2018-2019學(xué)年八年級物理上冊 5.3凸透鏡成像的規(guī)律習(xí)題（含解析）（新版）新人教版.doc

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凸透鏡成像的規(guī)律 本節(jié)知識學(xué)習(xí)的重難點是通過實驗探究并理解凸透鏡的成像規(guī)律。中考命題多以通過物距與焦距的關(guān)系或物距與像距的關(guān)系判斷像的性質(zhì)，改變物距的大小來判斷像的變化為主。凸透鏡的成像規(guī)律是近年來各地中考的熱點，題型以選擇題、填空題和實驗與探究題等為主，難度較大。 一、實驗探究：凸透鏡成像 1．凸透鏡成像的三個重要物理量：焦距、物距、像距。 a．凸透鏡的焦點到光心的距離稱為焦距，用f表示。 b．物體到透鏡光心的距離叫做物距，用u表示。 c．像到透鏡光心的距離叫做像距，用U表示。 2．實驗過程 實驗裝置：光具座 蠟燭、凸透鏡、光屏、火柴 a．測出凸透鏡的焦距； b．把蠟燭凸透鏡和光屏依次放在光具座上，調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏，使三者的中心大致在同一~高度上； c．點燃蠟燭，使蠟燭盡可能遠離凸透鏡，即讓物體在二倍焦距外，移動光屏，在光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像，記下此時的物距和像距，觀察所成像的特點； d．將蠟燭依次放到二倍焦距處、一倍焦距和二倍焦距之間、焦點等區(qū)域，然后移動光屏，看能否在光屏上得到燭焰清晰的像，若能成像，記下對應(yīng)的物距和像距，并觀察所成像的特點； e．將蠟燭放在焦點以內(nèi)，先移動光屏看能否承接到像，若不能，再從光屏一側(cè)透過凸透鏡觀察燭焰所成的像，并記下所成像的特點； f．改變物距(即改變蠟燭的位置) ，重復(fù)幾次以上實驗操作。參考實驗記錄數(shù)據(jù)如下表： 焦距f/cm 像的性質(zhì) 像距u/cm 物距v/cm 像的其他性質(zhì) 12 倒立、縮小 60 15 像與物分居透鏡的兩側(cè)，能用光屏承接 48 16 倒立、等大 24 24 像與物分居透鏡的兩側(cè)，能用光屏承接 倒立、放大 16 48 像與物分居透鏡的兩側(cè)，能用光屏承接 15 60 不成像 12 折射光線平行于主光軸 正立、放大 8 在光屏一側(cè)透過透鏡觀察到像與物在透鏡同側(cè)，不能用光屏承接 6 e．分析與論證：對比歸納以上數(shù)據(jù)得出凸透鏡成像規(guī)律如下表： f．探究結(jié)論：由凸透鏡成像規(guī)律可以總結(jié)出以下兩點。 (1)焦點是成實像和虛像的分界點，2倍焦距處是成放大像和縮小像的分界點。 (2)不論成實像還是成虛像，物體離焦點越近，所成的像越大，像離凸透鏡也越遠。 3．實驗說明 a．本實驗中所選凸透鏡的焦距最好在10~20cm，太大或太小都不方便。 b．應(yīng)把蠟燭、凸透鏡、光屏按順序放在光具座上，將凸透鏡放置在光具座的中心位置，調(diào)整凸透鏡和光屏的高度，使凸透鏡的光心、光屏的中心跟燭焰的中心大致在同一高度上，這樣做的目的是使燭焰通過凸透鏡所成的像能完整地落在光屏的中央，便于觀察。 c．隨著實驗的進行，像在光屏上的位置越來越高，原因是蠟燭燃燒的時間越長，蠟燭越短，所以像的位置越高，調(diào)整方法有將蠟燭向上移動或?qū)⑼雇哥R和光屏同時向下移動。 d．實驗過程中無論如何移動光屏都找不到像的原因：①蠟燭在焦點以內(nèi)；②蠟燭在焦點上；③燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同-高度；④蠟燭到凸透鏡的距離稍大于焦距，成像在很遠的地方，光具座上的光屏無法移到該位置。 f．在實驗過程中，若用不透光的紙板擋住凸透鏡的上半部分，然后前后移到光屏，能否在光屏上看到完整的像？能看到完整的像，只是像會暗淡一些。 二、凸透鏡成像的光路圖 利用凸透鏡的三條特殊光線中的兩條或三條可以畫出對應(yīng)的光路圖，從而判斷像距的大小和成像的具體情況，這是理解凸透鏡成像規(guī)律的好方法，具體圖示如下： （1）成實像時，物近像遠像變大：從圖中我們可以看出，物體在D、C、B三點成的像為實像，且隨著物體靠近透鏡，像卻遠離透鏡，而且像逐漸變大。在照相時，如果我們想使像大些，那就要讓物體靠近相機，同時把鏡頭向前推，以增大鏡頭和底片之間的距離，即增大像距。 （2）成虛像時，物體越靠近焦點，像越大：光路圖如下面左圖所示。 （3）凸透鏡成的實像是所有折射光線的交點，虛像是所有折射光線反向延長線的交點：蠟燭火焰發(fā)出的光線有無數(shù)條，其中照到凸透鏡上被折射的也有無數(shù)條，這無數(shù)條折射光線的交點就是實像的位置，如果折射光線不能相交，那么它們的反向延長線的交點就是虛像的位置，所以成實像時，如果把凸透鏡擋住一半，它成的像依然是完整的，只不過照到光屏上的折射光線減少，像變暗。 （4）凸透鏡成的實像上下左右都顛倒：凸透鏡成的實像不僅上下顛倒，左右也是顛倒的。 重難點01 凸透鏡成像規(guī)律 如圖所示，讓一束平行光經(jīng)過一凸透鏡，在光屏上得到一個最小、最亮的光屏，小明用此透鏡做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗，下列說法不正確的是 A．當物體距透鏡8 cm時，成正立的像 B．當物體距透鏡16 cm時，成倒立、放大的實像 C．當物體從距透鏡20 cm處遠離透鏡的方向移動時，所成的像逐漸變小 D．當物體從距透鏡20 cm處靠近透鏡移動時，要得到清晰的像應(yīng)使光屏靠近透鏡 【參考答案】D 【詳細解析】由圖可知，凸透鏡的焦距為40 cm﹣30 cm=10 cm，當物體距透鏡8 cm時，物距小于一倍焦距，成正立放大的虛像，故A正確；當物體距透鏡16 cm時，物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大的實像，故B正確；當物體從距透鏡20 cm處遠離透鏡的方向移動時，凸透鏡成的是實像，物距變大，像距變小，故C正確；當物體從距透鏡20 cm處靠近透鏡移動時，凸透鏡成的是實像，物距減小，像距變大，要得到清晰的像應(yīng)使光屏靠近透鏡，故D錯誤。故選D。 【名師點睛】熟記凸透鏡成像規(guī)律，可巧記：一倍焦距分虛實，兩倍焦距分大小，物近像遠像變大，物遠像近像變小，物在外像在間，物在間想在外，實像異側(cè)倒，虛像同側(cè)正。 1．將一個凸透鏡正對太陽，在距凸透鏡20 cm處得到一個最小、最亮的光斑。將一個物體放在此透鏡前30 cm處，則可在凸透鏡的另一側(cè)得到一個 A．倒立、放大的實像 B．倒立、縮小的實像 C．倒立、等大的實像 D．正立、放大的虛像 【參考答案】A 【詳細解析】把一個凸透鏡對準太陽光，可在距凸透鏡20 cm處得到一個最小、最亮的光斑，所以，f=20 cm，u=30 cm，2f>u>f，成倒立、放大的實像，故選A。 2．在“探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗”中，小紅調(diào)節(jié)蠟燭，凸透鏡和光屏的位置，在光屏上成清晰的像如圖所示，下列說法正確的是 A．教學(xué)中使用的投影儀就是利用了圖中的成像規(guī)律 B．換上焦距小一些的凸透鏡，只將蠟燭向右適當移動就能在光屏上接收到清晰的像 C．如果使蠟燭向左移動，光屏需要向右移動才能接收到清晰的像 D．如果把蠟燭與光屏對調(diào)，光屏上將不會出現(xiàn)清晰的像 【參考答案】B 【詳細解析】由題圖可知，物距大于像距，凸透鏡成倒立、縮小的實像，應(yīng)用于照相機和攝像機，故A錯誤；換上焦距小一些的凸透鏡，相當于增大物距，根據(jù)凸透鏡成實像時，物距增大，像距減小，像變小，可知，將蠟燭向右適當移動就能在光屏上接收到清晰的像，故B正確；將物體向左移動，物距增大，像距減小，要在光屏上得到清晰的像，光屏要向左移動，故C錯誤；由題圖知，u>v，此時成倒立縮小的實像；將蠟燭和光屏的位置對換后，由于光路可逆，所以能成清晰的像，成的是倒立、放大的實像，故D錯誤。故應(yīng)選B。 重難點02 凸透鏡成像實驗探究 小華同學(xué)用如圖所示的實驗器材做“探究透鏡成像規(guī)律”的實驗。 （1）在光具座上從左至右依次放置蠟燭、 和光屏。 （2）蠟燭在如圖所示的位置時，成的像是等大、倒立的實像。分析實驗成像情況可知，實驗中所用透鏡的焦距為 cm。 （3）當把點燃的蠟燭由圖所示的位置向右移至光具座的35 cm刻度時，應(yīng)向 （選填“左”或“右”）移動光屏到適當?shù)奈恢茫玫揭粋€倒立、放大的實像。此時小華發(fā)現(xiàn)燭焰的像成在光屏的上方，為了使像成在光屏的中央，她應(yīng)向 調(diào)整蠟燭。（選填“上”或“下”） 【參考答案】（1）凸透鏡 （2）10.0 （3）右 上 【詳細解析】（1）從實驗器材的安裝上考慮：若凸透鏡成實像，器材安裝必須能保證能像呈現(xiàn)在光屏上，故要將凸透鏡放在中間，蠟燭和光屏放在其兩側(cè)，故實驗前在光具座上由左至右應(yīng)該依次放置蠟燭、凸透鏡、光屏，再調(diào)整它們的高度，使它們的中心和燭焰的中心大致在同一高度； （2）當凸透鏡成的像是等大的倒立的實像時，物距和像距均為焦距的2倍，由圖可知物距或像距為20.0 cm，則凸透鏡的焦距為10.0 cm； （3）由“物近像遠像變大”可知，當把點燃的蠟燭由圖甲所示位置向右移至光具座的35 cm刻度時，向右移動光屏?xí)玫揭粋€倒立、放大的實像；像在光屏的上方，要向下移動，則需將蠟燭向上移動。 1．在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗中： （1）如圖甲所示，該透鏡的焦距f= cm； （2）將蠟燭、凸透鏡、光屏依次安裝在光具座上后，點燃蠟燭，在光屏上得到蠟燭的像如圖乙所示，若要讓像成在光屏的中心位置，則可以將凸透鏡向 移動（選填“上”或“下”）； （3）如圖丙所示，把蠟燭放在光具座上 點時（選填“A”、“B”、“C”或“D”），在光屏上能得到一個清晰放大的像， 就是利用這種成像規(guī)律工作的（選填“投影儀”、“照相機”或“放大鏡”）。 【參考答案】（1）11.0 （2） 下 （3） C 投影儀 【詳細解析】（1）通過題圖甲可知，在光屏上找一個最小最亮的點即為焦點位置，則光屏到凸透鏡的距離為焦距，所以焦距為11.0 cm； （2）題圖乙所示，成像在光屏的上方，由于成像是倒立的，所以是蠟燭偏低，或者光屏偏低而是三者不在同一直線上，可以將蠟燭向上移動，透鏡向下移動，光屏向上移動； （3）要想成像是倒立放大的實像，那就要將蠟燭放在一倍焦距之外二倍焦距以內(nèi)即為C點位置處，投影儀就是利用這個原理制成的。 2．（1）在探究凸透鏡成像的實驗中，王聰同學(xué)先將凸透鏡正對著太陽光，調(diào)整凸透鏡和白紙間的距離，直到太陽光在白紙上會聚成一個最小、最亮的點，如圖所示，這一操作的目的是______； （2）王聰同學(xué)在探究凸透鏡成像的實驗時，由于蠟燭火焰的高度不合適，在光屏上得到如圖所示不完整的像，要得到蠟燭火焰完整的像，應(yīng)將蠟燭向______調(diào)節(jié)； （3）照相機是利用凸透鏡成倒立、縮小實像的原理制成的；教室里的投影儀是利用凸透鏡成______、______實像的原理制成的. 【參考答案】（1）測量凸透鏡的焦距 （2）上 （3）倒立 放大 【詳細解析】（1）在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中，需要知道凸透鏡的焦距太陽光在白紙上會聚成的最小、最亮的點，是凸透鏡的焦點。測出焦點到凸透鏡的距離，便為凸透鏡的焦距。所以王聰同學(xué)這樣做是為了測量焦距； （2）由題圖知，燭焰的像比較靠上，由于凸透鏡成倒立的實像，所以一定是蠟燭太靠下的緣故，所以應(yīng)將蠟燭向上調(diào)節(jié)； （3）投影儀是根據(jù)凸透鏡成倒立放大實像的原理制成的。 1．如圖，在探究凸透鏡成像規(guī)律實驗中，凸透鏡、蠟燭、光屏放在同一直線上，當燭焰在B點時，成像在A點；當燭焰在A點時，成像在C點，則凸透鏡一定固定在 之間。 【答案】BC 2．在探究凸透鏡成像規(guī)律時，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰和光屏中心位于凸透鏡的 上。當蠟燭距凸透鏡30.0 cm時，在光屏上成一個等大的實像，則凸透鏡的焦距是 cm；將蠟燭遠離透鏡移動動到適當位置，要在光屏上成清晰的像，就將光屏向 （選填“遠離”、“靠近”）透鏡方向移動。 【答案】主光軸 15.0 靠近 【解析】在探究凸透鏡成像規(guī)律時，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰和光屏中心位于凸透鏡的主光軸上。當蠟燭距凸透鏡30.0 cm時，在光屏上成一個等大的實像，則物距u=v=2f，所以凸透鏡的焦距是f=1/2u=15 cm；將蠟燭遠離透鏡移動到適當位置，要在光屏上成清晰的像，根據(jù)凸透鏡成實像時“物遠像近像變大”，應(yīng)將光屏向靠近透鏡方向移動。 3．在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實驗中，先將蠟燭焰、凸透鏡、光屏的中心調(diào)到同一水平線上，然后將凸透鏡固定在光具座上50 cm處，將點燃的蠟燭放置在光具座上30 cm處，移動光屏，在光屏上得到燭焰清晰的像，再將蠟燭向凸透鏡移近幾厘米，應(yīng)向______（選填“靠近”或“遠離”）凸透鏡方向移動光屏，才有可能再次在光屏上得到燭焰清晰的像；又將蠟燭移至光具座上43 cm處，無論怎么移動光屏，都不能在光屏上得到燭焰清晰的像。由此可以推斷該凸透鏡焦距的范圍，該范圍的最大值小于_______cm。 【答案】遠離 20 【解析】凸透鏡成實像時，物體與像移動方向相同，故蠟燭向凸透鏡移近幾厘米，應(yīng)向遠離凸透鏡方向移動光屏，才有可能再次在光屏上得到燭焰清晰的像；將蠟燭移至光具座上43 cm處，此時物距等于7厘米，無論怎么移動光屏，都不能在光屏上得到燭焰清晰的像。即7厘米小于焦距；而將點燃的蠟燭放置在光具座上30 cm處，此時物距等于20 cm，移動光屏，在光屏上得到燭焰清晰的像，則20 cm大于焦距；故凸透鏡焦距大于20 cm。 4．在焦距為5 cm、9 cm和15 cm的凸透鏡中選擇一個放置在如圖所示的位置，將蠟燭、光屏分別置于光具座上透鏡兩側(cè)，調(diào)整透鏡和光屏的中心大致與燭焰的中心在 ；若將蠟燭放置在A點通過三個凸透鏡都能在光屏上成像，則焦距為 cm的透鏡所稱的像最大，若在BC間移動光屏?xí)r可在光屏上得到清晰的像，則實驗中所用透鏡的焦距可能是 cm。 【答案】同一高度 15 5或9 5．在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實驗中，光具座上各元件位置如圖所示，此時在光屏上恰好成一個清晰的像，則下列說法正確的是 A．利用了這一原理制成了照相機 B．若將蠟燭遠離凸透鏡，則應(yīng)將光屏靠近凸透鏡才能得到清晰的像，且像逐漸變小 C．若保持凸透鏡位置不變，將蠟燭和光屏的位置互換，會在光屏上成一個清晰倒立、放大的像 D．若保持凸透鏡位置不變，將蠟燭放在刻度線45 cm處，適當移動光屏也能得到一個清晰的像 【答案】B 【解析】由題圖可知，物距小于像距，f2f，此時光屏上成倒立放大的實像，幻燈機或投影儀利用了此原理；u>2f，成倒立、縮小的實像，應(yīng)用于照相機和攝像機，故圖示不照相機機的原理圖，故A錯誤；成實像時的動態(tài)變化規(guī)律是：物遠像近像變小，則若將蠟燭遠離凸透鏡，則應(yīng)將光屏靠近凸透鏡才能得到清晰的像，且像逐漸變小，故B正確；若保持凸透鏡位置不變，將蠟燭和光屏的位置互換，此時u>2f，成倒立、縮小的實像，故C錯誤；由題圖可知，f15 cm。BCD均不符合題意，A符號題意。故選A。 9．在xx年里約熱內(nèi)盧奧運會安保工作中將采用人臉識別系統(tǒng)（如圖），識別系統(tǒng)的攝像機可以自動將鏡頭前1 m處的人臉拍攝成數(shù)碼相片，通過信號線傳遞給計算機識別，攝相機的鏡頭 A．相當于凸透鏡，焦距可能為0.5 m B．相當于凸透鏡，焦距可能為0.1 m C．相當于凹透鏡，焦距可能為0.5 m D．相當于凹透鏡，焦距可能為0.1 m 【答案】B 【解析】攝像機成像原理與照相機的成像原理相同，攝像機的鏡頭相當于凸透鏡。根據(jù)題意，識別系統(tǒng)的攝像機可以自動將鏡頭前1 m處的人臉拍攝成數(shù)碼相片，即物距u=1 m>2f，故焦距f<0.5 m，B符合題意為答案。 10．在探究凸透鏡成像的實驗中，先用焦距為20 cm的透鏡甲進行實驗，在透鏡右側(cè)的光屏上得到了清晰倒立的像。接下來不改變發(fā)光體和凸透鏡的位置，改用焦距為10 cm的透鏡乙繼續(xù)進行實驗。下列情形可能發(fā)生的是 A．光屏向右移，能接收到清晰放大的實像 B．光屏向左移，能接收到清晰放大的實像 C．光屏向左移，能接收到清晰縮小的實像 D．無論怎樣移動光屏，都接收不到清晰的像 【答案】C 11．用凸透鏡、蠟燭、光屏和刻度尺等器材，探究凸透鏡成像的規(guī)律。 （1）如圖所示，將凸透鏡正對著太陽光，把光屏置于另一側(cè)，改變光屏與凸透鏡間的距離，直到光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，測得凸透鏡的焦距是_______cm。 （2）實驗一段時間蠟燭變短，要使燭焰像仍然成在光屏的中心，應(yīng)將凸透鏡向___（選填“上”或“下”）移動。 （3）小明現(xiàn)把蠟燭放在距凸透鏡40 cm處，在凸透鏡另一側(cè)前后移動光屏，在光屏上可以得到一個___________ （填“放大”、“縮小”或“等大”）的___________（填“實”或“虛”）像。 （4）小明用三個焦距不同的凸透鏡進行實驗，數(shù)據(jù)記錄如表。分析表中數(shù)據(jù)可知，在物距一定時，凸透鏡的焦距越大，所成實像的像距___________；根據(jù)你所學(xué)凸透鏡成像規(guī)律分析，此時所成像的大小_____。（均選填“越大”、“越小”或“不變”） 【答案】（1）10 （2）下 （3）縮小 實 （4）越大 越大 12．小華做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗，實驗桌上備有帶支架的蠟燭、光屏、兩個焦距不同的凸透鏡A和凸透鏡B、平行光光源、光具座等器材。 （1）小華先測量凸透鏡A的焦距：將凸透鏡A固定在光具座50 cm刻線處，調(diào)整平行光源，使它發(fā)出平行于透鏡主光軸的光照射到凸透鏡A上，在透鏡另一側(cè)移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑，如圖甲所示，則凸透鏡A的焦距為______cm； （2）小華用蠟燭替換掉平行光源進行實驗，實驗前應(yīng)先將燭焰中心、透鏡光心和光屏中心調(diào)到____； （3）保持凸透鏡A的位置不變，將點燃的蠟燭放在光具座上35 cm刻線處，移動光屏，在光屏上得到燭焰倒立、放大的像，如圖乙所示。此實驗現(xiàn)象可說明______（選填“照相機”、“幻燈機”或“放大鏡”）的成像特點； （4）保持蠟燭位置不變，小華用凸透鏡B替換凸透鏡A，將凸透鏡B固定在光具座上50 cm刻線處，移動光屏，在光屏上得到燭焰倒立、縮小的像。由此可以判斷：凸透鏡A的焦距______凸透鏡B的焦距（選填“大于”或“小于”）。 【答案】（1）10.0 （2）同一高度 （3）幻燈機 （4）大于 13．以下是某實驗小組進行的兩組光學(xué)實驗； （1）圖甲“探究平面鏡成像特點”的實驗。 ①實驗中選取兩只完全相同的蠟燭，是為了比較像和物的 關(guān)系。 ②移去玻璃板后面的蠟燭，將光屏放在此處，則光屏上 （選填“能”或“不能”）接收到燭焰的像。 ③將蠟燭遠離玻璃板，像的大小將 （選填“變大”、“變小”或“不變”）。 （2）圖乙、丙、丁是探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗。 ①讓一束平行光射向凸透鏡，移動光屏，直到光屏上出現(xiàn)最小最亮的光斑，如圖乙所示，則該透鏡的焦距為 cm。 ②將蠟燭放在距凸透鏡15 cm處，如圖丙所示，在凸透鏡的另一側(cè)前后移動光屏，光屏上會得到一個倒立、__________的實像。人們利用這一原理制成了__________。 ③若燭焰在光屏上所成的像如圖丁所示，為了使像清晰地呈在光屏中央，應(yīng)將凸透鏡向________（選填“上”或“下”）移動． 【答案】（1）①大小 ②不能 ③不變 （2）①10.0 ②放大 投影儀 ③下 【解析】（1）①兩只蠟燭大小相同，后面的蠟燭又和前面蠟燭的像完全重合，這樣就證明了像與物的大小相同，所以兩只蠟燭等長是為了比較像與物的大小關(guān)系；②虛像光屏接收不到，實像光屏能接收到。而平面鏡成的是虛像，所以光屏上不能接收到蠟燭A燭焰的像；③平面鏡成的像與物的大小相同，和物到鏡的距離無關(guān)，人們感覺到的近大遠小是一種視覺效果，不影響真實的大小； （2）①由題圖乙中，平行光線經(jīng)凸透鏡后會聚到一點，說明凸透鏡對光線具有會聚作用，光屏上得到