模块三 实验 专题40 探究凸透镜成像的规律（解析版）

12 （2024 齐齐哈尔市）物理科技小组在做探究凸透镜成像规律的实验过程中，某次实验操作时，蜡 烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成清晰的倒立、等大的实像。则下列说法正 确的是（ ） 该凸透镜的焦距是100m B 将蜡烛放置在光具座的25m 刻度线处，调整光屏与凸透镜的距离，烛焰在光屏上成清晰的像时， 该像的性质与照相机成像的性质相同 将蜡烛放置在光具座的35m 刻度线处，调整光屏与凸透镜的距离，烛焰在光屏上成清晰的像时，该 像的性质与投影仪成像的性质相同 D 将蜡烛放置在光具座的45m 刻度线处，调整光屏与凸透镜的距离，烛焰在光屏上可成清晰的正立、 放大的虚像 【答】B 【解析】．当光屏成倒立、等大的实像，有 u=v=2f 则 故正确； B．将蜡烛放置在光具座的250m 刻度线处，物距 u=500m−250m=25m>2f=200m 满足u>2f，成倒立、缩小的实像，照相机是根据这个原理制成的，故B 正确； ．将蜡烛放置在光具座的350m 刻度线处，物距 f=10. 0m<u=500m−350m=15m<2f=200m 满足 【好题汇编】2024 年中考物理真题分类汇编（全国通 用） 模块三 课标规定的9 个测量和12 个探究实验真题 f<u<2f 成倒立、放大的实像，投影仪是根据这个原理制成的，故正确； D．将蜡烛放置在光具座的 450m 刻度线处，物距 u=500m−450m=−50m<f=100m 即物体在凸透镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像，但虚像不能呈现在光屏上，故D 错误。 故选B。 2 （2024 湖南长沙）为了探究凸透镜成像的规律，小明找到了一个焦距未知的凸透镜。 （1）如图甲所示，在利用太阳光测量凸透镜焦距的过程中，小明发现凸透镜靠近白纸时，纸上的光 斑越来越大。接下来，他应该使凸透镜与白纸之间的距离变______，直至白纸上的光斑变得最小最 亮。 （2）某次实验时烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示，这个像是______、______的实像。 【答】 （1）大 （2）倒立 放大 【解析】（1）凸透镜靠近白纸时，纸上的光斑越来越大，由焦点的定义可知，此时透镜到白纸的距 离小于焦距；要在白纸上得到最小最亮的光斑，需要将白纸移到透镜的焦点处，所以应使凸透镜与 白纸之间的距离变大。 （2）如图，凸透镜成的是实像，且物距小于像距，说明f＜u＜2f，v＞2f，是投影仪的成像原理，成 倒立、放大的实像。 3 （2024 黑龙江绥化）如图是“探究凸透镜成像的规律”实验装置。 （1）调节实验器材的高度时，蜡烛__________点燃；（选填“需要”或“不需要”） （2）实验过程中，当蜡烛、凸透镜、光屏位置如图所示时，光屏上恰好出现清晰的像。该像是倒立、 __________（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像，生活中的__________（选填“照相机” “投影仪”或“放大镜”）就是利用该原理成像的； （3）如图位置，若将蜡烛向左移动5m，要在光屏上再次成清晰的像，应该将光屏适当向_________ _（选填“右”或“左”）移动：如果不动光屏、凸透镜，也可在蜡烛和凸透镜之间放一个合适的__ ________（选填“近视”或“远视”）眼镜，光屏上也能出现清晰的像。 【答】 （1）需要 （2）缩小 照相机 （3）左 近视 【解析】（1）为了让烛焰的像成在光屏中央，在调节器材高度时，蜡烛应点燃。 （2）图示中，物距大于像距，在光屏上成倒立缩小的实像。照相机是利用这一原理成像的。 （3）向左移动蜡烛，则物距变大，像距应变小，光屏应向左移动适当距离。 光屏和凸透镜不动，而像距变小，为了让光的延迟会聚成像，可在蜡烛和凸透镜之间放一个合适的 对光有发散作用的凹透镜，即近视眼镜。 4 （2024 四川广安）爱动手爱思考的小军，在做了“探究凸透镜成像规律”实验后，又选用了焦 距未知的凸透镜进行拓展探究。 （1）将凸透镜安装在光具座上，用平行光作为光源，移动光屏直至光屏上得到一个最小最亮的光斑， 如图甲所示，则凸透镜焦距为______m；（要求估读） （2）在实验过程中，当物距为5m 时所成像与生活中的______所成像的规律相同；（写出一种即 可） （3）蜡烛随着燃烧而变短，小军发现光屏上所成的像向上移动，从而影响了实验的进行，如图乙所 示。为了解决这一问题，你认为他最合理的调整方法是______； 只需将光屏适当上移 B 只需将凸透镜适当下移 将光屏和凸透镜都适当下移 D 以上操作均可行 （4）小军认为在实验过程中用蜡烛作为发光体除容易变短外，还存在一些不足之处，比如______。 （写出合理的一条即可） 【答】 （1）100 （2） 放大镜 （3）B （4）见解析 【解析】（1）图甲中，刻度尺的分度值为1m，平行光经过凸透镜后在光屏上得到一个最小最亮的 光斑，这个光斑即为焦点，焦点到凸透镜的距离即为焦距，则焦距为 （2）在实验过程中，当物距为5m 时，小于1 倍焦距，成正立放大的虚像，放大镜就是根据该原理 制成的。 （3）蜡烛在燃放中不断缩短，向下移动，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，可向上 移动光屏；或向上移动蜡烛或向下移动凸透镜。故B 符合题意，D 不符合题意。 故选B。 （4）实验中烛焰会随空气的流动飘忽不定，影响像的稳定，不方便测量。 5 （2024 重庆）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛燃烧一段时间后，烛焰、凸透镜和光屏 的位置如图2 所示，此时在光屏上观察到清晰的烛焰的像，要使像成在光屏中央，应将蜡烛的支架 向________调节，在光屏上所成的像是倒立、________的实像，这与生活中________（选填“眼 睛”或“放大镜”）的成像原理相同。 【答】 上 缩小 眼睛 【解析】由图可知，此时像成在光屏的上方，说明蜡烛低与凸透镜的光心，要使像成在光屏中央， 应将蜡烛的支架向上调节。 根据凸透镜的成像规律可知，此时物距大于像距，成倒立、缩小的实像，与眼睛的成像原理相同。 6 （2024 四川南充）如图所示，某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律，当向水透镜里注水 时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。 （1）如图甲所示，一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小光斑，则此时水透镜 的焦距为______ ； （2）该同学移动蜡烛，水透镜和光屏至图乙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰______（选填“放 大”“等大”“缩小”）的像，若仅将蜡烛与光屏位置对调，则在光屏上______（选填“能”“不 能”）看到清晰的像； （3）在（2）中将蜡烛与光屏位置对调后的场景下，该同学取了一幅眼镜给水透镜“戴上”，如图 丙所示，发现光屏上的像变模糊，当往水透镜中加入适量的水后，发现烛焰的像再次变得清晰，由 此判断该眼镜是____________眼镜（选填“近视”“远视”）。 【答】 （1）90 （2） 缩小 能 （3）近视 【解析】（1）如图甲所示，一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小光斑，该最 小最亮的光斑为焦点，则此时水透镜的焦距为 （2）该同学移动蜡烛，水透镜和光屏至图乙所示位置时，此时物距大于像距，恰能在光屏上看到清 晰缩小的像。 若仅将蜡烛与光屏位置对调，由光路可逆得，像距变为原来的物距，物距变为原来的像距，则在光 屏上能看到清晰的像。 （3）在（2）中将蜡烛与光屏位置对调后的场景下，该同学取了一幅眼镜给水透镜“戴上”，如图 丙所示，发现光屏上的像变模糊，当往水透镜中加入适量的水后，水透镜变厚，会聚能力变强，发 现烛焰的像再次变得清晰，说明水透镜“戴上”眼睛后，像距变大，由此判断该眼镜是近视眼镜， 对光线具有发散作用。 7 （2024 武汉市）实验小组在探究凸透镜成像规律的实验中： （1）图甲中，点燃蜡烛后，光屏上恰能成清晰的像，______（填“照相机”“投影仪”或“放大 镜”）就是根据该成像特点制成的。将蜡烛向左移动一段距离，光屏上的像变模糊了，为了使光屏 上再次成清晰的像，同学们提出了两种不同的解决方： 方一：仅将光屏向______移动一段距离； 方二：仅换用焦距较______的凸透镜。 （2）某同学利用焦距为20m 的凸透镜观察指纹，保持指纹到眼睛的距离为40m 不变，将凸透镜调 整到如图乙所示的位置，看到了指纹正立放大的像，此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧能成___ ___（填“倒立缩小”“倒立放大”或“正立放大”）的像。 【答】 （1）照相机 左 大 （2）倒立放大 【解析】（1）由图甲可知，物距大于像距，点燃蜡烛后，光屏上恰能成清晰的像，根据凸透镜成像， 此时成倒立缩小的实像，照相机就是根据该成像特点制成的。 将蜡烛向左移动一段距离，则物距变大了，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小的规律，为了使 光屏上再次成清晰的像，可以将光屏向左移动一段距离。若不移动光屏，因凸透镜焦距越大，折光 能力越弱，因此可换用焦距较大的凸透镜，使像推迟会聚，从而呈现在光屏上。 （2）由题意可知，凸透镜的焦距为20m，指纹到眼睛的距离为40m，即等于2 倍焦距，手指到凸透 镜的距离小于一倍焦距，则眼睛到凸透镜的距离在1 倍焦距与2 倍焦距之间，根据凸透镜成像规律 可知，当物距在1 倍焦距与2 倍焦距之间时，成倒立放大的实像，因此此时该同学的眼睛通过凸透 镜在另一侧能成倒立放大的实像。 8 （2024 四川眉山）小龙在“探究凸透镜成像的规律”实验中，进行了如下探究： （1）如图甲所示，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 是______m； （2）将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上，点燃蜡烛，发现烛焰在光屏上所成的像如图乙所示，产 生这一现象的原因是烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心______（选填“在”或“不在”）同一高度； （3）如图丙所示，光屏上呈现清晰的像，与生活中______（选填“放大镜”“照相机”成“投影 仪”）原理相同。凸透镜位置不动，将蜡烛向凸透镜方向移动10m，为了在光屏上呈现清晰的像， 应将光屏向______（选填“左”或“右”）移动，像将变______； （4）手机的摄像头相当于凸透镜，在日常生活中该类透镜可以用来矫正______（选填“近视眼”或 “远视眼”）。 【答】 （1） （2）不在 （3） 照相机 右 大 （4）远视眼 【解析】（1）让一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到在光屏上出现最小、最亮的光斑，由此可 知该凸透镜的焦距为 （2）图中蜡烛的像不在光屏中心，产生这一现象的原因是烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心不在同 一高度。 （3）从图丙可以看到，物距大于像距，根据凸透镜的成像规律可知，成倒立、缩小的实像，而照相 机成像特点与之相同。 凸透镜位置不动，将蜡烛向凸透镜方向移动10m，此时的物距为200m，物距在二倍焦距处，此时成 倒立等大实像，因此像距也在二倍焦距处，应将光屏向右移动，此时像和之前相比变大了。 （4）凸透镜对光线有会聚作用，这种眼镜是用来矫正远视眼的。 9（2024 四川泸州） 小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，选用的凸透镜焦距为10m。 （1）实验前应在光具座上将蜡烛焰心、透镜光心、光屏中心调到________； （2）蜡烛、透镜、光屏的位置如图所示，光屏上呈现烛焰清晰的像，保持透镜不动，将蜡烛移到光 具座上30m 刻度线位置时，要在光屏上再次呈现清晰的像，应将光屏向________移动； （3）将蜡烛从光具座上40m 刻度线位置远离透镜移动时，所成的像逐渐变小；若将蜡烛从光具座 上40m 刻度线位置靠近透镜移动，则像的大小将________。 【答】 （1）同一高度上 （2）右 （3）变小 【解析】（1）为了使像能始终成在光屏中央，实验前应在光具座上将蜡烛焰心、透镜光心、光屏中 心调到同一高度上。 （2）保持透镜不动，将蜡烛移到光具座上30m 刻度线位置时，物距变小，则像距变大，要在光屏 上再次呈现清晰的像，应将光屏向右移动。 （3）若将蜡烛从光具座上40m 刻度线位置靠近透镜移动，物距小于凸透镜的一倍焦距且物距变小， 此时成正立、放大的虚像，像的大小将变小。 10 （2024 陕西）如图—1，是小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验装置； （1）实验时，调节烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心在同一高度，其目的是________； （2）固定凸透镜的位置，将蜡烛放在距离凸透镜较远处，此时应移动________直至出现最清晰的像， 记录物距、像距、像的性质； （3）改变物距，重复上述操作，多次实验，将实验数据记录在下表中； 凸透镜的焦距： 实验次数 物距/m 像距/m 像的性质 正立或倒立 放大或缩小 虚像或实像 1 180 69 倒立 缩小 实像 2 100 100 倒立 等大 实像 3 70 177 倒立 放大 实像 4 40 / 正立 放大 虚像 分析数据可知：当物距大于凸透镜焦距时，物距减小，像距________； （4）当光屏上出现清晰的像时，小明不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分，这时光屏上______ __（选填“仍能”或“不能”）成烛焰完整的像； （5）实验中，小明将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变模糊。将光屏 适当靠近凸透镜后，光屏上再次出现清晰的像，由此可判断小明佩戴的是________（选填“近视” 或“远视”）眼镜； （6）如图—2，当无人机在高空拍摄地面场景时，所成的像最靠近图—3 中凸透镜主光轴上的_____ ___（选填“”、“b”、“”或“d”）点； （7）生活中常用的放大镜应用了表中第________次实验的成像规律。 【答】 （1）使像成在光屏中央 （2）光屏 （3）增大 （4） 仍能 （5）远视 （6）b （7）4 【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、光屏，三者在同一条直线 上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央位置。 （2）固定凸透镜的位置，则凸透镜的位置不变，将蜡烛放在距离凸透镜较远处，蜡烛的位置保持不 变，此时应移动光屏，直至光屏上出现最清晰的像。 （3）由题意可知，凸透镜的焦距f=50m，由表中数据可知，1、2、3 次实验的物距大于凸透镜焦距， 当物距逐渐减小时，像距逐渐增大。 （4）当光屏上出现清晰的像时，用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分，则通过凸透镜的光线变少，所 以在光屏上成的像变暗，但仍能成烛焰完整的像。 （5）小明将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变模糊，将光屏适当靠近 凸透镜后，光屏上再次出现清晰的像，说明像距变小，则焦距变小，说明眼镜对光线有会聚作用， 可判断小明佩戴的是凸透镜，即远视眼镜。 （6）当无人机在高空拍摄地面场景时，地面场景距离凸透镜的距离大于二倍焦距，即物距大于二倍 焦距，由凸透镜成像规律可知，像距大于一倍焦距，小于二倍焦距，由图—3 可知，只有b、两点在 一倍焦距和二倍焦距之间，由凸透镜成实像时物远像近像变小可知，物距越大，像距越小，所以成 的像最靠近图—3 中凸透镜主光轴上的b 点。 （7）由凸透镜成像规律可知，物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像，由表中数据可知，生活 中常用的放大镜应用了表中第4 次实验的成像规律。 11 （2024 湖北）同学们参观博物馆时发现一件秦代木牍前放置着凸透镜，通过凸透镜看到的情景如 图甲。为了弄清其原理，他们进行了如下探究。 （1）如图乙，用太阳光照射凸透镜，移动光屏直至光屏上出现一个最小最亮的光斑，此凸透镜的焦 距为_________m； （2）如图丙，将蜡烛放在较远处，移动光屏使光屏上呈现清晰的实像，观察像的性质，测出物距和 像距；逐次改变物距，重复上述操作，实验记录如下表； 序 号 物距/m 像的性质 像距/m 正倒 大小 1 240 倒立 缩小 172 2 220 倒立 缩小 188 3 200 倒立 等大 200 4 180 倒立 放大 224 5 160 倒立 放大 270 … … 凸透镜成缩小实像时，物距_________（填“＞”“＜”或“＝”）像距； （3）小宇受第4、5 组实验结果启发，推测文物与其前方凸透镜的距离u 和凸透镜焦距f 的关系为 时，放大的像。小丽对小宇的观点提出了质疑，她继续减小物距，发现蜡烛在某位置时， 无论怎样移动光屏，光屏上都看不到像。小丽撤去光屏，从图丙中_________侧（填“”或“B”）向 透镜方向观察，看到了正立放大的像，测得物距为80m，她推测u 和f 的关系应为 。________ _的推测合理，理由是______。 【答】 （1）100 （2） ＞ （3）B 小丽 见解析 【解析】（1）一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，会聚于一点，凸透镜与光屏间的距离 为焦距，由图乙知道，该凸透镜的焦距为 （2）分析表格数据知道，当凸透镜成缩小的像时，物距大于像距。 （3）根据题意知道，当物距小于焦距，成正立、放大的虚像，像物同侧，应该在B 处观察。 根据实验现象知道，当继续减小物距时，也能成放大的像，但是是正立、放大的虚像，此时 ， 所以，小丽的推测合理。 12 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，两个小组同学选用的物体高度相同，但凸透镜焦距不同， 部分实验数据如下表： 表1 物距u/m 像距v/m 像高/m 11 92 5 17 71 25 40 57 09 表2 物距u/m 像距v/m 像高/m 25 17 4 28 16. 7 33 40 133 2 （1）由表中数据可知：物体高度和凸透镜焦距相同时，物距变大，所成实像高度的变化情况是____ _______。（填“变大”“变小”或“不变”） （2）由实验数据还可知：物体高度和物距相同时，___________不同，则像距不同，像的高度也不 同。 【答】 （1）变小 （2）凸透镜焦距 【解析】（1）表1 中，凸透镜焦距不变f1=5m，物距11m、17m、40m 不断增大，像高5m、25m、 09m 逐渐减小；同理表2 中、表3 中也可看出物体高度、凸透镜焦距一定时，物距变大，所成实像 高度变小。 （2）由实验数据还可知：物体高度和物距相同时，凸透镜的焦距不同，则像距不同，像的高度也不 同。如物体高度相同，物距都为40m，凸透镜的焦距为5m 时，像距为57m，像高为09m；物距都为 40m，凸透镜的焦距为10m 时，像距为133m，像高为2m。 13 （2024 黑龙江龙东）如图所示，物理兴趣小组“探究凸透镜成像规律”的实验装置。 （1）首先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是_________； （2）如图甲，让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑，则凸透镜的焦距 __________m； （3）当蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图乙时，光屏上成清晰的像，利用此时凸透镜成像 的特点制成的光学仪器是_________（选填“照相机”、“放大