2021学年5 科学探究：凸透镜成像练习

4.5科学探究：凸透镜成像同步练习教科版初中物理八年级上册

一、单选题（本大题共10小题，共20.0分）

1. 截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体如图所示，则这个玻璃体

A. 可以看做两块凹透镜
B. 可以看做一块凸透镜
C. 可以看做两块凸透镜
D. 对图示光束具有会聚作用
 

2. 一束光经过凸透镜折射后，折射光线符合下列哪个描述

A. 一定是平行光 B. 一定会聚到一点
C. 一定是发散光 D. 一定比原光束会聚一些

3. 如图所示是透镜对光的作用，其中正确的是

A.  B.  C.  D.

4. 下列关于透镜光学性质的说法正确的是

A. 凡是透过光心的光线，其传播方向都不变
B. 经透镜后其光线是发散的，该透镜肯定是凹透镜
C. 经透镜后其光线是会聚的，该透镜肯定是凸透镜
D. 以上说法都是正确

5. 下列光路图中，正确的是

A.  B.
C.  D.

6. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像，则以下判断正确的是

A. 这个清晰的像是倒立、放大的实像，照相机就是应用这个原理的
B. 若将蜡烛和光屏的位置互换，光屏上呈现出烛焰倒立、缩小的实像
C. 当蜡烛因燃烧而变短时，光屏上的像会向下移
D. 若将蜡烛移动到以45cm刻度处，光屏适当向右移动会在光屏上呈现清晰的像

7. 做凸透镜成像实验，当蜡烛距透镜15cm时，在光屏上成放大的像，则下列说法中错误的是

A. 蜡烛距透镜45cm时，一定成缩小的实像
B. 蜡烛距透镜20cm时，一定成放大的实像
C. 蜡烛距透镜18cm时，可能成放大的实像
D. 蜡烛距透镜6cm时，一定成放大的虚像

8. 如图所示小问同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中获得的有关数据。下列说法中正确的是

A. 图甲，让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
B. 图乙，光屏上得到一个清晰的像，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是投影仪
C. 图丙，是通过实验得到的凸透镜成像时的像距v和物距u的关系图像，成实像时
D. 图丙，当时，物体移动速度大于像移动的速度

9. 某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了物体到凸透镜的距离u跟像到凸透镜的距离v之间关系的图象，如图所示。下列判断错误的是
    

A. 当时，在光屏上能得到一个倒立、放大的实像
B. 当时，光屏上成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成的
C. 像距v、物距u和焦距f满足关系：
D. 物体从距凸透镜15cm处移动到30cm处的过程中，像逐渐变大

10. 关于透镜，下列说法正确的是

A. 凸透镜有两个焦点 B. 凸透镜有一个焦点
C. 凹透镜没有焦点 D. 凹透镜有一个焦点

二、填空题（本大题共4小题，共8.0分）

11. 透镜按形状可分为          透镜和          透镜。中间厚、边缘薄的是          透镜，中间薄、边缘厚的是          透镜。
12. 如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取掉透镜后，光会聚于点B，则该透镜是          透镜。
     

13. 如图所示，O点为凸透镜的          ，F点为凸透镜的          ，OF为凸透镜的          。
     

14. 某同学用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像规律”的实验，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时，光屏上出现了烛焰清晰的像。
    
    该同学看到光屏上所成的像是一个烛焰______填“放大”“缩小”或“等大”的像，此像的成像原理与______填“投影仪”“照相机”或“放大镜”相同；
    蜡烛发出的光在光屏上发生了______填“镜面”或“漫”反射。

三、作图题（本大题共2小题，共4.0分）

15. 如图所示，一束太阳光垂直射向与水平方向夹角为的平面镜，画出光线经平面镜反射后的反射光线，再经水平放置的凹透镜折射后的折射光线。

16. 蜡烛放在如图所示的位置，通过透镜成倒立、等大的像。蜡烛上A点发出一束平行于主光轴的光线，请在图中画出入射光线经透镜的折射光线。

四、实验探究题（本大题共2小题，共12.0分）

17. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的焦距是10厘米，按照实验要求安装好实验器材，如图甲所示。
    
    图甲中，光屏上呈现清晰的像，对应图乙中的______选填字母。
    在图甲中将一镜片放在烛焰和透镜之间后，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次出现清晰的像，则所放镜片可以矫正图______选填“丙”或“丁”的视力缺陷。
18. 物理兴趣小组在探究“凸透镜成像的规律”实验时：
    
    用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距为______cm。
    图乙是某次实验时观察到的现象，生活中的______选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”是利用这一原理制成的。
    保持凸透镜和光屏位置不动，把蜡烛向左移动一段距离，把小明的眼镜放在蜡烛与凸透镜之间时，在光屏上再次得到清晰的像。由此可知，小明不戴眼镜时，物体的像成在视网膜______选填“前”或“后”。
    将眼镜移开，若在光屏上得到清晰的像，应该把光屏向______选填“左”或“右”移动一段距离。

五、计算题（本大题共2小题，共16.0分）

19. 某同学要测量凸透镜的焦距，他把凸透镜正对着太阳光，把一张白纸放在凸透镜的另一侧，改变凸透镜与纸之间的距离，直到纸上的光斑变得最小、最亮，如图所示。此时光斑与凸透镜光心之间的距离就是该凸透镜的焦距。
    使凸透镜正对太刚光的目的是什么？______
    如果没有仔细调节白纸与凸透镜之间的距离纸上的光斑就不是最小，此时测出光斑到凸透镜中心的距离为L则凸透镜的焦距______
    A.一定小于L
    B.一定大于L
    C.一定等于L
    D.可能大于L，也可能小于L
    按一个扁平一些的凸透镜做该实验，测出的焦距比原来凸透镜的焦距______一些。
    
    
    
    
    
    
     
20. 图是光线射向透镜或光线从透镜射出的光路图。请补画出入光线或折射光线。

六、综合题（本大题共1小题，共10.0分）

21. 如图所示，某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律
    如图甲所示，一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小光斑，则此时水透镜的焦距为多少cm？实验前，应调节水透镜、烛焰和光屏三者中心在同一高度，为何一般不说同一直线？
    该同学移动蜡烛、水透镜和光屏至图乙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，利用此成像特点可制成什么？若仅将蜡烛与光屏位置对调，则在光屏上能不能看到清晰的像？
    在图乙所示实验场景下，该同学把自己的眼镜给水透镜“戴上”如图丙所示，当从水透镜中抽出适量的水后，他发现烛焰的像再次变得清晰，由此判断该同学的眼睛属于什么眼？随着实验的进行，同学发现，烛焰的像成在光屏的上方，为了使像重新成在光屏中央，他把凸透镜怎样调节？
    

答案和解析

1.【答案】A
 

【解析】解：玻璃体被中空中间是空气分成了两部分，这两部分都是中间薄、边缘厚，都是凹透镜，对光线有发散作用，因此平行光经过该玻璃体后，会变得发散，故A正确。
 

2.【答案】D
 

【解析】解：由凸透镜对光的会聚作用可知，一束光入射到凸透镜后，折射光线一定比原来的光束会聚一些，但折射光线的具体传播情况是由入射光线所决定的。
 

3.【答案】B
 

【解析】解  
对于凹透镜，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线的反向延长线通过入射侧的焦点，故A错误；
对于凹透镜，射向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴，故B正确；
对于凸透镜，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，故C错误；
对于凸透镜，通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，故D错误。
 

4.【答案】A
 

【解析】解：A、过光心的光线经透镜折射后，传播方向不变，故A正确；
BC、凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光线起发散作用。会聚是指入射光线经透镜折射后，更靠近主光轴，但折射光线可能是会聚的也可能发散。发散是指入射光线经透镜折射后更远离主光轴，但折射光线可能是会聚的，也可能是发散的，故BC错；
D、因为BC错，所以D错。
故选：A。
凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光有发散作用；
过光心的光线经透镜折射后，传播方向不变。
本题考查凸透镜会聚光线的特点和凹透镜对光的发散作用，属于基础题。
 

5.【答案】D
 

【解析】解：A、图中光从空气斜射入水里或其它透明介质中时，折射光线与入射光线分居法线的同一侧了，不符合折射定律，故A错误；
B、图中光从空气斜射入水里或其它透明介质中时，折射光线没有向法线方向偏折，折射角等于入射角了，故B错误；
C、过焦点的光线经凸透镜折射后，应平行于主光轴，图中光线过焦点，经凸透镜折射后没有平行于主光轴，故C错误；
D、射向焦点的光线经凹透镜折射后，将平行于主光轴，图中射向焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴，故D正确。
故选：D。
当光从空气斜射入水里或其它透明介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。据此分析A、B选项；
根凸透镜的三条特殊光线和凹透镜的三条特殊光线分析C、D选项。
光的折射定律：折射光线与入射光线和法线在同一平面内；折射光线与入射光线分居法线两侧；当光从空气斜射入水里或其它透明介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角。
凸透镜的三条特殊光线：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；过焦点的光线经凸透镜折射后，平行于主光轴；过光心的光线传播方向不变。
凹透镜的三条特殊光线：平行于主光轴的光线经凹透镜折射后的光线的反向延长线过焦点；射向焦点的光线经凹透镜折射后，将平行于主光轴；过光心的光线传播方向不变。
 

6.【答案】B
 

【解析】解：A、图中物距小于像距，成倒立、放大的实像，成像特点与投影仪原理相同，故A错误；
B、根据光路是可逆的，如果把蜡烛与光屏对调，当物距等于原来像距时，仍可在光屏上得到清晰的像，此时成倒立、缩小的实像，故B正确；
C、实验中，蜡烛越烧越短，根据光线过光心不改变方向，像向光屏的上方移动，故C错误；
D、由图可知，物距，像距；此时像的位置在二倍焦距以外，物体在一倍焦距和二倍焦距之间，即；，所以；将蜡烛移动到45cm刻度处，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能成在光屏上，故D错误。
故选：B。
光屏上能承接到的像是实像。凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像；物距等于像距时，成倒立等大的实像；物距小于像距时，成倒立放大的实像；
光的折射现象中，光路是可逆的，利用凸透镜原来成倒立、放大的实像，凸透镜位置不动，互换发光物体和光屏的位置，成像性质改变；
根据光线过光心不改变方向判断像的位置；
物距小于焦距，成正立、放大的虚像。
此题考查凸透镜成像的规律，首先要熟记规律的内容，特别是成像特点、物距、像距、焦距之间的关系。
 

7.【答案】B
 

【解析】解：蜡烛距凸透镜15cm时，在光屏上成放大的像，可知，即；
A、焦距，蜡烛距凸透镜45cm时，，物距大于二倍焦距，一定成缩小的像，故A正确；
B、焦距，蜡烛距凸透镜20cm时，物距可能大于二倍焦距，也可能在二倍焦距和一倍焦距之间，所以可能成放大的实像，也可能成缩小的实像，故B错误；
C、焦距，蜡烛距凸透镜18cm时，物距可能大于二倍焦距，也可能在二倍焦距和一倍焦距之间，所以可能成放大的实像，也可能成缩小的实像，故C正确。
D、焦距，蜡烛距凸透镜6cm时，物距小于一倍焦距，一定成放大的虚像，故D正确。
故选：B。
要想判断凸透镜成像的性质，需要比较物距跟焦距的大小关系，题中已知物距大小，能否根据题意准确判断焦距的大小是本题的解题关键所在，根据蜡烛距凸透镜15cm时，在光屏上成放大的像，可知，即，然后根据蜡烛距凸透镜的距离跟焦距之间的大小关系，可判断凸透镜成像的性质。
明确物距与焦距的关系是解决此题的入手点；掌握凸透镜成像的规律是解决此题的关键。
 

8.【答案】D
 

【解析】解：A、由图可知，凸透镜的焦距为，故A错误；
B、由图可知，此时，成倒立缩小的实像，应用为照相机，故B错误；
C、凸透镜成像时，当时，成正立放大的虚像，当时，成倒立的实像，故C错误；
D、当时，物距的变化大于像距的变化，物体移动速度大于像移动的速度，故D正确。
故选：D。
焦距等于焦点到凸透镜的光心的距离；
当时，成倒立缩小的实像，应用为照相机；
凸透镜成实像时，；
当时，物距的变化大于像距的变化，物体移动速度大于像移动的速度。
本题考查学生对探究凸透镜成像的规律的掌握，一定要熟练掌握规律的内容，做到灵活运用，此类题在考试中经常出现，因此要求学生审题时一定要仔细、认真。
 

9.【答案】D
 

【解析】解：如图，时凸透镜成倒立等大的实像，，所以凸透镜的焦距是；
A、凸透镜的焦距是，当时，，成倒立、放大的实像，故A正确；
B、凸透镜的焦距是，当时，，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故B正确；
C、在图象中取几个点，带入数据验证可知，像距v、物距u和焦距f满足关系：，故C正确：
D、物距从15cm增大到30cm时，根据凸透镜成像规律，光屏上成实像，物远像近像变小，故D错误。
故选：D。
根据凸透镜成像的三种情况和应用进行判断：
，成倒立、缩小的实像，应用于照相机。
，成倒立、等大的实像，一般用来求凸透镜的焦距。
，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机。
，成正立、放大的虚像，应用于放大镜。
凸透镜成实像时，物距减小，像距变大，像变大。
此题是探究凸透镜成像的规律，难度不大。
 

10.【答案】A
 

【解析】解：AB、凸透镜有两个实焦点，故A正确，B错误；
CD、凹透镜有两个虚焦点，故CD错误。
故选：A。
凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光有发散作用；
凸透镜有两个实焦点，凹透镜有两个虚焦点。
本题考查凸透镜和凹透镜焦点的特点，属于基础题。
 

11.【答案】凸；

凹；

凸；

凹

【解析】略
 

12.【答案】凹
 

【解析】解  由图可知，透镜对光线有发散作用；所以该透镜是发散透镜，即凹透镜。
 

13.【答案】光心

焦点

焦距

【解析】略
 

14.【答案】放大  投影仪  漫
 

【解析】解：由图知，当蜡烛、凸透镜位于图中刻度对应的位置时，像距大于物距，此时凸透镜能成倒立放大的实像，投影仪是根据这个原理制成的。
能够在不同方向看到光屏上烛焰的像，可知蜡烛发出的光在光屏上发生了漫反射。
故答案为：放大；投影仪；漫。
根据物距处于1倍焦距和2倍焦距之间时，成倒立放大实像的原理进行分析，投影仪或幻灯机就是根据这个原理制成的；
为能在不同方向都能看到像，应使像在光屏上发生漫反射。
此题是探究凸透镜成像规律的实验，知道像距大于物距时像大于物是解决问题的关键。
 

15.【答案】解：过入射点先和平面镜的垂线，即法线，根据反射角等于入射角作出反射光线，因为入射光线竖直向下，平面镜与水平方向夹角为，所以反射光线水平射出，即平行于凹透镜的主光轴，经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点，由此作出折射光线，如图所示：
。
 

【解析】反射定律：在反射现象中，反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。
在作凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图。
本题考查根据反射定律作图以及凹透镜对特殊光线作用的作图，注意作图要规范。
 

16.【答案】解：蜡烛放在如图所示的位置，物距，蜡烛通过凸透镜成倒立、等大的像，此时，则凸透镜的焦距，凸透镜右侧的焦点在凸透镜右侧“10”处；
平行于凸透镜主光轴的光线将凸透镜折射后，折射光线过凸透镜另一侧的焦点，如图所示：

 

【解析】先确定凸透镜焦距的大小，再根据凸透镜的三条特殊光线作图。
本题考查了凸透镜成像特点、凸透镜三条特殊光线的应用，属于基础题目。
 

17.【答案】D  丁
 

【解析】解：由图甲可知，此时的物距为18cm，位于一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，故选D；
丙图，像成在视网膜的前方，是近视眼，需要凹透镜矫正；丁图，像成在视网膜的后方，是远视眼，需要凸透镜矫正；
在图乙中将一镜片放在烛焰和透镜之间后，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次出现清晰的像，说明所放的镜片对光线有会聚作用，是矫正远视眼的凸透镜，故选丁图。
故答案为：；丁。
根据凸透镜成像的三种情况进行判断：，成倒立、缩小的实像；，成倒立、放大的实像；，成正立、放大的虚像；
近视眼是晶状体变厚，像成在视网膜的前方，凹透镜对光线有发散作用，用凹透镜矫正；远视眼是晶状体变薄，像成在视网膜的后方，凸透镜对光线有会聚作用，用凸透镜矫正。
本题对考查了根据物距和像距判断成像情况，难度不大。
 

18.【答案】  照相机  前  左
 

【解析】解：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，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以；
由图可知，此时的物距为30cm，大于二倍焦距，成倒立缩小的实像，应用为照相机；
保持凸透镜和光屏位置不动，把蜡烛向左移动一段距离，此时物距变大，像距变小，在不移动光屏的情况下，把小明的眼镜放在蜡烛与凸透镜之间时，在光屏上再次得到清晰的像，说明小明的眼镜是对光具有发散作用的凹透镜，所以小明为近视眼，小明不戴眼镜时，物体的像成在视网膜前；
将眼镜移开后，像成在光屏的前面，所以光屏应当左移。
故答案为：；照相机；前；左。
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，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距；
当物距大于二倍焦距时，成倒立缩小的实像，应用为照相机；
凸透镜成实像时，物远像近像变小；近视眼是由于晶状体太厚，对光的折射能力太强，使光成在视网膜的前面，需要佩戴对光线有发散作用的凹透镜。
此题是探究凸透镜成像规律的实验，考查了凸透镜成像规律及应用，不仅要掌握成像特点与物距像距之间的关系，而且要善于总结规律。
 

19.【答案】  D  长
 

【解析】解：
图中，太阳光汇聚的一点是凸透镜的焦点，测量出焦点到凸透镜的距离即为凸透镜的焦距。
凸透镜正对阳光，光线平行于凸透镜的主光轴，经凸透镜会聚在主光轴上最小、最亮的点，该点是凸透镜的焦点，在焦点左右的光点不是最小最亮的，测量的焦距偏大或偏小，如下图：

当测量距离为L时，焦距可能大于L，也可能小于故选D。
扁平的凸透镜薄度较小，折光能力较弱，焦距较长。
故答案为：
粗略粗略凸透镜的焦距；
；
长。
利用太阳光简单测量焦距的方法。使凸透镜正对着太阳光，找到焦点，测量焦点到凸透镜的距离，即为焦距。
太阳光可看做是平行光，平行光照射到凸透镜上经过折射后会聚到焦点，若光屏到透镜的距离小于或大于焦距的距离，则在光屏上形成的光斑都不是最小的。
凸透镜的焦距决定于凸透镜的厚度与它的折光能力，凸透镜越厚，折光能力越强，焦距相对就短；凸透镜越薄，折光能力越弱，焦距相对就长。
此题考查了一种利用阳光简单测量凸透镜焦距的方法，另外还涉及到了凸透镜焦距的影响因素。
 

20.【答案】解：
指向另一侧焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴，如图所示：
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；如图所示：

 

【解析】在作凸透镜或凹透镜的光路图时，先确定所给光线的特点再根据透镜的光学特点来作图。
凸透镜有三条特殊光线：过光心的光线其传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。
凹透镜有三条特殊光线：过焦点的光线传播方向不变，平行于主光轴的入射光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点，指向另一侧焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴。
 

21.【答案】解：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：；
如果调整到的同一条直线跟光具座不平行，当移动蜡烛和光屏时，像并不能总成在光屏中央；
如图，物距大于像距，成倒立、缩小的实像，应用于照相机；
因为光的折射中光路是可逆的，保持凸透镜的位置不变，将光屏与蜡烛的位置对调，则物距等于原来的像距，成倒立、放大的实像。光屏上能接到像是实像；
当从水凸透镜内抽出一部分水后。使透镜凸起程度变小，会聚能力较弱，将像成在光屏的后面，为了使像正好呈在光屏上，应使光线提前会聚，使所成的像相对于光屏前移，所以应在水凸透镜前放置一块凸透镜，由此判断该同学戴的是远视眼镜，该同学为远视眼；
由于蜡烛的燃烧，烛焰的高度逐渐降低，则像的位置会偏高，即屏上像逐渐向上移动，为使像重新回到光屏中央。应将凸透镜向下移。
故答案为：；因为如果调整到的同一条直线跟光具座不平行，当移动蜡烛和光屏时，像并不能总成在光屏中央；照相机；能；远视眼；向下移。
 

【解析】通过甲图所示的现象，结合凸透镜焦点的定义即可确定该凸透镜的焦距；
如果调整到的同一条直线跟光具座不平行，当移动蜡烛和光屏时，像并不能总成在光屏中央；
凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像，应用于照相机；物距小于像距时，成倒立放大的实像，应用于投影仪。
光的折射中光路是可逆的。
这里的水透镜就相当于人眼的晶状体。形成“远视眼”，是因为从水凸透镜内抽出一部分水后，使透镜凸度变小。
远视眼成因：眼球晶状体的曲度过小，远处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的物像，就会落在视网膜的后方造成的。远视矫正方法，需佩戴凸透镜。根据物与像移动方向相反确定屏上像移动的方向。
本题首先确定凸透镜的焦距，然后根据凸透镜成像的几种情况进行判断，掌握凸透镜的成像的几种情况是重点。此题不仅考查了凸透镜成像的规律，还考查了对远视眼的成因和矫正方法的掌握。