5.3 凸透镜成像的规律（考点解读）（学生版）

53 凸透镜成像的规律（考点解读）（原卷版） 1、凸透镜成像规律 （1）常见凸透镜成像规律光路图，详见下表： 成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） 应用 u 2f ﹥ 倒立、缩小的实像 f v 2f ﹤﹤ 照相机（图） u=2f 倒立、等大的实像 v=2f 图d f u 2f ﹤﹤ 倒立、放大的实像 v 2f ﹥ 投影仪（图b） u=f 不成像 射出的是平行光线 0 u f ﹤﹤ 正立、放大的虚像 v f ﹥ 放大镜（图） u 2f ﹥ b f u 2f ﹤﹤ 0 u f ﹤﹤ du=2f （2）凸透镜成像规律需要牢记，同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀： “物大焦，倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的 “物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。 （3）实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像 点；（4）虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成。 （5）凹透镜成像规律：凹透镜始终成缩小、正立的虚像，如图所示。 注意：大家还要记住：虚像，物、像同侧；实像，物、像异侧。 。 2、凸透镜成像的应用 物距 （u） 像距 （v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位 置关系 u＞2f 2f＞v＞f 倒立 缩小 实像照相机、摄像机 - 物像异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞ f v＞2f 倒立 放大 实像幻灯机、电影、 投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成 像 强光聚焦手电筒成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 【考点1 探究凸透镜成像的规律】 【典例1-1】（2023•秦淮区二模）做凸透镜成像实验时，将光具座上的蜡烛、凸透镜、光 屏如图放置，光屏上呈现清晰的像。下列说法正确的是（ ） ．光屏上的像是倒立放大的 B．该凸透镜的焦距可能是20m ．将远视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，再向左移动光屏到某一位置，光屏上能成清晰的 像 D．只将蜡烛移至光具座46m 处，将光屏来回移动，光屏上能接收到像 【典例1-2】（2023•九龙坡区校级三模）（1）利用如图1 甲所示装置探究“冰熔化时温度 随时间变化的规律”，将装有碎冰的试管放入装有适量水的烧杯中加热。安装实验装置 时，应遵循 （选填“自上而下”或“自下而上”）的顺序；图1 乙为冰的温 度随时间变化的图象，在6m 时，试管内的物质处于 （选填“固体”、“液 体”或“固液共存”）状态。 （2）课堂上，小明对凸透镜成像规律进行了相关实验探究。通过如图2 甲所示实验， 测出凸透镜焦距为 m。实验时，应调整烛焰、凸透镜和光屏三者中心在 。 图2 乙中，光屏上恰好能得到烛焰清晰的像， （选填“照相机”、“投影仪” 或“放大镜”）的成像规律与此相同。 【典例1-3】（2023•东营区校级模拟）探究凸透镜成像规律，实验装置如图。 （1）如图甲，用平行光法找到凸透镜的焦点，测得焦距为 m。 （2）将蜡烛移到图乙所示的位置，移动光屏，得到倒立、 的实像，在生活中的应 用是 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。继续实验，向左移动 蜡烛，则光屏应向 移动，才能再次得到清晰的像。 （3）将透镜换为弯曲度可以通过抽、注水进行调整的水透镜，用注射器向水透镜内注 水，发现光屏上原来清晰的像变模糊，将蜡烛移近水透镜，光屏上的像又变清晰，该实 验模拟了 眼的成因，可佩戴 透镜进行纠正。 （4）某兴趣小组用此实验装置（透镜在50m 刻度处）测量物距为12m 时像距的大小， 操作时发现在光具座上无论如何移动光屏都得不到清晰的像。经过分析得出是因为像距 大于50m 像成在了光具座之外，为了找到清晰的像并测量出像距，你可以采取的措施是： 。 【变式1-1】（2023•岱岳区二模）在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏 在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未画出）。以下判断全 部正确的是（ ） ①本次成像规律与照相机原理相同 ②凸透镜的焦距可能是10m ③将蜡烛向左移动，要得到清晰的像，需要将光屏也向左移动，此时像会变的更小 ④保持蜡烛与光屏位置不变，只移动凸透镜，光屏上也可以出现清晰的像 ．①③ B．②④ ．①② D．③④ 【变式1-2】（2023•攀枝花模拟）小艺同学尝试用自制的水凸透镜来探究“凸透镜成像规 律”，她将装置调整至如图位置时，光屏上出现清晰的烛焰像，如果固定蜡烛和光屏的 位置不变，只要将凸透镜移到 m 刻度线处，光屏上能再次成一个清晰的像；若在 图中位置时，小华利用注射器从水凸透镜向外抽少许水（焦距变大），光屏上原来清晰 的像变得模糊不清，将蜡烛适当远离透镜，像又变清晰；若不移动蜡烛，要想光屏上重 新得到清晰的烛焰像，可以向 （选填“左”或“右”）移动光屏，或者保持光屏 位置不变，给水凸透镜带上合适的 （选填“近视”或“远视”）眼镜。 【变式1-3】（2023•高新区校级模拟）小明用蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上进行“探究 凸透镜成像的规律”的实验。 （1）将平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，如图甲 所示，该凸透镜的焦距为 m。 （2）在光具座上将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，调节它们的高度，使烛焰、 凸透镜和光屏的中心在 ，这样做的目的是使像成在光屏中央。 （3）在如图乙所示实验情形下，此时恰好在光屏上得到烛焰清晰的像。此像是倒立 的实像。 （4）在如图乙所示实验情形下，如果保持蜡烛和光屏的位置不变；把凸透镜移到光具 座上 m 刻线处，可以在光屏上再次得到烛焰清晰的像。 （5）如果利用乙图的装置，光源及光屏位置不变，取下凸透镜，在原透镜位置放置材 料相同焦距不变，口径较大的凸透镜，此时成的像与乙图所成的像 （选填“正 倒”、“大小”或“亮度”）不同。 （6）将图乙中的透镜换成焦距f＝5m 的凸透镜，光屏上烛焰的像变模糊。将蜡烛向 （选填“左”或“右”）移动适当距离，光屏上重新出现烛焰清晰的像；若不移动蜡烛， 在蜡烛和透镜之间放置一个度数适当的 （选填“近视”或“远视”）镜片，光 屏上也会重新出现烛焰清晰的像。 【考点2 物距、像距、焦距与成像性质的关系】 【典例2-1】（2023•三明二模）已知凸透镜的焦距为15m，将物体放在离凸透镜20m 处， 调节光屏可承接到清晰的（ ） ．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 ．倒立、等大的实像 D．正立、放大的虚像 【典例2-2】（2023•谯城区一模）某同学在做探究凸透镜成像规律实验时，蜡烛、凸透镜 和光屏的位置如图所示，此时正好能成一清晰的像（像未画出），则该像一定是倒立 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。 【变式2-1】（2023•凤凰县模拟）用一个焦距是10m 的放大镜来观察邮票细节，放大镜与 邮票的距离应该（ ） ．大于40m B．小于10m ．大于10m 小于20m D．大于20m 小于40m 【变式2-2】（2023•蓬江区校级模拟）在各种不同色光中，红、 、蓝叫做三原色光。 凸透镜的焦距为10 厘米，将发光体放在主光轴上，测量光屏上的像与透镜间的距离为 25 厘米，则像是倒立、 的实像（选填“放大”、“等大”或“缩小”），物到透 镜的距离 20 厘米（选填“大于”、“等于”或“小于”）。 【考点3 凸透镜成像规律的应用】 【典例3-1】（2022 秋•栖霞市期末）用镜头焦距不变的照相机拍出了蝈蝈的照片如图甲所 示，现要拍出如图乙所示的照片。下列操作正确的是（ ） ．照相机远离蝈蝈，增加镜头和像间距离 B．照相机靠近蝈蝈，增加镜头和像间距离 ．照相机远离蝈蝈，减少镜头和像间距离 D．照相机靠近蝈蝈，减少镜头和像间距离 【典例3-2】（2023•榆阳区校级模拟）小明用手机拍照，发现手机镜头过于靠近拍摄对象 时（如图所示）无法正常对焦，拍出的照片模糊，此时像成在感光器（相当于光屏） （选填“前”或“后”）。小明发现将 （选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片 紧靠在手机镜头上可以解决这一问题，此时在感光器上成的是物体 （选填“正 立”或“倒立”）的实像。 【变式3-1】（2023•卧龙区二模）如图所示，使用人脸识别开锁时，用户需要正对摄像头， 然后系统进行拍照、扫描、身份信息核对，核对成功即开锁。关于人脸识别开锁，下列 说法正确的是（ ） ．摄像头的镜头对光有发散作用 B．识别时，人脸位于摄像头二倍焦距以内，一倍焦距以外 ．当人脸远离摄像头时，所成的像会变小 D．人脸识别时所成的像是正立、放大的虚像 【变式3-2】（2023•天府新区模拟）如图是人脸识别系统，其摄像头的镜头相当于一个凸 透镜。“刷脸”时要使人像变大，人应 摄像头，且脸部到摄像头的距离应 （选填“小于”“等于”或“大于”）凸透镜的两倍焦距。 一、选择题。 1．（2023 春•乳山市期中）探究“凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光 具座上的位置如图所示，此时在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（ ） ．放大镜应用了该次实验的成像规律 B．投影仪应用了该次实验的成像规律 ．要在光屏上得到更大的清晰像，需将蜡烛靠近透镜，光屏远离透镜 D．要在光屏上得到更大的清晰像，需将蜡烛靠近透镜，光屏靠近透镜 2．（2023•锦江区校级模拟）如图所示是“科学探究：凸透镜成像”的实验操作情景，下 列说法错误的是（ ） ．从图甲中可知该透镜的焦距为100m B．如图乙所示，向左适当移动光屏可以得到倒立缩小的实像 ．如图乙所示，将蜡烛移至30m 处，光屏上可得到倒立等大的实像 D．如图乙所示，将蜡烛移至45m 处，可以得到正立放大的实像 3．（2023 春•保亭县校级期中）焦距为10m 的凸透镜前放一物体，下列判断正确的是（ ） ．物体到透镜的距离在10～20m 之间，在屏上成倒立、放大的像，这是照相机原理 B．物体到透镜的距离大于20m，在屏上成倒立、缩小的像，这是幻灯机原理 ．物体到透镜的距离小于10m，在屏上成倒立、放大的像，这是幻灯机原理 D．物体到透镜的距离大于20m，在屏上成倒立、缩小的像，这是照相机原理 4．（2023•确山县一模）如图为拍摄的郑州蝶湖公的美景，关于这张照片，下列说法正确 的是（ ） ．戒指桥在水中的倒影模糊是因为光在水面发生了漫反射 B．在岸边看水底比实际浅，是因为光射入水中时发生了折射 ．戒指桥的实际高度一定比远处的大楼的高度要高一些 D．要想放大戒指桥的画面，拍摄时需增大镜头和感光板的距离 5．（2023•锦江区模拟）小丽同学用照相机拍摄了天府艺术公的景象，如图所示。下列说 法正确的是（ ） ．部分房顶呈现绿色，是因为它吸收了绿光 B．离水面越远的建筑物，在水中的像越小 ．小丽能从不同方向看到公的景物，是因为光发生了镜面反射 D．为让拍摄的像更大，小丽可以靠近拍摄物，同时伸长镜头 6．（2023•杜集区校级模拟）如图所示是蜡烛经过凸透镜所成像的光路图，下列说法正确 的是（ ） ．图中光路图说明光在不同介质间传播的方向一定改变 B．投影仪的成像原理与图中凸透镜成像规律相同 ．若将蜡烛向左移，则S 点的像S'将向左移动 D．图中蜡烛到凸透镜的距离u＜2f（f 为焦距） 7．（2023•开封二模）小明用凸透镜先后两次观察书本上的字，看到如图所示的情景，以 下说法中正确的是（ ） ．甲图中成的是实像 B．乙图中成像条件与投影仪相同 ．甲图中书本在凸透镜2 倍焦距以外 D．乙图中凸透镜远离书本，所成的像变大 8．（2023•蚌山区三模）投影灯可在荧幕或墙面上投射出想要的图，具有广告宣传、装饰、 警示等作用，其原理与投影仪类似，选项图中能正确反映其成像原理的示意图是（ ） ． B． ． D． 9．（2023•伍家岗区模拟）先进的光刻技术是制造集成电路的基石，是制约我国科技发展 的卡脖子技术。它利用透镜将绘制在镂空掩膜上电路图通过紫外光照射到涂有光刻胶的 硅片上，从而在硅片上形成清晰、缩小的电路图，为下一步工序做好准备，如图所示， 下列说法正确的是（ ） ．在硅片上形成的像是虚像B．此成像原理与投影仪的原理相同 ．缩图透镜是凹透镜 D．镂空掩膜位于透镜的二倍焦距以外 10．（2023•五莲县二模）（多选）小册同学做“探究凸透镜成像的规律”的实验时，蜡烛、 凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时烛焰在光屏上成清晰的像（像未在图中 画出来）。下列说法不正确的是（ ） ．图中成像原理与电影放映机的成像原理完全相同 B．取走光屏，蜡烛和凸透镜在图中位置，从凸透镜右侧适当位置可看到烛焰倒立缩小 的实像 ．将蜡烛移到25m 刻度线处，凸透镜不动，光屏向左移动到适当位置才能呈现清晰的烛 焰像 D．凸透镜的焦距可能为10m 11．（2023•昌邑市校级一模）（多选）图示为“探究凸透镜成像的规律”的有关情景，下 列说法正确的是（ ） ．凸透镜的焦距为100m B．在图乙情景中，仅向左移动光屏可得到清晰放大的实像 ．在图乙情景中，仅将蜡烛移至30m 处，光屏上可得到清晰等大的实像 D．在图乙情景中，将蜡烛移至45m 处，移动光屏可得到清晰放大的实像 二、填空题。 12．（2023•宿迁二模）为了方便老年人剪指甲，市场上一种新型指甲剪，上方加装了一个 小凸透镜如图甲所示，该指甲剪剪指甲时凸透镜可以成正立 （选填“放大”或 “缩小”）的虚像，判断该凸透镜的焦距可能为 （选填“1m”或“5m”）。如图 乙所示，此时烛焰恰好在光屏上成清晰的像，这个像的成像原理与 （选填“放 大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同。若保持蜡烛和光屏的位置不变，仅将凸透镜 更换成另一个焦距相同、尺寸更大的凸透镜，此时光屏上像的大小与原来的像对比 （选填“变大”“变小”或“不变”）。 13．（2022 秋•阜宁县期末）如图为银行“刷脸取款”的TM 机。客户站在TM 机前，光源 自动打开，照亮 （填“人脸”或“显示屏”），拍照成功后，按提示操作，钱就 自己“吐”出来。在拍摄范围内，人脸离镜头越 （填“近”或“远”），拍出的 像越大。显示屏上的彩色画面由红、 、蓝三种色光混合而成。 14．（2023•电白区模拟）如图是照相机镜头成像原理示意图在图中所标的、b、三点中， 点 表示凸透镜的焦点，吴力在家里的阳台上用数码相机（焦距可调）拍摄下了株 洲天元大桥美丽的夜景，如图甲、乙所示。结合如图分析可知，拍摄照片 （选填 “甲”或“乙”）时，镜头焦距调的较大，此时底片与透镜之间的距离应 （选填 “增大”、“减小”或“不变”）。 15．（2023•斗门区二模）常用体温计的刻度部分为三棱体，横截面如图所示，其正面呈圆 弧形，这样就可以看清体温计内极细的水银柱，以便读数。体温计是根据液体的 原理制成的；圆弧形玻璃的作用，相当于 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），使 我们能看到水银柱放大后的 （选填“实”或“虚”）像。 三、实验探究题。 16．（2023•连平县二模）小明对凸透镜成像规律进行探究。 （1）如图1 是利用太阳光测凸透镜焦距的方法，其中操作最合理的是 。 （2）将焦距为10m 的凸透镜，固定在光具座50m 的刻度处，将蜡烛从图2 所示位置， 移到光具座20m 刻度处，需将光屏向 （选填“左”或“右”）移动，直至在光屏 上成清晰的倒立的实像，此成像的特点与 （选填“照相机”“投影仪”或 “放大镜”）原理相同；这时若将蜡烛和光屏位置互换，光屏上 （选填“能”或 “不能”）再次得到烛焰清晰的像。 （3）实验过程中突然一只蚊子紧贴透镜的右侧飞过，光屏上 （选填“会”或 “不会”）有蚊子的影子飞过。 （4）图3 能说明远视眼及其矫正的原理图正确的是 。 甲和丙 B 甲和丁 乙和丙 D 乙和丁 17．（2023•惠阳区二模）小明用焦距为10m 的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）调整器材高度时，应 （填“点燃”或“不点燃”）蜡烛； （2）器材处于如图所示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像，这与 （填“照 相机”、“投影仪”或“放大镜”）的成像特点相同。当烛焰向左（远离透镜）移动后， 要在光屏上成清晰的像，需将光屏向 移； （3）将蜡烛移动至20m 刻度处，应将光屏移动到 （填序号）范围的某一位置才 能再次在光屏得到清晰的像； 50m～60m B60m～70m 70m～80m （4）在探究凸透镜成像实验中出现如图甲的情况，要使像能够成在光屏的中央，应将 透镜向 调整； （5）在上一小题中实验获得清晰的像后，小明取了一副近视眼镜放在凸透镜前（如图 乙），为了使光屏上能成清晰的像，有两种调节方法，方法①透镜，蜡烛的位置不变， 将光屏向右移，方法②光屏，透镜位置不变，将蜡烛向 移（选填“左”或“右” 或“上”）。 18．（2023•潮阳区模拟）小雨用凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）如图甲，将凸透镜正对着太阳光，在透镜下方，平行地放上白纸，测出透镜与白 纸间距s 与对应的白纸被烤焦的时间t，绘出图象，如图乙，则可判断该透镜的焦距f 为 m； （2）调整器材高度时，应 （选填“点燃”“不点燃”）蜡烛； （3）如图丙，将蜡烛移至45m 刻度处时，从凸透镜右侧通过凸透镜可以看到烛焰的 （选填“虚”或“实”）像； （4）小金在实验过程中不断移动烛焰位置，观察到如上图①至⑥的六种烛焰清晰的像， 请按蜡烛到凸透镜距离由远到近所得到的6 个像进行排序，正确顺序为②①③ ； （5）实验中，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像向 （选填“上”或 “下”）移动； （6）小超想利用LED 发光字母来探究凸透镜成像上下左右位置关系，如、F、B、Z 中 4 个字母适合做LED 光源的有 个； （7）小亮实验小组更换相关器材后顺利完成实验，根据记录的实验数据得到了如图的 图象，图象为凸造镜成像的像距v 的倒数和物距u 的倒数的对应关系，根据图象信息可 知该小组所用凸透镜的焦距为 m。 四、解答题。 19．（2022 秋•无锡期末）为了提高高速公路通行效率，高速收费站建有ET 专用通道，专 用通道需要汽车安