当物距___________ 2倍焦距时，凸透镜成的像是___________实像；当物距___________焦距时，成虚像，并且虚像的尺寸___________。
思路解析：对于一个确定的凸透镜，焦距是唯一的，成像的情况只取决于物体距离凸透镜的远近。
答案：大小 虚实 正倒 位置 焦距
10 分钟训练 (强化类训练，可用于课中)
1.一个物体在凸透镜前20 cm处，在屏上成一倒立缩小的像，则透镜的焦距f（ ）
A.10 cm10 cm
C.f<10 cm D.f>20 cm
思路解析：解决这类问题的关键是根据凸透镜的成像特点和成像条件，物体通过凸透镜成倒立、缩小的实像，物距必然大于2倍焦距，即u>2f。本题中有20 cm>2f，解不等式得：f<10 cm。
答案：C
2.许多家庭的门上都装有防盗门镜(俗称“猫眼”)。从室内透过防盗门镜向外看，可以看到来客的正立、缩小的像。由此可以断定，此时防盗门镜的作用相当于一个（ ）
A.凸透镜 B.凹透镜
C.凸透镜和凹透镜 D.玻璃砖
思路解析：它是由凹透镜和凸透镜组合而成的。从室内通过”猫眼”向室外观看，可以看到室外正立缩小的景象，能看到较大的范围情况；凹透镜对光线有发散作用，才会看到较大的范围，凹透镜应在外边，两透镜之间的距离等于凸透镜的焦距。
答案：C
3.（2010天津模拟）如图3-3-1所示，凸透镜的焦距为8 cm，当物体AB放在该凸透镜主轴上距离凸透镜12 cm的位置处时，调整光屏的位置使光屏上出现该物体清晰的像，则在光屏上得到一个（ ）
图3-3-1
A.倒立放大的实像 B.倒立缩小的实像
C.正立放大的实像 D.正立放大的虚像
思路解析：根据凸透镜成像规律可以知道，当f2f时，成倒立、缩小的实像，所以B错。当u答案：A
4.（2010江苏连云港模拟）如图3-3-2是用来研究凸透镜成像规律的实验装置示意图(屏未画出)，当蜡烛和透镜放在图示位置时，通过移动光屏，可以在光屏上得到与物体等大的像。若透镜位置不变，将蜡烛移到刻度为30 cm处，则（ ）
图3-3-2
A.移动光屏，可以在屏上得到倒立放大的像
B.移动光屏，可以在屏上得到倒立缩小的像
C.移动光屏，可以在屏上得到正立放大的像
D.不论光屏移到什么位置，都不能在屏上得到清晰的像
思路解析：由题意可知u＝30 cm，u＝2f，求出焦距f＝15 cm。若透镜位置不变，将蜡烛移到刻度为30 cm处，此物距变为10 cm。当物距小于焦距时，在光屏上得不到蜡烛的像，即成虚像。
答案：D
5.（2010江苏徐州课改区模拟）如图3-3-3所示，是赵强同学用蜡烛、凸透镜和光屏研究凸透镜成像规律的实验装置，其中还需要调整的是____________。调整后烛焰能在光屏上成____________立的实像，若想使像变大，应将蜡烛向____________移。
图3-3-3
思路解析：本实验应将蜡烛、光屏和凸透镜调整到同一高度；若像变大，应减小物距，蜡烛向右移。
答案：降低光屏的高度 倒 右
6.（2010河南模拟）在观察凸透镜成像的实验中，光屏上已成清晰、缩小的像，当烛焰向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向____________ (填“靠近”或“远离”)透镜的方向移动，若要观察到烛焰放大的虚像，烛焰到透镜的距离应____________透镜的焦距。
思路解析：凸透镜成实像的变化规律是：当物距大于焦距时，凸透镜都能成实像，且像距也在大于焦距的范围内。若物体逐渐向凸透镜移动，向焦点靠近，则像逐渐远离透镜，且逐渐放大；若物体逐渐远离凸透镜，则像逐渐向凸透镜移动，接近焦点，且逐渐缩小。所以，题中应先后填上“远离”和“小于”。
答案：远离 小于
7.（2010江苏宿迁模拟）一束平行光线经凸透镜折射后的传播方向如图3-3-4(a)所示，由图可知，此透镜的焦距大小约为__________ cm；若将一烛焰放在此凸透镜左侧2 cm处，如图3-3-4(b)，则透过透镜可以看到一个__________、__________的虚像。
图3-3-4
答案：4 cm(估测3.5 cm～4.5 cm)正立放大
快乐时光
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我报名参加了口才训练班。第一天上课时，老师要我们先行自我介绍，并说明参加训练班的动机。
轮到我发言时：“噢……”半晌接不下去，最后终于冲口而出：“现在你该知道我为什么要参加口才训练班了吧！”
30分钟训练 (巩固类训练，可用于课后)
1.有一焦距为10 cm的凸透镜，将物体从离凸透镜30 cm处沿主光轴移到距透镜20 cm处，这个过程中所成的像（ ）
A.始终是正立、放大的实像
B.始终是倒立、放大的实像
C.离透镜越来越远，像变大
D.离透镜越来越近，像变小
1.思路解析:由凸透镜成像规律可知，当物距在2倍焦点以外运动时，所成的像始终为倒立、缩小的实像，但物距越小，像越大，像距越大。
答案:C
2.（2010山东滨州模拟）张晨在做研究凸透镜成像的实验时,保持凸透镜位置不变,如图3-3-5所示,先后使烛焰位于a、b、c、d四点,并分别调整光屏的位置。实验后,他归纳出以下说法，其中错误的是（ ）
图3-3-5
A.烛焰位于a点时，屏上出现的实像最小B.烛焰位于b点时，成放大的实像
C.烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大D.烛焰位于d点时，成放大的实像
思路解析：烛焰在d点时，位于焦点以内，成正立、放大的虚像，故D选项错误。
答案：D
3.一物体放在凸透镜前18 cm处，在透镜另一侧20 cm处成一清晰像，则此透镜的焦距 （ ）
A.一定大于20 cm B.一定小于9 cm
C.一定在10 cm到8 cm之间 D.一定在9 cm到10 cm之间
思路解析：由于本题中物像异侧，说明此像是一实像；又由于像距比物距大，可推知此像是一放大、倒立的实像，此时物体应在一倍焦距和二倍焦距之间，像在另一侧的二倍焦距之外。
即f<18 cm<2f ①
20 cm>2f ②
综合① ② 解得9 cm答案：D
4.在研究凸透镜成像实验时，当烛焰离透镜12 cm时成的是放大的实像，当烛焰离透镜7 cm时成的是放大的虚像，则这个透镜的焦距不可能是下列的哪个值（ ）
A.8 cm B.10 cm C.11 cm D.14 cm
思路解析：根据题意当u=12 cm时成放大的实像、u=7 cm时成放大的虚像可得出：f<12 cm<2f，7 cm答案：D
5.一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物距为30 cm时，在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，当物体移到物距为15 cm时，它的像一定是（ ）
A.放大的实像 B.缩小的实像
C.放大的虚像 D.缩小的虚像
思路解析：从条件“当u=30 cm时，成放大的实像”可得：f＜30 cm＜2f，即15 cm＜f＜30 cm。当物体移到物距为15 cm时，即物体在焦距之内，成正立放大的虚像。
答案：C
6.在观察凸透镜成像的实验中，把物体从距凸透镜2倍焦距之外逐渐向凸透镜靠拢的过程中，光屏上所成的像将（ ）
A.一直变大 B.一直变小
C.先变大后变小 D.先变小后变大
思路解析：在凸透镜成像的情况中，当物体的位置发生移动时，像的位置也随之移动，像与物是朝同一方向移动的。当物体从二倍焦距之外移向凸透镜时，像做远离凸透镜的运动，且像变大；当物体离凸透镜接近二倍焦距时，像也接近凸透镜接近二倍焦距，像继续变大；当物继续移向凸透镜，像仍做远离凸透镜的运动，当物距小于1倍焦距时，像变为虚像，像仍变大；当物继续靠近凸透镜，像仍做远离凸透镜的运动，像继续变大，所以A正确。
答案：A
7.一个物体在凸透镜前的主光轴上，在凸透镜另一侧的光屏上形成该物体的明亮、清晰的实像，当用不透光的物体遮住凸透镜的上半部分后，物体此时在光屏上形成的像是（ ）
A.只有上半部分，亮度不变
B.只有下半部分，亮度不变
C.与原来相同，亮度不变
D.与原来相同，亮度变暗
思路解析：解此题的关键在于正确理解凸透镜成实像的原理：物体射出的光经凸透镜折射后会聚在透镜后面的光屏上，形成物体的实像，无论透镜多大都能成像，只是镜面小一些，透光量少些，像暗淡一些，不会影响像的完整性，尽管题中条件是将凸透镜上半部分遮住不透光，物体仍能够由它的下半部分透光成像，并且能够成一个完整的像，但是会聚在光屏上的光会少一些，像变暗，应选D.
答案：D
8.（2010江苏南通模拟）小明在做“凸透镜成像”实验时，将点燃的蜡烛放在凸透镜前20 cm处，在透镜另一侧的光屏上观察到缩小的像。小明又把点燃的蜡烛置于原来的光屏处，则所成像的性质是（ ）
A.倒立放大的实像 B.正立放大的虚像
C.倒立缩小的实像 D.倒立等大的实像
思路解析：凸透镜成像的规律是，物在2倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像。由题干可知，点燃的蜡烛成的是倒立、缩小的实像。像距小于2倍焦距而大于1倍焦距。如果在像的位置上放物体，那么物距就是在1倍焦距与2倍焦距之间，成像在2倍焦距以外，且一定是倒立的、放大的实像。所以BCD错，A正确。
答案：A
9.在凸透镜2倍焦距以外的地方，沿主光轴方向平放一根粗细均匀的棒AB，如图3-3-6所示，则形成的像A′B′为（ ）
图3-3-6
A.比实物短，且B′端比A′端粗
B.比实物短，且A′端比B′端粗
C.比实物长，且B′端比A′端粗
D.比实物长，且A′端比B′端粗
思路解析：因为u＞2f所以f＜v＜2f,成的是倒立缩小的实像，故像A′B′比物体AB短，这样就排除了CD的正确性。又因A与B两点相比,B点物距小，其像距大，像也变大，故B端的像比A端的像A′要粗些。
答案：A
10.（2010福建莆田模拟）在研究凸透镜成像实验中，当烛焰离凸透镜的距离小于焦距时，眼睛通过透镜观察到的虚像可能是图3-3-7中的（ ）
图3-3-7
思路解析：由题意知u答案：B
11.在“研究凸透镜成像规律”的实验中，请你设计一个测量凸透镜焦距的简易实验方案，写出实验步骤。
（1）____________ ____________ ____________ ____________ ____________ ；
（2）__________________________________________________________________。
评估你的实验方案的优缺点：__________________________________________________。
思路解析：太阳距我们无穷远，可看成是平行光线，平行光线通过透镜折射后会聚于焦点，量出从透镜中心到焦点的距离，便是焦距。由于实验很粗略，因此误差大。
答案：(1)凸透镜正对太阳找焦点 （2）量出焦距 简单易行、误差大
12.在“研究凸透镜成像”的实验中，当凸透镜、烛焰和光屏放在图3-3-8中A、B、C三个位置时，屏上成一个缩小的像，则在A点位置放的是____________，在B点位置放的是____________，在C点位置放的是____________。
图3-3-8
思路解析：屏上成的像是实像，要成倒立缩小的实像，物距大于像距，物、像在凸透镜的两侧。
答案：光屏 凸透镜 蜡烛
13.（2010广西柳州课改区模拟）在“探究凸透镜成像的规律”的实验中。
(1)实验时，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在________________________。
(2)所用凸透镜的焦距为10 cm。某同学的实验数据如下表。
次数 物体到凸透镜的距离/cm 像到凸透镜的距离/cm 像的大小(放大或缩小) 像的正倒
1 30 15 缩小 倒
2 20 20 等大 倒
3 14 35 放大 倒
4 10 / 不成像 /
5 8 / 放大 正
①分析1、2、3次实验的数据可知____________、____________、____________。
②在第5次实验中，从____________一侧透过透镜看到在____________一侧放大的像。
答案：(1)同一高度
(2)物距大于焦距时像是倒立的 物距越大，像距越小，物距越小，像距越大 物距大于2倍焦距时成缩小的像 光屏 蜡烛
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