第五章透鏡及其應(yīng)用

第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律

知識能力全練

知識點(diǎn)一凸透鏡成像的規(guī)律

1.（2021廣西南寧賓陽期中）在進(jìn)行“探究凸透鏡成像的規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)時，把一支點(diǎn)燃的蠟燭放在距離凸透鏡2

倍焦距以外的地方，如圖5-3-1所示，調(diào)節(jié)光屏位置，可找到一個清晰的像，這個像是（）

圖5-3-1

2.（2021黑龍江哈爾濱南崗期末）如圖5-3-2所示，從F點(diǎn)發(fā)出的兩條光線經(jīng)凸透鏡后的折射光線平行于主光軸,

P為2倍焦距處，則下列說法正確的是

圖5-3-2

A.物體放在A點(diǎn)時，所成的像跟照相機(jī)的成像性質(zhì)相同B.物體放在B點(diǎn)時，無法用眼睛直接觀察到像

C.物體放在C點(diǎn)時，所成的像跟投影儀的成像性質(zhì)相同D.物體放在C點(diǎn)時，經(jīng)凸透鏡成正立、放大的實(shí)像

3.（2021湖南湘潭期中）在“探究凸透鏡成像的規(guī)律”時,當(dāng)燭焰離透鏡14cm時成放大的實(shí)像，當(dāng)燭焰離透鏡

8cm時成放大的虛像，則這個透鏡的焦距可能是)

A.4cmB.7cmC.10cmD.16cm

4.為了抗擊新冠疫情，學(xué)校在校門口安裝了一款新型人臉識別體溫檢測一體機(jī)，如圖5-3-3

所示。它能實(shí)現(xiàn)人臉識別、體溫檢測和高溫報警等功能。該人臉識別體溫檢測一體機(jī)的攝像頭能成人臉

（選填“倒立”或“正立”）、（選填“放大”“縮小”或“等大”）的（選填“虛像”

或“實(shí)像”）。當(dāng)人從遠(yuǎn)處逐漸靠近攝像頭時，該攝像頭所成的像將（選填“變大”或“縮小”）。該設(shè)

備可以通過接收人體發(fā)出的來檢測體溫。

A

圖5-3-3

5.（2021廣東清遠(yuǎn)連州期中）某同學(xué)用一個透鏡觀察洗手液的商標(biāo)，成像情況如圖5-3-4,此透鏡屬于

透鏡，將它正對著太陽光，在距透鏡15cm處得到一個最小最亮的光斑，則該透鏡的焦距為emo若將一

個物體放在此透鏡前40cm處，可在透鏡另一側(cè)光屏上得到一個倒立________（選填“放大”“等大”或“縮

小”）的實(shí)像。

圖5—3—4

6.（2021江西南昌東湖期末）如圖5-3-5,在自制照相機(jī)模型時，用硬紙板做兩個粗細(xì)相差很少的紙筒，使一個

紙筒剛好能夠套入另一個紙筒內(nèi)，并能前后滑動。在一個紙筒的一端嵌上一個焦距為10cm的凸透鏡。

鏡頭

照相機(jī)模型

圖5-3-5

（1）在取材時，另一個紙筒的一端蒙上的材料是（選填“透明”“半透明”或“不透明”）膜。

⑵觀察時，小明應(yīng)選擇（選填"亮”或“暗”）的物體作為觀察對象。

（3）照相時，鏡頭離景物的距離至少要,才能在膜上看到清晰的像。

（4）小明用自制的照相機(jī)先拍攝到了遠(yuǎn)處物體的清晰的像，再拍攝近處物體時，應(yīng)將兩筒間的距離變—

觀察到膜上的像變（兩空均選填“小”“大”或“不變”）

7.（2021山東臨沂平邑期中）在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中。將凸透鏡固定在光具座上50cm刻度線處。

圖5-3-6

（1）如圖5-3-6甲所示，一束平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后，在光屏上形成了一個最小、最亮的光斑。

由圖甲可知，凸透鏡的焦距為cm；

（2）將光屏和點(diǎn)燃的蠟燭分別放在凸透鏡的兩側(cè)，如圖乙所示。為了找到燭焰清晰的像，小明應(yīng)將光屏向

移動（選填“左”或“右”）。

（3）小明將光屏移到某一位置時，光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰的像，則該像是像（選填“實(shí)”或“虛”）。

（4）小明將點(diǎn)燃的蠟燭移動到光具座上35cm刻度線處，移動光屏可以再次在光屏上觀察到燭焰清晰的像，這一

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以說明的成像特點(diǎn)（選填“照相機(jī)”“幻燈機(jī)”或“放大鏡”兀

三年模擬全練

8.（2021吉林長春德惠期末，9,★☆☆“、剛給自己的物理小制作參展作品照相，在他拿著照相機(jī)靠近作品拍

照的過程中（）

A.像變大，像距變大B.像變大，像距變小

C.像先變小后變大，像距變大D.像先變小后變大，像距變小

9.（2021安徽蕪湖無為期中，10,★★☆川、明在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，繪制了

像距v隨物距u變化的圖像，如圖5-3-7所示，分析圖像可知，當(dāng)物距u=15cm時，物體通過凸透鏡成倒立、

的實(shí)像，生活中的（選填“照相機(jī)”“投影儀”或“放大鏡”）就是利用了這樣的成像原理。

10.（2021貴州銅仁德江聯(lián)考，20,★☆☆）如圖5-3-8所示是一位印度尼西亞業(yè)余攝影師捕捉到的昆蟲戲水的

精彩一幕。水珠后方的景物通過水珠成、縮小的實(shí)像，此時水珠相當(dāng)于鏡；水珠在水中所成

的像是（選填“虛"或“實(shí)"）像，此時水面相當(dāng)于鏡。

圖5-3-8

11.（2021河南駐馬店平輿期末，18節(jié)選，★★☆）小明在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)，如圖5-3-9。

（1）他把凸透鏡正對著太陽光，在白紙上得到一個亮點(diǎn)F,用直尺進(jìn)行測量的情況如圖5-3-9甲所示，則凸透鏡

的焦距是—

（2）蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上的位置如圖5-3-9乙所示，其中明顯還需要調(diào)整高度的是調(diào)整后恰

好能從光屏上觀察到倒立、（選填“放大”或“縮小”）的實(shí)像，該成像特點(diǎn)可作為（選填“照

相機(jī)”或“投影儀”）的原理。

（3）小明將蠟燭稍靠近凸透鏡，光屏上的像變模糊，他采用的方法是：適當(dāng)移動光屏，遠(yuǎn)離凸透鏡，再次在光屏

上得到清晰的像，則像將（選填“變大”“變小”或“不變”）。

（4）當(dāng)燭焰通過凸透鏡在光屏上成一實(shí)像時，如果透鏡上落上一只小蟲子，則光屏上所成的像（選填“完

整”或“不完整”），在屏上________（選填“能”或“不能”）看到小蟲子的像。

⑸為了便于觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)的環(huán)境應(yīng)該（選填“較亮”或“較暗”）為好。

五年期中全練

12.（2021安徽期中，14,★★☆）圖5-3-102是放置在水平桌面上的刻度尺的一部分，甲、乙、丙、丁是通過

凸透鏡所看到的刻度尺的像。若凸透鏡先貼著刻度尺然后逐漸遠(yuǎn)離，則看到刻度尺的像的先后順序正確的是

A.甲-*乙一丙一丁B.乙丙一甲一?丁C.乙一丁一甲一■丙D.丙一■甲一乙一■丁

13.（2021北京期中，29,★★☆）某同學(xué)利用焦距為f的凸透鏡做了三次實(shí)驗(yàn),透鏡、蠟燭、光屏所在位置以

及光屏上得到清晰像的情況如圖5-3-11所示。

甲乙

|iiii|iiii|hii|iiit|ilii|iiii|iiii|iiii|nh|iiii|iiil|lhi|iiii|iiii|iili|ilit|iiH|hii|iiii|iiii|

Ocm10203040506070809p100

丙

圖5-3-11

(1)由如圖所示的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可知：隨著物距的不斷變小，像距和像的大小變化情況是=

(2)在圖乙所示的實(shí)驗(yàn)中，只將凸透鏡換為焦距為f?的凸透鏡(f2<f)，為在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)向

________側(cè)移動。

14.(2021廣東期中，21,★★☆“、明在用蠟燭作為光源完成“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)蠟燭火

焰飄忽不定，像與物對比難判定等問題。小明和老師、同學(xué)一起對實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行了一系列創(chuàng)新，創(chuàng)新點(diǎn)如圖5-3-12

所示：光具座上凸透鏡所在位置為零刻度，數(shù)值向左、向右依次增大：在標(biāo)有均勻格子的面板上制作字母“A”

狀LED燈替代蠟燭；光屏上標(biāo)有同樣的均勻格子。

圖5-3-12

(1)請分析創(chuàng)新后實(shí)驗(yàn)裝置的優(yōu)點(diǎn)：

①可以直接讀出物距以及;

②光屏上成像更清晰、

③從光屏上可以準(zhǔn)確得出像與物的關(guān)系。

(2)完成“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實(shí)驗(yàn)后，還可以更換(或增加)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行拓展探究，請仿照示例寫出兩

種不同方案。

更換(或增加)

項(xiàng)目探究的問題

實(shí)驗(yàn)器材及操作

用黑色紙片遮擋探究凸透鏡沒被

示例

凸透鏡的一部分遮擋部分的成像情況

方案1①________②________

方案2③________④________

核心素養(yǎng)全練

15.(2021北京豐臺期末)實(shí)驗(yàn)桌上有高度不同的發(fā)光物體A和B,焦距分別為5cm、10cm的凸透鏡兩個，刻度尺、

光具座和光屏各一個。小華選用這些器材，計劃探究“凸透鏡成實(shí)像時，像的高度h與物體到凸透鏡的距離u

是否有關(guān)”。小華的主要實(shí)驗(yàn)步驟如下：

①將焦距為10cm的凸透鏡固定在光具座中央，將發(fā)光物體A、光屏分別放在凸透鏡兩側(cè)。調(diào)節(jié)發(fā)光物體A、凸

透鏡和光屏的高度，使它們的中心在同一高度。

②將發(fā)光物體A放在光具座上距凸透鏡30cm處，移動光屏，在光屏上得到發(fā)光物體A清晰的像，用刻度尺測量

像的高度，并記錄在表格中。

③保持發(fā)光體A到凸透鏡的距離不變，將透鏡更換為焦距為5cm的凸透鏡，移動光屏，在光屏上得到發(fā)光物體A

清晰的像，用刻度尺測量像的高度，并記錄在表格中。

根據(jù)以上敘述，回答下列問題：

(1)小華計劃探究的問題中的自變量是。

(2)請針對小華探究過程中存在的問題，寫出改正措施：一

(3)小華改正問題后，重新進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，請你幫助他設(shè)計實(shí)驗(yàn)記錄表格。

《參考答案及解析》

第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律

知識能力全練

1.B由凸透鏡成像規(guī)律可知，當(dāng)蠟燭在距離凸透鏡2倍焦距以外的地方時，凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像。

2.A由圖可知，從F點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)過凸透鏡后變?yōu)槠叫杏谥鞴廨S的光線，則F點(diǎn)為凸透鏡的焦點(diǎn)；物體放在

A點(diǎn)時，物距大于二倍焦距，凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像，應(yīng)用于照相機(jī)，故A正確；物體放在B點(diǎn)時，物距在

一倍焦距和二倍焦距之間，凸透鏡成倒立、放大的實(shí)像，用眼睛能直接觀察到像，故B錯誤；物體放在C點(diǎn)時,

物距小于焦距，凸透鏡成正立、放大的虛像，應(yīng)用于放大鏡，故C、D錯誤。

3.C當(dāng)燭焰離透鏡14cm時，成放大的實(shí)像，則物距在一倍焦距和二倍焦距之間，即2f>14cm〉f,所以

7cm<f<14cm；當(dāng)燭焰離透鏡8cm時成的是放大的虛像，則物距在一倍焦距以內(nèi)，即8cm<f。綜上所述，

8cm<f<14cm,C符合題意。

4.［答案］倒立縮小實(shí)像變大紅外線

［解析］該人臉識別體溫檢測一體機(jī)的攝像頭相當(dāng)于一個凸透鏡，它同照相機(jī)的成像原理相同，能成倒立、縮小

的實(shí)像，為了方便觀察，我們通過電子裝置將該倒立的像轉(zhuǎn)換成正立的像呈現(xiàn)在顯示屏上。由凸透鏡的成像規(guī)

律可知，當(dāng)物體靠近凸透鏡時，像變大。該設(shè)備能夠接收人體發(fā)出的紅外線，借助微電腦分析，檢測人體的體

溫。

5.［答案］凸15縮小

［解析］由圖可知，該像是正立、放大的，故此透鏡是凸透鏡；將該凸透鏡正對著太陽光，可在距凸透鏡15cm處

得到一個最小、最亮的光斑，該光斑所在位置為凸透鏡的焦點(diǎn)，則該凸透鏡的焦距為15cm；將一物體放在此透

鏡前40cm處(即物距u=40cm),因u=40cm>2f,所以凸透鏡成倒立、縮小的實(shí)像。

6.［答案］

(1)半透明

⑵亮

(3)大于20cm

⑷大大

［解析］

(1)在自制照相機(jī)模型時，為了既能承接像，又能觀察到像，應(yīng)用半透明膜作為光屏。

(2)比較亮的觀察對象通過凸透鏡所成的像較亮，便于觀察，所以為了能在半透明膜上成清晰的像，應(yīng)選擇亮的

物體作為觀察對象。

(3)根據(jù)照相機(jī)的工作原理可知，照相時，鏡頭離景物的距離應(yīng)大于凸透鏡的二倍焦距，即鏡頭離景物的距離至

少要大于20cm,才能在膜上看到清晰的像。

⑷根據(jù)凸透鏡成實(shí)像時物、物距、像、像距之間的關(guān)系可知，用自制的照相機(jī)先拍攝到了遠(yuǎn)處物體的清晰的像，

再拍攝近處物體時，即物距減小了，則像距增大，像變大，應(yīng)將兩筒間的距離變大。

7.［答案］

(1)10.0

⑵左

⑶實(shí)

(4)投影儀

［解析］

(1)平行于主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后會聚于一點(diǎn)，這一點(diǎn)就是焦點(diǎn)；焦點(diǎn)到光心的距離就是焦距，該凸透鏡的

焦距是40.0cm-30.0cm=10.0cmo

(2)當(dāng)蠟燭位于0刻度線處，凸透鏡位于50cm刻度線處時，物距為50cm,因?yàn)橥雇哥R的焦距為10cm,物距大于

二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之間，所以應(yīng)將光屏向左移動，才能在光屏上呈現(xiàn)清晰的像。

(3)能被光屏接收到的像是實(shí)像。

(4)把點(diǎn)燃的蠟燭放在光具座上35cm刻度線處時，u=15cm,2f>u>f,由凸透鏡成像規(guī)律可知，此時成倒立、放

大的實(shí)像，投影儀就是利用此原理制成的。

三年模擬全練

8.A根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律，當(dāng)凸透鏡成實(shí)像時，“物近像遠(yuǎn)像變大”；在他拿著照相機(jī)靠近作品拍照的過程中,

物距變小，像距變大，像變大。

9.［答案］縮小照相機(jī)

［解析］由圖知，當(dāng)物距為10cm時，像距也為10cm,根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，物距等于2倍焦距時，成倒立、等

大的實(shí)像，此時像距與物距相等，所以2f=10cm,則f=5cm；當(dāng)物距u=15cm時，u>2f,成倒立、縮小的實(shí)像，

生活中的照相機(jī)就是利用了這樣的成像原理。

10.［答案］倒立凸透虛平面

［解析］水珠相當(dāng)于凸透鏡，由圖知，水珠后方的景物通過水珠成倒立、縮小的實(shí)像；水珠在水中所成的像是由

光的反射形成的，是虛像，此時水面相當(dāng)于平面鏡。

11.［答案］

(1)5.2cm

⑵蠟燭縮小照相機(jī)

(3)變大

(4)完整不能

⑸較暗

［解析］

(1)焦距是焦點(diǎn)到光心的距離，由圖知，凸透鏡的焦距為5.2cm；

(2)為使像能成在光屏的中央，應(yīng)使凸透鏡、光屏、燭焰的中心大致在同一高度上，由圖乙知，燭焰的位置偏低，

應(yīng)調(diào)節(jié)蠟燭的高度；圖乙中物距大于10cm,像距小于10cm,即物距大于像距，且光屏上能成實(shí)像，由凸透鏡成

像規(guī)律可知，此時成倒立、縮小的實(shí)像，照相機(jī)是根據(jù)這個原理制成的；

(3)將蠟燭稍靠近凸透鏡，物距變小，光屏遠(yuǎn)離凸透鏡再次承接到清晰的像，像變大；

(4)凸透鏡成實(shí)像時，所有透過透鏡的光會聚到光屏上成像，小蟲子落在透鏡上后，來自整個物體的光雖有一小

部分被擋住，但光屏上所成的像仍然是完整的；由于小蟲子到透鏡的距離小于1倍焦距，故在屏上不能看到小

蟲子的像；

(5)為使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更加