初中物理人教版八年级上册第3节 凸透镜成像的规律优秀同步测试题

课时5.3 凸透镜成像的规律（帮课堂）（原卷版）

【学习目标】

1.理解凸透镜成像规律；

2.进一步认识成像“实”与“虚”的概念；

3.会进行凸透镜成像分析；

4.会进行凸透镜成像的动态分析；

5.利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、探究凸透镜成像的规律

1.基本概念

（1）物距：物体到凸透镜光心的距离，用字母u表示。

（2）像距：像到凸透镜光心的距离，用字母v表示。

注意：初中阶段，我们研究的凸透镜均为薄透镜，其厚度可忽略不计，故一般物距也可说是物体到透镜的距离，像距是像到透镜的距离。

2.实验-探究凸透镜成像的规律

3.实验注意事项

（1）光具座的长度有限，做实验时最好选用焦距较小的凸透镜；

（2）凸透镜最好放在光具座的中间位置，便于调节物距和像距；

（3）调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏的中央；

（4）调整光屏时，不可再调整凸透镜的位置，否则会引起物距的变化；

（5）判断烛焰的像是否最清晰的方法：光屏在某位置时，向前或向后移动光屏，像都会变模糊，则此位置即为像最清晰的位置；

（6）同一个物距范围内，要换不同的物距进行实验，这是为了排除偶然因素，使实验结论更具普遍性。

4.凸透镜成像规律的光路分析

利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的最好的方法。

（1）当u>2f时，成倒立、缩小的实像，此时f<v<2f。光路如图所示。

（2）当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。

（3）当f<u<2f时，成倒立、放大的实像，此时v>2f。光路如图所示。

（4）当u=f时，折射光时一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以不能成像。光路如图所示。

（5）当u<f时，成正立、放大的虚像，此时v>u。光路如图所示。

【典例1】在利用光具座“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。由图可知，该凸透镜的焦距是______cm。

（2）调整后，把烛焰放在距凸透镜16cm处时（如图乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、______的实像；其中______（填光学仪器名称） 就是利用这一成像规律工作的。如将蜡烛远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向______（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。

（3）小明实验后对“凸透镜的焦距可能与哪些因素有关”产生了浓厚的兴趣。

①小明回忆了物理课上曾经做过的光的______实验，猜想凸透镜的焦距可能与色光的颜色有关，其中______光（填“红”或“紫”）通过同一凸透镜的焦距大。

②小明又根据人眼看远近处物体时眼球的厚度（中间比边缘厚的程度）不同，猜想凸透镜的焦距可能与凸透镜的厚度有关。于是他用同一束平行于主光轴的光分别经过材料相同但厚度不同的凸透镜A、B、C，并得到如图所示的光路图。根据此实验现象可知，对光线会聚能力最强的是透镜______。（选填A、B或C）。

③小明猜想凸透镜的焦距还可能与制作凸透镜的材料有关，请你帮小明设计一个实验方案验证该猜想，在下面写出实验的简要做法及如何判断。

简要做法：______

如何判断：______。

【方法帮】

题型一：凸透镜成像的规律

凸透镜成像的两个分界点

一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。物体在一倍焦距以内，成虚像；在一倍焦距以外，成实像。成实像时，物体在二倍焦距内，像大物小；物体在二倍焦距外，像小物大。

【典例1】小明将凸透镜紧靠如图甲所示的一幅卡通图片，然后将凸透镜逐渐远离图片的过程中，通过凸透镜观察到如图乙所示四个不同的像，则四个像出现的先后顺序是（   ）。

A．③②④①     B．③②①④   C．②①③④     D．①②③④

题型二：凸透镜成像规律的应用

【角度1】用不等式确定凸透镜的焦距范围

利用凸透镜成像的规律，列出物距和焦距、像距和焦距的关系不等式，解不等式就可以确定该凸透镜焦距的范围。具体关系为：

（1）当成倒立、缩小的实像时，u>2f，f<v<2f；

（2）当成倒立、等大的实像时，u=v=2f；

（3）当成倒立、放大的实像时，f<u<2f，v>2f；

（4）当不成像时，u=f；

（5）当成正立、放大虚像时，u<f。

【典例2】有一物体放在凸透镜前，到凸透镜地距离是20厘米，此时在屏上得到的是放大的像，则此凸透镜的焦距可能是（   ）。

A．4cm    B．8cm     C．16cm     D．22cm

【角度2】凸透镜成像规律与图像结合

解答此类试题时，要明确二倍焦距处是成放大和缩小实像的分界点，当u=v=2f时，物体成倒立、等大的实像。然后在图上找到对应点，求出焦距，然后根据凸透镜成像规律即可求解。

【典例3】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 之间的关系图象。下列说法正确的是（　　）。

A．凸透镜焦距为20cm；

B．物距为5cm时，可以通过移动光屏承接到清晰的像；

C．物距为15cm时，成放大的像，根据这一原理可以制成投影仪；

D．物距由15cm增大到30cm的过程中，在光屏上看到的像一直是变大的

【角度3】焦距大小的比较

【典例4】用A、B、C三块凸透镜在光具座上分别做蜡烛成像实验，各透镜跟烛焰距离都是30cm，得到的实验结果如表，根据此实验结果，将A、B、C三块凸透镜的焦距，按由大到小的顺序排列，其顺序是    。

题型三：不完整凸透镜成像情况

凸透镜成像时，如果凸透镜坏掉一部分或者遮挡一部分，都会成完整的像，只是所成的像亮度变暗。

【典例5】如图所示，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，关于下列现象分析，正确的是（  ）。

A．此时在光屏上得到的是倒立放大的实像；

B．如果利用注射器继续向水凸透镜内注水，发现光屏上的像不清晰了，这时将光屏向透镜方向移动，又能得到一个清晰的更小的实像；

C．保持蜡烛和光屏不变，向左移动水凸透镜到适当的位置后，利用注射器从水凸透镜内慢慢抽水，在光屏上有可能得到一个倒立等大的实像；

D．水凸透镜内有一个正方形纸片，则在光屏上不会得到蜡烛完整的像

题型四：探究凸透镜成像的规律

【典例6】小梁“探究凸透镜成像规律”的实验时：所使用的凸透镜焦距是15cm。

(1)如图所示，分别放置蜡烛、凸透镜和光屏，下列说法正确的是_____（填字母）；

A．将三者中心调至同一直线

B．将三者中心调至同一高度

(2)当把凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm刻度线位置时，光屏应在______（选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰的像。若得到清晰的像后，只将光屏和蜡烛的位置对调，则像的大小将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

(3)当屏上的像清晰时，小梁把自己的近视眼镜放在凸透镜和蜡烛之间，光屏上的像变得模糊不清，她应该向______凸透镜方向移动光屏（选填“靠近”或“远离”），可再次得到清晰的像，当凸透镜成实像时，物距增大，像距会_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；

(4) 蜡烛逐渐燃烧变短时，光屏上烛焰的像随之_______（选填“上升”、“下降”或“不变”）。

【中考帮】

考点一：探究凸透镜成像的规律

【典例】（2022·江汉油田潜江天门仙桃） 小红和家人一起乘高铁去旅行，进站时要进行身份验证，她发现屏幕上的头像较小，不能完成人脸识别，后来在工作人员的指导下顺利完成了识别。她了解到屏幕上的头像是通过摄像头内的凸透镜形成的，于是带着兴趣进行了以下实验。

（1）小红将蜡烛、凸透镜、光屏安装在光具座上并靠在一起，点燃蜡烛，调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在___________；

（2）如图甲所示，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，光屏上的像是___________（选填“镜面反射”或“漫反射”）形成的，保持凸透镜位置不变，若将蜡烛向右移动少许，则应将光屏向___________（选填“左”或“右”）移动才能再次在光屏上成清晰的像，此时的像变大；

（3）根据以上实验，小红进行人胎识别时，为使屏幕上的头像变大，她应该___________（选填“靠近”或“远离”）镜头；

（4） 在图乙所示位置时，烛焰也在光屏上成清晰的像，这个像是倒立、___________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像，由此可知凸透镜的焦距为___________cm。

中考考题要求同学们能根据已有的科学探究方案，使用基本实验器材获得数据，并能根据凸透镜成像规律，描述探究结果，分析变化趋势。这是物理核心素养中科学探究和物理观念的体现。考点二：凸透镜成像规律的应用

【典例】（2022·北京） 小京通过焦距为10cm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10cm；

D. 提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离大于20cm

中考考题要求同学们能利用凸透镜成像的规律的知识，对其应用进行分析和判断，并作出解释和预测。这是物理核心素养的科学思维的体现。

【作业帮】

一、基础练（知识巩固）

1.小明用放大镜看说明书上很小的字，当距离字15cm时能看清楚，则该放大镜的焦距可能是（　　）。

A．20cm B．15cm C．10cm D．5cm

2.把高8cm的发光棒立于焦距为10cm凸透镜前，在凸透镜后的光屏上成了4cm高的像，物体离凸透镜的距离可能是（　　）。

A．30cm B．7cm C．14cm D．18cm

3.如图所示，小明将盛满水的圆柱形透明玻璃杯贴近书本，透过玻璃杯看书上的鹦鹉图片（圆圈中的鹦鹉图与书本中的鹦鹉图实际大小相等），改变鹦鹉和杯子之间的距离，他所看到的像不可能是（　　）。

A．   B．   C．    D．

4.在探究凸诱镜成像规律的实验中，凸透镜的焦距为20cm，将点燃的蜡烛放在距离凸透镜32cm处，在凸透镜另一侧的光屏上得到蜡烛清晰的像，该像为（　　）。

A．正立放大的虚像 B．正立放大的实像

C．倒立缩小的实像 D．倒立放大的实像

5.在探究凸透镜成像规律实验中，将蜡烛从较远处向接近凸透镜焦点的移动过程中，下列说法正确的是（　　）。

A．像距先变大后变小 B．物与像的距离越来越小

C．像越来越大 D．像先放大后缩小

6.在“探究凸透镜成像规律”时，开始时烛焰在光屏上成缩小的像，接着把物距调整为刚才的一半，移动光屏使烛焰在光屏上成像，此时的像（   ）。

A．是放大的 B．是缩小的 C．是等大的 D．以上三种都有可能

7.用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为 10cm，下列说法正确的是（   ）。

A．烛焰在如图所示的位置时，成像特点与照相机成像特点相同；

B．若将蜡烛移到光具座 42cm 刻度处时，烛焰所成的像是倒立、放大的；

C．若将蜡烛移到光具座 30cm 刻度处时，烛焰所成的像是等大的；

D．若将蜡烛从光具座 30cm 刻度处向远离凸透镜方向移动时，烛焰所成的像将逐渐变大

8.用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距，用此透镜“探究凸透镜成像规律”时，当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙时，在光屏上可成清晰的像，下列说法正确的是（　　）。

A．凸透镜的焦距是30 cm；

B．图乙中烛焰成的是倒立放大的像；

C．照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同；

D．保持凸透镜、光屏位置不变，将蜡烛远离凸透镜，烛焰仍可在光屏上成清晰的像

9.在做凸透镜成像实验时，将点燃的蜡烛沿着光具座，从凸透镜二倍焦距以外的某位置向焦点移动．在此过程中，像的大小及像距的变化情况是（  ）。

A．像和像距都逐渐变大 B．像和像距都逐渐变小

C．像逐渐变大，像距逐渐变小 D．像逐渐变小，像距逐渐变大

10.小明在探究凸透镜成像规律时，做了如下实验∶①用平行光正对凸透镜照射，移动光屏得到一个最小、最亮的光斑，如图甲所示；②保持该透镜位置不变，将点燃的蜡烛放在图乙所示的位置，移动光屏得到烛焰清晰的像（图中未画出）。则（   ）。

A．实验②中，烛焰在光屏上成缩小的像；

B．实验②中，像到透镜的距离一定大于15cm；

C．若增大蜡烛与透镜的距离，所成的像会变大；

D．若使该透镜成虚像，蜡烛与透镜的距离应小于10cm

11.在“探究凸透镜成像的规律”实验中，如图放置器材，此时光屏上呈现倒立、等大的像，下列说法正确的是（　　）。

A．凸透镜的焦距是20cm；

B．若把蜡烛远离透镜向左移动，需将光屏向左移动才能找到清晰的像；

C．若将凸透镜换成薄玻璃板，光屏上可以找到正立、等大的像；

D．实验中，蜡烛燃烧变短，光屏上的像向上移动

12.“自拍神器”给旅行拍照爱好者带来了很大的方便，与直接拿手机自拍相比， 利用自拍杆可以___________物距，___________像的大小，从而增大取景范围，取得更好的拍摄效果。（均选填“增大”或“减小”）

13.清晨树叶上露珠下面的叶脉看起来更清晰，这是由于露珠相当于______的结果，形成了正立的______（选填“放大”或“缩小”）的________。（选填“实像”或“虚像”）。

二、综合练（能力提升）

14.用如图甲所示的装置测出凸透镜的焦距，并探究“凸透镜成像规律”，当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙所示时，在光屏上可成清晰的像。下列说法正确的是（　　）。

A．凸透镜的焦距是30cm；

B．图乙中烛焰成的是倒立、放大的实像；

C．照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同；

D．图乙中，把蜡烛移到60cm刻度线位置，移动光屏到适当的位置可以得到清晰的像

15.某班同学在“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，下列判断正确的是（　　）。

A．该凸透镜的焦距是20cm；

B．当u=15cm时，在光屏上能得到一个缩小的像；

C．当u=25cm时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的；

D．把物体从距凸透镜15cm处移到30cm处的过程中，像逐渐变小

16.张强同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验中，当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像．由此判断，他所用凸透镜的焦距（　　）。

A．一定大于20cm B．一定在10cm到16cm之间

C．一定小于8cm D．一定在8cm到10cm之间

17.如图所示，OO′为凸透镜的主光轴，有一个点光源放在凸透镜的正前方。当点光源放在A点时，成像在B点，当点光源放在B点时，成像在C点，如图所示，则凸透镜的位置在（   ）。

A．C点右侧    B．BC之间      C．AB之间    D．A点左侧

18.小华同学在探究“凸透镜成像规律”的实验中。

（1）将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，并将烛焰、凸透镜和光屏的中心调整到______；

（2）小华为了准确的知道凸透镜的焦距，找到了平行光源，进行了如图甲所示的实验。根据实验现象可知，该凸透镜的焦距是______cm；

（3）将凸透镜固定在图乙中的光具座上，位于50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧。小华将蜡烛移至35cm刻度线处，移动光屏，直到光屏上出现了烛焰清晰的像，则该像是倒立、______的实像，______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）利用了这条规律。

三、培优练（挑战自我）

19.如图所示，F 为凸透镜的两个焦点，A＇B＇为物体 AB 的像，则物体 AB 在（   ）。

A．图中Ⅰ区域，比 A＇B＇大，箭头方向向上；

B．图中Ⅱ区域，比 A＇B＇大，箭头方向向下；

C．图中Ⅲ区域，比 A＇B＇大，箭头方向向上；

D．图中Ⅳ区域，比 A＇B＇小，箭头方向向下

20．某班同学在“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跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（　　）。

A．该凸透镜的焦距是10cm；

B．当 u＝35cm时成放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的；

C．当 u＝25cm时，在光屏上能得到一个缩小的像；

D．把物体从距凸透镜10cm 处移动到30cm 处的过程中，像逐渐变小

21.某同学探究“视力的矫正”原理，如图所示，他实验观察到如下现象：小明将凸透镜正对太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，当纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为l，设该凸透镜的焦距为f，则下列说法中正确的是（   ）。

A．f一定大于l B．f一定小于l C．f一定等于l D．f可能小于l

22.某小组在“探究凸透镜成像的规律”的实验中：

（1）实验前，要调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在__。

（2）通过调整，恰好在光屏上得到烛焰等大的像，如图，则所用凸透镜的焦距是__cm。

（3）在图中，把蜡烛向左移动15cm，凸透镜的位置不变，应把光屏向__（选填“左”或“右”）适当调节才能在光屏上得到烛焰清晰倒立、__（选填“放大”、“缩小”或“不变”）的实像。

（4）在探究凸透镜成实像的过程中，他们又尝试用白纸遮挡住凸透镜的一半，发现在光屏上__（选填“仍能”或“不能”）形成烛焰完整的像。