初中物理人教版八年级上册第3节 凸透镜成像的规律课时训练

这是一份初中物理人教版八年级上册第3节 凸透镜成像的规律课时训练，共11页。试卷主要包含了实验题等内容，欢迎下载使用。
一、实验题
1．在“探究凸透镜成像的规律”实验中：
（1）将凸透镜正对太阳，可在凸透镜后方得到一个最小、最亮的光斑，则光斑到凸透镜光心的距离为凸透镜的_____________。
（2）如图甲所示，此时烛焰在光屏上成清晰的像，则像的性质是__________。
A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像
C．倒立、等大的实像 D．正立、放大的虚像
（3）保持烛焰和光屏位置不变，取走凸透镜，则光屏上（____）
A．成正立、等大的实像 B．成倒立、等大的实像
C．成正立、等大的虚像 D．不成像
（4）保持烛焰和光屏位置不变，在原凸透镜位置换上另一个透镜模拟近视眼的成因。接着小莉和小华分别用自己的近视眼镜来模拟视力矫正。小莉的眼镜放在透镜前时，像仍成在光屏前方：小华的眼镜放在透镜前时，光屏上恰能成清晰的像.整个实验过程中用到的四块透镜如图乙所示，则放小华的眼镜时，实验所用的两块透镜分别是____________（填编号）。
2．小叶想要探究凸透镜成像的规律，采用的装置如图所示。
（1）现有甲、乙、丙三个凸透镜，它们的焦距分别为50cm、25cm、15cm，实验时应该选择______凸透镜（选填“甲”、“乙”或“丙”）；
（2）在实验过程中，先将光具座放到水平桌面上，调整蜡烛火焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，保持凸透镜处于50cm刻度线位置不变。把点燃的蜡烛放在15cm刻度线处，移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰、倒立、______的实像；（选填“放大”或“缩小”）
（3）把点燃的蜡烛放在40cm刻度线处，小叶不管怎样移动光屏，在光屏上都没有得到烛焰的像，原因是物距小于焦距时，物体通过凸透镜不能成______像（选填“实”或“虚”）。
3．在探究“凸透镜成像规律”的实验中，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上，下表是小华同学实验时记录的几组数据：
（1）根据第1次实验时所成像的特点，生活中的______机就是利用这一原理制成的。
（2）由第2次实验可知，所用凸透镜的焦距为______cm。
（3）第3次实验时，像距是______cm，判断依据是______。
（4）第3次实验时，小华将一远视眼镜紧贴在凸透镜的前面，要在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向______（选填“靠近”或“远离”）透镜方向移动。
（5）如图所示，保持蜡烛位置（在10cm处）不变，移动透镜至16cm刻度线处，则人眼在图中______（选填“A”或“B”）处能观察到烛焰的像。
4．小明用一个焦距为的凸透镜探究凸透镜成像规律，实验如图：
(1)实验前，让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中（如图甲），从烟雾中可以观察到凸透镜对光有______（选填“会聚”或“发散”）作用。
(2)探究凸透镜成像规律时，应调节烛焰、凸透镜与光屏中心在______上。
(3)当装置如图乙时，烛焰在光屏上成清晰的像，那么光屏离凸透镜的距离可能是______。
A． B． ·C．
(4)实验中蜡烛在原来的位置越烧越短，则像在光屏上的位置会______（选填“往下移”、“不变”或“往上移”）。
(5)若将印有字母“F”的纸片（图丙）放在离凸透镜的地方，我们能看到的清晰的像是图丁中的______（请填序号）。
5．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，请完成下面问题：
（1）小明设计的实验报告（部分）如下，请填写空格处的内容。
实验目的：探究凸透镜成像规律。
实验器材：凸透镜、光屏、光具座 、蜡烛和火柴等。
实验步骤：
1记录凸透镜的焦距；
2安装和调试实验装置时，应使凸透镜和光屏的中心跟烛焰的中心大致在______；
3固定凸透镜的位置，将蜡烛放在适当的位置后，移动______找像，在移动过程中，眼睛要注意观察光屏上的像直到清晰为止；
测量并记录此时的______。
……
（2）实验过程中他使烛焰在光屏上成清晰的像，如图所示，此实验现象可以说明______的成像特点。（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）此时的物距u为______cm，像距v为______cm。
6．实验课上，同学们自制了一个研究不同光学元件成像情况的组合件。图甲中，“插槽”可插入不同光学元件，“内筒”固定，“外筒”可左右横向移动，外筒上的“半透明薄膜”可作光屏。图乙中光学元件分别是：①凸透镜、②平面镜、③钻有小孔的遮光板。
（1）点燃蜡烛，当插入某光学元件后，人眼立即在薄膜上看到清晰的像，有同学猜想插入的光学元件一定是③，若要验证该同学的猜想，可进行的操作是：______，若原来清晰的像______（选填“变模糊”或“依然清晰”），则猜想正确；
（2）若插入某光学元件后，无论怎样移动外筒都不能在薄膜上看到像，且薄膜上暗淡且亮度不变，说明插入的是______（填序号）；
（3）若插入①，将外筒向右移动后，薄膜上原来模糊的像变清晰， 此时的成像规律与______（选填“放大镜”、“照相机”或“幻灯机”）原理相同。此时，将蜡烛和外筒同步（速度相同）向左移动，在薄膜上能看到______ 。
A．一直清晰的像 B．一次清晰的像 C．一直模糊的像
7．在某次探究凸透镜成像规律的实验中，所使用的凸透镜焦距是15cm。
（1）实验前要调整烛焰的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一高度，目的是______；
（2）如图所示，当把凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在25cm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______（选填“放大”或“缩小”）倒立的实像，______（选填“照相机”或“投影仪”）是根据这一原理制成的；若再向左移动蜡烛，要使光屏上得到清晰的像，需将光屏______（选填“向左”或“向右”）移动。
8．小明同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验。
(1)如图甲，小明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f=___________cm。
(2)实验进行一段时间后，发现光屏上烛焰的像上移了一段距离，在没有移动器材的情况下，造成上述现象的原因是___________。
(3)小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镜放在光具座上刻度为50cm的位置处不变，把蜡烛放在刻度为35cm处，光屏右移，可接到倒立、___________（选填“缩小”或“放大”）的实像，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是___________（选填“照相机”或“投影仪”）；患了近视的小玉同学将自己的眼镜片放在凸透镜前，光屏上的像变得模糊，为了得到清晰的烛焰的像，应将光屏向___________（选填“左”或“右”）移动。
(4)如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成像时的像距v和物距u关系的图像，由图像可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐___________（选填“减小”或“增大”）。
9．探究小组的同学们进行光学实验小组的同学。
（1）在探究“光的反射规律”的实验时，如图甲所示，先把平面镜放在水平桌面上，再把硬纸板垂直立在平面镜上，纸板上的直线垂直于镜面；
（2）如图甲所示，使一束光线贴着纸板射到O点，经平面镜反射后，反射光线沿另一方向射出。测量并记录反射角和入射角的度数，改变入射角的度数，多次测量并记录，分析实验数据可知，光在反射时，反射角______入射角。多次测量的目的是______（选填“减小误差”或“探究普遍规律”）；
（3）如图乙所示，把纸板沿向后折，我们在纸板上就看不到反射光线，这说明：反射光线、入射光线和法线______；
（4）接下来同学们又一起探究了“凸透镜成像”的实验。如图所示，让一束平行光线沿主光轴方向射向凸透镜，经凸透镜折射后在光屏上会聚成一个最小最亮的光斑。则该凸透镜的焦距是______cm；
（5）如图丙所示，此时光屏上成有蜡烛清晰的像。蜡烛和凸透镜的位置保持不变，在蜡烛和凸透镜之间放一个凹透镜，如图丁所示。则应向______移动光屏，光屏上才能重新得到蜡烛清晰像。利用这一原理可以用来矫正______（选填“近视”或“远视”）。在实验过程中如果用不透明的物体遮挡住凸透镜的上半部，光屏上______（选填“能”或“不能”）得到蜡烛完整的像。
10．小杨同学做“探究凸透镜成像的规律”实验，他选用焦距为15厘米，10厘米的两个透镜，高度H为3.00厘米的发光体进行实验，并把实验数据记录在表一和表二中。
（1）根据实验序号1、2、3、4、5或7、9、10数据中物距u、像距v、像高h的变化情况，可得出初步结论是：同一凸透镜成实像时，_____。
（2）根据实验序号2与5或7与9的数据，发现同一凸透镜成实像时，当_____，像与物体的距离相同。
（3）进一步分析表格中的数据，请你推断实验序号6中的物距u为_____厘米，像与物体的距离为_____厘米。
（4）进一步分析表格中的像距v、物距u、像高h、物高H的关系，可推断实验序号8中的像高为_____厘米。
实验次数
物距u/cm
像距v/cm
1
30
15
2
20
20
3
15
4
5
/
实验次数
入射角
反射角
1
30°
30°
2
45°
45°
3
60°
60°
表一（焦距15厘米，物高H＝3.00厘米）
表二（焦距10厘米，物高H＝3.00厘米）
实验序号
物距u（厘米）
像距v（厘米）
像高h（厘米）
像与物体的距离（厘米）
实验序号
物距u（厘米）
像距v（厘米）
像高h（厘米）
像与物体的距离（厘米）
1
20.0
60.0
9.00
80.0
6

60.0
15.00

2
22.5
45.0
6.00
67.5
7
14.0
35.0
7.50
49.0
3
30.0
30.0
3.00
60.0
8
18.0
22.5

40.5
4
40.0
24.0
1.80
64.0
9
35.0
14.0
1.20
49.0
5
45.0
22.5
1.50
67.5
10
60.0
12.0
0.60
72.0
参考答案
1．焦距 B D ①③
【详解】
（1）[1]凸透镜对光有会聚作用，会将平行于透镜主光轴的光会聚于主光轴上的一点，这个点叫做该透镜的焦点，从焦点到透镜光心的距离叫透镜的焦距。
（2）[2]分析图可知，此时物距大于像距，又能在光屏上成像，说明物体放在了该透镜的两倍焦距以外，成倒立缩小的实像，故ACD不符合题意；B不符合题意。故选B。
（3）[3]保持烛焰和光屏位置不变，取走凸透镜，光直接照射到光屏上，不能被会聚成像，所以此时光屏上不成像。故ABC不符合题意；D符合题意。故选D。
（4）[4]由题可知，保持烛焰和光屏位置不变，在原凸透镜位置换上另一个透镜模拟近视眼的成因。形成近视眼是因为眼睛晶状体太厚，折光能力太强，成像在视网膜的前方。四块透镜中的①②为凸透镜来模拟眼睛，是由②换成了①；小华的眼镜放在透镜前时，光屏上恰能成清晰的像，说明小华的眼镜对光的发散作用比小莉的大，是凹透镜中的③。故实验所用的两块透镜分别是①③。
2．丙 缩小 实
【详解】
（1）[1]光距座总长100cm，物像之间最小距离为4f，即
可求得
而当f=25cm时，只能成一个倒立、等大实像，若要探究放大、缩小的实像，只能选焦距为15cm的透镜，故选丙。
（2）[2]透镜焦距为15cm，蜡烛放在15cm刻度线处，此时物距为35cm，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像。
（3）[3]将蜡烛放在40cm处时，物距小于焦距，此时不管怎样移动光屏，光屏上无像，因为所成像为正立、放大、虚像。
3．照相机 10 30 折射光路是可逆的 靠近 B
【详解】
（1）[1]物距大于像距，成倒立缩小实像，是照相机原理。
（2）[2]由第2次实验数据可知，u=v=20cm，成倒立、等大的实像，凸透镜的焦距f=10cm。
（3）[3][4]比较1、3实验数据可知，第1次实验的像距等于第3次实验的物距，因此第3次实验的像距等于第1次实验的物距，即表格中像距为30cm，判断的依据是光折射时，光路可逆。
（4）[5]远视眼镜是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，如果此时把远视眼镜放在该凸透镜前，使原来会聚成像的光线提前会聚，所以要想接到清晰的像，光屏要靠近透镜。
（5）[6]保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，此时u＜f，凸透镜成正立放大的虚像，光屏上接不到，透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚像，虚像与成像物体同侧，所以应从B处观察。
4．会聚 同一高度 B 往上移 A
【详解】
(1)[1]由图可知，光线会聚了，所以凸透镜对光有会聚作用。
(2)[2]根据实验的要求，烛焰、光屏，透镜中心在同一高度上，使像成在光屏中央。
(3)[3]由图可知，物距大于像距，此时的像是倒立、缩小的，故物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，故光屏离凸透镜的距离（即像距）大于10cm，小于20cm，选B。
(4)[4]蜡烛由于燃烧逐渐变短，光屏上的像逐渐向上移动，为了使像完整的成在光屏的中央，可将光屏向上移动或将蜡烛向上移动，或者将凸透镜向下移动。
(5)[5]此时物距小于焦距，成正立放大的虚像，故选A。
5．同一水平高度上 光屏 像距 照相机 30.0 20.0
【详解】
（1）[1]为了使像成在光屏的中央，实验前要调节烛焰中心、光屏中心和凸透镜中心使三者在同一高度上。
[2][3]将蜡烛固定好位置后，要移动光屏，直到光屏上出现的像最清晰，此位置就是像的位置，然后记录凸透镜和光屏间的距离即为像距。
（2）[4]观察光屏可知，此时所成的像是倒立、缩小的实像，应用是照相机。
[5][6]由图可知，物距是
40.0cm-10.0cm=30.00cm
像距是
60.0cm-40.0cm=20.00cm
6．移动外筒 依然清晰 ② 幻灯机 B
【详解】
（1）[1][2]因平面镜所成像为虚像，薄膜上不能接收，故排除，要区分是凸透镜成像还是小孔成像，可进行的操作是：将外筒左右移动，若原来清晰的像依然清晰，则为小孔成像，猜想正确。
（2）[3]若插入某光学元件后，无论怎样移动外筒都不能在薄膜上看到像，且薄膜上暗淡且亮度不变，故此时薄膜上不能接收到像，即所成像为虚像，故插入的是②。
（3）[4][5]插入①时，将外筒向右移动，像变清晰，由图中可知，此时像距大于物距，故所成像为倒立、放大的实像，此时的成像规律与幻灯机原理相同，此时，将蜡烛和外筒同步向左移动较长的距离，则此时物距由f2f逐渐减小，当u=v=2f时，可以在薄膜上看到一次清晰的像，故AC不符合题意，B符合题意。
故选B。
7．使像成在光屏中央 Ⅲ 放大 投影仪 向左
【详解】
(1)[1]点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度，是为了使像成在光屏的中央。
(2)[2][3][4]当把凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在25cm刻度线位置时，物距为
50cm-25cm=25cm
物距处于1倍焦距和2倍焦距之间时，凸透镜成倒立放小的实像，投影仪是根据这个原理制成的，此时像距大于2f，所以应该在Ⅲ区。
[5]当蜡烛向左移动一段距离后，物距变大，由凸透镜成像规律可知像距应变小，所以要在光屏上再次成清晰的像，需将光屏向左移动。
8．10.0 蜡烛在燃烧过程中不断缩短，烛焰向下移动 放大 投影仪 右 增大
【详解】
(1)[1]如图甲，小明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，此光斑就是凸透镜的焦点，则凸透镜的焦距
f=20.0cm-10.0cm=10.0cm
(2)[2]实验时在没有移动器材的情况下，发现光屏上烛焰的像上移了一段距离，原因是蜡烛在燃烧过程中不断缩短，烛焰向下移动了。
(3)[3][4]如图乙所示，若将凸透镜放在光具座上刻度为50cm的位置处不变，把蜡烛放在刻度为35cm处，则物距是15cm，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，移动光屏会得到倒立、放大的实像，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是投影仪。
[5]近视眼镜为凹透镜，对光有发散作用，若将近视眼镜片放在凸透镜前，则像距会变大，为了得到清晰的烛焰的像，应将光屏向右移动。
(4)[6]由图丙可知，凸透镜成实像时，物距逐渐减小，像距逐渐增大。
9．等于 探究普遍规律 在同一平面内 10.0 右 近视 能
【详解】
（2）[1]分析表中实验数据可知，在光的反射中，反射角等于入射角。
[2]一次实验存在偶然性，不能得出普遍规律，实验中多次测量的目的是探究普遍规律。
（3）[3]纸板NOE和纸板NOF在同一平面内可以看到入射光线和反射光线 ，将纸板NOF沿ON向后折一个角度，在纸板上看不到反射光，这说明：光在反射时，反射光线、入射光线与法线在同一平面内。
（4）[4]让一束平行光线沿主光轴方向射向凸透镜，经凸透镜折射后在光屏上会聚成一个最小最亮的光斑，这个光斑的位置就是焦点的位置，如图所示，焦距为10.0cm。
（5）[5][6]在蜡烛和凸透镜之间放一个凹透镜，使光线发散，成像会远离凸透镜，则应向右移动光屏，光屏上才能重新得到蜡烛清晰像；近视眼成像落在视网膜前，利用这一原理可以用来矫正近视。
[7]如果用不透明的物体遮挡住凸透镜的上半部，下半部分的光线仍能会聚成像，光屏上能得到完整的像，只是像比之前要暗些。
10．见详解 物距u与像距v互换时 12.0 72.0 3.75
【详解】
（1）[1]根据实验序号1、2、3、4、5或7、9、10数据可知，光屏上得到的都是实像，所以同一凸透镜成实像时，物距u越大，像距v越小，像高h越小。
（2）[2]根据分析实验序号2与5或7与9的数据可知，物距像距恰好互换了，此时像与物体距离一样，可得物距u与像距v互换时，像与物体的距离相同。
（3）[3][4]在光的折射现象中，光路可逆，所以实验6与实验10物距u与像距v互换，所以实验6中的物距u为12.0cm，像与物体的距离为
L=12.0cm+60.0cm＝72.0cm
（4）[5]在实验序号1中，像距与物距的比值
像的高度与物体的高度的比值为
在实验序号2中，像距与物距的比值
像的高度与物体的高度的比值为
在实验序号3中，像距与物距的比值
像的高度与物体的高度的比值为
依此类推，根据以上数据可知，由此可知，凸透镜成实像时，像距v与物距u的比值等于像高h与物高H的比值；所以实验序号8中像距和物距的比值为
则
所以h＝3.75cm。