專題學啥 專題05 凸透鏡成像規律凸透鏡的成像規律1.當u2f時， 成倒立、縮小的實像 fv2f （照相機）；2.當u2f時， 成倒立、等大的實像 v2f （測焦距）；3.當fu2f時，成倒立、放大的實像 v2f （投影儀）；4.當uf時，成正立、放大的虛像（放大鏡原理）當u=f時無法成像。一倍焦距分虛實，兩倍焦距分大小；物近像遠像變大，物遠像近像變小。【例題1】（2019山東泰安）如圖所示，在”探究凸透鏡成像的規律”實驗中，燭焰在距離凸透鏡8cm處時，在距離凸透鏡15cm處的光屏上成倒立的像。保持蠟燭和光屏不動，現把凸透鏡向光屏方向移動7cm，下列關于燭焰在光屏上成像的說法正確的是（）A不能成清晰的像B成倒立的縮小的像C成倒立的放大的像D成倒立的等大的像【答案】B【解析】如圖所示，在”探究凸透鏡成像的規律”實驗中，燭焰在距離凸透鏡8cm處時，在距離凸透鏡15cm處的光屏上成倒立的像。此時物距小于像距，fu8cm2f，解得，4cmf8cm，v15cm2f，解得f7.5cm，焦距范圍：4cmf7.5cm，保持蠟燭和光屏不動，現把凸透鏡向光屏方向移動7cm，此時u8cm+7cm15cm2f，v15cm7cm8cm，fv2f，凸透鏡成倒立縮小的實像，故ACD錯誤，B正確。【例題2】（2019上海）小明在做“探究凸透鏡成像規律”實驗中，將蠟燭、凸透鏡和光屏的中心調至 。已知凸逶鏡焦距為10厘米，現蠟燭的位置如圖所示，蠟燭到凸透鏡的距離為10厘米，移動光屏尋找像的位置，發現光屏上有一個倒立、 的像（選填“放大”、“等于”或“縮小”）。【答案】同一高度；放大。【解析】（1）實驗前，把蠟燭、凸透鏡、光屏從左向右依次放在光具座上，點燃蠟燭并調整燭焰、凸透鏡、光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度，為了使得像成在光屏的中央；（2）凸逶鏡焦距f10cm，蠟燭到凸透鏡的距離為10cm，由于如圖所示的凸透鏡的光心在凸透鏡中心位置，故物距略大于10cm，即2fuf，成倒立、放大的實像。【例題3】（2019北京）某同學在做光學實驗時，他先將焦距為10cm的凸透鏡A固定在光具座上50cm刻度線處，光屏和點燃的蠟燭分別位于凸透鏡A兩側，蠟燭放置在20cm刻度線處，如圖所示。左右移動光屏，直至光屏上呈現燭焰清晰的像。（1）上述光屏上所成的像是（選填“放大”“等大”或“縮小”）的實像。（2）將透鏡B放在凸透鏡A與光屏之間某處（圖中未畫出），光屏上原來清晰的像變模糊了，將光屏向遠離凸透鏡A的方向移動，光屏上又呈現燭焰清晰的像，這說明透鏡B對光線有（選填”會聚”或“發散”）作用。透鏡B能用來矯正（選填“近視眼”成“遠視眼”）。【答案】（1）縮小；（2）發散；近視眼。【解析】（1）凸透鏡A焦距10cm，固定在光具座上50cm刻度線處，蠟燭放置在20cm刻度線處，所以物距u30cm2f，物距大于二倍焦距成倒立縮小實像；（2）將透鏡B放在凸透鏡A與光屏之間某處，光屏上原來清晰的像變模糊了，將光屏向遠離凸透鏡A的方向移動，光屏上又呈現燭焰清晰的像，這說明凸透鏡B對光線具有發散作用，是凹透鏡，透鏡B能用來矯正近視眼。專題操練 一、選擇題1.（2019深圳）下列與照相機成像原理相同的設備是（ ） A. 放大鏡 B. 近視眼鏡 C. 監控攝像頭 D. 投影儀【答案】 C 【解析】照相機的成像原理：當物體在凸透鏡的二倍焦距以外時，成倒立、縮小的實像。A.放大鏡成正立、放大的虛像，故A不合題意；B.近視眼鏡是凹透鏡，成正立、縮小的虛像，故B不合題意；C.監控攝像頭成倒立、縮小的實像，故C符合題意；D.投影儀成倒立、放大的實像，故D不合題意。2.（2019湖北荊州）用如圖的裝置做“探究凸透鏡成像規律”的實驗時，已知凸透鏡的焦距為10cm，下列說法正確的是（）A燭焰在如圖所示的位置時，成像特點與照相機成像特點相同B若將蠟燭移到光具座42cm刻度處時，燭焰所成的像是倒立、放大的C若將蠟燭移到光具座30cm刻度處時，燭焰所成的像是等大的D若將蠟燭從光具座30cm刻度處向遠離凸透鏡方向移動時，燭焰所成的像將逐漸變大【答案】C【解析】A.由圖可知，u50cm35cm15cm，物距處于f和2f之間，凸透鏡成倒立放大的實像，與投影儀的原理相同，故A錯誤；B.將蠟燭移到光具座42cm刻度處時，物距等于50cm42cm8cm，物距小于f，凸透鏡成正立放大的虛像，故B錯誤；C.將蠟燭移到光具座30cm刻度處時，物距等于50cm30cm20cm2f，物距等于像距，等于2倍焦距，成倒立等大的實像，故C正確；D.將蠟燭從光具座30cm刻度處向遠離凸透鏡方向移動時，根據物距增大像距減小像減小，燭焰所成的像將逐漸變小。故D錯誤。3（2018武漢）當蠟燭、凸透鏡、光屏在如圖所示的位置時，燭焰在光屏上恰好成清晰的像（像未在圖中畫出），則下列說法正確的是（）A保持透鏡不動，向左移動蠟燭，需要將光屏也向左移動才能得到清晰的像B保持蠟燭和光屏不動，只移動透鏡，可以在光屏上得到一個清晰、放大的實像C保持透鏡不動，將蠟燭移到55cm處，移動光屏，可以得到一個清晰、縮小的實像D只將透鏡替換成焦距為15cm的凸透鏡，光屏要向右移動才能得到清晰、放大的實像【答案】AB【解析】（1）凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，像變大；物距增大，像距減小，像變小；（2）光在折射時光路可逆；（3）物體在焦點以內成正立放大的虛像；（4）凸透鏡成像的四種情況及應用：u=2f，成倒立等大的實像。u2f，成倒立、縮小的實像，2fvf，應用：照相機；2fuf，成倒立、放大的實像，v2f，應用：投影儀；uf，成正立、放大的虛像，應用：放大鏡；A保持透鏡不動，向左移動蠟燭，物距增大，像距減小，像變小，需要將光屏也向左移動才能得到清晰的像，故A正確；B光在折射時光路可逆，圖中物距大于像距，成倒立、縮小的實像，保持蠟燭和光屏不動，只移動透鏡，可以在光屏上得到一個清晰、放大的實像，故B正確；C蠟燭距離凸透鏡30cm，像距15cm；此時物體的位置在二倍焦距以外，像在一倍焦距和二倍焦距之間，即30cm2f；2f15cmf，所以7.5cmf15cm，保持透鏡不動，將蠟燭移到55cm處時，物距u=5cmf，成正立放大的虛像，故C錯誤；D若只將透鏡替換成焦距為15cm的凸透鏡，此時物距u=30cm=2f，成倒立等大的實像，像變大，像距也變大，應將光屏要向右移動才能得到清晰的等大的實像，故D錯誤。4（2018哈爾濱）一凸透鏡的焦距為15cm，將點燃的蠟燭從離凸透鏡20cm處移到40cm處的過程中，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】此題考查了學生對凸透鏡成像規律的應用，首先要熟練掌握凸透鏡成像的規律，搞清物距和像距然后才能準確判斷像的性質掌握凸透鏡成像的三種情況：U2f，成倒立、縮小的實像2fUf，成倒立、放大的實像Uf，成正立、放大的虛像凸透鏡成實像時，物體離凸透鏡越近，像離凸透鏡越遠，像也越大凸透鏡的焦距是15cm，將點燃的蠟燭從離凸透鏡20cm處移到40cm處的過程中，物距始終大于焦距，因此凸透鏡成實像，由于物距增大，則像距減小，像變小綜上分析可得，選項B正確5（2018齊齊哈爾）在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，小明將燭焰放在凸透鏡前某一位置時，恰好在凸透鏡后20cm處的光屏上出現一個與該燭焰等大的像，下列說法正確的是（）A該凸透鏡的焦距是20cmB此時的物距大于20cmC當物距是30cm時，光屏上呈現倒立縮小的像D當凸透鏡的一部分被遮住時，光屏上不能呈現完整的像【答案】C【解析】（1）（2）物距等于二倍焦距成倒立、等大實像，像距等于二倍焦距可用來粗測焦距（3）物距大于二倍焦距，成的是倒立縮小的實像；（4）物體有無數點組成，物體上任一點射向凸透鏡有無數條光線，經凸透鏡折射后，有無數條折射光線會聚成該點的像；當遮住凸透鏡的一部分，還有另外的部分光線，經凸透鏡折射會聚成像AB.距離凸透鏡20cm的光屏上得到一個清晰的與物體等大的像，所以v=20cm=2f，則f=10cm，故AB錯誤；C.當物距是30cm時，物距大于二倍焦距，故光屏上呈現倒立縮小的像，故C正確；D.遮住凸透鏡的上半部，物體上任一點射向凸透鏡的下半部，經凸透鏡折射后，照樣能會聚成像，像的大小不發生變化，折射光線減少，會聚成的像變暗，故D錯誤6.（2018江西）當蠟燭、凸透鏡、光屏在如圖所示的位置時，蠟燭的像在光屏上依稀可見（如圖）.則下列結論正確的是 （ ）A物距u=45cm B像距v=80cmC凸透鏡焦距f一定是10cm D凸透鏡焦距f在7.5cm15cm之間【答案】D 【解析】本題重在考查物距、像距、焦距概念以及凸透鏡成像的基本規律。同時也測試了學生的觀察能力、讀取數據的能力。A.物體與凸透鏡光心間的距離為物距，圖中情況u=15cm。選項A錯誤；B.光屏的像到凸透鏡間的距離為像距，圖中情況v=30cm。選項B錯誤；C.凸透鏡焦點到光心間的距離為焦距。但光光根據圖所示情況得不出來焦距的大小。但我們能根據凸透鏡成像的規律判斷其焦距的范圍。D.由圖中情景知道，蠟燭經過凸透鏡作用后，在光屏上得到一個倒立的、放大的、實像。這種情況只有fu2f時出現。我們知道u=15cm，所以f15cm2f。解得：7.5cmf15cm。所以選項D正確。7.（2018湖北黃石）如圖是某凸透鏡成實像時，像距v和物距u的關系圖像。分析圖像中有關數據可知（ ）A該凸透鏡的焦距為10cm B當物距u=30cm時，像距v=15cmC物距增大時，像距也增大 D當物距u=15cm時，成的是縮小的像【答案】A【解析】本題考查凸透鏡成像的規律以及運用圖像給出的信息解決問題的能力。A由圖象可知，u=v=2f=20cm，所以凸透鏡的焦距是10cm，故A正確；B當物距u=30cm2f=20cm時，2fvf，即20cmv10cm，故B錯誤；C凸透鏡成實像時，物距增大時像距減小，故C錯誤；D當物距u=15cm，此時2fuf，成倒立放大的實像，故D錯誤8.（2018河北）下列關于對顯微鏡和望遠鏡的說法中，不正確的是 （ ）A.顯微鏡由兩個凸透鏡組成，目鏡成倒立放大的實像，物鏡成正立放大的虛像B.望遠鏡的物鏡成倒立縮小的實像，目鏡成正立放大的虛像C.顯微鏡和各種形式的望遠鏡，目鏡都成虛像D.無論什么形式的望遠鏡，其物鏡直徑越大越好【答案】A . 【解析】顯微鏡的物鏡成倒立放大的實像，目鏡成正立放大的虛像，A錯；望遠鏡的物鏡成倒立縮小的實像，目鏡成正立放大的虛像，B正確；顯微鏡和望遠鏡的目鏡都相當于放大鏡，成的都是虛像，C正確；望遠鏡的物鏡直徑越大，可以會聚更多的光，使得成的像更加明亮，D正確。這道題根據顯微鏡和望遠鏡的目鏡和物鏡個工作原理：顯微鏡（物鏡能成倒立放大的實像，目鏡把這個倒立放大的實像再次放大，成一個正立放大的虛像，經過兩次放大，因此我們看到的是一個倒立放大的虛像）望遠鏡（物鏡成一個倒立縮小的實像，目鏡把這個倒立縮小的實像再次放大，成正立放大的虛像經過一次縮小，一次放大，我們看到的是一個倒立縮小的虛像）便能判斷出A錯誤，BC正確。D選項結合望遠鏡物鏡的特點，物鏡直徑越大，可以會聚更多的光，使得成的像更加明亮，所以D正確。二、填空題9.（2018海南）取兩個焦距分別為5 和20的放大鏡，一只手握住一個，并且將焦距為20的放大鏡放在前面，通過兩個透鏡看前面的物體，調整兩個放大鏡之間的距離，直到看清楚為止，物體是變________了，把兩個放大鏡的位置對調，你的發現是________，用兩個焦距不同的放大鏡是因為________。【答案】大，成了一個縮小的像。望遠鏡，必須物鏡的焦距大于目鏡的焦距，才能放大物體【解析】調整兩個放大鏡之間的距離，當前面焦距為20的放大鏡（物鏡）的后焦點與焦距為5的放大鏡（目鏡）的前焦點重合時，就組成一個簡易望遠鏡，這樣能將遠處的物體放大，反之，則縮小用兩個放大鏡組成簡易的望遠鏡，必須是物鏡的焦距大于目鏡的焦距，才能放大物體只要同學們動手操作，親自實驗，便能得出上述結論三、作圖題10（2019廣州）如圖為某望遠鏡內部部分光路圖，物鏡是凸透鏡，O為光心，F為物鏡焦點，焦距為500mm。（1）在圖中畫出光線a、b經物鏡折射前的入射光線。（2）目鏡是______透鏡（選填“凹”或“凸”）（3）用此望遠鏡觀測月球時，月球經物鏡成一個_______（選填“倒立”或“正立”）、_______（選填“放大”、“等大”或“縮小”）的像。【答案】（1）見解析 （2）凹 （3）倒立 縮小【解析】（1）由凸透鏡的三條特殊光線得，過光心的光線傳播方向不改變，經過焦點的光線經凸透鏡折射后平行主光軸射出，據此即可作出光線a、b經物鏡折射前的入射光線，如圖所示。（2）由圖知，目鏡對光線a、b有發散作用，說明目鏡是凹透鏡。（3）用此望遠鏡觀測月球時，由于物距u2f，所以月球經物鏡成一個倒立、縮小的實像。四、實驗探究題11（2019福建）在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中：（1）需要將凸透鏡、蠟燭和光屏安裝在光具座上，置于中間位置的應是 o（2）調節好裝置，將蠟燭放在2倍焦距之外時，光屏上能成 （選填“放大”或“縮小”）、倒立的 像（選填“實”或“虛”）。生活中常用的 是利用這一成像規律制作的。（3）將蠟燭移至1倍焦距與2倍焦距之間某處，光屏上成清晰的像。若燭焰中心下降lcm，光屏上的像會 移動（選填“向上”或“向下“），移動的距離 1cm（選填“大于”“小于“或“等于”）。【答案】（1）凸透鏡；（2）縮小；實；照相機；（3）向上； 大于。【解析】（1）探究凸透鏡成像特點時，在光具座上從左到右或從右到左依次放置蠟燭、凸透鏡、光屏。（2）調節好裝置，將蠟燭放在2倍焦距之外時，u2f，成倒立、縮小的實像，2fvf，生活中常用的照相機是利用這一成像規律制作的。（3）將蠟燭移至1倍焦距與2倍焦距之間某處，光屏上成清晰的像，fu2f，成倒立、放大的實像；若燭焰中心下降lcm，光屏上的像會向上移動，移動的距離大于1cm。12（2019內蒙古巴彥淖爾）在研究”凸透鏡成像規律”的實驗中：（1）蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上的位置如圖所示，恰能在光憑上得到一個清晰的倒立，等大的實像，則凸透鏡的焦距為 cm。（2）保持蠟燭與凸透鏡位置不變，換用一個不同焦距的凸透鏡，將光憑向右移動才能重新得到清晰的像，此時像 （選填“變大”“變小”或“不變”），換用的凸透鏡焦距可能為 。A.10.0cm B.20.0cm C.30.0cm D.35.0cm（3）將圖中的凸透鏡換成玻璃板后光屏上的像消失了，原因是 。【答案】（1）15.0；（2）變大；B；（3）平面鏡成虛像，無法呈在光屏上。【解析】（1）當u50.0cm20.0cm30cm時，在另一側距凸透鏡30cm處的光屏上可以得到一個與蠟燭等大的像，所以2f30.0cm，即f15.0cm。（2）保持蠟燭與凸透鏡位置不變，換用不同焦距的凸透鏡，將光屏向右移動重新得到清晰的像，根據凸透鏡成實像時，物近像遠像變大的特點可知，物距減小了，換用焦距大的凸透鏡，相當于減小了物距，故換用的凸透鏡焦距是BCD，不是A；若用的是C，焦距是30cm，則蠟燭正好在焦點上，不成像，若用的是Dcm，則蠟燭正好在1倍焦距內，成倒正立放大的虛像，故B符合題意；（3）將圖中的凸透鏡換成玻璃板后光屏上的像消失了，原因是平面鏡成虛像，所以在光屏上不能得到蠟燭的像。13.（2018福建）在探究“凸透鏡成像規律”的實驗中：（1）曉紅在早上9：00利用太陽光進行觀察某凸透鏡焦點的活動她將這個凸透鏡與水平地面平行放置，調節凸透鏡到地面的距離，直至地面上出現一個最小的亮點，她認為此點就是凸透鏡的焦點你認為該活動過程存在的問題是：；（2）實驗前，必須將燭焰、光屏的中心和凸透鏡的光心調整到上；（3）如圖所示，燭焰能在光屏上形成清晰的像，此像是倒立、的實像如果此時撤去光屏，人眼在圖示位置能直接看到燭焰的像；（4）在圖中，保持凸透鏡的位置不變，如果蠟燭向左移動，為了在光屏上得到一個清晰的像，光屏應該向（填“左”或“右”）移動；（5）依次改變蠟燭的位置，移動光屏，直到找到清晰的像記錄的數據如表所示：通過觀察數據，可知第次數據是編造的；（6）曉紅同學在實驗過程中，中指的指尖觸摸到凸透鏡的一小部分在光屏上（填“有”或“沒有”） 曉紅同學指尖清晰的像【答案】（1）凸透鏡沒有正對太陽光放置；（2）同一高度；（3）放大；（4）左；（5）6； （6）沒有【解析】（1）平行于主光軸的光線會聚于一點，此點為凸透鏡的焦點由焦點到凸透鏡光心的距離叫做焦距，粗略測量薄透鏡的焦距時，可以測出從焦點到凸透鏡的距離即可（2）做凸透鏡成像實驗應在光具座上依次放置蠟燭，凸透鏡，光屏，凸透鏡必須位于蠟燭和光屏之間使它們的中心大致在同一高度上，目的是成像在光屏的中心（3）當物距小于像距時，成倒立、放大的實像；（4）凸透鏡成實像時，物距變大像距變小，像變小；（5）據圖可知物距是20cm，即處于1倍焦距和2倍焦距之間，所以可得焦距的范圍，進而分析即可判斷；（6）凸透鏡成像是由于光的折射現象，物體發出的光線經凸透鏡折射后，會聚在凸透鏡另一側的光屏上，形成物體的實像；凸透鏡透過的光多，像就亮，反之就暗；指尖觸摸到了凸透鏡，會影響到凸透鏡會聚的光線數量，同時指尖已經觸摸到了凸透鏡，物距接近于零，所成的肯定是虛像，所以不會在光屏上呈現，而影子則是光的直線傳播形成的14.（2018云南）實驗桌上有焦距分別為15cm、10cm的兩個凸透鏡A、B，還有光屏、F形LED燈（作為物體，如圖甲所示）、光具座和刻度尺某個同學設計實驗證明“在物距相同時，凸透鏡所成實像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關”請你幫他補充完整下面的實驗設計（1）實驗步驟：按圖乙所示組裝器材，將焦距為15cm的凸透鏡固定在50cm刻線處，并進行共軸調節將F形LED燈移至20cm刻線處，打開LED燈，移動光屏并在光屏上觀察到LED燈清晰的像，如圖丙所示，用刻度尺測量像高h，并記錄 （2）請畫出實驗數據記錄表格（3）請說明如何根據數據判斷凸透鏡所成實像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關【答案】（1）保持透鏡和LED燈的位置不變，更換焦距為10cm的凸透鏡，移動光屏并在光屏上觀察到LED燈清晰的像，用刻度尺測量像高h，并記錄；（2）見下表 （3）比較兩次像高，如果像高相等，說明凸透鏡所成實像的高度與凸透鏡的焦距無關；如果像高不等，說明凸透鏡所成實像的高度與凸透鏡的焦距有關【解析】（1）本題目的是設計實驗證明“在物距相同時，凸透鏡所成實像的高度h與凸透鏡的焦距f是否有關“，由于所成實像的高度（大小）與物體本身、物距大小均有關系，所以須采用控制變量的方法，實驗中要采用兩種不同焦距的凸透鏡，同時控制發光體、物距要相同；（2）實驗表格的設計要求簡潔明朗，對比性強；（3）根據控制變量法的要求，在物體本身及物距大小相同時，通過比較它們在不同焦距的凸透鏡中所成的像的高度，來尋找規律12