18讲 物距、像距、焦距与成像性质、凸透镜成像规律（教师版） 2023年初中物理自主招生讲义68讲

第1 页/ 共29 页 初中物理自主招生讲义18 物距、像距、焦距与成像性质、凸透镜成像规律 一．物距、像距、焦距与成像性质的关系（共7 小题） 1．一个物体到凸透镜的距离是30m 时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透 镜的主轴移到距凸透镜45m 处，则成像的情况是（ ） ．放大的实像 B．缩小的实像 ．等大的实像 D．上述三种情况都有可能 答与解析：u＝30m 成放大的实像。 所以f＜30m＜2f，因此15m＜f＜30m。 则30m＜2f＜60m。 因此45m 可能在2 倍焦距外，可能处于1 倍、2 倍焦距之间，可能等于2 倍焦距。 所以此时可能成缩小的实像、可能成放大的实像、可能成等大的实像。 故选：D。 2．烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个缩小倒立的像，若保持透镜位置不变，把烛焰与 光屏的位置对调一下，则（ ） ．光屏上仍能呈现出一个缩小的像 B．光屏上将能呈现出一个放大的像 ．光屏上不能呈现出像，但眼睛透过透镜能看到像 D．光屏上没有像，需调节光屏的位置像才能呈现出来 答与解析：凸透镜成实像时，u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像。 烛焰和光屏对调位置以后，2f＞u＞f，v＞2f，成倒立、放大的实像。 故选：B。 3．测绘人员绘制地图时，需从飞机上向地面拍照，叫航空摄影，如果所用相机的镜头焦距 为5m ，则所成清晰的像与镜头的距离为（ ） ．10m B．略大于5m ．5m D．略小于5m 答与解析：从飞机上向地面拍照，物距很大，因此这时像几乎成在焦点处，但要略大于 焦距。 故选：B。 4．物体放在凸透镜的主光轴上，在距透镜40m 处的光屏上得到一个倒立、放大的像，则 第1 页/ 共29 页 该透镜的焦距可能为（ ） ．40m B．30m ．20m D．10m 答与解析：当在光屏上成倒立放大的实像时，此时像距大于2 倍焦距，设焦距为f，则 2f＜40m，得出f＜20m， 在选项中只有10m 是符合的，故选D。 5．将物体放在焦距为f 的凸透镜主轴上，分别离透镜20m、14m 和6m 时，各能得到缩小 的实像、放大的实像和放大的虚像，则该凸透镜的焦距f 为（ ） ．14m＞f＞10m B．10m＞f＞7m ．10m＞f＞6m D．20m＞f＞14m 答与解析：（1）当物体离透镜20m 时，成缩小的实像，因此物体位于凸透镜的2 倍焦 距之外，即20m＞2f； （2）当物体离透镜14m 时，成放大的实像，因此物体位于凸透镜的1 倍焦距和2 倍焦 距之间，即f＜14m＜2f； （3）当物体离透镜6m 时，成放大的虚像，因此物体位于凸透镜的1 倍焦距之内，即 6m＜f；综合以上三个不等式，解得7m＜f＜10m。 故选：B。 6 “ ” ．郫县正在加快城市化建设的步伐。城市建设规划是城市建设的一项重要工作，为此， 需要航空摄影人员从高空给城市拍照，若所用的照相机镜头的焦距为60mm，则胶片与 镜头的距离应（ ） ．大于120mm B．恰为120mm ．小于60mm D．略大于60mm 答与解析：由凸透镜成像的原理，照相机是根据物距大于2 倍焦距时，成倒立、缩小实 像的原理制成的，此时像距处于1 倍和2 倍焦距之间。并且物距越大，像距越小。 所以当摄影人员从高空给城市拍照时，像距略大于焦距。 故选：D。 7．从侧面观看圆形玻璃缸中的金鱼，常常看到个别条金鱼比真实的大得多，这是因为鱼缸 可抽象成 凸透镜 模型，比实际大得多的鱼是 虚 “ ” “ ” 像（填实或虚），鱼游到 一倍焦距以内 位置才出现这种现象。 答与解析：圆形玻璃缸中有水，鱼的身体和玻璃缸之间的水形成中间厚边缘薄的凸透 镜。 一些鱼在凸透镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像。 第1 页/ 共29 页 故答为：凸透镜；虚；一倍焦距以内。 二．凸透镜成像规律的动态应用（共9 小题） 8．小明在用可变焦的光学照相机（一种镜头焦距大小可根据需要发生改变的光学照相机） 给小兰拍了一张半身照之后，保持相机和小兰的位置不变，又给小兰拍了一张全身照。 关于这个过程对相机的调节，下列说法中正确的是（ ） ．焦距变大，像距也变大 B．焦距变小，像距变大 ．焦距变小，像距也变小 D．焦距变大，像距变小 答与解析：当拍了一张半身照之后，保持相机和人的位置不变，又拍了一张全身照，即 该过程中的像是变小的，所以应增大物距，可以增大相机和人之间的距离；保持相机和 小兰的位置不变的情况下，只能使透镜的焦距变小，就相当于增大物距，同时像距也变 小。 故选：。 9 “ ” ．许多照相机镜头到胶片的距离是可调的。某次拍摄前摄影师已经调好焦，使被摄者在 胶片上形成了清晰的像。如果在拍摄前被摄者移动了位置，他和摄影者的距离变远了， 为了使他在胶片上仍然成清晰的像，镜头与底片的距离应（ ） ．变大 B．变小 ．先变小后变大 D．先变大后变小 答与解析：照相机的镜头相当于一个凸透镜。如果在拍摄前被摄者和摄影者的距离变远 了，则相当于物距变大，被摄者的像将变小，其对应的像距也变小，为了使他在胶片上 仍然成清晰的像，镜头与底片的距离应缩小，所以选项、、D 都不正确。 故选：B。 10．小明用一架焦距不变的照相机给小刚拍一张二寸的半身照，小刚在原地不动，小明又 要给他拍一张二寸的全身照，正确的操作是（ ） ．小明往前移，并使镜头往里缩 B．小明往前移，并使镜头往外伸 ．小明往后移，并使镜头往里缩 D．小明往后移，并使镜头往外伸 答与解析：照了某人一张2 寸的半身照之后，小刚在原地不动，小明又要给他拍一张2 寸的全身照，所成的像变小了，故像距变小，物距变大，所以人应远离照相机，同时使 镜头往里缩。故选：。 第1 页/ 共29 页 11．在童乐，摄影师给卡通人照相，在对焦时，发现毛玻璃上卡通人像的位置如图甲所 示。为了使毛玻璃上卡通人像的位置如图乙所示，摄影师应当将镜头适当地（ ） ．向下并且向左移 B．向下并且向右移 ．向上并且向左移 D．向上并且向右移 答与解析：图甲显示像在毛玻璃的左侧上方，说明卡通人在凸透镜主光轴的右侧下方， 要使像如图乙所示，必须调节卡通人到凸透镜的主光轴上，所以镜头应该向右侧下方移 动。故选：B。 12．若空间有一竖直放置的大凸透镜，在主光轴位置上拉二根钢丝，一个小杂技演员从很 远的地方沿着钢丝向焦点处匀速走来。下列叙述中： ①小演员每走一步，像也走一步； ②像的脚步始终比小孩大； ③ “ ” “ ” 像大时脚步大，像小时脚步小，即大像走大步，小像走小步； ④像总朝远离小演员的方向运动，好像在逃离。 其中正确的是（ ） ．只有①②正确 B．只有①②④正确 ．只有①③④正确 D．只有③④正确 答与解析：因将物体从较远处接近凸透镜焦点的移动时，物距变小，所以像距变大，实 像也变大。所以一个小杂技演员从很远的地方沿着钢丝向焦点处匀速走来， ①小演员每走一步，像也走一步；有可能 ②因为小孩在2 倍焦距以外，所成的像是倒立缩小的，故像的脚步始终比小孩大说法错 误； ③ “ ” “ ” 像大时脚步大，像小时脚步小，即大像走大步，小像走小步；正确； 第1 页/ 共29 页 ④因为物距越小，像距越大，像总朝远离小演员的方向运动，好像在逃离，正确。 故选：。 13．小明用一架焦距不变的照相机给小刚拍一张2 寸的全身照，小刚在原地不动，小明又 要给他拍一张2 寸的半身照，正确的操作是（ ） ．小明往前移，并使镜头往里缩 B．小明往前移，并使镜头往外伸 ．小明往前移，并增大光圈 D．小明往后移，并使镜头往外伸 答与解析：照了某人一张2 寸的全身照之后，小刚在原地不动，小明又要给他拍一张2 寸的半身照，所成的像变大了，故像距变大，物距变小，所以人要向照相机靠近些，同 时使镜头往外伸。故选：B。 14．现代照相机、摄像机所用的光学镜头是可变焦距的，当物距改变时，通过改变镜头 “ ” 到屏的距离（像距），仍可获得清晰的像，如果被拍摄物体远离镜头而去，则镜头焦 距应（ ） ．变小 B．变大 ．先变小，后变大 D．先变大后变小 答与解析：当被拍摄物体远离镜头时，即物距变大，若想得到清晰的像，即需要减小像 “ ” “ ” 距，即在屏不动的情况下，可以使镜头后缩；也可以在镜头和屏均不动的情况下增 大焦距，这样也相当于减小了像距，也可以使得像更清晰。 故选：B。 15．一物体经凸透镜在屏上成一放大的实像，凸透镜主轴沿水平方向，今将凸透镜向上移 动少许，则（ ） ．屏上像的位置向上移动 B．屏上像的位置向下移动 ．屏上像的位置保持不动，但像变大 D．屏上像的位置保持不动，但像变小 答与解析：根据过光心不改变方向，将凸透镜向上移动少许，像会向光屏的上方移动。 要使像成在光屏的中央位置，光屏应向上移动。 故选：。 （多选）16．沿凸透镜的主轴将物体从焦点匀速移向无限远处。在移动的过程中，通过凸 透镜所成像的变化情况正确的是（ ） 第1 页/ 共29 页 ．像的位置从无限远处移到焦点，移动速度先快后慢 B．像的大小是由大变小 ．先成倒立放大的实像，后成正立放大的虚像 D．先成倒立放大的实像，后成倒立缩小的实像 答与解析：（1）因为移动前物距u＝f 时，成像在无限远处，当物距u 逐渐增大时，像 距v 将逐渐减小，像的位置将从无限远处移向焦点，而且像在2f 以外时移动很快，在f ＜v＜2f 时移动较慢。因此，像移动的速度是先快后慢。 （2）因为物体移动过程是物距u 不断变大的过程。因此，像距将是不断变小的过程， 像距变小，像也将变小。 （3）因为物体移动过程中经历：2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；u＞2f，成倒立、缩 小的实像。所以像先成放大的像后成缩小的像。 故选：BD。 三．凸透镜成像规律的其他应用（共44 小题） 17 “ ” ．某同学将如图所示的国家节水标志固定在墙上，再将一只装有水的圆柱形玻璃杯移 到标志的正前方，然后改变玻璃杯与标志之间的距离。则透过玻璃杯和水观察该图象 时，可能看到的是（ ） ． B． ． D． 答与解析：因为装有水的圆柱形玻璃杯，左右中间厚边缘薄，上下厚度一样，相当于凸 透镜，所以是左右颠倒； 第1 页/ 共29 页 当物距小于焦距时，成正立放大的虚像，即左右变大，上下不变，不可能看到D； 当物距等于二倍焦距时，成倒立、等大的实像，即左右颠倒，如图； 由于像与物体在上下方向上大小相同，不可能出现B 中的图片； 故正确。 故选：。 18 “ ” ．青岛九中宿舍已安装人脸识别系统，当人脸面对摄像头（相当于一个凸透镜），经 系统自动成像、拍照、扫描，确认相关信息后，即可完成身份认证。下列说法正确的是 （ ） ．人脸是能够发光的光源 B．人脸经摄像头成缩小倒立的实像 ．人脸经摄像头成像的原理与放大镜成像的原理相同 D．人脸应保持在透镜的一倍焦距到两倍焦距之间 答与解析： 、人脸不会发光，故人脸不是光源，故错误； B、摄像头相当于一个凸透镜，光经过摄像头成像利用的是光的折射，平面镜成像原理 是光的反射，故错误； D、当u＞2f “ ” 时，成倒立、缩小的实像，所以，刷脸时，人脸应位于摄像头两倍焦距 之外，故D 错误。 故选：B。 19．如图为光通过凸透镜的光路图，图中P 为2 倍焦距处，关于凸透镜成像的下列说法中 错误的是（ ） ．利用物体放在点时的成像特点，人们制成照相机 B “ ” ．荒野求生中，贝尔用冰取火时，他拿着这块冰要正对太阳光，引火物放在B 两点 间取火 ．眼睛要在凸透镜右侧合适的位置才能看到点处物体所成的像 第1 页/ 共29 页 D．利用物体放在B 点时的成像特点，人们制成电影放映机 答与解析：、物体放在点时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f，应用于照相机和 摄像机，故正确； B “ ” “ ” 、用冰取火时，冰要正对太阳光，棉絮放在焦点F 处温度很高，可以取火，在B 两点间不可以，故B 错误； 、u＜f，成正立、放大的虚像，因此眼睛要在凸透镜右侧合适的位置才能看到点处物体 所成的像，故正确； D、物体放在B 点时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，v＞2f，应用于幻灯机和投影 仪，故D 正确。 故选：B。 20．小阳同学同学在做凸透镜成像实验时，观察到在距凸透镜20m 处的光屏上呈现一个放 大的像。则此凸透镜的焦距可能为（ ） ．5m B．10m ．15m D．25m 答与解析：因为当在距凸透镜20m 处的光屏上呈现一个放大的像； 所以，v＝20m＞2f；则f＜10m， 四个选项中只有符合题意； 故选：。 21．用照相机给小兰拍照，先拍半身照，保持小兰和相机位置不变，调整摄像头焦距，拍 小兰全身照，照相机镜头的焦距和像距位置变化（ ） ．焦距变大，像距变大 B．焦距变小，像距变小 ．焦距变大，像距变小 D．焦距变小，像距变大 答与解析：当拍了一张半身照之后，保持相机和人的位置不变，又拍了一张全身照，即 该过程中的像在变小，所以应增大物距，即增大相机和人之间的距离，但此时保持相机 和小兰的位置不变，即物距不变，只能使透镜的焦距变小，就相当于增大物距，同时像 距也在变小。故选：B。 22．用手拿着一支铅笔，开始时手伸直，眼睛盯住铅笔。然后慢慢弯曲手臂，让铅笔靠近 眼睛，这时你会发现，在一定的位置，铅笔开始由清晰变模糊。下列有关说法中正确的 是（ ） ．物距变小时，像就变大，因而变得模糊 B．物距变小时，到一定程度，成的像变成了虚像，因而变得模糊 第1 页/ 共29 页 ．物距变化时，当超出眼睛能调节的范围时，像就不能落在视膜上而变得模糊 D．物距变化时，焦距不变，像距就要发生变化，因而变得模糊 答与解析：、当观察物变近时，物距变小，像距不变，像不变，故错误； B、物距变小时，到一定程度，成的像不会变成虚像，四因为像不能落在视膜上而变得 模糊，故B 错误； 、物距变化时，当超出眼睛能调节的范围时，像就不能落在视膜上而变得模糊，故正 确； D、物距变化时，焦距改变，就要发生变化，像就不能落在视膜上而变得模糊，故D 错 误； 故选：。 23．平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上 两倍焦距处有一点光源S，关于点光源在该光具组中成像情况的判断，正确的是 （ ） ．两个实像，两个虚像 B．两个实像，一个虚像 ．一个实像，两个虚像 D．一个实像，三个虚像 答与解析： （1）由题知，凸透镜主光轴上两倍焦距处有一点光源S；首先可以确定点光源S 在凸透 镜右侧两倍焦距处可以成一个等大的实像S1，这个实像又可以通过平面镜成一个虚像S2 （平面镜成像） （2）点光源S 通过平面镜可以成一个虚像S3，形成的这个虚像S3（相当于一个发光 点）又可以通过凸透镜再成一个等大的实像S4（因S3 在两倍焦距处的正下方，且过光 心的光线传播方向不变）。 由于通过S4的光线不能被平面镜反射（或不能再射向平面镜），所以S4不能在平面镜 中再成一个虚像； 所以，会出现两个实像，两个虚像，即S 能成四个像。如下图所示： 第1 页/ 共29 页 故选：。 24．如图所示，一点光源位于凸透镜的主轴上，凸透镜位置固定。当点光源位于点时，它 的像在B 点；当点光源位于B 点时，它的像在点。则凸透镜位于（ ） ．的左侧 B．B 之间 ．B 之间 D．的右侧 答与解析：、如图1，当凸透镜在的左侧时，当物体在点时，物距小于焦距，像在B 点。当物体在B 点时，物距小于像距，像在点，两次成的虚像，物距都小于像距，并且 物距增大，像距也增大。符合题意。 B、如图2，当凸透镜在B 之间时，物像在凸透镜的两侧成实像，如果物体在点，像在 B 点，根据光路是可逆的，物体在B 点，像一定在点。不符合题意。 、如图3，当凸透镜在B 之间时，当物体放在点，像在B 点，物像在凸透镜的同侧成虚 像，物距大于像距。不符合题意。 D、如图4，当凸透镜在点右侧时，当物体放在点，像在B 点，物像在凸透镜的同侧成 虚像，物距大于像距。当物体放在B 点，像在点，物像在凸透镜的同侧成虚像，物距大 于像距。不符合题意。 故选：。 第1 页/ 共29 页 25．一焦距为f 的凸透镜。主轴和水平x 轴重合，透镜左侧x 轴上有一点光源。点光源到透 镜的距离大于f 而小于2f，若将此透镜沿x 轴向右平移2f 的距离，则在此过程中点光源 经透镜所成的像将（ ） ．一直向右移动 B．一直向左移动 ．先向右移动，接着向左移动 D．先向左移动，接着向右移动 答与解析：点光源到透镜的距离大于f 而小于2f，若将此透镜沿x 轴向右平移2f 的距 离，点光源一直在凸透镜的一倍焦距以外，成倒立的实像。 凸透镜成实像时，点光源在二倍焦距处物像之间的距离最小。 如图所示，（黑色）物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，在凸透镜的二倍焦距以 外成倒立放大的实像。 凸透镜向右移动，（蓝色）凸透镜移动距离物体二倍焦距处，在凸透镜的二倍焦距处得 到倒立等大的实像。 凸透镜继续向右移动，（红色）凸透镜距离物体在二倍焦距以外，在凸透镜的一倍焦距 和二倍焦距之间成倒立缩小的实像。 通过图可以看出像首先向左移动，然后再向右移动。 故选：D。 26 ．关于光学器件在我们的生活和学习中的应用，下面的说法不正确的是（ ） ．照相时，被照者与相机的距离是在镜头的二倍焦距之外 B．汽车的观后镜是利用了凸面镜对光线的发散作用来增大视野 ．借助放大镜看地图时，地图到放大镜的距离应略大于一倍焦距 D．阳光通过凸透镜可以点燃纸屑，这利用了凸透镜对光的会聚作用 第1 页/ 共29 页 答与解析：、照相机照相的原理是将2 倍焦距以外的物体成像在胶片上，所以照相时应 该站在镜头的二倍焦距以外，故正确。 B、汽车观后镜则是利用了凸面镜对光有发散作用，能成正立、缩小的虚像，利用凸面 镜可以达到扩大视野的目的，故B 正确； 、借助放大镜看地图时，地图到放大镜的距离应小于一倍焦距，故错误； D、因凸透镜对光线的会聚作用，所以阳光通过凸透镜可以会聚一点，热量集中，温度 较高可以点燃纸屑，故D 正确。故选：。 27．图中L 为一薄凸透镜，b 为一发光圆面，二者共轴，S 为与L 平行放置的屏，已知这时 b 可在屏上成清晰的像，现将透镜切除一半，只保留主轴以上的一半透镜，这时b 在S 上的像（ ） ．尺寸不变，亮度不变 B．尺寸不变，亮度降低 ．只剩半个圆，亮度不变 D．只剩半个圆，亮度降低 答与解析：凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，当将透镜切除一 半，只保留主轴以上的一半透镜后，整个物体发出的光虽有一部分被挡住，但总会有一 部分