5.3 凸透镜成像的规律（原卷+解析）-2022-2023学年八年级物理上册学优生重难点易错题精练（人教版）

5.3 凸透镜成像的规律 同步易错题集

高频考点梳理

一、相关术语

1、焦距：焦点到光心的距离，用f表示。f：1倍焦距，2f：2倍焦距。

2、物距：物体到光心的距离，用u表示。像距：像到光心的距离，用v表示。

二、实验注意事项

1、烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上；

2、若蜡烛位置较低，成像会较高；若凸透镜位置较低，成像较低。（利用通过光心光线判断）

三、探究凸透镜成像的规律

（一）凸透镜成像静态规律

1、物体在2f以外时，像在f和2f之间，此时成倒立缩小实像；

2、物体在f和2f之间时，像在2f以外，此时成倒立放大实像；

3、物体在f以内时，不成像，通过透镜可以观察到正立放大虚像；

4、物体在2f处时，像也在2f处，此时成倒立等大实像；

5、物体在f处时，不成像，物体发出的光经透镜折射后平行于主光轴射出。

（二）凸透镜成像动态规律

1、物体在f以外时

（1）物体靠近凸透镜，像远离凸透镜，像变大，即物近像远像变大；

（2）物体远离凸透镜，像靠近凸透镜，像变小，即物远像近像变小。

2、物体在f以内时

（1）物体靠近凸透镜，像靠近凸透镜，像变小，即物近像近像变小；

（2）物体远离凸透镜，像远离凸透镜，像变大，即物远像远像变大。

3、f和2f之间的移动速度小于2f以外的移动速度。（f和2f之间距离小，物体和像同时运动）。

4、物体与焦点间距离变大（或变小），可以视为物体与凸透镜间距离变大（或变小）。

必刷易错题型

一、选择题

1．（2022•绵阳模拟）如图所示，AC为入射光线，CB为折射光线，且AO＜OB．已知AO＝10cm，该凸透镜的焦距可能是（　　）

A．f＝10cm B．f＝5cm C．f＝8cm D．f＝12cm

解：AC为入射光线，CB为折射光线，A点发出的光线通过光心传播方向不变，会与CB交于B点，则B点是A点通过凸透镜成的像，其中AO是物距u，OB为像距v，因AO＜OB，则像距v大于物距u，成倒立、放大的实像，此时物距u满足f＜u＜2f，即f＜10cm＜2f，故5cm＜f＜10cm，C选项符合题意。

答案：C。

2．（2022•太原模拟）为了行车安全，很多家用汽车都安装了电子后视镜。电子后视镜通过摄像头成像，将车侧后方的车况呈现在显示屏上，如图所示。关于电子后视镜的成像情况，下列说法正确的是（　　）

A．摄像头相当于一个凸面镜 

B．摄像头成倒立、缩小的实像 

C．侧后方车辆应在摄像头二倍焦距以内 

D．侧后方车辆靠近时，显示屏上车的像变小

解：摄像头的镜头是一个凸透镜，摄像头的成像原理与照相机相同，侧后方车辆应在摄像头二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像；当侧后方车靠近摄像头时，物距变小，像距变大，则显示屏上车的像变大，故B正确，ACD错误。

答案：B。

3．（2022•株洲模拟）如图所示是物体AB经照相机镜头成像原理示意图，当AB沿主光轴远离镜头时，则物体上A点的像A′会沿（　　）移动。

A．A′O B．A′F C．水平向右 D．水平向左

解：当AB沿主光轴远离镜头时，物距变大，此时像距应该减小，成的像也减小，由图知，平行于主光轴的光线经过凸透镜后始终通过焦点并会聚到像点，所以像会沿A'F的方向移动。

答案：B。

4．（2022•乐山模拟）流行的“自拍神器”给旅行者自拍带来了方便。如图所示，与直接拿手机自拍相比，利用自拍杆可以（　　）

A．增大物距，成像更大 

B．增大像距，成像更大 

C．减小取景范围，成像变大 

D．增大取景范围，成像变小

解：根据凸透镜成实像时，物距越大，像距越小，像越小，可知“自拍神器”与直接拿手机自拍相比，利用自拍杆可以增大物距，减小人像的大小，从而增大取景范围，取得更好的拍摄效果。

答案：D。

5．（2022•贵阳模拟）某同学做“探究凸透镜成像的规律”实验时，所用凸透镜的焦距为f，保持凸透镜位置不变，如图所示，先后使烛焰位于a，b，c，d四点，并分别调整光屏的位置，关于a，b，c，d四点的成像情况，他归纳出下列说法，其中错误的是（　　）

A．烛焰位于a点时，屏上出现的实像最小 

B．烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大 

C．烛焰位于b点时，屏上出现的实像最大 

D．烛焰位于d点时，成正立放大的虚像

解：（1）烛焰位于a点时，物距大于二倍焦距，成倒立缩小实像，屏上出现的实像最小，故A正确；

（2）烛焰位于b、c两点时，物距大于焦距小于二倍焦距，都成倒立放大实像，但b点位置距离透镜大于c点位置，因此在c点屏上出现的实像比在b点出现的实像大，即最大，烛焰位于c点时，屏上出现的实像最大，故B正确、C错误；

（3）烛焰位于d点时，物距小于焦距，成正立放大虚像，故D正确。

答案：C。

6．（2022•合肥期中）某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v与物到凸透镜的距离u的关系图像，如图所示。下列判断正确的有（　　）

A．该同学所用凸透镜的焦距f＝10cm 

B．当u＝6cm时，在光屏上得到的是倒立、缩小的实像 

C．把物体从6cm处移动到15cm处的过程中，像逐渐变小 

D．当u＝15cm时，在光屏得到的是放大的像，投影仪利用这一原理

解：A、u＝v＝2f，凸透镜成倒立、等大的实像，如图，u＝v＝2f＝10cm 时，所以f＝5cm，故A错误；

B、当u＝6cm时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，故B错误；

C、物体从距凸透镜6cm处移动到15cm处的过程中，凸透镜的物距大于焦距，成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小，故C正确；

D、当u＝15cm时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机，故D错误。

答案：C。

7．（2022•成都模拟）小册同学做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未在图中画出来）。下列说法正确的是（　　）

A．图中成像原理与电影放映机的成像原理完全相同 

B．取走光屏，蜡烛和凸透镜在图中位置不变，从凸透镜右侧适当位置可看到烛焰倒立缩小的实像 

C．将蜡烛移到15cm刻度线处，凸透镜不动，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛焰像 

D．将蜡烛移到35cm刻度线处，凸透镜不动，光屏移动到适当位置能呈现清晰的烛焰像

解：A、由图可知，物距u＝40cm，v＝30cm，物距u＞v，成倒立缩小的实像，照相机就是利用该原理制成的，故A错误；

B、据图可知，当取走光屏后，所成像的情况是不变的，故取走光屏，蜡烛和凸透镜在图中位置，从凸透镜右侧适当位置可看到烛焰倒立缩小的实像，故B正确；

C、据A可知，此时物体应该处于2f之外，故40cm＞2f；像处于另一侧的1倍焦距和2倍焦距之间，即2f＞30cm＞f，故可得焦距的范围是：20cm＞f＞15cm，故将蜡烛移到15cm刻度线处，此时的物距是35cm，即一定处于1倍焦距以外，一定成实像，所以此时的物距变小，像距应该变大，像变大，所以应该将光屏向右移动，故C错误；

D、将蜡烛移到35cm刻度线处，即物距等于15cm，凸透镜不动，即说明物体处于1倍焦距以内，所以此时光屏上不能成像，故D错误；

答案：B。

8．（2022•南昌模拟）在探究凸透镜成像规律的实验中，当凸透镜、光屏和烛焰的位置如图所示时，光屏上能成一个清晰的像（像未画出），下列说法正确的是（　　）

A．照相机就是根据这个成像规律工作的 

B．凸透镜不动，把光屏与蜡烛交换位置，光屏上将出现清晰放大的像 

C．凸透镜不动，当把蜡烛向左移动时，要成清晰的像，光屏需向左移动 

D．随着蜡烛燃烧烛焰逐渐向下移动，光屏上的像也向下移动

解：A、由图可知，此时物距位于一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，应为投影仪，故A错误；

B、由于光路是可逆的，凸透镜不动，把光屏与蜡烛交换位置，此时物距在二倍焦距以外，凸透镜成倒立、缩小的实像，故B错误；

C、把蜡烛向左移动时，增大了物距，则要缩小像距才能在光屏上成清晰的像，因此将光屏向左移动，故C正确；

D、通过凸透镜光心的光线其传播方向不变，所以当烛焰逐渐向下移动时，光屏上的像向上移动，故D错误。

答案：C。

9．（2022•洛阳模拟）某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图所示。他继续向水凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，如果不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上再次成清晰的像（　　）

A．光屏应向右移动，成放大的像 

B．光屏应向左移动，成缩小的像 

C．光屏应向左移动，成放大的像 

D．光屏应向右移动，成缩小的像

解：由图中可以看出，物距大于像距，在屏上得到清晰缩小的实像，此时u＞2f；

当他继续向凸透镜内注水，使水凸透镜的焦距变小，透镜的聚光能力变强，光线会比注水前要提前交汇，所以像会向透镜方向移动，根据凸透镜成实像时，物远像小像变小，可知，要在光屏上成清晰的像，光屏将靠近透镜向左移动，而且像变小。

答案：B。

10．（2022•常州模拟）蝴蝶研究专家章丽晖在茅山首次发现国家二级保护动物﹣中华虎凤蝶，他先用相机拍摄了蝴蝶休憩的照片甲，为了拍摄照片乙，应（　　）

A．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向外伸 

B．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向内缩 

C．相机适当远离蝴蝶，镜头略向外伸 

D．相机适当远离蝴蝶，镜头略向内缩

解：据图能看出，甲图的像较小，即此时的像距较小，故物距较大；所以在拍摄照片甲时，相机镜头到景物的距离大；乙图的像大，故其像距大，物距小，故在拍摄乙图时，镜头到物体的距离变小，但是照相机到底片的距离即像距变大，即相机适当靠近蝴蝶，镜头略向外伸，故A正确。

答案：A。

11．（2022•烟台模拟）实验室备有甲、乙、丙三个凸透镜，三个实验小组分别用这三个凸透镜探究凸透镜成像规律，实验时，当蜡烛到透镜的距离都为12cm时，甲、乙、丙三透镜分别成缩小的实像、放大的虚像、放大的实像，则这三个透镜的焦距f甲、f乙、f丙的大小关系为（　　）

A．f甲＞f乙＞f丙 B．f乙＞f丙＞f甲 

C．f乙＞f甲＞f丙 D．f丙＞f乙＞f甲

解：物距相同，甲凸透镜成倒立、缩小的实像，u＞2f甲，所以f甲＜＝＝6cm；

乙凸透镜成正立、放大的虚像，u＜f乙；所以f乙＞u＝12cm；

丙凸透镜成倒立、放大的实像，2f丙＞u＞f丙，所以12cm＝u＞f丙＞＝＝6cm；

所以，f乙＞f丙＞f甲。

答案：B。

12．（2021•赤峰模拟）做“凸透镜成像”实验时，把蜡烛放在二倍焦距之外，移动光屏找到像。若将蜡烛向凸透镜移动s1的距离（此时物距仍然大于二倍焦距），移动光屏重新找到像，光屏移动的距离为s2．则下列说法正确的是（　　）

A．光屏远离透镜移动，光屏上的像变小 

B．光屏远离透镜移动，且s2＜s1 

C．光屏靠近透镜移动，光屏上的像变大 

D．光屏靠近透镜移动，且s2＝s1

解：

在“凸透镜成像”实验时，把蜡烛放在二倍焦距之外，移动光屏找到像，此时u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f，若将蜡烛向凸透镜移动s1的距离（此时物距仍然大于二倍焦距），移动光屏重新找到像，光屏移动的距离为s2，在这种情况下，物体移动的距离大于像移动的距离，即s2＜s1，故B正确。

答案：B。

二、填空题

13．（2022•佛山模拟）如图所示白纸上画了两个箭头（图甲）．用玻璃杯装半杯水放在白纸前（图乙）．人眼观察到位于下方的箭头发生了变化，那是因为玻璃杯下半部相当于一个　凸透镜　，使下方箭头成缩小的　实　像（选填“实”或“虚”），这种成像原理在生活中应用的实例有　照相机　（写一种）。

解：人眼观察到位于下方的箭头发生了变化，那是因为玻璃杯下半部相当于一个凸透镜，U＞2f时，凸透镜成倒立缩小的实像；照相机就是利用此原理制成的。

答案：凸透镜；实；照相机。

14．（2022•十堰模拟）小明用焦距为10cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，他将烛焰放在距凸透镜15cm的位置，调节光屏位置，可以得到一个清晰的倒立、　放大　（选填“等大”、“放大”或“缩小”）的实像，利用这个原理可以制成　投影仪（或幻灯机）　。实验中他不慎用手指尖触摸到了凸透镜，此时光屏上　不会　（选填“会”或“不会”）出现手指尖的像。

解：①所用凸透镜焦距为10cm，将烛焰放在距凸透镜15cm的位置，物距2f＞u＞f，成倒立、放大的实像。生活中投影仪和幻灯机就是利用这个原理制成的。

②手指尖触摸到了凸透镜，物距u＜f，手指成正立、放大的虚像，此时光屏上不会出现手指尖的像。

答案：放大；投影仪（幻灯机）；不会。

15．（2022•益阳模拟）如图所示，在做“探究凸透镜成像的规律”的实验中，烛焰在图示位置时能在光屏上成清晰的像，所成的像是倒立　放大　 （填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。现将蜡烛沿主光轴向远离凸透镜的方向移动，要使烛焰仍能在光屏上成清晰的像，则光屏应沿主光轴向　靠近　（填“远离”或“靠近”）凸透镜的方向移动。

解：由图知：物距小于像距，此时光屏上成倒立放大的实像。

当将蜡烛沿主光轴向远离凸透镜的方向移动时，物距变大，像距变小，光屏上得到的像变小。因此要使烛焰仍能在光屏上成清晰的像，则光屏应沿主光轴向靠近凸透镜的方向移动。

答案：放大；靠近。

16．（2022•乐山模拟）在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰等大的实像，若将蜡烛置于20cm刻度处，移动光屏可得到倒立、　缩小　的实像（选填“放大”或“缩小”）；若将蜡烛置于35cm刻度处，向 　右　移动光屏（选填“左”或“右”），能在光屏上呈现倒立放大的实像。

解：由图可知，此u＝v＝2f＝20cm，所以f＝10cm；

若将蜡烛置于20cm刻度处，此时物距为30cm，大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像；

若将蜡烛向左移动置于35cm刻度处，此时物距变小，像距变大，所以光屏需要右移。

答案：缩小；右。

17．（2022•黄冈模拟）如图为商场中经常看到的广告投影灯及其内部结构示意图。其中广告片位于镜头 　一倍焦距和二倍焦距之间　（选填“二倍焦距以外”“一倍焦距和二倍焦距之间”或“一倍焦距以内”），为了在地面上得到更大的、清晰的广告图像，应当使投影灯远离地面，同时适当 　减小　（选填“增大”或“减小”）到广告片距离。

解：投影灯工作时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，所以广告片位于镜头一倍焦距和二倍焦距之间；

为了在地面上得到更大的、清晰的广告图像，像变大，像距变大，物距变小，应当使投影灯远离地面，同时适当减小到广告片距离。

答案：一倍焦距和二倍焦距之间；减小。

18．（2022•苏州模拟）如图所示，光会聚于b点，在虚线区域内放甲透镜后，光会聚于主光轴MN上的c点；在虚线区域内换放乙透镜后，光会聚于主光轴MN上的α点。现小明想进一步探究凸透镜成像的特点，应选择　乙　（甲/乙）透镜。

小明选择好透镜后在光具座上进行实验：当物体距离透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一清晰放大的实像；若保持物体与光屏的位置不变，把透镜向光屏方向移动2cm，在光屏上又成一清晰缩小的实像。当物体距离透镜4cm，成　正立、放大的虚　像。在照相机、放大镜和投影仪中，成像情况与类似的是　放大镜　。

解：由图知，若光沿直线传播会聚到b点，经过甲会聚到c点，说明甲对光线有发散作用，是凹透镜；经过乙会聚到a点，说明乙对光线有会聚作用，是凸透镜。

所以应选择乙透镜。

当物体距离透镜8cm时，在透镜另一侧光屏上成一清晰放大的实像，所以f＜8cm＜2f，得4cm＜f＜8cm；

又把透镜向光屏方向移动2cm，此时物距为10cm，屏上又成一清晰缩小的实像，所以10cm＞2f，得f＜5cm。

若物体距离透镜4cm，则小于焦距，成放大正立的虚像。放大镜就是根据这个原理制成的。照相机是根据成缩小倒立实像的原理制成；投影仪是根据成放大倒立实像的原理制成的。

答案：乙；正立、放大的虚；放大镜。

三、实验探究题

19．（2022•合肥期中）在学完凸透镜成像规律后，小明选择了一块焦距未知的凸透镜，对凸透镜成像特点做了进一步探究。

（1）如图甲所示，当他将一个发光的小灯泡放在图示位置时，无论怎么移动右侧的光屏，在光屏上始终得到一个与透镜等大的光斑，则该透镜的焦距f＝　10.0　cm。

（2）他又将小灯泡换成点燃的蜡烛，当调整至图乙位置时，恰好在光屏上接收到清晰的倒立、　缩小　的实像；若保持此时蜡烛和光屏的位置不变，当将凸透镜向左平移 　15　cm时，光屏上可再次出现清晰的像。

（3）如图乙所示，当光屏上呈现清晰的像时，不改变图乙中蜡烛和透镜位置：

①若仅将凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜再次实验，光屏上所成像与原来相比 　变暗　（选填“变小”“变暗”或“变不完整”）了。

②若将凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，再次实验，则需将屏 　向左　（选填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像，光屏上所成的像与原来的像相比 　变小　（选填“变大”或“变小”）了。

解：（1）当发光的小灯泡放在10cm刻度线的位置时，物距为10.0cm，移动光屏发现光屏上始终能看到个面积大小不变的光斑，根据从焦点发出的光线经过凸透镜后变为平行光线可知，该透镜的焦距为10.0cm；

（2）他又将小灯泡换成点燃的蜡烛，当调整至图乙位置时，此时的物距大于二倍焦距，在光屏上接收到清晰的倒立、缩小的实像；若保持此时蜡烛和光屏的位置不变，根据光路可逆可知，当将凸透镜向左平移15cm到15cm刻度处时，此时的物距为原来的像距，则光屏上可再次出现清晰的像；

（3）①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，成像大小不会变化，但经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗；

②如果将凸透镜A换成镜面直径相同、但焦距稍小的凸透镜，比起原来就相当于将物距变大了，那么像距就要减小，像变小；光屏要靠近凸透镜，即向左移动。

答案：（1）10.0；（2）缩小；15；（3）①变暗；②向左；变小。

20．（2022•齐齐哈尔模拟）小明在复习凸透镜成像的知识时想到了2021年12月9日“太空教师”王亚平给我们展示的“天宫课堂”中的水球成像实验，于是利用水透镜（注射器和弹性膜制成的凸透镜）、蜡烛、光屏、光具座等器材进行探究，小明在测量水透镜焦距时发现：当向水透镜里注水时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。

（1）如图甲所示，一束平行于主光轴的光线射向水透镜，在光屏上得到一个最小最亮光斑，则此水透镜的焦距为 　12.0　cm；

（2）再将蜡烛置于光具座上，并让烛焰、水透镜光心和光屏中心处于 　同一高度　；

（3）将实验器材按图乙位置放置，光屏上成清晰的像，此像应该是倒立、　缩小　（选填“放大”或“缩小”）的实像，这与生活中 　照相机　（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）原理相同；

（4）王亚平在天宫课堂上展示了一个中间充有气泡的水球，透过这个水球我们可以看到“一正一倒”两个缩小的像，如图丙所示，中间气泡中形成的缩小、正立的像 　不是　（填“是”或“不是”）凸透镜成像的结果，倒立的像是水球所成的倒立、缩小的实像，若王亚平靠近水球，倒立的像 　变大　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

（5）在图乙所示的实验情景下，该同学从水透镜中抽水发现光屏上的像变模糊了，为了使像再次清晰，他应将蜡烛适当 　远离　（选填“靠近”或“远离”）透镜；若不移动蜡烛，要让光屏上的像变清晰，可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个 　凸　（选填“凸”或“凹”）透镜。

解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜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，所以凸透镜的焦距f＝52.0cm﹣40.0cm＝12.0cm；

（2）实验前应先调节光具座上烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度，这样可使像成在光屏的中央；

（3）如图，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像，应用于照相机；

（4）水球因此被气泡变为了两部分，中间是空气，气泡周围是水；这个时候整个水球就变成了两个透镜，外圈成为了一个凸透镜，所以呈现出一个倒立的像，内圈相当于变成了两个凹透镜的组合，这个时候会出现了一个正立、缩小的像，所以中间的像不是凸透镜成像；

若王亚平靠近水球，物距变小，像距变大，则倒立的像变大；

（5）该同学从水透镜中抽水，凸透镜的凸度变小，焦距变大，在物距不变的情况下，像距会变大，为使像再次清晰，需要增大物距，应将蜡烛适当远离透镜；

若不移动蜡烛，要让光屏上的像变清晰，需要使光线提前会聚，故可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个凸透镜。

答案：（1）12.0；（2）同一高度；（3）缩小；照相机；（4）不是；变大；（5）远离；凸。