2021学年5 科学探究：凸透镜成像随堂练习题

这是一份2021学年5 科学探究：凸透镜成像随堂练习题，共14页。


1．在探究凸透镜成像的规律的实验中，若所用的透镜半径为10cm，焦距为20cm。
（1）如图所示，光屏上得到的图像是______；
（2）如果把蜡烛放在光具座0刻度处，为了在光屏是获得清晰的像，光屏的移到的位置是______刻度处；此时所成像的特点是______；
（3）若（2）实验中在光屏得到清晰的像后，取走光屏用眼睛继续观察，看到的是______（实/虚）像；为了模拟近视眼的情况，小明同学将现有的透镜换成了焦距为10cm的透镜，此时观察到的像将______（变大/变小/不变）。
2．如图所示的光具座，将凸透镜固定在光具座60cm刻度处。
（1）如甲图所示，将0刻度处放置一个平行光源，光屏放在70cm刻度处时，屏上有最小的亮斑，则凸透镜f＝______cm；
（2）若将0刻度处的平行光源换成一支蜡烛（如乙图所示），当移动光屏呈现清晰的像时，光屏的位置最可能处于______号处；（选填图中①②③）
（3）当屏上呈清晰的像后，刘老师取下自己的眼镜紧贴凸透镜放置，发现屏上的像变模糊了。将光屏远离凸透镜一些，成像又清晰了，则刘老师的眼镜是______（选填“近视”或“远视”）眼镜。此时若将眼镜与光具座上的凸透镜整体看作一个“新凸透镜”，则“新凸透镜”的焦距比原凸透镜更______。
3．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。
4．物理课上，同学们利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究“凸透镜成像的规律”，老师发给各个实验小组焦距不同的凸透镜：
(1)实验时，应使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一______；
(2)下表是小明同学用焦距为15cm的凸透镜探究成像规律的记录表。在第二次实验中，他在光屏上观察到一个圆形光斑，前后移动光屏，其直径不变，此时他应该直接用眼睛从______（选填“蜡烛”或“光屏”）一侧看向凸透镜，观察成像情况；
(3)分析实验数据可知，当物距u满足条件______（选填“1倍焦距以内”、“1倍焦距与2倍焦距之间”或“2倍焦距之外”）时，凸透镜会成一个倒立放大的实像。生活中______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的成像原理应用了凸透镜的这个成像规律；
(4)小明分析了自己的记录后，认为把物体放在距离凸透镜15cm和______cm附近，多观察几次成像情况，才能更好地总结出成像的规律。老师提醒大家，可以和与自己使用相同焦距的凸透镜的小组交流数据，也可以______，获得更普遍的规律。
5．请根据所学知识完成下面两个光学实验：
（1）小安用凸透镜、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。
①如图甲所示，让一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，由此可知该凸透镜的焦距为______cm；
②固定凸透镜，移动蜡烛，再缓慢移动光屏直到光屏上出现清晰的像，如图乙所示，此时所成的像与______的成像原理相同（选填“照相机”、“投影仪”、“放大镜”）；
③保持透镜的位置不动，将蜡烛移至35cm刻度处，要观察到蜡烛的清晰的像，接下来应将光屏向______ （选填“左”或“右”）移动，此时光屏出现的是倒立、______的实像。
（2）在“初识光的折射现象”和“探究光的折射规律”实验中。
①如图甲所示，小明将一束激光射至P点，形成一个光斑，向水槽内慢慢注水，水槽底部光斑的位置将______ （选填“向左移动”、“向右移动”或“不动”），这说明光从空气斜射入水中时，传播方向会发生偏折；
②如图乙所示，小明继续探究“光从空气射入水中时的折射特点”。他使用可折转的光屏，是为了研究折射光线、入射光线和法线是否______；
③如图丙，他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，再将光沿BO方向射入，目的是为了研究折射时光路______。
6．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
7．小明同学用焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验：

（1）实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，在光屏上可得到一个清晰的倒立______的实像，此规律的应用是______（举一例）。保持烛焰和光屏的距离不变，在烛焰和光屏之间任意移动透镜，在光屏上还能形成______次清晰的像。
（2）由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像不在光屏的中心位置，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应该将凸透镜向______（选填“上”、“下”、“左”或“右”）调节。
（3）如图乙所示，保持蜡烛位置不变，移动透镜至16.0cm刻度线处，则人眼在______（选填“A，B，C”）处能观察到蜡烛的像。
（4）实验完成后，小明把自己的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，如图丙所示，光屏上原来清晰的像变模糊了，若保持光屏和凸透镜位置不变，想在光屏上重新得到清晰的像，可将蜡烛适当______凸透镜（选填“靠近”或“远离”）
（5）如图，小明周末在公园里站在同一位置用数码相机（焦距可改变）对着同一景点先后拍摄了两张照片甲和乙，请你判断照片甲是用焦距______（选填“大一些”或“小一些”）的镜头拍摄的。
8．某同学在做光学实验时，先将一凸透镜A固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜A两侧，如图所示，左右移动光屏，直至光屏上呈现蜡烛清晰的像。
（1）若凸透镜A的焦距为10cm，如图所示，此时在光屏上蜡烛清晰的像是______的（选填：“放大”、“缩小”或“等大”）；
（2）如图所示，若在蜡烛和透镜保持不动的情况下，将光屏移动至更靠近凸透镜A的a点，光屏上原来清晰的像变模糊了，现将一透镜B置于蜡烛和透镜A之间的某处（图中未画出），光屏上又呈现蜡烛清晰的像，则透镜B为______（选填：“凸透镜”或“凸透镜”），此原理应用于矫正______（选填：“近视眼”或“远视眼”）。
9．物理创新实验小组的同学通过实验探究凸透镜成像规律。
（1）为了使烛焰的像能成在光屏的中央，要调整三者的位置，使它们的中心在______；
（2）通过实验他得到了凸透镜成实像时的像距v和物距u的关系（如图甲所示），由图可知凸透镜的焦距是______cm；当物距为15cm时的成像特点可应用于______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）；
（3）某次实验中将蜡烛和光屏调整到图乙位置时，光屏上出现清晰的倒立______的像（选填“放大”“缩小”或“等大”）；保持蜡烛和光屏的位置不动，只将凸透镜向左移动，可以在光屏上再次看到一个清晰的倒立______的像（选填“放大”“缩小”或“等大”）；接着用一块遮光布遮住凸透镜的下半部分，可观察到光屏上的像是______（“完整”或“不完整”）的；
（4）蜡烛在燃烧过程中不断变短，导致光屏上的像向上移动。为使像重新回到光屏中央，可将蜡烛______（选填“向上”或“向下”）移动；
（5）如图丙所示，烛焰的像重新回到光屏中央后，若将一远视眼镜片放在凸透镜前，光屏上的像变模糊了，接着要将光屏______（选填“向左”或“向右”）移动，像又清晰了。
10．某同学在做光学实验时，如图所示，他先将焦距为的凸透镜固定在光具座刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜两侧，蜡烛放置在刻度线处，移动光屏至刻度线处，光屏上呈现烛焰清晰的像。
（1）上述光屏上所成的像是倒立的______（选填“放大”、“等大”、“缩小”）的______像（选填“虚”、“实”），是______（选填“放大镜”、“投影仪”、“照相机”）的成像原理；
（2）若将蜡烛沿光具座移至刻度线处，需将光屏移至______刻度线处（不需估读），光屏上可再次呈现烛焰清晰的像；
（3）若在原有图示中，蜡烛与凸透镜之间靠近凸透镜处，放置一近视镜片，为了使光屏上呈现烛焰清晰的像，应将光屏沿着光具座向______移动（选填“左”或“右”）；
（4）实验过程中随着蜡烛燃烧变短，蜡烛的像将会向______移动（选填“上”、“下”），为使像回到光屏中央，在保持蜡烛和光屏不动的条件下，应将凸透镜向______移动（选填“上”或“下”）。
11．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。
12．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。
实验次数
物距u/cm
像的性质
虚实
大小
正倒
1
8
虚像
放大
正立
2
15
不能成像
3
20
实像
放大
倒立
4
25
实像
放大
倒立
5
30
实像
等大
倒立
6
35
实像
缩小
倒立
7
40
实像
缩小
倒立
参考答案
1．半径为10cm的圆形光斑 80.0cm 倒立等大的实像 实像 变小
【详解】
（1）[1]图中的物距为20cm，等于一倍焦距，不成像，但是可以得到平行光，所以光屏上会有圆形的光斑。
（2）[2][3]把蜡烛放在光具座0刻度处，此时物距等于40cm，等于两倍焦距，此时成的是等大、倒立的实像，像距为40cm，光屏的移到的位置为80cm。
（3）[4]移走光屏，用眼睛继续观察，有光线进入眼睛，眼睛看到的是实像。
[5]小明同学将现有的透镜换成了焦距为10cm的透镜，物距大于两倍焦距，成的是缩小的像，因此观察到的像将变小。
2．10.0 ② 近视 大
【详解】
(1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点，焦点到凸透镜光心的距离为焦距，则焦距为
f=70.0cm﹣60.0cm＝10.0cm
(2)[2]若将0刻度处的平行光源换成一支蜡烛，此时的物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，故像应该在②的位置。
(3)[3]适当地调整光屏使之远离凸透镜，光屏上又出现了烛焰清晰的像，说明光线比原来延迟会聚，则该眼镜对光线具有发散作用，为凸透镜，可知刘老师戴的是近视镜。
[4]将眼镜与光具座上的凸透镜整体看作一个“新凸透镜”，物距不变，像距变大了，则表明新凸透镜会聚作用减弱，即焦距变大了。
3．10 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。
4．同一高度 光屏 1倍焦距与2倍焦距之间 投影仪 30 换用不同焦距的凸透镜多做几次实验
【详解】
(1)[1]为了使像呈在光屏的中央，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度。
(2)[2]第二次实验中在光屏上观察到一个圆形光斑，前后移动光屏，其直径不变，光屏上不能成像，说明此时成的不是实像，此时应从光屏一侧透过凸透镜去观察蜡烛，看看成的是不是虚像，若不能成虚像，则说明当物距等于一倍焦距时不能成像。
(3)[3][4]由实验数据可知，当物距大于15cm小于30cm时，即物距1倍焦距与2倍焦距之间，凸透镜会成一个倒立放大的实像。生活中的投影仪能成倒立放大的实像，应用的就是这一成像原理。
(4)[5]凸透镜成像实验应在1倍焦距和2倍焦距附近多做几次实验，以观察像的大小，即在15cm和30cm处。
[6]为了使得出的结论更具有普遍性，同学们可以和与自己使用相同焦距的凸透镜的小组交流数据，也可以换用不同规格的凸透镜多次实验。
5．10.0 照相机 右 放大 向左移动 在同一平面 可逆
【详解】
(1)[1]让一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，光斑所在点即为焦点，焦点到凸透镜的距离即为焦距，因此焦距为
f=
[2]由图像可知，此时物距大于像距，成倒立缩小的实像，与照相机原理相同。
[3][4]由成实像时，物近像远像变大可知，将蜡烛移至35cm刻度处，此时物距等干原像距，物体在一倍焦距和二倍焦距之间，像在二倍焦距以外，要观察到蜡烛的清晰的像，根据折射光路是可逆的，像距变大为原来的物距，故接下来应将光屏向右移动；此时光屏上成倒立、放大的实像。
(2)[5]由折射定律知，光从空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，随着水面的升高，入射光线的方向不变，入射点向左移，因此水槽底部光斑的位置将向左移动。
[6]使用可折转的光屏，通过折转光屏观察折射光线是否在屏上，可研究折射光线、入射光线和法线是否在同一平面内。
[7]他将光沿着AO方向射向水面上的O点，光在水中沿着OB方向射出，再将光沿BO方向射入，观察光从水中射入空气时的折射光线，目的是为了研究折射时光路可逆。
6．10.0 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。
7．放大 投影仪 1 下 B 远离 小一些
【详解】
（1）[1][2]由图甲可以看出，当光屏上成清晰的像时，物距小于像距，则此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像，像距大于二倍焦距，生活中的应用是投影仪或者幻灯机。
[3]根据光现象中光路可逆的原理，可以知道当透镜移动至40.0cm处时，还会再成1次清晰的像。
（2）[4]凸透镜成实像是倒立的，蜡烛燃烧短了烛焰会向下移动，那么光屏上的像会向上移动，要使烛焰的像仍然成在光屏的中心，应该将凸透镜向下移动。
（3）[5]蜡烛位置不变，移动透镜至16.0cm刻度线处时，u=6cm＜f=10cm，此时成正立、放大的虚像，像与物在同侧，则人眼在B处能观察到蜡烛的像。
（4）[6]近视眼镜是凸透镜，凸透镜对光线有发散作用，近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，则成像远离透镜，即像距变大，若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改变光屏和凸透镜位置的情况下，应增大物距，则应将蜡烛远离透镜。
（5）[7]根据像的大小和凸透镜焦距的关系：物距一定时，焦距越小，像越小。甲和乙两张照片中，甲照片上的像小一些，照相机镜头的焦距也应小一些。
8．缩小的 凸透镜 远视眼
【详解】
（1）[1]由图可知，物距为
u=50cm-20cm=30cm＞2f
光屏上成倒立、缩小的实像。
（2）[2][3]将光屏移动至更靠近凸透镜A的a点，光屏上原来清晰的像变模糊了，在烛焰和凸透镜之间放一透镜，光屏上又呈现蜡烛清晰的像，说明该镜片对光线具有会聚作用，所以是凸透镜，利用凸透镜可以矫正远视眼。
9．同一高度 10 投影仪 缩小 放大 完整 向上 向左
【详解】
（1）[1]为使像能成在光屏的中央，应调整凸透镜、光屏和烛焰，使三者的中心大致在同一高度处。
（2）[2]由图象知
u=v=20cm=2f
所以凸透镜的焦距为10cm。
[3]当物距为15cm时物体位于一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、放大的实像可应用于投影仪。
（3）[4][5]将蜡烛和光屏调整到图乙位置时，物体位于二倍焦距之外，成倒立、缩小的实像；保持蜡烛和光屏的位置不动，只将凸透镜向左移动，根据光路可逆性，当物距等于前一次成像的像距时，可以在光屏上再次看到一个清晰的倒立、放大的实像。
[6]用一块遮光布遮住凸透镜的下半部分，整个物体发出的光有一部分被挡住，仍有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，仍然完整；由于透镜的一半被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了一半，故亮度会减弱，变暗了。
（4）[7]为使像能成在光屏的中央，应调整凸透镜、光屏和烛焰，使三者的中心大致在同一高度处；蜡烛在燃烧过程中不断变短，为使像重新回到光屏中央，可将蜡烛向上移动。
（5）[8]远视眼镜片是凸透镜，所以远视眼镜片对光线有会聚作用；将远视眼镜片放在蜡烛和凸透镜之间，经过凸透镜的光线会比原来提前会聚成像，所以将光屏向左移动靠近凸透镜，才能在光屏上重新得到清晰的像。
10．缩小 实 照相机 80 右 上 下
【详解】
（1）[1][2][3]凸透镜的焦距为10cm，由图可知物距为30cm，在2倍焦距之外，由凸透镜成像原理可知，此时成倒立、缩小的实像，是照相机的成像原理。
（2）[4]将蜡烛沿光具座移至35cm刻度线处，此时物距与第一次成像时的像距相同，由光路可逆可知，像距为30cm，需将光屏移至80cm处，光屏上可再次呈现烛焰清晰的像。
（3）[5]蜡烛与凸透镜之间靠近凸透镜处，放置一近视镜片，近视镜为凸透镜，对光线有发散作用，为了使光屏上呈现烛焰清晰的像，应将光屏沿着光具座向右移动。
（4）[6][7]过光心的光线传播方向不变，实验过程中随着蜡烛燃烧变短，蜡烛的像将会向上移动，为使像回到光屏中央，在保持蜡烛和光屏不动的条件下，应将凸透镜向下移动。
11．10.0 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。
12．10.0 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。