第3節(jié) 凸透鏡成像的規(guī)律（分層作業(yè)）（解析版）

第3節(jié)凸透鏡成像的規(guī)律[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練]知識(shí)點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)：探究凸透鏡成像的規(guī)律1．小明在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，所用凸透鏡的焦距為15cm。（1）如圖甲所示，移動(dòng)光屏找到清晰的蠟燭的像，這個(gè)像是圖乙中的，利用此原理可以制成。（選填“照相機(jī)”、“幻燈片”、“放大鏡”）（2）小明把蠟燭依次放在A、B位置，在坐標(biāo)紙上記錄了光屏上像的大小。如圖丙所示（A′、B′分別表示蠟燭在A、B處所成的像）。跟同學(xué)們交流后發(fā)現(xiàn)：①成倒立放大像的條件是；②成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距；（3）保持凸透鏡位置不動(dòng)，小明又把蠟燭放在距凸透鏡18cm處，在光具座上無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，都找不到清晰的像，原因可能是。聰明的小明拿起一副眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間靠近凸透鏡處，在光具座上移動(dòng)光屏，光屏上出現(xiàn)了清晰的像，則小明拿起的眼鏡是。（選填“近視鏡”或“遠(yuǎn)視鏡”）【答案】（1）D；照相機(jī)；（2）①2f＞u＞f；②增大；（3）像在100cm之外；遠(yuǎn)視鏡【解析】（1）本題應(yīng)用凸透鏡成像的規(guī)律：u＞2f，成倒立縮小的實(shí)像，照相機(jī)就是利用這一原理制成的；（2）本題應(yīng)用凸透鏡成像的規(guī)律：2f＞u＞f，成倒立放大的實(shí)像；（3）在光屏上得不到清晰像的可能有多種：物體是否成像；若成像，是否成的是實(shí)像；即使成的是實(shí)像，三者的中心是否在同一高度。從以上幾個(gè)方面考慮去解決此題。要解決此題，需要知道遠(yuǎn)視鏡是凸透鏡，凸透鏡有會(huì)聚光線(xiàn)的作用。解：（1）已知凸透鏡的焦距為15cm，由圖甲可知，物距為40cm，則u＞2f，所以，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，這個(gè)像是圖乙中的D，利用此原理可以制成照相機(jī)；（2）①成倒立放大像的條件是：2f＞u＞f；②由圖丙可知，凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距增大；（3）把蠟燭放在距凸透鏡18cm處（即u＝18cm），物距在一倍焦距與二倍焦距之間，凸透鏡成實(shí)像，根據(jù)圖丙可知，像可能在100cm之外，所以在光具座上無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏，都找不到清晰的像。實(shí)驗(yàn)中，小明拿起一副眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間靠近凸透鏡處，在光具座上移動(dòng)光屏，光屏上出現(xiàn)了清晰的像，即說(shuō)明該眼鏡對(duì)光線(xiàn)有會(huì)聚作用（使光線(xiàn)提前會(huì)聚而成像在光屏上），故這副眼鏡是凸透鏡，即是遠(yuǎn)視眼鏡。2．小薇同學(xué)探究凸透鏡和平面鏡的成像規(guī)律：（1）先將光具座上蠟燭的燭焰、凸透鏡、光屏三者中心調(diào)至；（2）移動(dòng)蠟燭，光屏上呈現(xiàn)了燭焰的清晰像，如圖所示，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；（3）她想用大小合適的玻璃板替換凸透鏡探究平面鏡成像規(guī)律，現(xiàn)有厚、薄兩塊玻璃板，應(yīng)選擇較的玻璃板；（4）再取兩支相同的蠟燭是為了比較像與物的關(guān)系；光具座上的刻度可以方便比較像與物到玻璃板的關(guān)系?！敬鸢浮浚?）同一高度；（2）照相機(jī)；（3）薄；（4）大小；距離【解析】（1）探究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，在桌面上依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線(xiàn)上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中心。（2）根據(jù)物體在凸透鏡的物距大于像距的成像性質(zhì)進(jìn)行判斷。（3）從厚玻璃板的兩個(gè)面都可以當(dāng)作反射面，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)像這一角度去分析此題。（4）B與A的像完全重合、A與B完全相同，這是利用等效替代法證明了像與物的大小關(guān)系；光具座上的刻度可以測(cè)出兩支蠟燭到玻璃板的距離便可得出像和物體到平面鏡的距離相等。（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏放在光具座上，調(diào)整三者的中心大致在同一高度，像才能成在光屏的中央位置。（2）物體在凸透鏡的物距大于像距，成倒立縮小的實(shí)像。照相機(jī)就是利用這一成像規(guī)律工作的。（3）因?yàn)楹癫ＡО宓膬蓚€(gè)面都可以當(dāng)作反射面，會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)像，影響到實(shí)驗(yàn)效果，所以應(yīng)選用薄玻璃板；（4）兩只蠟燭大小相同，后面蠟燭又能與前面蠟燭的像完全重合，這樣就證明了像與物大小相同，所以用兩段相同的蠟燭是為了比較像與物的大小關(guān)系，光具座上的刻度可以測(cè)出兩支蠟燭到玻璃板的距離便可得出像和物體到玻璃板的距離關(guān)系。3．小明利用光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏等實(shí)驗(yàn)器材探究“凸透鏡成像的規(guī)律”：（1）小明通過(guò)圖甲的實(shí)驗(yàn)操作，確定了該凸透鏡的焦距。實(shí)驗(yàn)時(shí)，把凸透鏡固定在光具座50cm刻度線(xiàn)處。（2）小明將蠟燭移至光具座上10cm刻度線(xiàn)處，如圖乙所示，移動(dòng)光屏，直到燭焰在光屏上成清晰的像，則該像是倒立、的實(shí)像。（3）小明又將蠟燭移至光具座上25cm刻度線(xiàn)處，為在光屏上再次得到清晰的像，應(yīng)將光屏向（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)，應(yīng)用這一成像特點(diǎn)可制成的光學(xué)儀器是；此時(shí)小明把自己的近視眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，若要在光屏上再次成清晰的像，則需要將光屏向（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）透鏡的方向移動(dòng)。（4）小明將蠟燭移至光具座上40cm刻度線(xiàn)處，移動(dòng)光屏，發(fā)現(xiàn)不能在光屏上得到像，為了觀察此時(shí)成像特點(diǎn)，請(qǐng)你寫(xiě)出接下來(lái)的操作是：；小明將蠟燭繼續(xù)靠近透鏡，看到的像將（選填“變大”、“變小”或“不變”）?！敬鸢浮浚?）縮??；（3）遠(yuǎn)離；投影儀；遠(yuǎn)離；（4）取走光屏，從光屏一側(cè)透過(guò)凸透鏡觀看燭焰；變小。【解析】解：（1）平行于主光軸的光線(xiàn)經(jīng)凸透鏡折射后，會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)是凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是：f＝65.0cm－50.0cm＝15.0cm。（2）由圖可知，此時(shí)物距u＝50cm－10cm＝40cm＞2f，故此時(shí)成倒立、縮小的實(shí)像；（3）明又將蠟燭移至光具座上25cm刻度線(xiàn)處，此時(shí)物距為50cm－25cm＝25cm，2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像，v＞2f，為在光屏上再次得到清晰的像，應(yīng)將光屏向遠(yuǎn)離透鏡的方向移動(dòng)，應(yīng)用這一成像特點(diǎn)可制成的光學(xué)儀器是投影儀；小明把自己的近視眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，凹透鏡對(duì)光線(xiàn)有發(fā)散作用，延遲會(huì)聚，若要在光屏上再次成清晰的像，則需要將光屏向遠(yuǎn)離透鏡的方向移動(dòng)。（4）把蠟燭移至光具座上40cm刻度線(xiàn)處，u＝50cm－40cm＝10cm＜f，成正立、放大的虛像，虛像和物體在凸透鏡的一側(cè)，為了觀察此時(shí)的成像特點(diǎn)：需要取走光屏，從光屏一側(cè)透過(guò)凸透鏡觀看燭焰；小明將蠟燭繼續(xù)靠近透鏡，根據(jù)凸透鏡成虛像時(shí)，根據(jù)物近像近像變小，看到的像變小。故答案為：（2）縮?。唬?）遠(yuǎn)離；投影儀；遠(yuǎn)離；（4）取走光屏，從光屏一側(cè)透過(guò)凸透鏡觀看燭焰；變小。知識(shí)點(diǎn)2凸透鏡成像的規(guī)律及應(yīng)用4．一凸透鏡的焦距為15cm，將點(diǎn)燃的蠟燭從離凸透鏡20cm處移到40cm處的過(guò)程中，像的大小和像距的變化情況是（）A．像變大，像距變大 B．像變小，像距變小C．像變大，像距變小 D．像變小，像距變大【答案】B【解析】凸透鏡的焦距是15cm，將點(diǎn)燃的蠟燭從離凸透鏡20cm處移到40cm處的過(guò)程中，物距始終大于焦距，因此凸透鏡成實(shí)像，由于物距增大，則像距減小，像變小，綜上分析可得，選項(xiàng)B正確；故應(yīng)選B?！究键c(diǎn)定位】凸透鏡成像規(guī)律及其探究實(shí)驗(yàn)5、下列關(guān)于透鏡的描述，錯(cuò)誤的是（）A、放大鏡看報(bào)紙可以看到放大的字B、教室使用投影儀可以在屏幕上形成正立、放大的虛像C、用手機(jī)拍照，物和鏡頭的距離需要大于鏡頭的二倍焦距D、近視眼可以用凹透鏡矯正【答案】B【解析】u＜f，成正立、放大的虛像，應(yīng)用于放大鏡，故放大鏡看報(bào)紙可以看到放大的字，故A正確；2f＞u＞f，成倒立、放大的實(shí)像，應(yīng)用于幻燈機(jī)和投影儀．故使用投影儀時(shí)，看到屏幕上所成的是倒立放大的實(shí)像，故B錯(cuò)誤；用照相機(jī)照相時(shí)，物體在凸透鏡的二倍焦距以外，成倒立縮小的實(shí)像．故C正確；近視眼是晶狀體變厚，折光能力變強(qiáng)，像成在視網(wǎng)膜的前方，利用凹透鏡的發(fā)散作用使像成在視網(wǎng)膜上，故D正確；故應(yīng)選B。【考點(diǎn)定位】凸透鏡成像的應(yīng)用6．小明和小華在窗邊用凸透鏡貼近報(bào)紙看文字，看到了文字的像．在移動(dòng)凸透鏡時(shí)，意外的發(fā)現(xiàn)在報(bào)紙上出現(xiàn)了窗外景物的像，如圖所示．兩次所成的像相對(duì)于原來(lái)被觀察的物體，對(duì)比像的正倒、大小、虛實(shí)三個(gè)方面，它們A．有一個(gè)方面相同，兩個(gè)方面不同B．有兩個(gè)方面相同，一個(gè)方面不同C．三個(gè)方面都相同D．三個(gè)方面都不同【答案】D【解析】凸透鏡成像規(guī)律：①物距小于焦距成正立、放大的虛像；②物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立、放大的實(shí)像；③物距等于二倍焦距成倒立、等大實(shí)像；④物距大于二倍焦距成倒立、縮小的實(shí)像．原來(lái)貼近報(bào)紙看文字時(shí)，看到的應(yīng)該是正立、放大的虛像，而窗外景物成在報(bào)紙上的像是倒立、縮小的實(shí)像．故都是倒正、大小、虛實(shí)都不同，故D正確．故選D．考點(diǎn)：凸透鏡成像的應(yīng)用．7．很多車(chē)主都在車(chē)上安裝了行車(chē)記錄儀，便于及時(shí)用攝像頭將行車(chē)過(guò)程中發(fā)生的事情記錄下來(lái)，在夜間可以利用攝像頭周邊的多點(diǎn)紅外線(xiàn)補(bǔ)光，拍出依舊清楚的畫(huà)面．關(guān)于行車(chē)記錄儀，下列說(shuō)法正確的是（）A．在拍攝錄像時(shí)，物體在透鏡兩倍焦距外B．行車(chē)記錄儀的攝像頭中用的是凹透鏡C．人肉眼是可以觀察到紅外線(xiàn)的D．在拍攝錄像時(shí)，物體在透鏡一倍焦距內(nèi)【答案】A【解析】攝像機(jī)的鏡頭與照相機(jī)的鏡頭類(lèi)似，應(yīng)用的凸透鏡成實(shí)像時(shí)u＞2f，成倒立縮小的實(shí)像；故A正確，D錯(cuò)誤；行車(chē)記錄儀的攝像頭中用的是凸透鏡，故B錯(cuò)誤；紅外線(xiàn)屬于不可見(jiàn)光，人肉眼是不可以觀察到紅外線(xiàn)的，故C錯(cuò)誤；故應(yīng)選A?！究键c(diǎn)定位】生活中的透鏡[能力提升練]8．如圖所示，早期照相館里攝影師取景時(shí)看到的像是倒立的．有幾位同學(xué)對(duì)此現(xiàn)象展開(kāi)了討論（）甲．將照相機(jī)靠近兩位照相的人，可以看到兩位照相人的全身像乙．調(diào)整相機(jī)和兩位照相人之間的距離，人像變小時(shí)，應(yīng)減小相機(jī)鏡頭和膠片之間的距離丙．要使人像更亮，必須在兩位照相的人身后進(jìn)行“補(bǔ)光”?。F(xiàn)在的相機(jī)利用光學(xué)或電子技術(shù)，把倒立的像轉(zhuǎn)變成正立的，便于觀察．A．甲與乙 B．甲與丙 C．乙與丁 D．丙與丁【答案】C【解析】甲乙：若要照全身像，是要把成的像變小點(diǎn)，則應(yīng)使像變小，要使像變小，則必須使物距變大，所以應(yīng)增大相機(jī)和兩位照相人之間的距離，物距增大后，像距跟著變小，故乙正確，甲錯(cuò)誤；丙：“補(bǔ)光”可以使照片更亮，但若要在兩位照相的人身后進(jìn)行“補(bǔ)光”，則像的背景更亮，而不是人像更亮，故丙錯(cuò)誤．丁、現(xiàn)在的相機(jī)利用光學(xué)或電子技術(shù)，把倒立的像轉(zhuǎn)變成正立的，便于觀察，故丁正確；故應(yīng)選C?！究键c(diǎn)定位】生活中的透鏡9.用手機(jī)看視頻，圖像太小，屏幕放大器（凸透鏡）來(lái)幫忙，小明通過(guò)透鏡可看到放大了的圖像，如圖所示，手機(jī)距離透鏡15cm，凸透鏡的焦距可能為（）A、20cmB、15cmC、10cmD、5cm【答案】A【解析】由圖可知，凸透鏡成正立放大的虛像，所以u(píng)＜f，所以f＞15cm．BCD均不符合題意，A符號(hào)題意．故選A．考點(diǎn)：凸透鏡成像的應(yīng)用．10．小敏在“探究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v跟燭焰到凸透鏡的距離u之間關(guān)系的圖象（如圖），下列判斷正確的是（）A．該凸透鏡的焦距為20cm B．當(dāng)u＝15cm時(shí)，在光屏上得到放大的虛像，這是投影儀的成像特點(diǎn) C．當(dāng)u＝25cm時(shí)，在光屏上得到縮小的實(shí)像，這是照相機(jī)的成像特點(diǎn) D．把蠟燭從距凸透鏡15cm處移動(dòng)到30cm處的過(guò)程中，像逐漸變大【答案】C【解析】A、由圖知，當(dāng)物距為20cm時(shí)，像距也為20cm，根據(jù)凸透鏡成像的規(guī)律，物距等于2倍焦距時(shí)，成倒立等大的實(shí)像，此時(shí)像距與物距相等，所以2f＝20cm，則f＝10cm，故A錯(cuò)誤。B、f＝10cm，2f＝20cm，當(dāng)u＝15cm時(shí)，物距處于f和2f之間，所以成倒立、放大的實(shí)像，投影儀是根據(jù)這一原理制成的，故B錯(cuò)誤。C、當(dāng)物距u＝25cm時(shí)，物距大于2倍焦距，所以此時(shí)成倒立、縮小的實(shí)像。照相機(jī)是根據(jù)這一原理制成的，故C正確。D、把物體從距凸透鏡15cm處移到30cm處的過(guò)程中，物距逐漸增大，所以成的像逐漸減小，故D錯(cuò)誤。11．小楊做凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)。將焦距為10cm的凸透鏡固定在光具座上50cm刻度線(xiàn)處，光屏和點(diǎn)燃的蠟燭位于凸透鏡兩側(cè)，實(shí)驗(yàn)前調(diào)整燭焰中心、透鏡中心和光屏中心在同一水平高度，如圖10所示。則下列四個(gè)選項(xiàng)中，判斷正確的是A．若蠟燭放置在10cm刻度線(xiàn)處，移動(dòng)光屏，在光屏上不能呈現(xiàn)燭焰清晰的像B．若蠟燭放置在20cm刻度線(xiàn)處，移動(dòng)光屏，可在光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰放大的實(shí)像C．若蠟燭放置在35cm刻度線(xiàn)處，移動(dòng)光屏，可在光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰放大的實(shí)像D．若蠟燭放置在45cm刻度線(xiàn)處，移動(dòng)光屏，可在光屏上呈現(xiàn)燭焰清晰縮小的實(shí)像【答案】C【解析】凸透鏡的焦距是10cm，凸透鏡固定在光具座上50cm刻度線(xiàn)處，A．小楊將蠟燭移至10cm刻度線(xiàn)處時(shí)，蠟燭到透鏡的距離u=40cm，即物距u＞2f，移動(dòng)光屏，就會(huì)得到倒立、縮小的實(shí)像，故A錯(cuò)誤。B．若蠟燭放置在20cm刻度線(xiàn)處，此時(shí)物距u=30cm＞2f，移動(dòng)光屏，就會(huì)得到倒立、縮小的實(shí)像，故B錯(cuò)誤。C．若蠟燭放置在35cm刻度線(xiàn)處，此時(shí)物距大于1倍焦距小于2倍焦距，移動(dòng)光屏，就會(huì)得到倒立、放大的實(shí)像，故C正確。D．若蠟燭放置在45cm刻度線(xiàn)處，蠟燭到透鏡的距離小于1倍焦距，成正立、放大的虛像，在光屏上不能承接，故D錯(cuò)誤。答案為C?？键c(diǎn)：凸透鏡成像規(guī)律12．下面是玲玲探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)。00（1）玲玲將蠟燭、焦距為10cm的凸透鏡、光屏依次放在光具座上，點(diǎn)燃蠟燭并調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度，這樣做的目的是：。（2）玲玲將凸透鏡固定在光具座50cm的刻度線(xiàn)處，將蠟燭和光屏移至如圖所示的位置時(shí)，光屏上出現(xiàn)了燭焰清晰的像，該成像原理在實(shí)際中的應(yīng)用是（填“照相機(jī)”、“投影儀”或“放大鏡”）（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中蠟燭由于燃燒而變短，為了使?fàn)T焰的像再次成在光屏的中心，應(yīng)向下移動(dòng)（填“光屏”或“凸透鏡”）。（4）玲玲將蠟燭移到35cm刻度線(xiàn)處，保持透鏡的位置不變，應(yīng)將光屏移至cm刻度線(xiàn)處，才能再次在光屏上呈現(xiàn)清晰的像（5）若在蠟燭和凸透鏡之間合適的位置放一個(gè)近視眼鏡，為了使光屏上重新呈現(xiàn)清晰的像，光屏應(yīng)向（填“左”或“右”）移動(dòng)；若不移動(dòng)光屏，并保持近視眼鏡的位置不變，玲玲更換另一個(gè)凸透鏡，光屏上也得到了清晰的像，那么此凸透鏡的焦距應(yīng)（填“大于”或“小于”）10cm?！敬鸢浮浚?）使像成在光屏的中央；（2）照相機(jī)；（3）凸透鏡；（4）80；（5）右；小于【解析】（1）蠟燭、凸透鏡、光屏，三者在同一條直線(xiàn)上，三者的中心大致在同一高度，這樣做的目的是：使像成在光屏的中央。（2）由圖可知，物距u＝50cm－20cm＝30cm，像距v＝65cm－50cm＝15cm，f＝10cm，此時(shí)u＞2f，成倒立縮小的實(shí)像，能夠說(shuō)明照相機(jī)的成像原理；（3）蠟燭燃燒變短，根據(jù)過(guò)凸透鏡光心的光線(xiàn)傳播方向不變可知，像成在了光屏的上方，為了使像仍成在光屏中央，可以將透鏡向下移動(dòng)或?qū)⒐馄料蛏弦苿?dòng)；（4）由圖知，當(dāng)蠟燭在刻度尺的10cm處，u＝50cm－20cm＝30cm，u＞2f，凸透鏡成倒立縮小的實(shí)像，v＝65cm－50cm＝15cm；根據(jù)光在折射時(shí)光路的可逆性可知，保持蠟燭和光屏位置不變，當(dāng)u′＝15cm時(shí)，即凸透鏡移動(dòng)至50cm+30cm＝80cm刻度線(xiàn)處，在屏上能再次呈現(xiàn)清晰的像；（5）若在蠟燭和凸透鏡之間合適的位置放一個(gè)近視眼鏡，使光線(xiàn)發(fā)散，為了使光屏上重新呈現(xiàn)清晰的像，光屏應(yīng)向右移動(dòng)；若不移動(dòng)光屏，并保持近視眼鏡的位置不變，玲玲更換另一個(gè)凸透鏡，光屏上也得到了清晰的像，那么此凸透鏡的焦距應(yīng)小于10cm，光線(xiàn)發(fā)散以后還能成像在原位置。[高頻考題實(shí)戰(zhàn)練]13．（2021·廣西中考真題）畢業(yè)照給同學(xué)們留下了美好的青春記憶。拍照時(shí)（）A．照相機(jī)鏡頭相當(dāng)于凹透鏡B．同學(xué)們應(yīng)站在鏡頭一倍焦距以?xún)?nèi)C．照相機(jī)成縮小的實(shí)像D．想讓成的像變大，鏡頭應(yīng)遠(yuǎn)離同學(xué)們【答案】C【詳解】A．照相機(jī)的鏡頭相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，故A不符合題意；BC．照相機(jī)照相時(shí)，同學(xué)們應(yīng)站在透鏡的兩倍焦距以外，成倒立縮小的實(shí)像，故B不符合題意，C符合題意；D．凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物體越靠近透鏡，像越遠(yuǎn)離透鏡，成的像會(huì)變大，所以想讓成的像變大，鏡頭應(yīng)靠近同學(xué)們，故D不符合題意。