物理八年级上册第四章 在光的世界里5 科学探究：凸透镜成像达标测试

4.5凸透镜成像实验题拓展提升（4）2021-2022学年教科版物理八年级上册第四章

1．某同学探究“物距大于二倍焦距时，凸透镜成像的虚实，正倒和大小”，实验器材有：光具座（光具座上的刻度尺范围是0~）、两个焦距均为而口径大小不同的凸透镜、光屏，蜡烛、火柴。

（1）选择口径______（选填“大”或“小”）的凸透镜做实验比较好；

（2）实验装置如图甲所示，点燃蜡烛，调整烛焰，凸透镜和光屏的中心大致在______上；

（3）实验中，该同学判断烛焰的像是实像，证据是______；他判断烛焰的像是倒立的，那么像是图乙中的______（选填“A”、“B”或“C”）；

（4）收集的实验信息如下表：

凸透镜的焦距

分析表中信息，可以得出的探究结论是：______；

（5）从实验中发现，当物距逐渐变大时，像距逐渐变小。该同学利用本实验器材进一步探究“物距大于凸透镜二倍焦距时，像距与物距的关系”，预设的物距分别为，、、、、，按照这些预设值进行实验，对应的数据能否收集全，请说明理由：______。

2．小红用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。

（1）如甲图所示，让一束平行光正对着凸透镜，移动光屏，直到在光屏上得到一个最小最亮的光斑。该凸透镜的焦距为_____cm。

（2）如乙图所示，把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心大致调到_____。这时（如图乙），仅移动光屏，可在光屏上得到一个清晰倒立、_____（选填“放大”或“缩小”）实像。

（3）实验过程中，如果用不透明的硬纸板挡住凸透镜的上半部分，则光屏上的像_____。

A．只出现烛焰像的上半部分

B．只出现烛焰像的下半部分

C．出现烛焰完整的像，但像更小了

D．像仍然是完的，且大小不变，只是变暗了

3．在探究凸透镜成像规律的实验中。

(1)实验前，应将烛焰的焰心、透镜的光心和光屏的中心调整到_____，这样做的目的是_____。

(2)如图1所示，已知凸透镜的焦距f=10cm，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，要使烛焰在光屏上成清晰的像，光屏应向_____（选填“左”或“右”）移动，直到光屏上成像清晰，此时是_____（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的原理。

(3)接下来换用焦距为5cm的凸透镜继续实验，如果不改变蜡烛和凸透镜的位置，仍要在光屏上成清晰的像，光屏应向_____（选填“左”或者“右”）移动。

(4)某同学在实验中观察到光屏上得到蜡烛清晰的像，但他不小心用手指指尖触摸到了凸透镜，这时光屏应上_____（填“能”或“不能”）成清晰完整的像。

(5)请完成图2中凸透镜的光路图补充完整。（____）

4．如图所示，李洋在“探究凸透镜成像规律”的实验中，所用凸透镜的焦距为15cm。

(1)如图甲所示，移动光屏找到清晰的蜡烛的像，这个像是图乙中的______，利用此原理可以制成______。（选填“照相机”、“幻灯机”、“放大镜”）

(2)李洋把蜡烛依次放在A、B位置，在坐标纸上记录了光屏上像的大小。如图丙所示（、分别表示蜡烛在A、B处所成的像）。跟同学们交流后发现：

①成倒立放大像的条件是______。

②成实像时，物距增大，像距______。（选填“增大”“减小”或“不变”）

(3)保持凸透镜位置不动，李洋又把蜡烛放在距凸透镜18cm处，在光具座上无论怎样移动光屏，都找不到清晰的像，原因可能是______。聪明的李洋拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜处，在光具座上移动光屏，光屏上出现了清晰的像，则李洋拿起的眼镜是______。（选填“近视镜”或“远视镜”）

(4)用烛焰作为发光物体完成“探究凸透镜成像规律”实验存在的两点不足之处：______；______。

5．用如图所示的装置做探究凸透镜成像规律的实验。图甲中，一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。

(1)由图甲可知，该凸透镜的的焦距为___________cm。

(2)图乙中，烛焰在光屏上恰好成一个清晰的倒立、放大的实像（未画出），___________（选填投影仪/放大镜或照相机）就是利用这一成像特点制成的。在图乙中保持凸透镜的位置不变，如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应进行的操作是___________。

(3)若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一远视眼镜的镜片，则将光屏向___________（选填左或右）移动才能再次看到清晰的像。在图乙中保持凸透镜的位置不变，将点燃的蜡烛和光屏互换位置，则在光屏上___________（选填能或不能）成清晰的像

6．在“探究凸透镜成像规律”的实验课上，小华同学进行了如下操作(凸透镜的焦距为10cm)：

(1)如图所示，小华在实验中发现，随着蜡烛的燃烧，烛焰在光屏上像的位置偏高了，为了使像仍成在光屏的中央，则应向______调节凸透镜；

(2)小华调节好凸透镜的高度后，烛焰恰好在光屏中央成清晰的像，______ (填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”)就是利用此成像原理制成的；若固定凸透镜的位置不动，将蜡烛移动到标尺15cm处，调整光屏再次成像，则此时像的大小比刚才的要______些；

(3)固定透镜位置不变，小华将蜡烛移到标尺45cm处，此时应站在透镜______ (填“左”或“右”)侧观察烛焰的像，当观察到像时，______ (填“有”或“没有”)光进入人眼。

7．小明同学用蜡烛、凸透镜和光屏等器材做“探究凸透镜成像规律”的实验。

（1）一束平行光通过凸透镜后在光屏上得到一个最小最亮的光点，如图甲所示，则凸透镜的焦距为______。

（2）如图乙所示，生活中的______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这样的成像原理。

（3）如图乙所示，小明向左移动蜡烛时，要在光屏上成清晰的像，则光屏应向______（填“左”“右”）移动。

（4）在实验中已得到清晰的实像，当用黑色硬纸片遮住透镜的上半部分，则所成的像将是______的（选填“完整”或“不完整”），且亮度变暗。

8．小周同学用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。

（1）实验前，小明先想办法测凸透镜的焦距，如图甲所示，他将凸透镜正对太阳光，在透镜下方平行地放上白纸，测出透镜与白纸间距s与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出图象如图乙所示。则判断该透镜的焦距f为______cm，然后在光具座上从左到右分别放置蜡烛、凸透镜和光屏，使烛焰和光屏中心位于______。

（2）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图丙时，在光屏上可得到一个清晰的倒立、______（填“放大”或“缩小”或“等大”）的实像。

（3）保持蜡烛位置不变，移动透镜至16cm刻度线处，如图丁所示。则人眼在图中的______（选填“A”或“B”）处能观察到蜡烛的像，像是图a中的______（选填“1”、“2”、“3”或“4”）

（4）她又利用该装置研究视力的矫正问题，将蜡烛放在离凸透镜较远的位置，如图b所示，给凸透镜“戴”上近视眼镜（相当于一个凹透镜），此时光屏上能成一清晰的像：若“取”下近视眼镜，为使光屏上的像再次清晰，在保持透镜位置不变的条件下，下列操作可行的是______。

①将光屏远离透镜；②将光屏靠近透镜；③将蜡烛远离透镜；④将蜡烛靠近透镜

A．①③　　B．①④　　C．②③　　D．②④

9．某学习小组做“探究凸透镜成实像的规律”实验，他们在光具座上固定焦距为f 的凸透镜，取高度h为8厘米的物体进行实验。调节好实验装置后，他们分别取不同的物距u、并移动光屏找像，每次都使光屏上的像最清晰，将相应的像距v、成像情况记录在表中。

（1）分析比较实验序号1~6数据中物距u、像距v及成像的变化情况，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，_______。

（2）分析比较实验序号1、2或3数据中物距u与像距v的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是：凸透镜成实像、且_______时，所成的像是缩小的。

（3）通过进一步分析比较表中物距与像距之和及成像情况，他们提出了一个猜想：“当物距与像距之和最小时，可能会成等大的实像”。

（a）这么猜想的依据是：_______

（b）为了验证该猜想，他们应将物距设定在_______厘米的范围内继续进行实验。

10．某同学利用光具座、凸透镜、光屏、蜡烛、火柴等器材探究“凸透镜成像规律”

（1）他想知道实验中某块凸透镜的焦距，用凸透镜正对着太阳光，在透镜下面放上白纸（纸、镜平行），测出透镜与白纸间距s与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出图像甲，可判断该透镜的焦距f为______cm。

（2）如图乙，用此凸透镜实验，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”）区域内移动会接收到清晰的像，这种成像原理在生活中的应用是______。

（3）若换用焦距f为8cm的凸透镜进行实验，保持蜡烛到凸透镜的距离不变，则光屏向______移动可再次接收到清晰的像。

11．小林用如图装置探究凸透镜成像规律。实验桌上有两个凸透镜，焦距分别为10cm和20cm。

(1)在实验时，应先调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在______，目的是使烛焰的像成在光屏的中央；

(2)小林将其中一块凸透镜放在光具座上，当烛焰、透镜及光屏的位置如图所示时，恰能在光屏上得到一个清晰的像，则他选择的凸透镜的焦距为______cm；

(3)小林将蜡烛和光屏的位置对换，发现在光屏上仍能成一清晰的像，此时像的性质是倒立、______的实像；

(4)实验(3)中，不改变各元件的位置，小林换了另一块凸透镜，调节光屏的位置，此时______（填“能”或“不能”）在光屏上找到烛焰的像，这是因为_______；

(5)如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则烛焰在光屏上的成像情况是______ 。

A．完整的像B．一半的像C．无法成像

12．小亮用如图所示的实验装置探究“凸透镜成像的规律”。

（1）实验中，有三只凸透镜：①焦距为5cm、②焦距为10cm、③焦距为20cm。将其中一只凸透镜固定在50cm刻度线处，适当调整点燃蜡烛和光屏的位置，直到光屏上得到清晰的烛焰像（像未画出），如图所示。则选用的凸透镜是______（填“①”、“②”或“③”），此时烛焰像是______（填“放大”或“缩小”）的，______（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）， 就是利用这一原理工作的。

（2）如果此时将蜡烛远离透镜，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。若不移动光屏，只需在蜡烛和透镜之间靠近透镜位置放置一个度数合适的______（填“近视”或“远视”）眼镜，也可以在光屏上成清晰的像。

（3）实验过程中，同组同学向左轻吹蜡烛的火焰，小亮观察到烛焰的像向左侧偏斜，说明此时烛焰通过凸透镜成的是______像（填“实”或“虚”），像和蜡烛在透镜的______（填“同侧”或“异侧”）。

参考答案

1．大    同一高度    见解析    C    见解析    见解析   

【详解】

（1）[1]实验中选用口径大的凸透镜比较好，透过的光比较多，实验现象明显。

（2）[2]为了使像成在光屏的中央，烛焰，凸透镜和光屏的中心大致在同一高度。

（3）[3]烛焰的像能成在光屏上，说明成的是实像。

[4]烛焰的像是倒立的，像相对于物体上下和左右都颠倒，像是图乙中的C。

（4）[5]由实验数据可知，物距大于2倍焦距成倒立缩小的实像，物距增大，像距减小。

（5）[6]光具座上的刻度尺范围是0~，当物距

u=50cm

20cm＞v＞10cm

70cm＞(u+v)＞60cm

能够完成实验，同理当物距小于50cm时也能完成实验。

2．10.0    同一高度    缩小    D   

【详解】

（1）[1]让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，这点是凸透镜的焦点，由图甲可知：焦点到光心的距离是

40.0cm﹣30.0cm＝10.0cm

即凸透镜的焦距是10.0cm。

（2）[2]应该将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度处，这样可以使烛焰的像始终成在光屏的中央。

[3]如图乙，物距

u＝50.0cm﹣15.0cm＝35.0cm

此时物距大于二倍焦距，成倒立、缩小实像。

（3）[4]用不透明的硬纸板挡住透镜上半部分，凸透镜的下半部分仍能折射光线成像，所以光屏上所成的像是完整的，只是会聚光线比原来变少，像变暗了，故D正确。

3．同一高度    使像成在光屏中央    左    照相机    左    能       

【分析】

(1)探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，像才能成在光屏的中心。

(2)凸透镜成实像时，物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、缩小的实像，其应用是照相机；

(3)凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，像变小；

(4)当将凸透镜的部分挡住后，光屏上仍能成物体完整的像，只是凸透镜会聚光线数量比原来减少，像比原来变暗；

(5)先确定所给的入射光线和折射光线的特点，然后根据凸透镜的三条特殊光线作图。

【详解】

(1)[1][2]实验前要调整蜡烛、凸透镜、光屏的高度，三者的中心大致在同一高度，即在凸透镜的主光轴上，这样才能使像成在光屏中央。

(2)[3][4]如图1所示，已知凸透镜的焦距f=10cm，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，此时的物距为25.0cm，物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，即光屏应该在60.0cm~70.0cm之间，要使烛焰在光屏上成清晰的像，光屏应向左移动，直到光屏上成像清晰，此时成倒立、缩小的实像，是照相机的原理。

(3)[5]当改用焦距为5cm的透镜进行实验，不改蜡烛和凸透镜的位置，则相当于减小了像距，要在光屏上成清晰的像，光屏将靠近透镜移动，即向左移动。

(4)[6]不小心用手指指尖触摸了凸透镜，由于凸透镜的其他部分仍能会聚光线而成像，所以光屏上呈现的仍然是烛焰完整的像，只是此时像比手指指尖触摸前的像要暗一些。

‍(5)[7]通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。如下图所示：

。

【点睛】

本题考查凸透镜成像规律及应用，注意凸透镜是由很多个三棱镜组成的，光经过透镜折射后会聚成像，挡住一部分光不会影响所成的像，只是亮度变暗；此实验现象可以让学生做实验时动手操作一下，观察有什么现象发生，感性认识印象会更深。

4．D    照相机    物距大于一倍焦距小于二倍焦距    减小    像在100cm之外    远视镜    蜡烛越烧越短    有风时烛焰会晃动   

【详解】

(1)[1][2]已知凸透镜的焦距为15cm，由图甲可知，物距为40cm，则u＞2f，所以，凸透镜成倒立缩小的实像，这个像是图乙中的D，利用此原理可以制成照相机。

(2)[3]2f＞u＞f，成倒立放大的实像。

[4]由图丙可知，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小。

(3)[5][6]把蜡烛放在距凸透镜18cm处（即u=18cm），物距在一倍焦距与二倍焦距之间，凸透镜成实像，根据图丙可知，像可能在100cm之外，所以在光具座上无论怎样移动光屏，都找不到清晰的像，拿起一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间靠近凸透镜处，在光具座上移动光屏，光屏上出现了清晰的像，即说明该眼镜对光线有会聚作用，使光线提前会聚而成像在光屏上，故这副眼镜是凸透镜，即是远视眼镜。

(4)[7][8]烛焰不稳定，火焰在有风的时候会晃动，蜡烛会越烧越短，光屏上的像向上移动。

5．10.0    投影仪    向右移动蜡烛同时向右移动光屏    左    能   

【详解】

(1)[1]由图甲可知，一束平行光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑，即为焦点，焦点当光心的距离为焦距，则焦距为

(2)[2]由图乙可知，物距小于像距，根据凸透镜成像特点可知，光屏上成倒立放大的实像，与投影仪的成像原理相同。

[3]根据凸透镜成像特点可知，当物距在一倍焦距之外时，物体靠近透镜，且光屏也要远离透镜时，成的像变大，所以在光屏上成更大的像，需要向右移动蜡烛同时向右移动光屏。

(3)[4]远视眼镜即凸透镜，对光线有会聚作用，放在凸透镜前，光线会提前会聚，所以应将光屏靠近透镜移动，即向左移动。

[5]凸透镜成像的原理就是光的折射，在折射现象中，光路是可逆的，所以将点燃的蜡烛和光屏互换位置，则在光屏上能成清晰的像。

6．下    投影仪    小    右    有   

【详解】

(1)[1]凸透镜成像时，为了使像仍成在光屏的中央，烛焰中心、透镜中心、光屏中心应位于同一高度，随着蜡烛的燃烧，烛焰在光屏上像的位置偏高了，则应向下调节凸透镜。

(2)[2]如图所示，像距大于物距，此时成倒立、放大的实像，投影仪就是利用此成像原理制成的。

[3]将蜡烛移动到标尺15cm处，蜡烛远离透镜，像靠近透镜，像变小。

(3)[4]固定透镜位置不变，小华将蜡烛移到标尺45cm处，此时物体在一倍焦距之内，成正立、放大的虚像，此时应站在透镜右侧观察烛焰的像。

[5]只有光线进入眼睛，人才能看到像；故当观察到像时，有光进入人眼。

7．10.0    投影仪    左    完整   

【详解】

（1）[1]一束平行光通过凸透镜后在光屏上得到一个最小最亮的光点，即为焦点，焦点到凸透镜的光心的距离即为焦距，为10.0cm。

（2）[2]如图乙所示，物距为15cm，在一倍焦距和两倍焦距之间，成的是倒立的放大的实像，生活中的投影仪就是利用这一原理制成的。

（3）[3]小明向左移动蜡烛时，物体远离凸透镜，则像需要靠近凸透镜，故光屏向左移动。

（4）[4]当用黑色硬纸片遮住透镜的上半部分，只要物体的光线经过凸透镜成像，故成的是完整的像。

8．12    同一高度    放大    B    4    D   

【详解】

（1）[1][2]由图乙可知，当透镜与白纸间距s=12cm时，白纸被烤焦的时间t=4min，所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则测出透镜与白纸距离即为焦距f=12cm；根据凸透镜成像规律中实验的要求，必须让烛焰、凸透镜和光屏中心位于同一高度上，使其成像在光屏的中心。

（2）[3]实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图丙时，此时的像距大于物距，所以在光屏上可得到一个清晰的倒立、放大的实像。

（3）[4][5]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，光屏上承接不到，故图a中的4符合像的性质；由于虚像与成像物体在透镜的同侧，则应透过凸透镜观察蜡烛看到正立放大的虚像，所以应从B处观察。

（4）[6]给凸透镜“戴”上近视眼镜（凹透镜），可使光线发散一些，增大了像距，此时像成在光屏上，若取下近视眼镜，像距变小，即像成在光屏前。要使光屏上重新出现清晰的像，需要光屏靠近透镜或蜡烛靠近透镜，故选D。

9．物距变小，像距变大，像变大    物距大于像距    1~3和4~6数据中，当物距和像距之和变小时，像的大小越接近物体大小    19~22厘米   

【详解】

（1）[1]从表格中的数据可以看出，随着物距减小，像距增大，像变大。

（2）[2] 1、2或3数据三组数据中，物距都大于像距，像的高度都小于物体的高度且像都能呈现在光屏上。因此可得出的初步结论是：凸透镜成实像、且物距大于像距时，所成的像是缩小的。

（3）[3]从表格中的数据可以看出，成缩小的实像时，像越大，像距与物距之和越小；成放大的实像时，像越小，像距与物距之和越小。即凸透镜成实像时，像的大小越接近实像，像距与物距之和越小。

[4]从表格中可以看出，当物距为22cm时，像的高度为6.7cm，当物距为19cm时，像的高度为8.9cm。物体的高度为8cm，所以要验证该猜想，他们应将物距设定在19-22cm厘米的范围内继续进行实验。

10．12    II    照相机    左   

【详解】

（1）[1]由图甲可知，当透镜与白纸间距s = 12cm时，白纸被烤焦的时间t = 4min，所用的时间最短，说明太阳光经过凸透镜会聚后该点的温度最高，这个点就是凸透镜的焦点，则此时透镜与白纸间距即为焦距，所以 f = 12cm。

（2）[2][3]透镜的焦距是12cm，由图可知，物距是35cm，物距、像距和焦距三者满足，代入数据可得像距为

所以光屏应在II区域之间移动。物距大于像距，是照相机的成像原理。

（3）[4]根据凸透镜成像规律，蜡烛到凸透镜的距离不变，但是透镜焦距变小，对于此透镜，像距变大，像距要变小才能再次成像，所以光屏要向左移动。

11．同一高度    10    放大    不能    物距小于焦距    A   

【详解】

(1)[1]在实验时，应先调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一水平高度或同一直线，目的是使烛焰的像成在光屏的中央。

(2)[2]因为物距大于像距，和照相机的成像原理相同，像距15cm，肯定在一倍焦距和二倍焦距之间，因此凸透镜的焦距为10cm。

(3)[3]光路是可逆的，当调换物体和光屏的位置时，此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距，像距大于二倍焦距，因此成倒立放大的实像。

(4)[4][5]更换透镜后蜡烛在一倍焦距以内，成虚像，虚像不能用光屏承接。

(5)[6]如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，只是挡住了上半部分，光线仍然可以从下半部分通过透镜折射成像，过去的光少了，像较暗，但是仍然完整。

故选A。

12．②    放大    投影仪    靠近    近视    虚    同侧   

【详解】

(1)[1][2][3]由图可知，物距小于像距，所成的像为倒立、放大的实像，投影仪就是利用这一原理工作的；此时

f＜u＜2f

即

f＜15.0cm＜2f

可得

7.5cm＜f＜15.0cm

则选用的是焦距为10cm的凸透镜②。

(2)[4][5]如果此时将蜡烛远离透镜，物距变大，像距变小，要在光屏上得到清晰的像，光屏应向靠近透镜的方向移动；若不移动光屏，应使光线发散一些，由于凹透镜对光线具有发散作用，可以矫正近视眼，故只需在蜡烛和透镜之间靠近透镜位置放置一个度数合适的近视眼镜，也可以在光屏上成清晰的像。

(3)[6][7]同组同学向左轻吹蜡烛的火焰，小亮观察到烛焰的像向左侧偏斜，这说明像与烛焰运动的方向相同，所以此时成的是正立、放大的虚像，像和蜡烛在透镜的同侧。