专题5.3 凸透镜成像的规律--八年级物理人教版（上册）.doc

第五章 透镜及其应用 第3节 凸透镜成像的规律 1．凸透镜成像动态变化规律 （1）_____________是成放大实像和缩小实像的分界点； （2）_________是成实像和虚像的分界点； （3）_________是正立和倒立的分界点； （4）_________是像和物体同侧、异侧的分界点； （5）_________时，物近→像远、像变大；物远→像近、像变小； （6）_________时，物远→像远、像变大；物近→像近、像变小。 关键提醒：实像都是_________的；虚像都是_________的。 2．探究凸透镜成像规律 在研究凸透镜成像特点的实验中，依次把蜡烛、凸透镜和光屏放在同一直线上，并调整它们的高度，使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在同一水平高度，目的是使所成的像成在光屏中间，同时又便于我们观察。 蜡烛放在凸透镜一倍焦距以外，不能太靠近焦点，否则成的像比较远，光具座不够长，光屏接不到像；蜡烛放到一倍焦距以内时，成虚像，光屏接不到像；蜡烛放到一倍焦距处不成像。 注意：每次都要反复调节光屏的位置，直到光屏上出现的像最清晰，这样测得的像距最准确。 u=2f u=f u=f u=f u>f u<f 倒立 正立 一、凸透镜成像的规律 1．成实像时，物近像远像变大：从图中我们可以看出，物体在D、C、B三点成的像为实像，且随着物体靠近透镜，像却远离透镜，而且像逐渐变大。在照相时，如果我们想使像大些，那就要让物体靠近相机，同时把镜头向前推，以增大镜头和底片之间的距离，即增大像距。 2．成虚像时，物体越靠近焦点，像越大：光路图如下图所示。 3．凸透镜成的实像是所有折射光线的交点，虚像是所有折射光线反向延长线的交点：蜡烛火焰发出的光线有无数条，其中照到凸透镜上被折射的也有无数条，这无数条折射光线的交点就是实像的位置，如果折射光线不能相交，那么它们的反向延长线的交点就是虚像的位置，所以成实像时，如果把凸透镜挡住一半，它成的像依然是完整的，只不过照到光屏上的折射光线减少，像变暗。 4．凸透镜成的实像上下左右都颠倒：凸透镜成的实像不仅上下颠倒，左右也是颠倒的。 【例题1】当凸透镜、光屏和蜡烛的位置如图所示时，光屏上能成清晰的像，那么 A．把蜡烛和光屏的位置互换，光屏上不会成清晰的像 B．利用该图所示的成像特点可制成照相机 C．图中所成的像是倒立、放大的实像 D．把蜡烛向左移动，调整光屏的位置，得到的像变大 参考答案：C 试题解析：当凸透镜、光屏和蜡烛的位置如图所示时，光屏上能成清晰的像，因为折射光路是可逆的，把蜡烛和光屏的位置互换，光屏上仍会成清晰的像，故A错误。当凸透镜、光屏和蜡烛的位置如图所示时，物距小于像距，此时成倒立、放大的实像，利用该图所示的成像特点可制成投影仪，故B错误。图中所成的像是倒立、放大的实像，故C正确。把蜡烛向左移动，物距变大，调整光屏的位置，得到的像变小，故D错误。答案为C。 二、探究透镜成像规律实验中常见问题 1．点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏和蜡烛，光屏上始终没有出现蜡烛火焰的像，产生这种现象的原因可能是：（1）烛焰中心、凸透镜中心、光屏中心三者不在同一水平高度上； （2）蜡烛放在了焦点上； （3）蜡烛放在了凸透镜焦点以内； （4）光具座的长度小于凸透镜4倍焦距； （5）蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座上光屏无法移到该位置； 2．在实验中发现光屏上得到一个清晰的像，但像的位置偏高，为了使烛焰的像清晰地成在光屏的中央，应如何操作？ 要使像成在光屏的中央，可将蜡烛向上调节，或将凸透镜向下移动，或将光屏向上调节。 3．在实验过程中，若用不透光的纸板挡住凸透镜的上半部分，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，只是像会暗淡一些。 【例题2】小华同学用如图所示的实验器材做“探究透镜成像规律”的实验。 （1）在光具座上从左至右依次放置蜡烛、___________和光屏。 （2）蜡烛在如图所示的位置时，成的像是等大、倒立的实像。分析实验成像情况可知，实验中所用透镜的焦距为___________cm。 （3）当把点燃的蜡烛由图所示的位置向右移至光具座的35 cm刻度时，应向___________（选填“左”或“右”）移动光屏到适当的位置，得到一个倒立、放大的实像。此时小华发现烛焰的像成在光屏的上方，为了使像成在光屏的中央，她应向___________调整蜡烛。（选填“上”或“下”） 参考答案：（1）凸透镜 （2）10.0 （3）右 上 试题解析：（1）从实验器材的安装上考虑：若凸透镜成实像，器材安装必须能保证能像呈现在光屏上，故要将凸透镜放在中间，蜡烛和光屏放在其两侧，故实验前在光具座上由左至右应该依次放置蜡烛、凸透镜、光屏，再调整它们的高度，使它们的中心和烛焰的中心大致在同一高度； （2）当凸透镜成的像是等大的倒立的实像时，物距和像距均为焦距的2倍，由图可知物距或像距为20.0 cm，则凸透镜的焦距为10.0 cm； （3）由“物近像远像变大”可知，当把点燃的蜡烛由图甲所示位置向右移至光具座的35 cm刻度时，向右移动光屏会得到一个倒立、放大的实像；像在光屏的上方，要向下移动，则需将蜡烛向上移动。 1．近年来流行一种“自拍神器”给旅行者自拍带来方便，如图所示，与直接拿手机自拍相比，利用“自拍神器”可以 A．增大像距 B．增大像的大小 C．缩短景物到镜头距离 D．增大取景范围 2．如图，小强在做凸透镜成像实验时，他得到以下结论，你认为正确的是 [来源:学#科#网Z#X#X#K] A．蜡烛置于c点时，在光屏上能成一个放大的像 B．蜡烛置于b点时，在光屏上能成一个倒立缩小的像 C．蜡烛从a点向b点移动，光屏上的像逐渐变大 D．蜡烛从b点向左移动，光屏上的像逐渐变大 3．如图所示，发光二极管组成的红旗图案放在凸透镜之前，与凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，则红旗在光屏上所成清晰的像可能是下图中的 A． B． C． D． 4．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，所用凸透镜焦距为10 cm，当蜡烛从如图所示的A位置逐渐移到B位置的过程中，像距及其像的变化情况是 A．像距增大，像变大 B．像距减小，像变大 C．像距减小，像变小 D．像距增大，像变小 5．如图所示，将焦距为10 cm的凸透镜固定在光具座50 cm刻度线处，此时在光屏中心已成烛焰清晰的像，下列说法正确的是 A．此时烛焰在光屏上的成像特点于投影仪成像特点相同 B．若蜡烛移至20 cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的像 C．若蜡烛移至45 cm刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的像 D．在图示中的烛焰和凸透镜之间放一凹透镜，将光屏左移可再次成清晰的像[来源:学*科*网Z*X*X*K] 6．在用一凸透镜研究其成像的规律时，某同学得到的部分实验信息如下表所示。根据表中信息判定下列说法正确的是 A．该凸透镜的焦距是15 cm B．当u=25 cm时，凸透镜成放大的像，放大镜就是根据这一原理制成的 C．当v=24 cm时，凸透镜成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成 D．若把物体从距凸透镜22 cm处向距凸透镜32 cm处滑动，像会逐渐变小 7．在探究凸透镜成像规律的实验中，某次实验的成像情况如图所示，小组成员提出“有哪些方法可以让光屏上的像变大”的问题，经过讨论后形成两个方案，而且结果都达到目的。方案一：保持蜡烛和光屏的位置不动，只将凸透镜向_______移动适当距离；方案二：保持凸透镜位置不动，将蜡烛和光屏都向_______移动。 8．如图所示，在探究“凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、透镜、光屏的位置如图所示，光屏上成一个清晰的像，应用这一原理可制成_______；再将蜡烛远离透镜，同时将光屏_______（填“远离”或“靠近”）透镜，才能在光屏上再次成一个清晰的像。 9．小阳用如图所示的装置探究凸透镜成像规律，其中凸透镜的焦距为15 cm。小阳把凸透镜固定在50 cm的位置不动，蜡烛放在图中位置，移动光屏，直至光屏上出现烛焰清晰的像，该像是倒立__________（选填“放大”或“缩小”）的实像。实验中如果小阳把蜡烛向右移动25 cm，移动光屏，直至光屏上再次出现烛焰清晰的像，此时的像是__________（填“放大”或“缩小”）的实像，__________（选填“放大镜”、“幻灯机”或“照相机”）就是根据这个原理制成的。 10．为了公民的安全，公安部门在很多路口安装监控摄像头，如图所示，它可以拍下作案嫌疑人的现场照片，拍照时，摄像头的镜头相当于一个_______（选填“凸”或“凹”）透镜，所成的像是缩小的_______（选填“实”或“虚”）像。 11．在探究凸透镜成像规律的实验中： （1）如图甲所示，一束平行主光轴的光线经凸透镜后，在光具座光屏上形成一个最小、最亮的光斑，说明凸透镜对光具有_______作用。 （2）为了能使像始终成在光屏中心位置，要调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在_______。如图乙所示的位置示意图，在光屏上得到了一个清晰的像，这个像是倒立、_______（选填“放大”或“缩小”）的实像，应用此成像规律可制成_______（选填“照相机”或“投影仪”）。 [来源:学科网] 12．蝴蝶研究专家章丽晖在茅山首次发现国家二级保护动物——中华虎风蝶，他先用相机拍摄了蝴蝶休憩的照片甲，为了拍摄照片乙，应 A．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向外伸 B．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向内缩 C．相机适当远离蝴蝶，镜头略向外伸 D．相机适当远离蝴蝶，镜头略向内缩[来源:学+科+网] 13．小军做凸透镜成像规律的实验时，将焦距为10 cm的凸透镜固定在光具座上50 cm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35 cm刻度线处，如图所示。移动光屏，直到在光屏上呈现烛焰清晰的像。下列说法中正确的是 A．光屏上呈现的是烛焰的虚像 B．光屏上呈现的是烛焰正立的像 C．光屏上呈现的是烛焰放大的像 D．该实验现象能说明照相机的成像特点 14．如图是媛媛同学在做完¨探究凸透镜成像规律”的实验后，将观察到的实验现象通过画图记录的物、像大致关系的四幅简图，其中不正确的是 A． B． C． D． 15．如图所示是探究凸透镜成像的实验装置示意图。已知凸透镜的焦距是20 cm，光具座上A、B、C三点分别用于放置器材，其中B点应该放________（填“凸透镜”、“光屏”或“蜡烛”）。若此时光屏上刚好得到清晰的缩小的像，则蜡烛是放在______点，BC的距离要______（“大于”、“等于”或“小于”）40 cm。此时只需移动________点上放置的器材，光屏上又会得到清晰的放大的像． 16．某手机拍照镜头可看作凸透镜，其拍照的原理是：当被拍摄的物体离凸透镜距离_________（大于/等于/小于）2f时，成倒立的_________的实像。当手机离被拍摄的物体很近时，物体所成实像的像距将变_________，从手机中看到的像变模糊，为了仍能拍摄出清晰的像，我们可以自制手机微距镜头，即在手机镜头前加一_________（凸/凹）透镜，使近距被拍摄的物体清晰成像。 17．在探究凸透镜成像规律时，小明在光具座上依次摆放了蜡烛、凸透镜、光屏，并调节它们中心在一高度上。 （1）如图甲，当他将蜡烛、光屏位置固定后，左右移动透镜，发现透镜在①②两个位置时，屏上都能得到倒立的像，则与镜在①位置相比，在②位置时，所得到的像_______（选填“较大”或“较小”）。 （2）当他将透镜和光屏的位置固定后，发现无论怎么移动蜡烛，在屏上都不能得到像（光具座足够长），为了在屏上得到清晰的像，他应将凸透镜_______（选填“靠近”或“远离”）光屏移动一些。经过调整，在屏上得到了清晰的像，他发现若将凸透镜用纸遮住下半部，屏上将得到_______（选填“完整”或“一半”）的像；若将蜡烛稍微上移，屏上的像将_______（选填“上移”或“下移”）。 （3）如图乙，他把“上”形状的遮光板放在蜡烛和凸透镜之间，则屏上观察到的形状是_______。 A．上 B． C． D．下 18．（2018·六盘水）测绘人员绘制地图时，常需要从高空飞机上向地面拍照，若使用的相机镜头焦距为50 mm，则胶片与镜头的距离应为 A．100 mm以外 B．恰为50 mm C．50 mm以内 D．略大于50 mm 19．（2018·淮安）如图所示，蜡烛在光屏上成清晰的像，凸透镜焦距为18 cm。下列说法正确的是 A．所成的像是虚像 B．所成的像是倒立、放大的 C．蜡烛向左移动所成的像变大 D．照相机是利用这一成像原理制成的 20．（2018·河北）小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏调节到如图所示的位置，光屏中心正好出现清晰的像（未画出）。下列说法中正确的是[来源:Zxxk.Com] A．凸透镜的焦距可能是12 cm B．光屏上的像是倒立、缩小的实像 C．若将蜡烛放于光具座40 cm处，移动光屏可得到倒立、放大的像 D．蜡烛和光屏不动，将凸透镜移到40 cm处光屏上可出现清晰的倒立放大的实像 21．（2018·宜宾）如图所示，将一个凸透镜正对太阳，其下方20 cm处的白纸上呈现出一个较小的光斑，这个现象提示我们：凸透镜对光有_______作用；若将该透镜向纸面再靠近一小段距离的过程中，光斑一直变小，由此可以判断该透镜的焦距一定_______20 cm（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 22．（2018·达州）某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，绘制了如图所示的图象（v表示像到凸透镜的距离，u表示物体到凸透镜的距离），用该凸透镜作放大镜使用时，被观察的物体到透镜的距离在_______m以内；把物体从距凸透镜5 cm处移动到距凸透镜20 cm处的过程中，像的大小将_______（选填“变大”、“变小”、“先变小再变大”、“先变大再变小”）。 23．（2018·钦州）小明用一个焦距为10 cm的凸透镜探究凸透镜成像规律，实验如下： （1）实验前，让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中（如图甲），从烟雾中可以观察到凸透镜对光有__________（选填“会聚”或“发散”）作用。 （2）探究凸透镜成像规律时，应调节烛焰、凸透镜与光屏中心在__________上。 （3）当装置如图乙所示时，烛焰在光屏上成清晰的像是倒立的、__________的实像，那么光屏离凸透镜的距离可能是__________（填序号） A．26cm B．16cm C．6cm （4）实验中蜡烛在原来的位置越烧越短，则像在光屏上的位置会__________（选填“往下移”、“不变”或“往上移”） （5）若将印有字母“F”的纸片（图丙）放在离凸透镜6 cm的地方，我们能看到的清晰的像是图丁中的__________（请填序号）。 1．D【解析】“自拍神器”与直接拿手机自拍相比，利用自拍杆可以增大物距，减小像距，减小人像的大小，从而增大取景范围，取得更好的拍摄效果，故D正确，ABC错误。故选D。 3．B【解析】发光二极管组成的红旗图案放在凸透镜之前，与凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，即f<u<2f，根据凸透镜成像规律，在光屏上成倒立、放大的实像，故B正确，选项ACD错误。故答案为B。 4．A【解析】凸透镜的焦距是10 cm，将点燃的蜡烛从A位置逐渐移到B位置的过程中，由于物距减小， 则像距变大，像变大。故选A。 5．B【解析】A．如图此时物距大于像距，成倒立缩小的实像，所以此成像特点与照相机成像特点相同，故A错误；B．若蜡烛移至20 cm刻度线处，即物距继续增大，则像距应减小，像变得更小，所以移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰缩小的像，故B正确；C．若蜡烛移至45 cm刻度线处，此时物距小于焦距，不能成实像，故C错误；D．在图示中的烛焰和凸透镜之间放一凹透镜，此时光线会发散一些，像右移，所以将光屏右移可再次成清晰的像，故D错误；故选B。 6．ACD【解析】A、由表中的数据可知，实验3中，u=v=30 cm，此时u=2f，f=15 cm，故A正确；B、当u=25 cm时，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，凸透镜成倒立、放大的像，投影仪就是根据这一原理制成的，故B错误；C、当v=24 cm时，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，则物距大于二倍焦距，凸透镜成缩小的像，照相机就是根据这一原理制成，故C正确；D、若把物体从距凸透镜22 cm处向距凸透镜32 cm处滑动，物距变大，像距变小，像变小，故D正确。故选ACD。 7．左 右 【解析】由图知道，物距大于像距，成倒立缩小的实像，根据凸透镜成像规律知道，凸透镜成实像时，物距变小，像距增大，像变大。所以，方案一：保持蜡烛和光屏的位置不动，只将凸透镜向左移动，由光路的可逆性知道，当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，光屏上就会成倒立、放大的实像；方案二：保持凸透镜的位置不变，如果要想在光屏上得到大一些的清晰的像，应减小物距，增大像距，即将蜡烛右移，光屏右移。 8．投影仪 靠近 9．缩小 放大 幻灯机 【解析】如图，物距u=50 cm−5 cm=45 cm，凸透镜的焦距为15 cm，u>2f，成倒立、缩小的实像。如果把蜡烛向右移动25 cm，此时物体位于一倍和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像，幻灯机是根据这个原理制成的。 10．凸 实 【解析】摄像头的镜头相当于一个凸透镜，拍摄照片时，物距远大于2倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知此时成倒立、缩小的实像。 11．（1）会聚 （2）同一高度 放大 投影仪 【解析】（1）平行光线经过凸透镜后会聚于一点，这一点就是焦点，可知，凸透镜对光线具有会聚作用，焦点到光心的距离是焦距； （2）由图可知，物距小于像距，成倒立、放大的实像，这一特点的应用是投影仪或幻灯机。 12．A【解析】比较甲、乙两图，乙的像更大。根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”，为了拍摄照片乙，应减小物距，相机适当靠近蝴蝶，同时增大像距，镜头略向外伸，故A正确为答案。 13．C【解析】A．光屏上能呈现烛焰的像，说明是实像，虚像不能成在光屏上，故A错误；B．凸透镜成实像时，都是倒立的，成虚像时是正立的，如图成的是实像，是倒立的，故B错误；C．由图知，物距位于一倍到二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，成倒立放大的实像，故光屏上呈现的是烛焰放大的像，故C正确；D．该实验现象能说明投影机的成像特点，而照相机利用的是成缩小实像的规律，故D错误；故选C。 14．D【解析】根据凸透镜成像规律：当物距u<f时，成正立、放大的虚像，像与物同侧，故A正确；当物距2f>u>f时，成倒立、放大的实像，此时像距v>2f，则像距大于物距u，故B正确；当物距等于像距，即u=v=2f时，成倒立、等大的实像，故C正确；当物距u>2f时，成倒立、缩小的实像，由图可知，D错误；故答案为D。 15．凸透镜 C 大于 B 16．大于 缩小 大 凸 【解析】照相机成像，成倒立缩小实像，物距大于二倍焦距；物距变小像距变大，为能拍摄出清晰的像，应减小像距，物距变大，应装一个凸透镜，凸透镜可以使光线会聚，提前会聚。 17．（1）较大 （2）远离 完整 下移 （3）C 【解析】（1）光屏上能接到像，像是实像，实像都是倒立的；当凸透镜在①处时，物距大，像距小，成的是缩小的像；当凸透镜在②处时，物距小，像距大，成的是放大的像，故与镜在①位置相比，在②位置时，所得到的像较大； （2）在烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度的情况下，当他将透镜和光屏的位置固定后，发现无论如何移动蜡烛，光屏上都得不到像。根据凸透镜成像规律可知，凸透镜成实像时，像距都大于焦距。 现在光屏上不成像，则意味着光屏与凸透镜间距离小于焦距，要想在光屏上得到像，应该使光屏与透镜距离大于焦距，所以透镜应远离光屏；遮住凸透镜的下半部，物体上任一点射向凸透镜的上半部，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像完整但变暗；若将蜡烛稍微上移，屏上的像将下移； （3）凸透镜成像时，成的实像，与原物体相比，上下颠倒、左右相反，故选C。 18．D【解析】根据题意知道，是使用照相机向地面拍照，而照相机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像工作的，照相时，物距要大于二倍焦距，像距会大于一倍焦距，小于二倍焦距；胶片和镜头之间的距离是像距，所以，应该大于一倍焦距，小于二倍焦距，故只有D符合题意，故选D。 19．B【解析】由图知道，当蜡烛在光屏上成清晰的像时，物距是：u=50 cm–20 cm=30 cm，由于f<u<2f，所以，此时成的是倒立放大的实像，这是投影仪的原理，故AD错误、B正确；根据凸透镜的成像规律知道，当蜡烛向左移动时，物距变大，像距变小，所成的像会变小，故C错误，故选B。 20．BD【解析】AB、能在光屏上成像，并且物距大于像距，只有u>2f，2f>v>f，成倒立缩小实像；若焦距是12 cm，此图物距是40 cm，处于2倍焦距以外，像距是30 cm，即大于12 cm×2=24 cm，故也在2倍焦距以内，所以不可能，故A错误，B正确；C．据上面的分析可知，物距是40 cm，处于2倍焦距以外，即40 cm>2f，故f<20 cm；像距是30 cm，即2f>30 cm>f，即f>15 cm，故焦距的范围是：20 cm>f>15 cm；故若将蜡烛放于光具座40 cm处，物距是10 cm，所以一定处于1倍焦距以内，故光屏上不可能成像，故C错误；D．据光路的可逆性可知，此时物距是40 cm，像距是30 cm，成倒立、缩小的实像；若蜡烛和光屏不动，将凸透镜移到40 cm处，即物距是30 cm，像距是40 cm，故光屏上可出现清晰的倒立放大的实像，故D正确。故选BD。 21．会聚 小于 22．0.05 变小 【解析】由图象可知，u=v=2f=10 cm时，所以f=5 cm=0.05 m，用该凸透镜作放大镜使用时，u<f，即被观察的物体到透镜的距离在0.05 m以内；把物体从距凸透镜5 cm处移动到距凸透镜20 cm处的过程中，物距增大，像距减小，像变小。 23．（1）会聚 （2）同一高度 （3）缩小 B （4）往上移 （5）A 【解析】（1）如图甲，实验前，让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中，从凸透镜对光线的作用和从烟雾中可以观察到，凸透镜对光有会聚作用； （2）为了使像成在光屏的中央，实验前应调整烛焰、光屏，透镜中心在同一高度上； （3）由图可知，物距大于像距，此时的像是倒立、缩小的实像； 此时物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，故光屏离凸透镜的距离，即像距大于10 cm，小于20 cm，选B； （4）因为过光心的传播方向不变，所以成像时烛焰、光屏，透镜中心是在同一直线上的，所以当蜡烛由于燃烧逐渐变短时，光屏上的像逐渐向上移动； （5）若将印有字母“F”的纸片（图乙）放在离