人教版八年级物理上册 专项练习（6）探究凸透镜成像的规律

（6）探究凸透镜成像的规律

一、实验题

1.在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中：
 

（1）测量凸透镜的焦距，如图，该凸透镜的焦距为______cm。

（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次从左向右放在光具座上。点燃蜡烛后，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在______，目的是______。

（3）当烛焰距凸透镜30 cm时，移动光屏可在光屏上得到一个清晰的倒立实像。生活中使用的______就是利用这一成像规律工作的（填一光学仪器）。

（4）在（3）中移动光屏成清晰像后，拿走光屏，再将蜡烛放在光屏位置处，则此时光屏应放在原来蜡烛的位置才能成清晰的像，此现象说明凸透镜的光路是______的。

（5）在此实验中，如果无论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能呈现烛焰的像，可能的原因是：①______；②______。

2.小明用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，已知凸透镜的焦距为10 cm。
 

（1）仪器摆放时，在实验桌上由左到右依次是________、________和光屏，点燃蜡烛后调整高度，使它们的中心跟蜡烛火焰中心大致在________。

（2）蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、________（选填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理。

（3）保持蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，应将凸透镜移到光具座________cm刻线处，光屏上会再次出现清晰倒立、________（选填“放大”或“缩小”）的实像。

（4）移动蜡烛至45 cm刻度处，移动光屏并观察屏上________（填“成像”或“不成像”）。

（5）将凸透镜重新移到如图所示的位置，若将一个近视眼镜的镜片放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上的像变模糊了，这时应向________（选填“左”或“右”）移动光屏，才能在光屏上重新出现清晰的像。

（6）小明在光具座70 cm刻线处又放置一个相同的凸透镜，取走光屏。在这两个凸透镜右侧通过凸透镜也可以观察到蜡烛所成的像，生活中的________（选填“显微镜”或“望远镜”）利用了这个成像原理。

（7）小明突然发现镜头上有一只小虫子，请你分析：光屏上将________（“出现”或“不出现”）小虫子的像。

（8）实验完成后小明与同学们交流后有的同学提出用LED灯代替蜡烛，该做法的优点是________________。

3.小明利用如图（a）所示的器材做“探究凸透镜成像规律”的实验。
 

（1）实验前，应先将烛焰、凸透镜和光屏的中心调节到同一水平高度。小明按要求调好后，将蜡烛放在2倍焦距以外，为了能找到凸透镜成像时像的位置，需要对光屏进行的操作是：________，直到光屏上呈现清晰的像。

（2）由于实验时间较长，烛焰的像即将超出光屏的上边缘，这时可以向上移动________（选填“蜡烛”“凸透镜”或“光屏”），再次使像呈现在光屏中央。

（3）小明摘下眼镜放到凸透镜前，光屏上呈现清晰的像，如图（b）所示。拿走眼镜，需将光屏向凸透镜方向移动，才能在光屏上再次呈现清晰的像，说明小明戴的眼镜对光有________（选填“会聚”或“发散”）作用。此实验中，光屏相当于人眼睛构造中的________。

4.在探究“凸透镜成像规律”的实验中。
 

（1）如图甲，平行光正对着凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦距________cm；

（2）如图乙，此时光屏上呈现清晰的像（像未画出），若保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置互换，则光屏上________（选填“能”或“不能”）再次呈现清晰的像；

（3）如图丙，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16 cm刻度线处，则人眼在图中________处能观察到蜡烛的像；

（4）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________。

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.出现的像仍然是完整的，且大小不变，只是变暗了

5.王瑞想探究凸透镜成像规律。实验桌上有两个凸透镜，其中凸透镜A的焦距为10 cm，凸透镜B的焦距为50 cm，光具座上标尺的刻度范围如图所示。
 

（1）想探究凸透镜成实像的规律，应选用_________（选填“A”或“B”）凸透镜。第一次实验时，他将点燃的蜡烛放置在距凸透镜15 cm处时，移动光屏，直到光屏上呈现出烛焰清晰的像，则该像是倒立_________（选填“放大”或“缩小”）的实像。该透镜可以用来矫正_________（选填“近视眼”或“远视眼”）。

（2）将蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因可能是_________。

（3）实验一段时间蜡烛变短，要使烛焰像仍然成在光屏的中心，应将光屏向_______移动。

（4）王瑞换用不同焦距的凸透镜进行实验，数据记录如下表。分析表中数据可知，在物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成实像的像距_______；根据你所学凸透镜成像规律分析，此时所成像的大小_______。（均选填“越大”“越小”或“不变”）

（5）在第一次实验时，王瑞尝试不用蜡烛，而用由几个发光二极管做成“F”字样的发光体（如图）进行实验，如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上“F”所成的像是_______（从图的左边向右观察）。
 

6.安安和康康在老师的指导下完成了“探究凸透镜成像规律”的实验，实验所用凸透镜的焦距.他们把凸透镜固定在光具座上50 cm刻度线处，调节蜡烛的烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度.
 

（1）如图甲所示，若此时他们想在实验中能用光屏承接到烛焰的实像，光屏应在________（选填“50~60 cm”“60~70 cm”或“70~100 cm”）范围内移动.

（2）他们保持凸透镜的位置不变，把蜡烛放在30 cm刻度线处，调整光屏到透镜的距离，则在光屏上看到了烛焰________（选填“放大”“缩小”或“等大”）、倒立的像.

（3）他们想模拟投影仪的成像原理，康康应在步骤（2）的基础上将蜡烛向________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，然后调节光屏的位置，使烛焰在光屏上成清晰的像.

（4）他们保持凸透镜的位置不变，同时取下光屏，直接用眼睛观察凸透镜成像的各种情况.康康移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，同时安安从透镜的右侧透过透镜观察烛焰的像，如图乙是安安整理并记录的看到的像的情况，根据你所学的知识，判断最先看到的像的编号是________（选填代表像编号的数字）.

（5）请在图丙中完成从烛焰发出的一束光通过透镜的光路.
 

7.小华用自制的水凸透镜(当向水凸透镜里注水时焦距变小，抽水时焦距变大)来探究“凸透镜成像规律”.

(1)如图甲所示，让一束平行于主光轴的光射向水凸透镜，在光屏上出现一个最小最亮的光斑，则此水凸透镜的焦距为______cm.

(2)小华将蜡烛、水凸透镜和光屏调整至图乙所示的位置时，光屏上出现清晰的烛焰像，它的成像原理与______  (照相机/幻灯机/放大镜)的相同，小华接着在蜡烛和光屏位置都不变的情况下，将水凸透镜移至光具座______cm刻度处，再次得到清晰的烛焰像.然后，小华利用注射器从水凸透镜中向外抽少许水，光屏上原来清晰的像变得模糊不清，小华要想重新得到清晰的烛焰像，在蜡烛和水凸透镜的位置都不变的情况下，应将光屏向______(远离/靠近)水凸透镜的方向移动.

(3)若在图乙中烛焰和水凸透镜之间放一片远视眼镜的镜片，则将光屏向______(左/右)移动才能再次看到清晰的像.

(4)将蜡烛移至1倍焦距与2倍焦距之间某处，光屏上成清晰的像.设想烛焰中心以1 cm/s的速度垂直于光具座向下运动，光屏上的像______(向上/向下)移动，移动的速度______ (大于/小于/等于)l cm/s.

参考答案

1.答案：（1）10.0

（2）同一高度；使烛焰的像成在光屏的中心

（3）照相机

（4）可逆

（5）①蜡烛恰好放到焦点上；②蜡烛与凸透镜间的距离小于焦距

解析：（1）由图可知，焦点到透镜的距离即焦距，为10.0 cm；

（2）在做实验的过程中，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者中心大致在同一高度，是为使烛焰的像成在光屏的中心；

（3）当物距为30 cm时，物距大于二倍焦距，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这个原理制成的；

（4）当时，光屏上成倒立、缩小的实像，如果蜡烛和光屏互换位置，光屏上会得到倒立、放大的实像，说明凸透镜的光路是可逆的；

（5）烛焰、凸透镜和光屏三者的中心若不在同一高度上，所成的像有可能不能呈现在光屏上；从成像规律上考虑：若蜡烛恰好放在焦点上，则不会成像；放在焦点以内，则会成正立、放大的虚像，虚像不会呈现在光屏上。故有以下几种可能：蜡烛恰好放到焦点上；蜡烛与凸透镜间的距离小于焦距；凸透镜、光屏与烛焰三者中心不在同一高度上；光具座不够长。

2.答案：（1）蜡烛；凸透镜；同一高度

（2）缩小；照相机

（3）35；放大

（4）不成像

（5）右

（6）望远镜

（7）不出现

（8）实验现象更明显、便于观察、减少了污染等

解析：（1）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜和光屏，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，这样做的目的是使像成在光屏的中央；

（2）凸透镜的焦距是10 cm，由图可知，物距，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用这一成像规律工作的；

（3）由图可知，物距，像距；蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，要在光屏上再次得到清晰的像，此时的像距（即此时的像距与原来的物距相等），根据光路的可逆性，此时的物距，所以此时蜡烛的位置在处，蜡烛位于1倍焦距和2倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像，投影仪或幻灯机就是利用此原理制成的；

（4）移动蜡烛至45 cm刻度处，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能成在光屏上，移动光屏并观察屏上没有像；

（5）若在蜡烛和凸透镜之间合适的位置放一个近视眼镜，使光线发散，为了使光屏上重新呈现清晰的像，光屏应向右移动；

（6）小明在光具座70 cm刻线处又放置一个相同的凸透镜，取走光屏，根据望远镜中物镜的作用是使远处的物体成倒立、缩小的实像，这个倒立、缩小的实像正好落在目镜焦距内的位置，目镜的作用相当于一个放大镜，这个实像经过目镜成一个正立、放大的虚像；

（7）小虫子的位置在1倍焦距之内，成的是正立、放大的虚像，虚像不能被光屏接收，所以在照片上看不到小虫子的像；

（8）蜡烛换成LED灯的优点：实验现象更明显、便于观察、减少了污染等。

3.答案：（1）来回移动光屏

（2）蜡烛（或光屏）

（3）发散；视网膜

解析：（1）将蜡烛放在2倍焦距以外，此时成的是倒立、缩小的实像，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，需要来回移动光屏，直到光屏上呈现清晰的像；

（2）由于蜡烛的燃烧，烛焰的高度逐渐降低，根据光线过光心不改变方向，光屏上的像将向上移动，要使像继续成在光屏中央，可以使蜡烛向上移动，或凸透镜向下移动，或光屏向上移动；

（3）摘下眼镜放到凸透镜前，光屏上呈现清晰的像，拿走眼镜，需将光屏向凸透镜方向移动，才能在光屏上再次呈现清晰的像，这表明放上该眼镜时，像推迟会聚，即该眼镜对光线具有发散作用，是凹透镜，凹透镜可以矫正近视眼；此实验中，光屏是接收像的，相当于人眼睛构造中的视网膜。

4.答案：（1）10.0

（2）能

（3）B

（4）D

解析：（1）由图甲可知凸透镜的焦距；

（2）因焦距为10 cm，物距为15 cm，物距在一倍焦距与二倍焦距之间，烛焰可在光屏上成清晰、放大、倒立的实像；若保持凸透镜位置不变，将蜡烛和光屏的位置互换，光屏上成倒立、缩小的清晰实像；

（3）保持蜡烛位置不变，移动透镜至16 cm刻度线处，此时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像与物体同侧，所以应从B处观察；

（4）烛焰上的某一点发出的无数条光线经过凸透镜后成像在光屏上，当遮住凸透镜的上半部分时，烛焰发出的光线被挡住了一部分，但仍有光线通过凸透镜的下半部分而照在光屏上成像，像的大小不变，只不过是通过的光线减少，像的亮度变暗。

5.答案：（1）A；放大；远视眼

（2）物距小于焦距，像是虚像

（3）上

（4）越大；越大

（5）C

解析：（1）当研究凸透镜成像规律：，成倒立、缩小的实像时，像距，那么如果使用B透镜，则光具座不够长，因此使用A凸透镜；第一次实验时，他将点燃的蜡烛放置在距凸透镜15 cm处时，此时物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立、放大的实像，移动光屏，就会呈现出烛焰清晰的倒立、放大的实像，凸透镜有会聚作用，可以矫正远视眼；

（2）蜡烛、凸透镜和光屏的中心调到同一高度，仍不能得到清晰的像，这说明此时成的是虚像或者物距小于焦距；

（3）蜡烛燃烧变短，所以像成在了光屏的上方，为了使像仍成在光屏中央，可以将物体向上移动或将凸透镜向下移动或将光屏向上移动；

（4）由表格中数据可知，物距一定，凸透镜的焦距在增大，成像的像距也在增大，根据凸透镜成像的规律，在换用焦距更大的凸透镜时，其实是减小了物距，所以像距增大，成的像也会更大；

（5）用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，只能影响像的亮暗，不影响像的性质，光源“F”放在15 cm处，物距处于1倍和2倍焦距之间，成倒立、放大的实像，与原物体相比，上下颠倒、左右相反，故选C。

6.答案：（1）60~70 cm

（2）等大

（3）靠近

（4）1

（5）如图所示.
 

解析：（1）凸透镜的焦距：，如题图，物距：，所以光屏在60~70 cm，光屏上出现清晰的像；

（2）保持凸透镜位置不变，把蜡烛放在30 cm刻度线处，物距时，成倒立、等大的实像；

（3）凸透镜成像时，时，成倒立、放大的实像，应用于投影仪，所以蜡烛要从30 cm刻度线处靠近凸透镜，使蜡烛在30~40 cm刻度线之间移动，所以蜡烛靠近凸透镜；

（4）康康移动蜡烛使它从零刻度线处逐渐靠近凸透镜，会依次经过成倒立、缩小的实像，成倒立、等大的实像，成倒立、放大的实像，成正立、放大的虚像，又因为探究凸透镜成像时，撤去光屏，眼睛在光屏一侧透过凸透镜观察蜡烛，可以看到实像，也可以看到虚像，所以眼睛依次看到倒立缩小的实像、倒立等大的实像、倒立放大的实像、正立放大的虚像，故选1；

（5）光线过焦点，经凸透镜折射后跟主光轴平行。

7.答案：（1）10.0（或10）

（2）照相机；25；远离

（3）左

（4）向上；大于