初中物理教科版八年级上册5 科学探究：凸透镜成像当堂达标检测题

4.5凸透镜成像实验题拓展提升（1）2021-2022学年教科版物理

八年级上册第四章

1．小明用焦距为10cm的凸透镜等器材，探究凸透镜成像规律。

（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放到光具座上，点燃蜡烛调节它们的位置如图所示，此时小明发现光屏上的像位于光屏的______（填“上方”或“下方”），为了使像成在光屏中心，应将蜡烛向______调节；

（2）小明正确调节后，在光屏中心承接到了一个倒立、______的实像，这样小明得出了u>2f时凸透镜成像的特点。经过思考，小明觉得自己得出结论的过程不够完善，为了使结论具有普遍性，他应该将蜡烛移到______（填“一倍和二倍焦距之间”或“二倍焦距以外”）的其它位置进行多次实验；

（3）通过多次实验，小明发现当f<u<2f时，v______（填“<”、 “>”或“=”）u；

（4）当u=5cm时，可以观察到正立、放大的虚像，如果让蜡烛靠近透镜，观察到的像将______（填“变大”“ 变小”或“不变”）。

2．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。

3．小军在利用光具座“探究凸透镜成像规律”实验时，做了如下操作：

（1）如图甲所示，将一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏找到一个最小最亮的光斑，可知该凸透镜的焦距是f＝______cm；

（2）小军将凸透镜、烛焰和光屏三者的中心调至同一水平高度，目的是______；

（3）如图乙所示，小军把凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，将蜡烛移至光具座上20cm刻度线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，此成像特点常应用在______（选填“放大镜”“照相机”或“幻灯机”）上；

（4）保持蜡烛和凸透镜位置不变，小军将老花眼镜放置在凸透镜与蜡烛间，若想在光屏上再次得到清晰的像，光屏向______（选填“左”或“右”）移动。

4．小军在探究“凸透镜成像规律”的实验中：

 (1)当蜡烛到凸透镜的距离为20cm时，移动光屏，直到光屏上成清晰的倒立、等大的实像。则该凸透镜的焦距为 _____ cm；

(2)实验中，当蜡烛与凸透镜的距离如图所示，在光屏上可得到一个清晰 _____ （选填“正立”或“倒立”）、 _____ （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像， _____ 就是利用这种成像规律工作的（选填“投影仪”、“照相机”或“放大镜”）；

(3)当把蜡烛从距凸透镜由30cm移到15cm时，应 ____ （选填“向左”或“向右”）移动光屏，直到光屏上成清晰的像，此时观察像的大小，与②中所成像的大小相比 ____ 了（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

(4)当蜡烛到凸透镜的距离为5cm时，为观察凸透镜成像特点，小军应从图乙中凸透镜的 ____ （选填“左”或“右”）侧进行观察。若做成实像实验时，凸透镜上恰好飞落了一只小昆虫，小军 _____ （选填“能”或“不能”）在光屏上观察到昆虫的像。

(5)小强同学做该实验时，无论如何移动光屏，都承接不到像，其原因可能是 _______ （写出一种即可）

5．在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中：

(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；将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度，目的是使像能成在_______；

(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（ 选填“放大”或“缩小” ）； ______（选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）就是利用这一成像规律工作的。如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，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，这个像与刚才相比将_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）；

(3)实验过程中，用黑纸将凸透镜遮掉一半，像的形状_______（填“变”或“不变”）。

6．如图所示为“探究凸透镜成像的规律”的实验装置：

(1)实验前老师为同学们准备了焦距分别为10cm和30cm的两个凸透镜，为了顺利完成实验，你应该选择焦距为______cm的凸透镜；

(2)将点燃的蜡烛和光屏分别放在如图所示的位置，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是根据这一原理工作的；

(3)实验过程中，如果用不透明的硬纸板档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．像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了

(4)随着实验的进行，蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像会向______（选填“上”或“下”）移动。

7．小亮的爷爷看报纸时需要用放大镜才能看清。

（1）小亮透过放大镜观看周围时发现：如图甲所示，离他比较远的钟表竟然呈现了倒立、缩小的样子；随着他走近钟表，如图乙所示，又观察到钟表___________的样子。针对以上现象，小亮思考了下面四个问题，其中最有探究价值且易于探究的科学问题是___________（选填序号）

A．凸透镜在什么条件下能成什么样的像？

B．物体通过凸透镜所成的像都有哪些种类？

C．凸透镜的成像情况与物、镜间的距离有何关系？

D．物体通过凸透镜的成像情况都与哪些因素有关？

（2）小亮想用家中的蜡烛、白纸板和凸透镜进行探究，还需要用到的测量仪器是___________。

（3）如图丙所示，小亮将蜡烛、凸透镜、白纸板沿直线依次放在桌面上，点燃蜡烛后，调节凸透镜和白纸板的高度，使像成在白纸板的中心。

（4）接着小亮进行了多次实验和测量，并将测量情况记录在下表中。

小亮分析表中数据，得出结论：物体距离凸透镜大于15cm时成倒立缩小的像，物体距离凸透镜小于或等于15cm成倒立放大的像。同学小华看了小亮的数据后，有不同看法，他认为结论是：物体距离凸透镜大于或等于20cm成倒立缩小的像，物体距离凸透镜小于20cm成倒立放大的像。为解决争议，他们想在物、镜间距离是15-20cm的范围内继续多做几次实验，找到___________，使结论更可靠。

8．如图所示的是星星同学做《探究凸透镜成像的规律》的实验装置：

(1)如果把蜡烛放在凸透镜前某一位置，前后移动光屏，都不能在光屏上形成清晰的像，是因为这时凸透镜成的是______的虚像（选填“放大”、“等大”或“缩小”），______就是应用这个原理工作的；

(2)如果用平行于主光轴的光照射凸透镜，将透镜另一侧的光屏移至距透镜10cm处时，此时在光屏上形成一个清晰的亮点；

(3)在如图所示的装置中，如果将蜡烛放在距离透镜13cm的地方，移动光屏应该得到______立（选填“正”或“倒”）、放大的像；如果此时换成焦距为8cm的凸透镜，要得到清晰的像，应将光屏向______移动（选填“左”或“右”），这时的像______（选填“大于”、“小于”或“等于”）更换凸透镜之前所成的像。

9．小深在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，凸透镜的位置固定不动，在如图所示的位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。若将蜡烛向左移动少许，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，此时的像比原来的像______ （选填“大”或“小”）；若烛焰所成的像如图所示，小深面向光屏时应该将光屏向______方向调节。

10．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

11．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：______。

12．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。

参考答案

1．上方    上    缩小    二倍焦距以外    >    变小   

【详解】

（1）[1][2]由图示知，凸透镜和光屏的中心在同一高度，而烛焰的中心偏低，则其像会成在光屏的上方，为了让像成在光屏中心，应向上调节蜡烛的高度。

（2）[3]由图示知，物距为30.0cm，而凸透镜的焦距为10cm，物距大于二倍焦距，那么在光屏上的像是倒立、缩小的实像。

[4]探究中只进行了一次物距大于二倍的操作便得出结论，这样的结论具有偶然性，那么应将蜡烛移到大于二倍焦距的其它位置进行多次实验。

（3）[5]通过实验可知，当f<u<2f时，成倒立放大的实像，此时物距小于像距，即

v>u

（4）[6]当物距小于一倍焦距时，蜡烛靠近透镜，即物距变小时，像距也变小，像变小。

2．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。

3．10.0    使像成在光屏的中央    缩小    照相机    左   

【详解】

（1）[1] 由图甲知，焦点到凸透镜的距离为

所以凸透镜的焦距为10.0cm。

（2）[2]将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，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，其目的是使像成在光屏的中央。

（3）[3][4]小军把凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，将蜡烛移至光具座上20cm刻度线处，物体在凸透镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像；照相机是利用这一成像规律工作的。

（4）[5]保持蜡烛和凸透镜位置不变，小军将老花眼镜放置在凸透镜与蜡烛间，老花镜是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，像会成在光屏的左方，若想在光屏上再次得到清晰的像，光屏向左移动。

4．10    倒立    缩小    照相机    向右    变大    右    不能    烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一水平直线上(物距小于或等于一倍焦距)   

【详解】

(1)[1]由凸透镜成像规律可知，当物体在距凸透镜二倍焦距时，成倒立、等大的实像，当蜡烛到凸透镜的距离为20cm时，移动光屏，直到光屏上成清晰的倒立、等大的实像，此时物距等于二倍焦距，所以该凸透镜的焦距为

(2)[2][3][4]当蜡烛与凸透镜的距离如图所示，此时物距大于像距，由凸透镜成像规律可知，此时在光屏上可得到一个清晰倒立、缩小的实像，照相机就是利用这种成像规律工作的。

(3)[5][6]当把蜡烛从距凸透镜由30cm移到15cm时，物距变小，由凸透镜成像规律可知，像距变大，所以应向右移动光屏，物距变小，像距变大，像的大小变大，所以直到光屏上成清晰的像，此时观察像的大小，与②中所成像的大小相比变大。

(4)[7]当蜡烛到凸透镜的距离为5cm时，此时物距小于一倍焦距，像与物体在凸透镜的同侧，所以为观察凸透镜成像特点，小军应从图乙中凸透镜的右侧进行观察。

[8]若做成实像实验时，凸透镜上恰好飞落了一只小昆虫，物距小于一倍焦距，成虚像，所以小军不能在光屏上观察到昆虫的像。

(5)[9]小强同学做该实验时，无论如何移动光屏，都承接不到像，其原因可能是烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一水平直线上，实像不能呈现在光屏的位置，或者，此时物距小于或等于一倍焦距，成虚像或不成像，像不能呈现在光屏上。

5．10.0    光屏的中央    放大    投影仪    靠近    变小    不变   

【详解】

(1)[1]由图知，凸透镜对光线有会聚作用，最小、最亮的光斑即为凸透镜的焦点，所以焦距为

[2]实验时，为使像成于光屏的中央，应调节烛焰、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度。

(2)[3][4]因物距为16cm，大于一倍焦距而小于二倍焦距，由凸透镜成像的规律知，在光屏上得到一个倒立、放大的实像；投影仪就是利用这一成像规律工作的。

[5][6]将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，即增大物距，此时像距减小，要得到清晰的像，应将光屏向靠近透镜方向移动；由知，像的放大倍数减小，像将变小。

(3)[7]遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜的下半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的形状不发生变化，折射光线减少，像变暗。

6．10    投影仪    D    上   

【详解】

(1)[1]若选择焦距为30cm的凸透镜，则凸透镜的2倍焦距为60cm，光具座刻度尺的量程为100cm，将凸透镜放在光具座50cm处会无法完成实验，故应选焦距为10cm的凸透镜。

(2)[2]此时蜡烛到凸透镜的距离是15cm，像到凸透镜的距离为30cm，物距小于像距，此时凸透镜成倒立放大的实像，应用这一原理可制成投影仪。

(3)[3]凸透镜被遮住一部分，光屏上仍然会出现完整的像，但是通过凸透镜的光线减少，所成的像会变暗一些。

(4)[4]实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将靠近光屏的上方。

7．倒立    C    刻度尺    等大的像   

【详解】

（1）[1][2]由图乙可知，观察到的是倒立的表；由题可知，物体距离凸透镜的距离不同时，成像的性质不同，所以可以探究凸透镜的成像情况与物、镜间的距离有何关系，故选C；

（2）[3]实验中需要测量物距和像距，所以需要的测量工具为刻度尺；

（4）[4]因为无法确定什么时候成放大的像，什么时候成缩小的像，所以需要找到临界点什么时候成等大的像，故他们物、镜间距离是15-20cm的范围内继续多做几次实验，找到等大的像，使结论更可靠。

8．放大    放大镜    倒    左    小于   

【详解】

(1)[1][2]根据凸透镜成像特点可知，当物体在凸透镜一倍焦距之内时，像成正立放大的虚像，和放大镜的成像原理相同。

(3)[3]由(2)可知，将透镜另一侧的光屏移至距透镜10cm处时，此时在光屏上形成一个清晰的亮点，则亮点到凸透镜的距离就是焦距，则凸透镜的焦距为10cm，当蜡烛放置在距离透镜13cm处时，即物距在一倍到二倍焦距之间，则成倒立放大的实像。

[4][5]物距不变，换成焦距为8cm的凸透镜后，焦距变小，所成的像变小，像的位置会靠近凸透镜，应将光屏向左移动。

9．左    小    左上   

【详解】

[1]若将蜡烛向左移动少许，此时物距变大，像距会变小，所以，应将光屏向左移动才能再次在光屏上成清晰的像。

[2]成实像时，物距越大，像距越小，像也越小，所以此时的像比原来的像小。

[3]由图可知，烛焰成的像成在光屏的左上角，实验要求像要始终成在光屏的中心，因为实像是倒立的，所以应该将光屏向左上方调节。

10．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。

11．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。

12．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