第四章神奇的透鏡

課時4.2探究：凸透鏡成像的規(guī)律

EQ學(xué)習(xí)目標(biāo)

2022年課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

物理觀念：凸透鏡成像規(guī)律，凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用。

2.3.5/解凸透鏡對光的會聚作

科學(xué)思維：通過實驗探究，知道凸透鏡成像的規(guī)律。

用和凹透鏡對光的發(fā)散作用。探究

科學(xué)探究：探究凸透鏡成像的規(guī)律。

并了解凸透鏡成像的規(guī)律。了解凸

科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：經(jīng)歷探究過程，提升對證據(jù)的分析和論證能力。通

透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用。

過探究活動，體會實驗探究活動對認(rèn)識事物過程中的重要意義。

2預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

知識點一、凸透鏡成像規(guī)律

i.實驗探究

照相機(jī)和投影儀都成倒立的實像，所不同的是:物體通常離照相機(jī)的鏡頭比較遠(yuǎn)，成縮

小的實像;物體離投影儀的鏡頭比較近，成放大的實像。物體離放大鏡比較近，成放大、正

提出問題

立的虛像?？梢?，像的虛實、大小、正倒與物體離凸透鏡的距離（物距）有關(guān)系，

像的虛實、大小、正倒與物距有怎樣的關(guān)系呢？

為探究凸透鏡成像的規(guī)律，我們可以把物體放在距凸透鏡較遠(yuǎn)的地方，然后逐漸移近（圖

5.3-1）,把每次觀察到的物距以及像的虛實、大小、正倒等情況都記錄在表格中，比較實驗

數(shù)據(jù)，看看像的虛實、大小、正倒與物距有什么關(guān)系，尋找其中的規(guī)律。

實驗思路

，:10

物體W—f—H

凸透鏡光屏

圖5.3-1實驗思路示意圖

實驗器材光具座、發(fā)光二極管、凸透鏡、光屏等

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用發(fā)光二極管作為發(fā)光物體，一塊白色的硬紙板作為光屏，調(diào)節(jié)發(fā)光物體、透鏡和光屏，

使它們的中心高度相同，研究發(fā)光物體的成像情況（圖5.3-2）o

1I?

，kA_?k_4

A"*'

實驗過程與

圖5.3-2探究凸透鏡成像規(guī)律的裝置

收集證據(jù)

把發(fā)光物體放在較遠(yuǎn)處，移動光屏，使光屏上呈現(xiàn)清晰的實像。觀察實像的大小和正倒，

測出物距和像距（像到凸透鏡的距離）。

把發(fā)光物體向凸透鏡移近幾厘米，放好后重復(fù)以上操作。

繼續(xù)向凸透鏡移動發(fā)光物體并調(diào)整光屏的位置，重復(fù)以上操作，你總能在光屏.上得到發(fā)

光物體的像嗎？當(dāng)在光屏上看不到發(fā)光物體的像時，可以撤去光屏，從光屏一側(cè)向凸透鏡方

向看去，觀察發(fā)光物體的像。此時發(fā)光物體和它的像在什么位置？

分析記錄，回答下列問題，找出凸透鏡成像的規(guī)律。

1.像的虛實：凸透鏡在什么條件下成實像？在什么條件下成虛像？

2.像的大?。和雇哥R在什么條件下成縮小的實像？在什么條件下成放大的實像？有沒有

縮小的虛像？

3.像的正倒：凸透鏡在什么條件下成正立的像？在什么條件下成倒立的像？

由于凸透鏡對光的偏折程度與透鏡的焦距f有關(guān)系，因此在描述物距和像距的數(shù)據(jù)時，

建議用焦距「作為參照距離，這樣或許更有利于凸顯凸透鏡成像的規(guī)律。

分析論證歸納結(jié)論

（1）焦點是成實像和虛像的分界點。當(dāng)物距大于一倍焦距時，成實像：當(dāng)物距小于一

倍焦距時，成虛像；當(dāng)物距大于一倍焦距時，不成像；

（2）二倍焦距是成放大實像還是縮小實像的分界點。當(dāng)物距大于二倍焦距時，成縮小

的實像：當(dāng)物距大于二倍焦距時，成等大的實像：當(dāng)物距大于一倍焦距小于二倍焦距時，成

放大的實像；

（3）凸透鏡成實像都是倒立的，且像、物位于凸透鏡的兩側(cè)；凸透鏡成虛像時，都是

正立的，且像、物同側(cè)：

實驗表明：當(dāng)物距大于2倍焦距時，凸透鏡成倒立、縮小的實像；當(dāng)物距等于2倍焦距

時，凸透鏡成倒立、等大的實像；當(dāng)物距小于2倍焦距、大于焦距時，凸透鏡成倒立、放大

的實像；當(dāng)物距小于焦距時，凸透鏡成正立、放大的虛像。這就是凸透鏡成像的規(guī)律。

得出結(jié)論

物距U像距V成像性質(zhì)

u>2ff<v<2f倒立縮小的實像

u=2fv=2f倒立、等大的實像

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f<u<2fv>2f倒立、放大的實像

u=f不成像

u<fV>u正立、放大的虛像

（1）調(diào)整發(fā)光二極管、透鏡、光屏三者的中心在同--高度，目的是讓發(fā)光二極管的像成在

光屏的中央：

（2）在做實驗時，某同學(xué)無論怎樣移動光屏，都無法在光屏上觀察到發(fā)光二極管的像。發(fā)生

這一現(xiàn)象可能原因有哪西？

可能原因有：①發(fā)光二極管、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上；②發(fā)光二極管的位置在

透鏡的一倍焦距以內(nèi)；③發(fā)光二極管的位置在透境的焦點上；④當(dāng)成放大的實像時，像距較

評估與交流大，光具座長度不夠。

（3）用卡片把透鏡遮住一部分，光屏上得到發(fā)光二極管的像有什么變化？

光屏上像的性質(zhì)不變，還是完整的，但亮度會變暗些。

（4）成實像時，將發(fā)光二極管和光屏調(diào)換位置時，在光屏上仍能成實像。原因是：光路可

逆v

（5）發(fā)光二極管比蠟燭的優(yōu)勢：發(fā)光二極管亮度更亮，光源穩(wěn)定，成像穩(wěn)定。

（6）發(fā)光二極管的形狀的要求：選擇上下、左右都不對稱的形狀。

知識點二、凸透鏡成像的規(guī)律及其應(yīng)用

（1）靜態(tài)規(guī)律

物距U與焦像的性質(zhì)像距V與焦相對凸透鏡的位

應(yīng)用

距f的關(guān)系正倒大小虛實距f的關(guān)系置

u>2f倒立縮小實像f<v<2f與物異側(cè)照相機(jī)

u=2f倒立等大實像v=2f與物異側(cè)測焦距

f<u<2f倒立放大實像v>2f與物異側(cè)投影儀

u=f不力與像

u<f正立放大虛像—與物同側(cè)放大鏡

一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。

（2）動態(tài)規(guī)律

成實像時，物體距離透鏡越近，像距離透鏡越遠(yuǎn)，像越大；物體距離透鏡越遠(yuǎn)，像距離透鏡越近，像

越小。即成實像時，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。成虛像時，物體距離透鏡越近，像越小，物體距

離透鏡越遠(yuǎn)，像越大。即物體越靠近焦點像越大。

特別提醒

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（1）動態(tài)變化口訣：像的大小看像距，像兒跟著物體跑。其意義是，凸透鏡成像時，像距變大（?。?/p>

像就變大（?。何矬w向哪個方向移動，像就向哪個方向移動。

（2）移動速度：成縮小的像時，物距大于像距，物體移動的速度大于像移動的速度：成放大的像時，

物距小于像距，物體移動的速度小于像移動的速度。

問題探究

情景問題一：下圖是天宮課堂中航天員王亞平講授“水球光學(xué)實驗”時的場景，相當(dāng)于水透鏡，我們可以

看到成倒立縮小的像，那么凸透鏡成像有什么規(guī)律？

【角度1】探究凸透鏡成像的規(guī)律

【典例1］（23-24八年級下云南昆明?期木）小剛同學(xué)利用凸透鏡、光具座、“F”形電光源、光屏等器材“探

究凸透鏡成像規(guī)律實驗裝置如圖所示。

甲乙

（1）“小剛同學(xué)測星凸透鏡焦距的實驗如圖甲所示，則此凸透鏡的焦距為cm；

（2）組裝器材時，小剛同學(xué)將“F”形電光源、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上后，接下來應(yīng)先調(diào)節(jié)三者

的中心在______________

（3）當(dāng)各器材位置如圖乙所示時，光屏上有了最清晰的像（像未畫出）。此時若保持凸透鏡的位置固定不

動，將形電光源移到光具座的35cm處時，光屏移動到cm處，光屏上才能承接到最清晰

的像，生活中（選填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）就是應(yīng)用了這個成像規(guī)律制成的。

（4）實驗中利用“F”形電光源而不用蠟燭，二者相比，利用形電光源除環(huán)保外，還具有的優(yōu)點

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是O（寫出一點即可）

（5）在探究了凸透鏡成像規(guī)律后，小剛同學(xué)聯(lián)想到攝影師拍攝荷葉上的青蛙時的情景，如卜.圖所示。拍攝

時人需要保持靜止不動，通過“變焦鏡頭”使青蛙的像變大或變小。丁是利用上圖中的器材探究“像的大小與

焦距的關(guān)系”。

①為了完成該實驗探究，除了增加刻度尺外，還需增加的器材是;

②該探究在多次實驗中必須保持不變。移動光屏待像最清晰時，用刻度尺測出像的高度，并

記錄數(shù)據(jù)。下表是小剛同學(xué)多次實驗記錄的數(shù)據(jù)。

實驗次數(shù)123456

焦距/cm468101214

像高/cm1.52.53.64.86.38.0

根據(jù)數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論：上述情景中，用相機(jī)拍照時，O

【答案】10.0同一高度80投影儀成像更穩(wěn)定不同焦距的凸透鏡物距

相機(jī)的焦距越大，像越大

【解析】（1）口]由圖知，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑即為凸透鏡的焦點處，焦點到凸透境的距離為

40.0cm-3U.Ucm=1U.Ocm

則凸透鏡的焦距是10.0cmo

（2）[2]實驗中，應(yīng)調(diào)整“F”形電光源、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度上，這樣燭焰的像才能成在光

屏的中央。

（3）[3]當(dāng)各器材位置如圖乙所示時,光屏上有了最清晰的像，此時物距為30cm,像距為15cm。將“F”形

電光源移到光具座的35cm處時，物距為15cm,根據(jù)光路可逆原理可知，此時的像距為30cm,則光屏移動

到80cm刻度線處時，可以呈現(xiàn)清晰的像。

[4]物距為15cm,大于一倍焦距小于二倍焦距，成倒立放大的實像，這是投影儀的原理。

（4）[5]“F”形電光源相比蠟燭不會晃動，成像更穩(wěn)定。

（5）[6]要探究“像的大小與焦距的關(guān)系”，應(yīng)增加的器材是不同焦距的凸透鏡。

⑺拍攝時人需要保持靜止不動，此時物體到凸透鏡的距離不變，即物距不變。

[8]由表中數(shù)據(jù)可以得出結(jié)論，物距不變時，凸透鏡焦距越大，像越大，則用相機(jī)拍照時，相機(jī)的焦距越大,

像越大。

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【變式1-11（2023上?八年級校聯(lián)考課時練習(xí)）如圖所示是某實驗小組合作探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗

裝置。

甲乙

（i）凸透鏡固定在光具座的零刻度線匕小捷將光源移至光具座30cm處后，再移動光屏，光屏上會出現(xiàn)

清晰（選填“放大”“縮小”或“等大”）的實像；

（2）調(diào)節(jié)三者的位置后在另一側(cè)光屏上得到一個清晰燭焰的像，隨著蠟燭的燃燒，可觀察到光屏上的像向

（選填"上”或“下”）移動;

（3）小燕根據(jù)實驗記錄，繪制了物體離凸透鏡的距離〃跟實像到透鏡的距離v之間的關(guān)系（乙圖），則此

凸透鏡的焦距為cm；

（4）小明將蠟燭移到光具座最左端，拿來一副近視眼鏡放在凸透鏡的左側(cè)并靠近凸透鏡后，移動光屏成清

晰的像，撤去眼鏡后將光屏向（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡方向移動適當(dāng)距離后，光屏上的像又重

新清晰了，說明近視眼看遠(yuǎn)處物體時，像成在了視網(wǎng)膜（選填“前方”或“后方”）:

（5）如圖甲，保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，將凸透鏡換成焦距稍大一些的凸透鏡，光屏向（選

填“左”或“右”）移動，直到光屏上呈現(xiàn)清晰的像：

（6）實驗后，該同學(xué)取下自己所帶的眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間靠近透鏡的位置.，光屏上原來清晰的像變

模糊了，向左移動光屏，原來模糊的像乂變清晰了，則說明該同學(xué)所帶的是（選填“近視”或“遠(yuǎn)

視“）眼鏡。

【答案】縮小上10靠近前方右遠(yuǎn)視

【解析】（1）[1]如圖所示位置，物距大于像距，因此物體在二倍焦距以外，像在一倍焦距和二倍焦距之間，

光屏上成倒立、縮小的實像。

（2）[2]實驗過程中，燃燒的蠟燭在不斷縮短，根據(jù)過光心的光線方向不發(fā)生改變可知，光屏上的像向上移

動。

（3）[3]分析圖像中有關(guān)數(shù)據(jù)可知，當(dāng)物距等于像距時，物距等于二倍焦距，即

H=2/=20cm

物體成等大、倒立的實像，因此該透鏡的焦距為10cm。

（4）[4][5]由于近視鏡的鏡片屬于凹透鏡，凹透鏡對光有發(fā)散作川，使光線在進(jìn)入凸透鏡前變得發(fā)散，經(jīng)過

凸透鏡后成的像原理透鏡正好落右光屏匕撤去眼鏡，則應(yīng)將光屏向靠近凸透鏡的方向移動，光屏.上再次

成清晰的像，說明近視眼看遠(yuǎn)處物體時像落在視網(wǎng)膜的前方。

（5）[6]保持蠟燭和凸透鏡的位置不變，將凸透鏡換成焦距稍大一些的凸透鏡，此時相當(dāng)干減小物曲,根據(jù)

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物近像遠(yuǎn)像變大可知，應(yīng)向右移動光屏，直到光屏上呈現(xiàn)清晰的像。

（6）[7]根據(jù)題意可知，該同學(xué)取下自己所戴的眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像變模糊了,

向左移動光屏，原來模糊的像又變清啦了，說明該透鏡對光線有會聚作用，加上同學(xué)的眼鏡后，成的像靠

近凸透鏡，所以該同學(xué)所戴的是凸透鏡，是遠(yuǎn)視鏡。

【變式1-2]（2023上?貴州畢節(jié)?八年級統(tǒng)考期末）如圖所示，是探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗。試回答下列

問題：

（1）他測量焦距的實驗如圖甲所示，則圖乙此時光屏上成、的實像，是根據(jù)這一成像

規(guī)律制成的；

（2）將蠟燭向靠近透鏡的方向移動（始終大于一倍焦距），則所成的像逐漸（選填“變大或喳小”）。

【答案】倒立縮小照相機(jī)變大

【解析】（1）口][2][3]平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡后會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點；焦點

到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距

/=40.0cm-30.0cm=10.0cm

將凸透鏡放在光具座刻度50cm位置處不變，把蠟燭放在刻度20cm處，此時物距

z/=5O0cm-200cm=30Ocm

物距大于2倍焦距，成倒立、縮小的實像，應(yīng)用是照相機(jī)。

（2）[4]將蠟燭向靠近透鏡的方向移動（始終大于一倍焦距），物距變小，像距變大，像變大。

【角度2】凸透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用

【典例2】（2023上?江蘇無錫?八年級統(tǒng)考期末）如圖所示，普通數(shù)碼相機(jī)拍照時，鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡,

影像傳感器相當(dāng)于光屏。拍照時，將鏡頭對準(zhǔn)景物，相機(jī)通過自動調(diào)節(jié)，就能得到清晰的像“下列說法正

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C.影像傳感器上成的是正立的虛像

D.影像傳感器的位置在鏡頭二倍焦距以外

【答案】B

【解析】AB.凸透鏡成實像時，物近像遠(yuǎn)像變大，因此為拍攝到更大的像應(yīng)將鏡頭靠近景物，為擴(kuò)大拍攝

范圍應(yīng)將鏡頭遠(yuǎn)離景物，故A錯誤，B正確：

C.照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡，用照相機(jī)給景物照相時，景物離鏡頭的距離〃和鏡頭焦距/的關(guān)系是

u>2J\在影像傳感器上成的是一個倒立、縮小的實像，此時像距即影像傳感器的位置在一倍焦距和二倍焦

距之間，故CD錯誤。

故選B.

【變式2-1]（23-24八年級下?湖北咸寧?期末）如圖所示的紅外攝像機(jī)常被用于野生動物的保護(hù)和生態(tài)環(huán)

境監(jiān)測。下列說法正確的是（）

A.攝像機(jī)的鏡頭相當(dāng)于凹透鏡

B.動物靠近攝像機(jī)鏡頭時，所成的像逐漸變小

C.動物遠(yuǎn)離攝像機(jī)鏡頭時，所成的像逐漸變大

D.在拍攝錄像時，動物在攝像機(jī)鏡頭的兩倍焦距以外

【答案】D

【解析】A.攝像機(jī)的成像原理和照相相相似，攝像機(jī)的鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，故A錯誤；

B.動物靠近攝像機(jī)鏡頭時，物距變小，像距變大，所成的像逐漸變大，故B錯誤；

C.動物遠(yuǎn)離攝像機(jī)鏡頭時，物距變大，像距變小，所成的像逐漸變小，故C錯誤；

D.在拍攝錄像時，成像的原理和照相機(jī)相似，動物在攝像機(jī)鏡頭的兩倍焦距以外，故D正確。

故選D。

【變式2-2]（2023陜西西安交大附中分校?？既＃┤鐖D為投影式電子白板，它利用投影機(jī)將畫面投影

到屏幕上，投影機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡，下列說法正確的是（）

A.投影機(jī)的鏡頭與近視眼鏡為同一種透鏡

B.屏幕到鏡頭的距離應(yīng)該大于透鏡2倍焦距

C.畫面經(jīng)投影機(jī)鏡頭成的是正立放人的實像

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D.屏幕上的豐富色彩是由紅、黃、藍(lán)三種色光混合而成

【答案】B

【解析】A.投影儀的鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡，近視眼鏡是凹透境，投影機(jī)的鏡頭與近視眼鏡不是同一種透

鏡，故A錯誤；

BC.投影儀的鏡頭相當(dāng)于?個凸透鏡，物距在??倍焦距和二倍焦距之間時，像距大于二倍焦距，即屏幕到

鏡頭的距離應(yīng)該大于透鏡2倍焦距，成倒立放大的實像，故B正確，C錯誤；

D.屏幕上呈現(xiàn)各種顏色是由紅、綠、藍(lán)三色色光合成的，紅、綠、藍(lán)三種色光叫色光的三原色，故D錯

誤。

故選

【角度3】凸透鏡成像規(guī)律與圖像結(jié)合

【典例3】（2024?四川達(dá)州一模）某班同學(xué)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，記錄并繪制了物體到凸透

鏡的距離〃跟像到凸透鏡的距離，之間關(guān)系的圖像如圖所示，下列判斷正確的是（）

B.當(dāng)〃=15cm時，成縮小的像，照相機(jī)就是根據(jù)這一原理制成的

C.當(dāng)〃=8cm時，成放大的像，放大鏡就是根據(jù)這一原理制成的

D.當(dāng)“=5cm時，成放大的像，投影儀就是根據(jù)這一原理制成的

【答案】C

【解析】A.凸透鏡成像規(guī)律中，物距時，成倒立等大的實像，像距尸"，由圖像可知，當(dāng)〃=2（）cm時,

v=20cm,此時成的是倒立等大的實像，所以

20cm=2/

即戶10cm,故A錯誤；

B.當(dāng)“15cm時;物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立放大的實像，投影儀根據(jù)此原理制成的，故B

錯誤；

C.當(dāng)片8cm時，物距小于焦距時，成正立放大的虛像，放大鏡就是根據(jù)這一原理制成的，故C正確；

D.當(dāng)〃=5cm時，物距小于焦距時，成正立放大的虛像，放大鏡就是根據(jù)這一原理制成的，故D錯誤。

故選C。

【變式3-1］（23-24九年級r?山東德州?階段練習(xí)）某同學(xué)在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，記錄

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并繪制了像到凸透鏡的距離r與物到凸透鏡的距向〃的關(guān)系圖像，如圖所示。下列說法正確的有（）

u/cm

32囚||||||

2三二三

16--------'---------

_________0_

8二二二二二一二三

08162432v/cm

A.該凸透鏡的焦距/=16cm

B.當(dāng)〃=10cm時，在光屏得到的是放大的像

C.當(dāng)〃=6cm時，在光屏上得到的是倒立、縮小的實像

D.把物體從距透鏡30cm處移動到距透鏡l（）cm處的過程中，像逐漸變小

【答案】B

【解析】A.由圖得

M=v=2/=16cm

則該凸透鏡的焦距

/=8cm

故A錯誤：

B.當(dāng)

u=10cm

時，物距在戶〃1之間，此時在光屏得到的是放大的實像，故B正確：

C.當(dāng)

u=6cm

時，物距小于/,在光屏上得到的是放大的虛像，故C錯誤：

D.把物體從距透鏡30cm處移動到距透鏡10cm處的過程中，物距變小，像距變大，像逐漸變大，故D錯

誤。

故選Bo

【角度4】求凸透鏡的焦距范圍

【典例4】（2022卜?新疆昌吉?八年級校考期末）將物體放在距凸透鏡20cm處，在透鏡另一側(cè)距透鏡15cm

處的光屏上得到一個清晰的像，則此凸透鏡的焦距范圍是（）

A.10cm<y<15cmB.15cm</<20cin

C.20cm</<30cmD.7.5cm</<10cm

【答案】D

【解析】將物體放在距凸透鏡20cm處，在透鏡另?側(cè)距透鏡15cm處的光屏上得到?個清晰的像，此時物

距大于像距，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，此時物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距與二倍焦距之間，故有

20cm>2f

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f<15cm<2/,

解得

7.5cm</<10cm

故D符合題意，ABC不符合題意。

故選Do

?方法點撥

先確定像的性質(zhì)，得出對應(yīng)物距與焦距的關(guān)系和像距與焦距的關(guān)系式，解不等式就可以確定該凸透鏡焦距

的范圍。

【變式4-1］（23-24八年級下?湖北恩施?期中）將物體放在距凸透鏡15cm處時，能在光屏上得到物體的清

晰縮小的像，則凸透鏡的焦距可能為（）

A.6cmB.8cmC.10cmD.15cm

【答案】A

【解析】將物體放在凸透鏡前15cm處，在透鏡另一側(cè)的光屏上呈現(xiàn)物體清晰縮小的像，此時像是倒立、縮

小的實像，所以

I5cm>2/*

解得

廣7.5cm

所以凸透鏡的焦距小于7.5cm,故A符合題意，BCD不符合題意。

故選A。

【變式4-2］（2023上?山東臨沂?八年級統(tǒng)考期中）在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，當(dāng)蠟燭、凸透鏡和

光屏的位置如圖所示時，光屏上承接到清晰的像。則（）

A.實驗所用透鏡的焦距可能是10cm

B.光屏上承接到的是倒立放大的虛像

C.僅將凸透鏡向右移動，可能再次承接到清晰的像

D.僅將蠟燭和光屏的位置互換，光屏上不能承接到像

【答案】C

【解析】AB.由圖可知，此時的物距為

z/=50.0cm-30.0cm=20.0cm

像距為

第11頁共23頁

vj=80.0cni-50.0cm=30.0cm

像距大于物距，成倒立、放大的實像，光屏上能承接到放大的實像；此時

y<20cm<2/'

30cm>2f

解得

10cm</<15cm

故AB錯誤；

C.僅將凸透鏡向右移動，由光路的可逆性可知，當(dāng)物距為30.0cm,像距為20.0cm時，光屏上成倒立縮小

的實像，故C正確；

D.僅將蠟燭和光屏的位置互換，根據(jù)光路可逆可知，光屏上能承接到像，故D錯誤。

故選C。

92f

薪立等大女?加僅

凸透偵成像的規(guī)&及《應(yīng)用?儀

凸透鏡成像規(guī)律及其應(yīng)（皿正￡1蟻12

用

探究凸透銀成像規(guī)律

分層訓(xùn)練

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1.（2023上?重慶南岸,八年級校我考期中）把凸透鏡正對著太陽，可在距凸透鏡15cm處得到一個最小、

最亮的光斑。若將某一物體放在此凸透鏡前20cm處，調(diào)節(jié)光屏的位置（）

A.倒立、放大的像B.不能成像

C.正立、放大的像D.倒立、縮小的像

【答案】A

【解析】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，所以15厘米就是該凸透

鏡的焦距?，F(xiàn)在的物距是20厘米，大于一倍焦距，由凸透鏡的成像規(guī)律可知，此時凸透鏡成倒立放大的實

像，故A符合題意，BCD不符合題意。

故選A。

第12頁共23頁

2.（2023上?山東濱州?八年級統(tǒng)考期末）疫情防控期間，為嚴(yán)控新冠疫情，保護(hù)師生生命安全，我市部分

中小學(xué)對校園門禁系統(tǒng)進(jìn)行了升級，配備了人臉識別和測溫系統(tǒng)，如圖所示。通過校門時，只需將人臉面

向屏幕攝像頭，該系統(tǒng)就能將測試者的面部信息與備案信息進(jìn)行比對并獲取體溫，決定放行與否。關(guān)于門

禁系統(tǒng)，下列說法中正確的是（）

A.“刷臉”時，面部位于攝像頭兩倍焦距以內(nèi)

B.該系統(tǒng)的核心光學(xué)元件是凸透鏡

C.該系統(tǒng)的成像原理主要是利用光的反射

D.該系統(tǒng)的攝像頭所成的像是正立放大的虛像

【答案】B

【解析】該系統(tǒng)的成像原理與照相機(jī)的成像原理相似，是凸透鏡成倒立、縮小實像的原理，所以該系統(tǒng)的

核心光學(xué)元件是凸透鏡，主要是利用光的折射，“刷臉”時，面部位于攝像頭兩倍焦距以外，故B正確，ACD

錯誤。

故選Bo

3.（2024?黑龍江雞西?模擬預(yù)測）用手機(jī)掃描二維碼，相當(dāng)于給二維碼拍了一張照片，二維碼成

（選填“倒立”或“正立”）的像，手機(jī)鏡頭遠(yuǎn)離二維碼，二維碼在手機(jī)中所成的像會（選填“變大”

或“變小。

【答案】倒立變小

【解析】［1］用手機(jī)掃描二維碼，相當(dāng)于給二維碼拍了一張照片，二維碼成倒立、縮小的實像。

⑵手機(jī)鏡頭遠(yuǎn)離二維碼，物距變大，像距變小，二維碼在手機(jī)中所成的像會變小。

4.（2024?陜西西安?模擬預(yù)測）大雁塔屹立西安城南已近千年，是西安市城市名片之一。小明通過一個放

在地上的透明玻璃球，可看到玻璃球中的藍(lán)天和大雁塔反轉(zhuǎn)了過來，如圖所示。玻璃球相當(dāng)于凸透鏡，對

光具有作用。遠(yuǎn)處大雁塔通過玻璃球成了一個倒立縮小的像，當(dāng)玻璃球遠(yuǎn)離大雁

塔時，人看到像的大小將（詵填“變大”、“變小”或“不變。

【答案】會聚實變小

【解析】口］［2北3］玻璃球相當(dāng)于凸透鏡，凸透鏡對光有會聚作用：遠(yuǎn)處風(fēng)景到凸透鏡的距離大于2倍焦距,

第13頁共23頁

由，看到藍(lán)天和大雁塔反轉(zhuǎn)了過來'可知，此時成的是倒立、縮小的實像：凸透鏡成實像時，物遠(yuǎn)像近像變小,

當(dāng)玻璃球遠(yuǎn)離大雁塔時，物距變大，像變小。

5.（2024?廣東佛山?三模）智能無人駕駛小巴車通過車上的攝像機(jī)和激光雷達(dá)識別道路狀況，其攝像頭鏡

頭相當(dāng)于一個透鏡，行人在攝像機(jī)感光元件上成倒立、（選填“放大”“縮小”或“等大”）

的實像。當(dāng)小巴車靠近行人時，行人在攝像機(jī)感光元件上所成的像（選填“變大”“變小”或“不變”）,

車會自動減速。

【答案】凸縮小變大

【解析】口][2][3]攝像機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個凸透鏡，行人在攝像機(jī)感光元件上成倒立、縮小的實像；當(dāng)小巴

車靠近行人時，物距變小，由凸透鏡成實像時物近像遠(yuǎn)像變大可知，行人在攝像機(jī)感光元件上所成的像變

大。

【素養(yǎng)提升】

6.（23-24八年級下?海南省直轄縣級單位?期末）小明在實驗室里用凸透鏡觀察一個物體，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)物體距

離凸透鏡15cm時，能在光屏，得到一個倒立、放大的實像。接著，他保持凸透鏡的位置不變，將物體向凸

透鏡靠近10cm,則此時（）

A.光屏上仍能得到一個倒立、放大的實像

B.光屏上能得到一個倒立、縮小的實像

C.光屏.卜.不能得到像，但能通過凸透鏡看到一個正立、放大的虛像

D.光屏上不能得到像，但能通過凸透鏡看到一個倒立、放大的實像

【答案】C

【解析】當(dāng)物體距離凸透鏡15cm時，能在光屏上得到?個倒立、放大的實像，說明此時物距范圍為

2f

即

/<15cm<2/'

解得

7.5cmV/V15cm將物體向凸透鏡靠近10cm時，此時物距為

u=15cm-10cm=5cm

可知

“V/

成正立、放大的虛像，光屏無法承接，但可以通過凸透鏡看到，故ABD不符合題意，C符合題意。

故選C。

7.（2024?廣東?三模）小敏在探究凸透鏡成像規(guī)律時，在光屏上得到了燭焰清晰的像（像未畫出），如圖

所示，下列說法正確的是（）

第14頁共23頁

A.光屏上承接到的像是由光的反射形成的

B.將凸透鏡水平旋轉(zhuǎn)45。后，光屏上的像無變化

C.若蠟燭移至45cm刻度線處，移動光屏仍能承接到像

D.保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭放在光屏的位置，此時清晰的像成在原蠟燭的位置

【答案】D

【解析】A.光屏上承接到的像是由光經(jīng)過凸鏡鏡折射后會聚形成，故A錯誤；

B.將凸透鏡水平旋轉(zhuǎn)45。后，經(jīng)過凸透鏡的光減少，像會變暗，故B錯誤：

C.若蠟燭移至45cm刻度線處，物距小于一倍焦距，成正立、放大的虛像，不能用光屏承接到像，故C錯

誤；

D.根據(jù)光的傳播是可逆的，保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭放在光屏的位置，此時清晰的像仍能成在原蠟

燭的位置，故D正確。

故選Do

8.（2024?黑龍江哈爾濱?三模）某同學(xué)在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，記錄并繪制了物體到凸透鏡的

距高“跟像到凸透鏡的距離】，之間關(guān)系的圖像，如圖所示。該凸透鏡的焦距是cm；把物體從距凸透

鏡20cm處移動到30cm處的過程中，像的大小將。

Av/cm

2

d°|m一

05101520u/cm

【答案】5變小

【解析】根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律當(dāng)物距等于像距時，物體、像到凸透鏡的距離都等于二倍隹距可得當(dāng)物

距和像距都等于10cm時可求得凸透鏡的焦距為

f=-M=—x10cm=5cm

22

把物體從距凸透鏡20cm處移動到30cm處的過程中，即物距從大于二倍焦距以外遠(yuǎn)離凸透鏡，根據(jù)“物遠(yuǎn)像

近像變小，，可得所成的像將變小。

9.（2024?安徽滁州一模）如圖所示，蠟燭、凸透鏡和光屏三者的中心在同一高度，該凸透鏡的焦距為10.0cm,

凸透鏡的位置保持不變。以下說法正確的是（）

第15頁共23頁

|iiiiiiiii|iiii|iiii|iiii|iiii：iiii|iiii|iiii|iiirniiiiiiii{iiirniii：iiii|iiii|iiiiiiiii|iiii|iiii|-

01020304P5060708090IOOcm

*_丫_人—「：—廠*—「7—1-R_丫力

A[xBlxC區(qū)D區(qū)：E[xFIX

A.當(dāng)蠟燭放在圖中力區(qū)域時，光屏在圖中E區(qū)域呈現(xiàn)清晰的像，投影儀就是利用這一規(guī)律成像的

B.蠟燭從圖中位置逐漸遠(yuǎn)離透鏡時，所成的像會逐漸變小

C.若無論怎么移動光屏，在無屏上都找不到像，則蠟燭可能放在圖中4區(qū)域

D.若光屏上要得到一個放大的像，則蠟燭應(yīng)該放在圖中C區(qū)域

【答案】B

【解析】A.蠟燭放在圖中A區(qū)域，即蠟燭在該透鏡的兩倍焦距以外，此時成倒立、縮小的實像，像在透

鏡另一側(cè)的一倍焦距和兩倍焦距之間，即圖中的E區(qū)域，投影儀所成的像是倒立、放大的像，故投影儀不

是利用這一規(guī)律成像的，故A錯誤；

R.凸透鏡成實像時.物體離透鏡越遠(yuǎn).所成的實像越小.圖中燃燭位于該透鏡的兩倍焦距以外，成倒立、

縮小的實像，所以蠟燭從圖中位置逐漸遠(yuǎn)離透鏡時，所成的實像會逐漸變小，故B正確；

C.蠟燭放在圖中B區(qū)域，即該透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間，此時成倒立、放大的實像，像的位置在透

鏡另一側(cè)的兩倍焦距以外，即如果蠟燭放在圖中B區(qū)域，則在圖中的F區(qū)域的光屏上能找到像，故C錯誤;

D.當(dāng)蠟燭放在圖中C區(qū)域，即該透鏡的一倍焦距以內(nèi)，此時成正立、放大的虛像，虛像是用光屏承接不到

的，故D錯誤。

故選B。

10.（2024九年級下?全國?專題練習(xí)）在研究凸透鏡成像的實驗中，燭焰位于透鏡左側(cè)距透鏡30cm處，移

動透鏡右側(cè)的光屏到距透鏡20cm處時，正好收集到燭焰清晰的像，則所用凸透鏡的焦距一定（）

A.大于30cmB.小于10cm

C..在15cm與30cm之間D.在10cm與15cm之間

【答案】D

【解析】已知物距30cm,像距20cm,物距大于像距，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可得

u=30cm>2f

f<v=20cm<2f

解得

10cm</<15cm

故ABC不符合題意，D符合題意。

故選D。

【能力培優(yōu)】

第16頁共23頁

11.（2024?上海?中考真題）光具座上有凸透鏡、光屏及發(fā)光源各一個。當(dāng)光屏和凸透鏡的距離為10cm時,

此時在光屏上成縮小的像。物理王把光屏沿著光具座移動5cm后，再次移動光源的位置使成清晰的像。對

于該像的情況，下列選項正確的是（）

A.一定成放大的像B.可能成縮小的像

C.成像可能比原來小D.成像一定比原來小

【答案】B

【解析1CD.當(dāng)光屏成倒立、縮小的實像，則

產(chǎn)v=10cmv?，

此時解得

5cm</<10cm

把光屏沿著光具座靠近凸透鏡5cm時

v=10cm-5cm=5cm</'

光屏不成像；

把光屏沿著光具座遠(yuǎn)高凸透鏡5c口后，再次移動光源的位置使成清晰的像，則

f<v=10cm+5cm=15cm<2/1

像距變大，物距變小仍為心2人根據(jù)“物近像遠(yuǎn)像大”的成實像規(guī)律，成像大小變大，但只是比原來變大了，

故CD錯誤；

AB.當(dāng)心〃'時，光屏上成倒立、縮小的實像，故A錯誤，B正確。

故選Bo

12.（2023上?山東濱州?八年級統(tǒng)考期末）某同學(xué)在做“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，記錄并繪制了像到

凸透鏡的距離丫與物到凸透鏡的距離〃的關(guān)系圖像，如圖所示。下列判斷正確的有（）

0510152025〃/cm

A.該同學(xué)所用凸透鏡的焦距戶10cm

B.〃=6cm時，在光屏上得到的是倒立、縮小的實像

C.把物體從6cm處移動到15cm處的過程中，像逐漸變小

D.當(dāng)，=15cm時，在光屏得到的是放大的像，照相機(jī)利用這一原理

【答案】C

【解析】A.當(dāng)

第17頁共23頁

u=v=2f

凸透鏡成倒“.、等大的實像，由圖可知

u=v=2f=\0cm

解得

/=5cm

故A錯誤；

B.當(dāng)“6cm時，此時物距的范圍為

y>u>f

成倒立、放大的實像，故B錯誤：

C.當(dāng)物體從距凸透鏡6cm處移動到15cm處的過程中，凸透鏡的物距大于焦距，成實像，凸透鏡成實像時,

物距增大，像距減小，像變小，故C正確；

D.當(dāng)物距等于15cm,即w=15cm時，物距大于兩倍的焦距，此時成倒立、縮小的實像，常應(yīng)用于照相機(jī),

故D錯誤。

故選C。

13.（23-24八年級上?湖北武漢?期末）某同學(xué)利用如圖所示的器材做實驗，先用焦距為10cm的凸透鏡甲

進(jìn)行實驗，在光屏上得到清晰縮小的實像。接下來不改變發(fā)光體和凸透鏡的位置，改用焦距為20cm的凸透

鏡乙繼續(xù)實驗。為了再次得到清晰的像，下列說法正確的是（）

A.光屏靠近透鏡移動，光屏上一定是倒立、放大的像

B.光屏遠(yuǎn)離透鏡移動，光屏上一定是倒立、放大的像

C.光屏靠近透鏡移動，光屏上可能是倒立、縮小的像

D.光屏遠(yuǎn)離透鏡移動，光屏上可能是倒立、縮小的像

【答案】D

【解析】探究凸透鏡成像規(guī)律時，由“先用焦距為10cm的透鏡甲進(jìn)行實驗，在光屏上得到清晰縮小的實像”

可知，此時心〃1;當(dāng)改用焦距為20cm的透鏡乙繼續(xù)實驗，若不改變發(fā)光體和凸透鏡的位置，則相當(dāng)丁減小

了物距，根據(jù)“凸透鏡成實像時，物近像遠(yuǎn)像變大”可知，要在光屏上成清啦的像，光屏應(yīng)遠(yuǎn)離透鏡移動，此

時的像變大；由于不確定現(xiàn)在物題與二倍焦距的關(guān)系，所以可能成倒立、放大的實像，也可能成倒立、縮

小的實像，故D符合題意，ABC不符合題意。

故選D。

14.（2023上?重慶?八年級重慶八中?？计谥校┰凇疤骄客雇哥R成像的規(guī)律”實驗中，蠟燭、焦距為10cm的

凸透鏡、光屏位置如圖所示時，力屏上恰好呈現(xiàn)燭焰清晰的像。下列說法正確的是（）

第18頁共23頁

A.凸透鏡位置不變，將蠟燭移到35cm刻度線處，光屏移到75cm處能得到清晰的頭像

B.若將蠟燭像左移動5cm,為了光屏上能再次呈現(xiàn)清晰的像，應(yīng)光屏向左移動，且移動距離L>5cm

C.將蟒燭適當(dāng)向右移動一段電離，保持光屏和透鏡位置不變，若要在光屏上呈觀清晰的像，因換用焦

距更大的凸透鏡

D.取走光屏，蠟燭和凸透鏡在圖中位置不變，從凸透鏡右側(cè)適當(dāng)位置可看到燭焰倒立縮小的實像

【答案】D

【解析】A.根據(jù)光路可逆，凸透鏡位置不變，將蠟燭移到35cm刻度線處，光屏移到80cm處能得到清晰

的頭像，故A錯誤：

B.若將蠟燭像左移動5cm,為了光屏上能再次呈現(xiàn)清晰的像，應(yīng)光屏向左移動，且移動距離LV5cm,故

B錯誤;

C.將蠟燭適當(dāng)向右移動一段距離，則像也會向右移動一段距離，保持光屏和透鏡位置不變，若要在光屏上

呈觀清晰的像，因換用焦距更小的凸透鏡，故C錯誤。

D.因為凸透鏡此時成的是實像，是由實際光線會聚形成的像，故取走光屏，蠟燭和凸透鏡在圖中位置不變,

從凸透鏡右側(cè)適當(dāng)位置可看到燭焰倒立縮小的實像。故D正確。

故選D。

（1）讓凸透鏡正對平行光，調(diào)整凸透鏡到光屏的距離，光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑，如圖甲所示，

則該凸透鏡的焦距cm：

（2）在組裝器材時，將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上，點燃蠟燭并調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中

心在同一高度，這樣做的目的是：

（3）如圖乙所示，將凸透鏡固定在50cm刻度線處，將點燃的蠟燭移動到35cm刻度線處，移動光屏，可

在光屏上得到一個清晰的（選填“實”或“虛”）像,利用該成像規(guī)律制成的光學(xué)儀器是（選填“照

相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）;

（4）在如圖乙所示的實驗基礎(chǔ)上，將點燃的蠟燭向左移動一段距離后，應(yīng)將光屏適當(dāng)向（選填“左”

或“右”）移動才能在光屏上成清晰的像，且成的像的大?。ㄟx填“變大”、“變小”或“不變”）；

第19頁共23頁

（5）實驗過程中，由于蠟燭燃燒變短，燭焰在光屏上的像將向光屏的（選填“上半部”或“下半部”）

移動。

【答案】10.0使像成在光屏的中心實投影儀左變小上半部

【解析】（1）[1]讓凸透鏡正對平行光，調(diào)整凸透鏡到光屏的距離，光屏上出現(xiàn)一個最小、最亮的光斑，最

小最亮的光斑為焦點，由圖甲得，該凸透鏡的焦距

/=40.0cm-30.0cm=10.0cm

（2）[2]為了使像成在光屏的中心，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一高度。

（3）[3][4]將凸透鏡固定在50cm刻度線處，將點燃的蠟燭移動到35cm刻度線處，此時物距為

w=50cm-35cm=l5cm

此時物距大于一倍焦距小于二倍焦距根據(jù)凸透鏡成像的特點可知，此時凸透鏡成倒立放大的實像，投影儀

是利用該原理成的像。

（4）[5][6]根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，成實像時，物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小，所以在如圖乙所示的實

驗基礎(chǔ)上，將點燃的蠟燭向左移動一段距離后，物距變大，像距變小，應(yīng)將光屏適當(dāng)向左移動才能在光屏

上成清晰的像，像距變小，成的像變小。

（5）[7]實驗過程中，由「蠟燭燃燒變短，由過光心的光線傳播方向不變，燭焰在光屏上的像將向光屏的上

半部移動。

（1）為使凸透鏡所成的像位于光屏的中央，應(yīng)調(diào)節(jié)燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的上。如圖甲所示，

若不移動蠟燭和凸透鏡的位置，要在光屏上得到清晰的像，應(yīng)將光屏向調(diào)（選填“左”、“右”“上”或嚇