江苏省2018-2020年三年中考物理真题分类汇编专题：05透镜及其应用含解析 31页

1 专题 05 透镜及其应用 一．选择题 1．（2020•徐州）人眼的晶状体相当于凸透镜，观察物体时，物体在视网膜上所成的像是 （ ） A．缩小的虚像 B．缩小的实像 C．放大的虚像 D．放大的实像 【答案】B 【解析】人的眼睛相当于凸透镜，物距一般大于二倍焦距，因此成倒立缩小的实像。B 选项正确。 故选：B。 2．（2020•南通）在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，光屏上得到一个倒立、等大的实 像，若想再模拟照相机的成像原理，应将（ ） A．蜡烛和光屏都远离透镜 B．蜡烛和光屏都靠近透镜 C．蜡烛远离透镜且光屏靠近透镜 D．蜡烛靠近透镜且光屏远离透镜 【答案】C 【解析】由题意和成像规律，可得题中的成像是：u＝v＝2f。欲再模拟照相机，照相机 成倒立、缩小的实像，即应使物距 u＞2f，像距 f＜v＜2f，故应使蜡烛远离透镜，同时 光屏靠近透镜。 故选：C。 3．（2020•镇江）当蜡烛、透镜甲和光屏放置在图示位置时，烛焰在光屏上成清晰的像。现 保持蜡烛和透镜的位置不变，将透镜甲更换为透镜乙后，需将光屏向左移动距离 S，方可 在光屏上再次成清晰的像，则（ ） 2 A．透镜甲的焦距为 20cm B．透镜甲的焦距比乙的大 C．第二次所成的像是放大的 D．光屏移动的距离 s＜10cm 【答案】B 【解析】A、由图可知，此时的 u＝v＝2f，成的是倒立、等大的实像，所以 2f＝20cm， 则 f＝10cm，故 A 错误； B、现保持蜡烛和透镜的位置不变，将透镜甲更换为透镜乙后，需将光屏向左移动距离 S， 此时的像距减小，则物距不变的情况下，相当于减小了焦距，所以透镜甲的焦距比乙的 大；故 B 正确； C、替换乙后，此时的物距大于像距，成倒立、缩小的实像，故 C 错误； D、由于不知道乙透镜的焦距的大小，所以无法判定光屏移动的距离，故 D 错误。 故选：B。 4．（2020•淮安）将如图甲所示的黑白卡片放在一只未装满水的薄高脚玻璃杯后面，在高脚 杯前方观察到的现象如图乙所示，此时装水部分的高脚杯和杯内水的组合相当于一个 （ ） A．凸透镜 B．凹透镜 C．凸面镜 D．凹面镜 【答案】A 【解析】玻璃杯中有水的这一部分中间厚，边缘薄，相当于一个凸透镜。黑白卡片是左 右颠倒的，成倒立、放大的实像。 故选：A。 5．（2020•泰州）如图是学校测温棚里的红外线测温仪，它既能测温，也能摄像，其镜头相 3 当于凸透镜，它正常工作时所成像的性质是（ ） A．正立放大的虚像 B．倒立缩小的实像 C．倒立放大的实像 D．正立缩小的实像 【答案】B 【解析】摄像机的镜头是一个凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，利用了当 u＞2f 时， 凸透镜成倒立、缩小的实像原理制成。 故选：B。 6．（2020•苏州）如图所示，烛焰在光屏上刚好成清晰的像。透镜不动，将蜡烛移至 40cm 刻度处，移动光屏，在光屏上能观察到（ ） A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 C．正立、放大的实像 D．光屏上不能呈现像 【答案】D 【解析】如图，u＝50cm﹣20cm＝30cm，v＝80cm﹣50cm＝30cm，此时光屏上出现清晰的 像， u＝v＝2f＝30cm，所以 f＝ ＝15cm， 将蜡烛移至 40cm 刻度处，u'＝50cm﹣40cm＝10cm， 物距小于焦距，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像不能用光屏承接，所以光屏上不能呈 现像。 故选：D。 4 7．（2019•常州）如图所示，把眼镜片放在烛焰与凸透镜之间，调节光屏得到烛焰清晰的像， 撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当远离凸透镜，光屏上重新得到清晰的像。该眼 镜片（ ） A．是凹透镜，属近视眼镜 B．是凹透镜、属远视眼镜 C．是凸透镜，属近视眼镜 D．是凸透镜、属远视眼镜 【答案】D 【解析】由题意“撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当远离凸透镜，光屏上重新得 到清晰的像”，说明撤去眼镜片后，对光的会聚能力减弱，说明该镜片对光线具有会聚 作用，则该透镜为凸透镜，属于远视眼镜。 故选：D。 8．（2019•徐州）在“探究凸透镜成像规律”时，开始时烛焰在光屏上成缩小的像，接着把 物距调整为刚才的一半，移动光屏使烛焰在光屏上成像，此时的像（ ） A．是放大的 B．是缩小的 C．是等大的 D．以上三种都有可能 【答案】D 【解析】 在“探究凸透镜成像规律”时，开始时烛焰在光屏上成缩小的像，此时物距大于二倍焦 距（u＞2f），接着把物距调整为刚才的一半，则此时的物距应大于焦距（u′＞f）； 若此时的物距大于二倍焦距时，成的是倒立、缩小的实像；若此时的物距等于二倍焦距 时，成的是倒立、等大的实像；若此时的物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，成的是倒 立、放大的实像； 由此可知，光屏上的像可能是放大的，可能是缩小的，也可能是等大的，故 D 正确。 5 故选：D。 9．（2019•盐城）小明利用太阳光测量凸透镜的焦距。下列操作最合理的是（ ） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】 利用会聚太阳光法测焦距时，要将凸透镜正对着太阳光，太阳光经凸透镜后将会聚在焦 点。所以把白纸（光屏）置于另一侧，改变白纸与凸透镜间的距离，直到光屏上出现一 个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点，测出光斑到凸透镜的距离，可得凸透镜的焦 距。可见 ABD 错、C 正确。 故选：C。 10．（2019•苏州）将一凸透镜正对太阳，可在距凸透镜 15cm 处得到一个最小、最亮的光斑。 现将该凸透镜和蜡烛、光屏安装到光具座上，位置如图所示。下列说法正确的是（ ） A．此时可以在光屏上观察到清晰缩小的像 B．仅在凸透镜左侧附近放一合适的凹透镜，可模拟近视眼的矫正 C．将蜡烛移到 30cm 刻度处，移动光屏可在屏上得到清晰等大的像 D．将蜡烛移到 40cm 刻度处，移动光屏可在屏上得到清晰放大的像 【答案】B 6 【解析】根据焦点和焦距的定义，当拿着凸透镜正对太阳光，在距透镜中心 15cm 处得到 一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为该点到透镜的距离，即焦距为 15cm。 A、从图上看出，物距 u＝50.0cm﹣10.0cm＝40.0cm。v＝85cm﹣50cm＝35cm，凸透镜 u＞ 2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像，此时像距大于二倍焦距，不会得到清晰的像，故 A 错误； B、由 A 分析可知，像距较大要延迟光线会聚，应在凸透镜左侧附近放一合适的凹透镜， 可模拟近视眼的矫正，故 B 正确； C、u＝v＝2f，凸透镜成倒立等大的实像，由图可知，将蜡烛移到 30cm 刻度处，u＝50cm ﹣30cm＝20cm≠2f，故移动光屏不能在屏上得到清晰等大的像。故 C 错误； D、将蜡烛移到 40cm 刻度处，u＝50cm﹣40cm＝10cm，物距满足 u＜f，成正立、放大的虚 像，虚像不能成在光屏上。故 D 错误。 故选：B。 11．（2018•常州）蝴蝶研究专家章丽晖在茅山首次发现国家二级保护动物﹣中华虎风蝶，他 先用相机拍摄了蝴蝶休憩的照片甲，为了拍摄照片乙，应（ ） A．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向外伸 B．相机适当靠近蝴蝶，镜头略向内缩 C．相机适当远离蝴蝶，镜头略向外伸 D．相机适当远离蝴蝶，镜头略向内缩 【答案】A 【解析】据图能看出，甲图的像较小，即此时的像距较小，故物距较大；所以在拍摄照 片甲时，相机镜头到景物的距离大；乙图的像大，故其像距大，物距小，故在拍摄乙图 是，镜头到物体的距离变小，但是照相机到底片的距离即像距变大，即相机适当靠近蝴 蝶，镜头略向外伸，故 A 正确。 7 故选：A。 12．（2018•镇江）烛焰和光屏的中心在凸透镜主光轴上，它们的初位置如图所示，凸透镜的 焦距为 10cm。下列操作不可能使烛焰在光屏上成清晰像的是（ ） A．仅将蜡烛移至刻度线 M 的左侧某处 B．仅将光屏移至刻度线 P 的右侧某处 C．仅将凸透镜向左移至刻度 N 处 D．将透镜右移 3cm，且光屏移至刻度线 Q 的右侧某处 【答案】C 【解析】A、凸透镜的焦距为 10cm，由图可知此时的物距等于 15cm，像到光屏的距离也 为 15cm，像距在一倍和 2 倍焦距之间，故要想使烛焰在光屏上成清晰的像，如果只移动 蜡烛就要移到二倍焦距以外，即将蜡烛移至刻度线 M 的左侧某处，故 A 可能； B、凸透镜的焦距为 10cm，由图可知此时的物距等于 15cm，在一倍和 2 倍焦距之间，如 果只移动光屏，需要将光屏移至二倍焦距以外，故 B 可能； C、如果只将透镜移到 N 点，此时的物距等于 12cm，蜡烛处在一倍焦距和二倍焦距之间， 物体成像在二倍焦距以外的位置，此时光屏到透镜间的距离只有 18cm，故不能在光屏上 成清晰的像，故 C 不可能； D、如果将凸透镜右移 3cm，此时物距为 18cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，则物体 成像在二倍焦距以外的位置，此时光屏移到 Q 点右侧某个位置能成清晰的像，故 D 可能。 故选：C。 13．（2018•淮安）如图所示，蜡烛在光屏上成清晰的像，凸透镜焦距为 18cm。下列说法正 确的是（ ） 8 A．所成的像是虚像 B．所成的像是倒立、放大的 C．蜡烛向左移动所成的像变大 D．照相机是利用这一成像原理制成的 【答案】B 【解析】 ABD、由图可知，物距 u＝50cm﹣20cm＝30cm，物距 f＜u＜2f，成倒立放大的实像，其应 用是投影仪，故 AD 错误、B 正确； C、蜡烛向左移动，物距变大，像距变小，所成的像变小，故 C 错误。 故选：B。 二．填空题 14．（2020•宿迁）小明在探究“凸透镜成像规律”的实验中，根据测量的数据，绘制了像距 v 随物距 u 变化的图象，如图所示，分析图象可知，当物距 u＝12cm 时，物体通过凸透镜 成倒立、 缩小 的实像，生活中的 照相机 （选填“照相机”、“投影仪”或“放 大镜”）就是利用了这样的成像原理。 【答案】缩小；照相机 【解析】由图可知，当物距越来越大时，像距始终大于 5cm，由于凸透镜成实像时，像距 是大于焦距的，所以焦距在 5cm 左右；当物距 u＝12cm 时，物距大于二倍焦距，物体通 过凸透镜成倒立、缩小的实像，其应用是照相机。 故答案为：缩小；照相机。 15．（2020•无锡）用焦距为 10cm 的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验。组装并调整 实验器材时。应使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 主光轴 上；找像时，要前后多移 9 动几次光屏，找出成最 清晰的 像时光屏的位置；当点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于 光具座上如图所示的位置时，光屏上呈现烛焰的倒立、 放大 的实像。 【答案】见试题解答内容 【解析】实验前先固定凸透镜，再移动蜡烛和光屏使它们靠近凸透镜，再点燃蜡烛，调 节凸透镜和光屏的高度，使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样像才能成在 光屏的中央； 找像时，要前后多移动几次光屏，直到光屏上出现最清晰的像为止； 当点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上如图所示的位置时，由图可知此时的物距小 于像距，光屏上会成倒立放大的实像； 故答案为：主光轴；清晰的；放大。 16．（2020•连云港）在探究“凸透镜成像规律”的实验中，如表是小华同学实验时记录的几 组数据，根据表中数据完成下列问题： 实验次数 物距 u/cm 像距 v/cm 成像性质 1 30 15 倒立缩小实像 2 20 20 倒立等大实像 3 15 倒立放大实像 （1）此凸透镜的焦距为 10 cm。 （2）第 3 次实验中像距为 30 cm，判断依据是： 光折射时，光路可逆 。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）由表中第 2 次实验的数据，物距等于像距，物像等大，可知，此时 u＝2f ＝20cm。则 f＝10cm。即该凸透镜的焦距为 10cm。 （2）比较 1、3 实验数据可知，第 1 次实验的像距等于第 3 次实验的物距，因此第 3 次 10 实验的像距等于第 1 次实验的物距，即表格中像距数据为 30．判断的依据是：光折射时， 光路可逆。 故答案为：（1）10；（2）30；光折射时，光路可逆。 17．（2020•扬州）同学们课间在走廊上眺望远方。此时晶状体变 薄 （填“厚”或“薄”）， 晶状体的 焦距 发生变化，远处的景物在视网膜上成倒立、 缩小 的实像。有些同 学看不清远处的景物，可以佩戴 凹 透镜制作的眼镜矫正视力。 【答案】见试题解答内容 【解析】同学们观看远方时，此时晶状体变薄，晶状体的焦距发生变化，晶状体把光线 会聚到视网膜上，成一个倒立缩小的实像； 有些同学看不清远处的景物，是因为晶状体的厚度变大，像成在了视网膜的前方，需要 佩戴凹透镜进行矫正，利用凹透镜的发散作用，把光线的会聚点移到视网膜上，呈现一 个清晰的像。 故答案为：薄；焦距；缩小；凹。 18．（2019•镇江）在探究凸透镜成像规律的实验中，应使烛焰和光屏的中心在凸透镜的 主 光轴 上；图中光屏上可成清晰的像，它应是倒立、 缩小 的实像，此成像特点与 照 相机 （选填“投影仪”或“照相机”）的相同；为模拟近视眼，可将凸透镜向 左 移 动少许。 【答案】见试题解答内容 【解析】 （1）在探究凸透镜成像规律的实验中，实验时应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心 在同一直线上，并且大致在同一高度，应使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上， 像才能成在光屏的中央位置。 （2）由图可知，光屏上得到一个清晰的像，蜡烛到凸透镜距离大于光屏到凸透镜距离， 11 即物体距大于像距，所以此时所成的像是倒立、缩小的实像，照相机就是根据这个原理 制成的。 （3）近视眼是远处物体成像在视网膜的前方，故将凸透镜向左移动少许，可模拟近视眼。 故答案为：主光轴；缩小；照相机；左。 19．（2019•盐城）在探究凸透镜成像规律时，实验进行一段时间后，蜡烛变短，像会出现在 光屏的 上 方，为使像回到光屏中央，合理的操作是 将凸透镜向下移动 或 光屏 向上移动 。 【答案】见试题解答内容 【解析】蜡烛变短了，光屏上的像会向上移动，要使像成在光屏的中央，根据过光心不 改变方向，凸透镜向下移动，或光屏向上移动，蜡烛向上移动都可以使像呈在光屏的中 央。 故答案为：上；将凸透镜向下移动；光屏向上移动。 20．（2019•泰州）如图，用铁丝围成一个内径约 4mm 的圆环，在清水中浸一下后取出，布满 圆环的水膜犹如透镜，用这个水膜透镜贴近课本上的字，看到的是正立放大的像，此像 为 虚像 （实像/虚像）；透过水膜透镜看远处的楼房，楼房倒立缩小了，这种成像情 况与 照相机 （照相机/幻灯机）成像原理相同；轻轻甩去一些水（保持水膜完好）， 透过水膜透镜看远处的楼房成正立缩小的像，此时水膜透镜相当于 凹透镜 （凸透镜/ 凹透镜）。 【答案】见试题解答内容 【解析】这个水膜透镜贴近课本上的字，字在这个水膜透镜的一倍焦距以内，成正立放 大的虚像； 透过水膜透镜看远处的楼房，此时 u＞2f，成倒立缩小的实像，其应用是照相机； 用凹透镜看远处物体能成正立缩小的像，因此透过水膜透镜看远处的楼房成正立缩小的 像，说明此时水膜透镜相当于凹透镜。 12 故答案为：虚像；照相机；凹透镜。 21．（2018•扬州）某手机拍照镜头可看作凸透镜，其拍照的原理是：当被拍摄的物体离凸透 镜距离 大于 （大于/等于/小于）2f 时，成倒立的 缩小 的实像。当手机离被拍摄 的物体很近时，物体所成实像的像距将变 大 ，从手机中看到的像变模糊，为了仍能 拍摄出清晰的像，我们可以自制手机微距镜头，即在手机镜头前加一 凸 （凸/凹）透 镜，使近距被拍摄的物体清晰成像。 【答案】见试题解答内容 【解析】照相机成像，成倒立缩小实像，物距大于二倍焦距；物距变小像距变大，为能 拍摄出清晰的像，应减小像距，物距变大，应装一个凸透镜，凸透镜可以使光线会聚， 提前会聚。 故答案为：大于；缩小；大；凸。 22．（2018•盐城）用如图所示装置探究凸透镜成像规律，图中凸透镜的焦距为 12.0 cm．实 验中，小明移动蜡烛，观察到光屏上呈现清晰缩小的像，此像是 实 （实/虚）像。继 续移动蜡烛发现，在光屏上可以成放大的像，说明物体通过凸透镜成像的性质与 物距 有关。 【答案】见试题解答内容 【解析】屏上呈现出最亮的光斑，这便是凸透镜的焦点，透镜到光斑的距离为 62.0cm﹣ 50.0cm＝12.0cm。则此凸透镜的焦距约是 12cm。实验中，小明移动蜡烛，观察到光屏上 呈现清晰缩小的像，此像是实像；继续移动蜡烛发现，在光屏上可以成放大的像，说明 物体通过凸透镜成像的性质与物距有关。 故答案为：12.0；实；物距。 三．作图题 23．（2020•扬州）按照题目要求作图： 13 如图，作出入射光线对应的折射光线。 【答案】见试题解答内容 【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；从焦点发出的光线经 过凸透镜后会平行于主光轴，据此作出折射光线，如图所示： 24．（2020•泰州）如图所示，完成图中光路。 【答案】见试题解答内容 【解析】经过凹透镜光心的入射光线传播方向不变；延长线过凹透镜虚焦点的入射光线， 经凹透镜折射后平行于主光轴，如图所示： 。 25．（2019•镇江）图中，F 和 O 分别为凸透镜的焦点和光心，请将两条光线的光路图补充完 整。 14 【答案】见试题解答内容 【解析】 平行于主光轴的入射光线经凸透镜折射后通过焦点，过光心的光线传播方向不变，据此 完成光路图，如图所示： 26．（2019•徐州）如图所示，一束光平行于凸透镜主光轴入射，请画出相应的折射光线。 【答案】见试题解答内容 【解析】平行于主光轴的入射光线，经过凸透镜折射后，折射光线过焦点。由此可画出 入射光线对应的折射光线，如图所示： 。 27．（2019•扬州）如图，请完成光线通过凸透镜的光路图。 【答案】见试题解答内容 【解析】过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，过二倍焦距处的入射光线的折 射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处，如图所示： 故答案如图： 15 28．（2019•南京）完成图中的光路。 【答案】见试题解答内容 【解析】延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，如图所示： 29．（2018•常州）透镜左侧有一点光源 S 发出两条光线，经透镜折射后在右侧的出射光线如 图所示，请在图中通过光路作图标出点光源 S 的位置。 【答案】见试题解答内容 【解析】 平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过另一侧的焦点，经过光心的光线传播方向不发 生改变，据此画出两条入射光线，两条入射光线的交点，即为点光源 S 的位置，如图所 示： 30．（2018•连云港）按照题目要求作图或作答：如图所示，请画出这束光线经过凹透镜后的 折射光线。 16 【答案】见试题解答内容 【解析】入射光线平行于主光轴，所以该光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长 线过焦点。连接入射光线一侧的焦点和折射点，并延长两点的连线，标出光线的方向。 如图所示： 四．实验探究题 31．（2020•盐城）小华做“探究凸透镜成像规律”实验： （1）将平行光 正对 凸透镜，移动光屏，直至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 10.0 cm； （2）将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，调节它们的高度，使烛焰和光屏的中心位 于凸透镜的 主光轴 上，这样做目的是使像呈现在 光屏的中央 ； （3）将蜡烛移动到图乙所示位置，需向 右 侧移动光屏，直至在光屏上找到 清晰 的 倒立、缩小的实像。 【答案】见试题解答内容 【解析】 （1）由图甲可知，将平行光正对凸透镜，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑， 焦距是焦点到透镜光心的距离，凸透镜的焦距为：f＝60.0cm﹣50.0cm＝10.0cm； 17 （2）为了使像成在光屏的中央，实验前需要使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上； （3）由图乙可知，u＝50.0cm﹣20.0cm＝30.0cm＞2f，所以 2f＞v＞f，即像在光具座的 60cm 到 70cm 刻度处之间，所以应将光屏向右移动，直至在光屏上找到清晰的倒立、缩小 的实像。 故答案为：（1）正对；10.0；（2）主光轴；光屏的中央；（3）右；清晰。 32．（2019•南通）小华用同一个凸透镜进行如下探究。 （1）将凸透镜正对太阳，调节凸透镜下方白纸的位置，直至白纸上出现一最小最亮的光 斑，实验示意图如图甲所示，则该透镜的焦距为 10.0 cm．将发光小灯泡、凸透镜和 光屏如图乙放置，光屏上呈现一个圆形光斑，若将光屏向右移动，光斑大小将 不变 。 （2）凸透镜和光屏的位置如图乙所示，移去小灯泡，将点燃的蜡烛放置于光具座的 15cm 刻度处，将光屏向 右 移动一段合适的距离，能在光屏上得到烛焰清晰倒立、 放大 的实像；小华发现屏上的像时而清晰时而模糊，请分析造成这一现象的可能原因： 蜡 焰在晃动 。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）由图甲可知，光屏上出现一个最小最亮的光斑即为凸透镜的焦点处，焦点 到凸透镜的距离为 10cm，则凸透镜的焦距是 10.0cm； 由图乙可知，发光小灯泡在凸透镜焦点位置，经凸透镜折射后形成平行光线，将光屏向 右移动，光斑大小不变； （2）将点燃的蜡烛放置于光具座的 15cm 刻度处，物距 u＝30.0cm﹣15.0cm＝15.0cm，满 足：2f＞u＞f 条件，成倒立、放大的实像；像距大于二倍焦距，光屏应向右移动； 光屏上的像时而清晰时而模糊，说明像距在不断变化，是由物距变化引起的，原因是蜡 烛的火焰在不断晃动。 18 故答案为：（1）10.0；不变；（2）右；放大；蜡焰在晃动。 33．（2019•淮安）如图所示为“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，已知凸透镜的焦距为 10cm。 （1）为了便于观察实验现象，实验环境应该 较暗 （选填“较亮”或“较暗”）一些。 （2）组装并调整实验器材。使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的 主光轴 上。 （3）如图所示，当蜡烛距离凸透镜 40cm 时，移动光屏，可在光屏上找到一个清晰的倒 立、 缩小 （选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。日常生活中 照相机 （选 填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一原理工作的。 （4）将图中的凸透镜换成焦距为 30cm 的凸透镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，在光 具座上移动光屏， 不能 （选填“能”或“不能”）找到某一位置，使像清晰的呈现 在光屏上，理由是 像距过大，超出了光具座给提供的长度 。 【答案】见试题解答内容 【解析】 （1）为使实验现象更加明显，实验环境应该比较暗，这样成的蜡烛的像更加清晰； （2）探究凸透镜成像的实验时，必须调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度， 且使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，这样像才能成在光屏的中央。 （3）如图所示，当蜡烛距离凸透镜 40cm 时，物距大于 2f，凸透镜成倒立缩小的实像， 移动光屏，可在光屏上找到一个清晰的倒立缩小的实像；照相机就是利用这一原理工作 的。 （4）将图中的凸透镜换成焦距为 30cm 的凸透镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，物距 处于 f 和 2f 之间，凸透镜成倒立放大的实像，像距大于 2f，在光具座上移动光屏，不能 找到某一位置，使像清晰的呈现在光屏上，理由是像距过大，超出了光具座给提供的长 度。 19 故答案为：（1）较暗；（2）主光轴；（3）缩小；照相机；（4）不能；像距过大，超出了 光具座给提供的长度。 34．（2019•无锡）小明和小红做“探究凸透镜成像规律”的实验。 （1）利用太阳光测量凸透镜的焦距时，小明将一把木质刻度尺的一端支于水平地面上， 观察尺在地面上形成的影子，不断调节刻度尺，使其在地面上的影子 最短 ，这时尺 的方向就与太阳光的方向平行。小明保持尺不动，小红将光屏 A 和凸透镜 L 按照图甲所 示的方式均垂直于刻度尺摆放，光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦 距为 10.0 cm。 （2）将此凸透镜、点燃的蜡烛、光屏置于光具座上如图乙所示的位置时，光屏上呈现烛 焰的倒立、 缩小 的实像；保持图乙中蜡烛和光屏的位置不变，将凸透镜移到光具座 上 35 cm 刻度线处，光屏上能再次呈现烛焰清晰的像。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）根据光的直线传播可知，物体的影子最短时，刻度尺与光线平行； 小明保持尺不动，小红将光屏 A 和凸透镜 L 按照图甲所示的方式均垂直于刻度尺摆放， 光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。则该凸透镜的焦距为：f＝10.0cm﹣0＝10.0cm； （2）由图知，光屏上得到一个清晰的像，蜡烛到凸透镜距离大于光屏到凸透镜距离，即 物距大于像距，所以此时所成的像是倒立、缩小的实像，照相机就是根据这个原理制成 的； 由图乙知，当蜡烛在刻度尺的 20cm 处，v＝15cm，u＝50cm﹣20cm＝30cm，根据折射中光 路可逆可知，保持蜡烛和光屏位置不变，当 u＝15cm 时，即凸透镜移动至 35cm 刻度线处， 20 在屏上能再次呈现清晰的像； 故答案为：（1）最短；10.0；（2）缩小；35。 35．（2019•宿迁）实验室常用蜡烛完成乙图光学实验： （1）图甲为小孔成像示意图，该现象可以用 光的直线传播 来解释。 （2）图乙为探究平面镜成像特点的实验装置，若蜡烛 A 到玻璃板距离为 10cm，则蜡烛的 像 B 与蜡烛 A 之间的距离为 20 cm；若在像和玻璃板之间放置一个不透明的挡板，从 蜡烛 A 一侧观察玻璃板， 能 （填“能”或“不能”）看到蜡烛所成的像。 （3）图丙为探究凸透镜成像规律的实验装置。当蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时， 可在光屏上得到清晰的像。保持凸透镜位置不变，将蜡烛向右移动到 35cm 刻度线处，此 时可将光屏向 右 （选填“左”或“右”）移动适当距离能再次得到清晰的倒立、 放 大 的实像；若不移动光屏，可在烛焰和透镜之间放置一个适当的 凸 透镜（选填“凸” 或“凹”）也能在光屏上得到一个清晰的像。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）图甲为小孔成像示意图，该现象可以用光的直线传播来解释； （2）图乙为探究平面镜成像特点的实验装置，若蜡烛 A 到玻璃板距离为 10m，根据平面 镜物像到平面镜的距离相等，蜡烛 A 的像到玻璃板的距离也是 10cm，则蜡烛的像 B 与蜡 烛 A 之间的距离为 10cm+10cm＝20cm； 平面镜所成的像是虚像，虚像是不能成在光屏上的，故用不透明的挡板在玻璃板后面挡 住蜡烛 B，在蜡烛 A 一侧观察，玻璃板后将仍能观察到蜡烛 A 的像。 （3）蜡烛到凸透镜的距离为 20cm 时，光屏上呈现一个倒立等大的像，则 2f＝20cm，所 以 f＝10cm； 因焦距为 10cm，当蜡烛位于 35cm 刻度线处，物距为 50cm﹣35cm＝15cm，大于一倍焦距 21 小于二倍焦距，可以在光屏上得到一个清晰的倒立、放大的实像； 保持凸透镜位置不变，使烛焰将蜡烛和光屏互换位置，根据光路可逆，此时物距在一倍 焦距与二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，故此时可将光屏向右移动适当距离能再次得 到清晰的倒立、放大实像； 不移动光屏，可在烛焰和透镜之间放置一个适当的凸透镜，提前会聚，也能在光屏上得 到一个清晰的像，故应放置一个凸透镜； 故答案为：（1）光的直线传播；（2）20；能；（3）右；放大；凸。 36．（2019•扬州）在“探究凸透镜成像规律”的实验中。 （1）使发光体F和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，最简便的操作是： 使发光体“F”、 凸透镜、光屏三者的中心在同一高度 。 （2）如图所示，发光体 F 在光屏上成倒立、 缩小 的清晰实像， 照相机 就是这一 原理的应用。 （3）接着给凸透镜戴上近视眼镜，发现光屏上的像变模糊了，在不移动发光体 F 和凸透 镜位置的情况下，为使光屏上再次呈清晰的像，应将光屏向 远离 （靠近/远离）凸透 镜方向移动。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）使发光体 F 和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，最简便的操作是：使发 光体“F”、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度， （2）如图所示，物距大于像距，发光体 F 在光屏上成倒立、缩小的清晰实像，照相机就 是这一原理的应用。 （3）近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，当给凸透镜戴上近视眼镜后，由于对光线 的发散作用，延迟了光线的会聚，像将远离凸透镜，应将光屏向远离移动； 故答案为：（1）使发光体“F”、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度；（2）缩小；照相 22 机；（3）远离。 37．（2019•南京）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。图甲中一束平行光射 向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。 （1）图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、 放大 的实 像。 （2）若在图乙中将凸透镜移到 55cm 刻度线处，则将光屏移动到 75 cm 刻度线处，可 以再次看到清晰的像。 （3）若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则将光屏向 右 （选填“左” 或“右”，下同）移动才能再次看到清晰的像。 （4）若在图乙中用塑料吸管对准 A 点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上“烛 焰尖部”变模糊，则将光屏向 左 移动，“烛焰尖部”又会变清晰。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）由图知，光斑即焦点处，所以焦距 f＝60cm﹣50cm＝10cm；当蜡烛、凸透镜 位于图乙中刻度对应的位置时，物距为 50cm﹣35cm＝15cm，大于 1 倍焦距小于 2 倍焦距， 凸透镜能成倒立放大的实像； （2）在图乙中将凸透镜移到 55cm 刻度线处，物距为 u＝55cm﹣35cm＝20cm，u＝2f，成 倒立、等大的实像。像成在二倍焦距的位置，v＝75cm﹣55cm＝20cm，光屏在 75cm 的位 置，所以光屏向左移动。 （3）凹透镜对光线有发散作用，放在凸透镜前时，使光线发散，像呈现在光屏的后方， 像距增大，在光屏上要得到清晰的像，光屏要远离凸透镜，即要将光屏向右移动才能在 光屏上成清晰的像； （4）在图乙中用塑料吸管对准 A 点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，A 点气体流速大， 23 流体大的位置压强小，火焰向左移动，物距增大，像距减小，将光屏向左移动，“烛焰 尖部”又会变清晰。 故答案为：（1）放大；（2）75；（3）右；（4）左。 38．（2018•常州）小明用光具座、F 光源、凸透镜、光屏等器材，探究“凸透镜成像规律”。 （1）如图甲所示，将光源放在 30cm 刻度处时，移动光屏可得倒立、等大的清晰像，此 时光屏在 70 cm 刻度处，凸透镜的焦距是 10 cm； （2）把光源向左移至 20cm 刻度处时，将光屏向 左 （左/右）调节，可得 倒立 （倒 立/正立） 缩小 （缩小/放大）的清晰像； （3）把光源放在 45cm 刻度处时，移去光屏，人眼通过透镜看到的像是图乙中的 C 。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）当烛焰放在 30 厘米刻度处时，在光屏上得到一个等大清晰的像，根据凸透 镜成像规律可知，u＝50cm﹣30cm＝20cm＝2f，所以 f＝10cm，此时光屏在 50cm+20cm＝ 70cm 刻度处，。 （2）把光源向左移至 20cm 刻度处时，此时的物距为 50cm﹣20cm＝30cm，根据凸透镜成 像规律可知，u＞2f，在光屏上可得到一个倒立、缩小的清晰的实像，此时 2f＞v＞f，即 光屏应向左移动； （3）保持凸透镜位置不变，把点燃的蜡烛放在光具座 45cm 刻度处，物距 u＝50cm﹣45cm ＝5cm，u＜f，成正立、放大的虚像，像和物体在凸透镜的同侧。所以应该在光屏一侧透 过透镜观察像，故 C 符合题意。 故答案为：（1）70；10；（2）左；倒立；缩小；（3）C。 39．（2018•苏州）学过透镜知识后，小明实验小组在光学实验室（暗室）想对学过的知识进 24 行深入研究，可用的器材有：光源 S（视为点光源）、圆形凸透镜（直径为 D）、光具座、 光屏（足够大）。经讨论他们决定先从測凸透镜的焦距开始。 （1）在光屏中央画一个与凸透镜直径相同的圆，找出圆心 O′。 （2）将光源、凸透镜和光屏放在光具座上，调节它们的高度，使光源、凸透镜光心和 圆 心 O′ 在同一水平直线上。 （3）固定凸透镜的位置，将光源从紧贴凸透镜的位置缓慢向外移动，直到光屏上的光斑 与所画圆完全重合 ，就可以从光具座上读出凸透镜的焦距，此时各器材在光具座上的 位置如图甲所示，该凸透镜的焦距为 20.0 cm。 （4）为了验证测出的焦距值是否准确，小明提出可以左右移动光屏，若光屏上的光斑大 小不变，则测出的焦距准确。若向右移动光屏，光斑变大，说明本次测出的凸透镜的焦 距比真实值 小 。 （5）在移动光屏的过程中，小明发现在光屏上光斑外侧还有一个暗环，他猜想可能是凸 透镜的边框造成的，于是他拆除边框直接将凸透镜固定在光具座上，进行实验验证，发 现暗环仍然存在。你认为暗环是如何形成的？ 透镜外侧沿直线传播的光与经透镜折射 的光在屏上形成无光区 。若光源 S 在左焦点上，光屏在右焦点处，如图乙所示，请你 25 算出此时暗环的面积等于 。 【答案】见试题解答内容 【解析】 （2）在实验之前，为了保证物像完整的成在光屏上，因此像要尽量的成在光屏的中间， 只有光源、凸透镜光心和光屏的中心在同一水平线上才符合要求，而 O'正好在光屏的中 央，因此使光源、凸透镜光心和圆心 O'在同一水平直线上。 （3）因为圆圈和凸透镜是等大的，所以当光斑和圆圈重合时说明折射光线是平行的，这 时光源刚好在焦点上，因此应该是直到光屏上的光斑与所画圆完全重合；凸透镜的焦距 是：f＝50cm﹣30cm＝20cm； （4）若光屏上的光斑大小不变，说明折射光线是平行；如果测出的凸透镜的焦距比真实 值大，那么向右移动光屏，光斑会减小；如果测出的凸透镜的焦距比真实值小，那么向 右移动光屏，光斑会增大； 所以本次测出的凸透镜的焦距比真实值小； （5）透镜边缘以外的光线沿直线传播，以内的光线会发生偏转，二者之间会形成一个没 有光线的黑色区域，这就是暗环，因此暗环形成的原因是：透镜外侧沿直线传播的光与 经透镜折射的光在屏上形成无光区； 如下图所示， 图中凸透镜正好相当于大三角形的中位线， 26 那么：圆环大圆的直径就是 2D，半径是 D； 小圆的直径就是 D，半径就是 D； 那么暗环的面积为：πD2﹣π 。 故答案为：（2）圆心 O'；（3）与所画圆完全重合；20.0；（4）小；（5）透镜外侧沿直线 传播的光与经透镜折射的光在屏上形成无光区； 。 40．（2018•徐州）如图所示，在“探究凸透镜成像的规律”实验中。 （1）组装调整实验器材时，要使烛焰和 光屏 的中心位于凸透镜的主光轴上。 （2）实验所用凸透镜的焦距为 20cm，若烛焰在凸透镜前 30cm 处，则可在凸透镜的另一 侧得到一个 A 。 A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．正立、放大的虚像 D．正立、缩小的虚像 （3）接下来，保持烛焰和凸透镜的位置不变，换一个焦距小一些的凸透镜，则所成像的 大小比刚才的像 小 。 （4）如果要估测题（3）中凸透镜的焦距，可以让烛焰距离凸透镜 足够远 ，此时像 距就近似等于焦距。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）为使像能成在光屏的中央，应使凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高 度处； （2）由题意可知凸透镜焦距 f＝20cm，物距 u＝30cm，满足 f＜u＜2f，因此成倒立放大 的实像，故选 A； （3）换用一个焦距略小一些的凸透镜进行实验，物距相对增大，则物远像近像小； （4）根据凸透镜成实像时，物远像近，因此如果要估测题（3）中凸透镜的焦距，可以 27 让烛焰距离凸透镜足够远，此时像距就近似等于焦距。 故答案为： （1）光屏；（2）A；（3）小；（4）足够远。 41．（2018•无锡）在“探究凸透镜成像规律”的实验时，调节光具座上依次排列的蜡烛、凸 透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，当物距为 20cm 时，移动光屏，可在光屏上 得到一个等大、倒立的实像 （1）该凸透镜的焦距是 10 cm。 （2）当物距为 30cm 时，移动光屏，可在光屏上得到一个 缩小 、倒立的实像，在放 大镜、照相机、投影仪中，成像情况与此类似的是 照相机 。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）当物距为 20cm 时，光屏上得到一个等大、倒立的像，所以 20cm＝2f，则 f ＝10cm。 （2）若物距为 30cm，则大于 2f，此时成倒立缩小的实像，其应用是照相机。 故答案为：（1）10；（2）缩小；照相机。 42．（2018•泰州）某兴趣小组利用图示装置来研究凸透镜成像的规律。 （1）为使像成在光屏中央，应调整元件，使 LED 灯的中心、光屏的中心在 凸透镜主光 轴上 。小明将各元件调整到如图位置时，小组成员在光屏上都能观察到清晰的像，这 个像一定是 缩小 的（放大/等大/缩小），此时光屏上发生了 漫 反射。 （2）当 LED 灯向左移动时，要在光屏上再次获得清晰的像，只需将光屏向 左 （左/ 右）方向适当移动，或者在凸透镜前放置一个合适的 近视 眼镜。 （3）小华在用同样的器材进行实验时，发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧却较模 糊，小明只对凸透镜进行了调整，就在光屏上得到了清晰的像，他的调整是 C 。 A．左右适当移动凸透镜 B．上下适当移动凸透镜 C．适当扭转凸透镜 D．更换焦距合适的凸透镜 28 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）LED 灯通电后后，调节 LED 灯、凸透镜和光屏，使它们的中心位于同一高度 凸透镜主光轴上，像才能呈在光屏的中央位置；此时物距大于像距，成倒立缩小的实像； 小组成员在光屏上都能观察到清晰的像，此时光屏上发生了漫反射； （2）要在光屏上成清晰的像，说明凸透镜成实像，当 LED 灯向左（远离透镜）移动后， 物距增大，像距减小，需将光屏向左靠近凸透镜； 因为凹透镜对光线有发散作用，当 LED 灯向左（远离透镜）移动后，物距增大，像距减 小，在凸透镜前放置一个合适的凹透镜（近视眼镜）将光线发散，再经过凸透镜折射， 成清晰的像； （3）发现光屏上出现的像只有中间清晰，两侧较模糊，说明中间部分的物距此时正好在 光屏上成清晰的像，两侧部分的物距大于或小于中间部分的物距，故适当扭转凸透镜， 使凸透镜与光屏平行，在光屏上得到清晰的像，故选 C。 故答案为：（1）凸透镜主光轴上；缩小；漫；（2）左；近视；（3）C。 43．（2018•南京）在“探究凸透镜成像规律“实验中，凸透镜焦距为 10cm，蜡烛、透镜和 光屏的位置如图所示。 （1）图中光屏上呈一清晰的像，该像是倒立、 等大 （选填”放大”、“等大”或“缩 小”）的实像 （2）图中固定蜡烛位置不变，将透镜移到 60cm 刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的 像，应将光屏向 右 （选填“左”或“右”）移动 （3）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到 45cm 刻度线处，移动光屏 不能 （选填“能” 或“不能”，下同）承接到像，把光屏放在蜡烛的左侧，移动光屏 不能 承接到像。 29 （4）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动， 光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是 远视 （选填“近视“或“远视”）眼镜的镜 片。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）由图可知，此时的物距等于像距，都等于 20cm，所以成倒立、等大的实像， u＝2f，则焦距 f＝10cm； （2）将透镜移到 60cm 刻度线处，此时 u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f，即光屏 距离凸透镜的距离在 10cm﹣20cm 之间，故应将光屏向右移动； （3）图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到 45cm 刻度线处，此时的物距为 5cm，小于焦距， 成正立、放大的虚像，虚像不能呈在光屏上； （4）图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动， 说明像距变小，即凸透镜的会聚能力变强，故放置的是凸透镜；凸透镜能矫正远视眼。 故答案为：（1）等大；（2）右；（3）不能；不能；（4）远视。 五．解答题 44．（2020•淮安）画出图乙中平行于主光轴的入射光线经凸透镜折射后的光线。 【答案】见试题解答内容 【解析】平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后，折射光线过焦点，由此可以确定 该条入射光线对应的折射光线，如图所示： 45．（2020•南京）小明做“探究凸透镜成像规律”实验。 30 （1）调整实验器材高度时，蜡烛 需要 （选填“需要”或“不需要”）点燃。 （2）他用同一凸透镜做了两次实验，如图甲、乙所示，光屏上均有清晰的像（未画出）， 其中成缩小像的是图 甲 。 （3）凸透镜的焦距可能是 C （填字母）。 A.5cm B.8cm C.10cm D.15cm （4）在图乙中将一镜片放在烛焰和透镜之间后，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动， 光屏上再次出现清晰的像，则所加镜片可以矫正图 丁 （选填“丙”或“丁”）的视 力缺陷。 【答案】见试题解答内容 【解析】（1）进行凸透镜成像实验时，烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，像才能 呈在光屏的中央位置，所以需要点燃蜡烛后再调节实验器材高度。 （2）凸透镜成实像时，甲图，物距大于像距，凸透镜成倒立、缩小的实像；乙图，物距 小于像距，凸透镜成倒立、放大的实像。 （3）甲图，凸透镜成倒立、缩小的实像， 当 u＞2f，2f＞v＞f 时，成倒立缩小的实像； u＝50cm﹣20cm＝30cm，30cm＞2f， v＝65cm﹣50cm＝15cm，2f＞15cm＞f， 31 解得，15cm＞f＞7.5cm ① 乙图，2f＞u＞f，v＞2f 时，成倒立放大的实像， u＝50cm﹣32cm＝18cm，2f＞18cm＞f， v＝73cm﹣50cm＝23cm，23cm＞2f， 解得，11.5cm＞f＞9cm ② 由①②得，11.5cm＞f＞9cm， 所以凸透镜的焦距可能是 10cm，故选 C。 （4）丙图，像成在视网膜的前方，是近视眼，需要凹透镜矫正。 丁图，像成在视网膜的后方，是远视眼，需要凸透镜矫正。 在图乙中将一镜片放在烛焰和透镜之间后，光屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光 屏上再次出现清晰的像，说明所放的镜片对光线有会聚作用，是矫正远视眼的凸透镜， 故选丁图。 故答案为：（1）需要；（2）甲；（3）C；（4）丁。