【配套K12】[学习]八年级物理上册 4.3 凸透镜成像规律知识点与同步训练(含解析)(新版)苏科版

凸透镜成像规律·知识精讲·凸透镜成像规律一．凸透镜成像规律1．实验装置：蜡烛、凸透镜、光屏、直尺。

2．注意事项：烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，目的是使像呈在光屏的中央。

3．物距u：物体到凸透镜的距离；像距v：像到凸透镜的距离；焦距f：焦点到光心的距离。

二．动态分析1．u>f，u越小，v越大，像越大；比如照相机离人越近，成像越大；2．u<f，u越小，v越小，像越小。

放大镜离物体越近，成像越小；3．如果物距相同，凸透镜的焦距越小，实像越小。

三．记忆口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。

实像与物异侧倒，物远像近像变小。

虚像与物同侧正，物近像近像变小。

·三点剖析·一．核心考点1．透镜成像规律及其实验★★★2．生活中的透镜★★二．重难点和易错点1．凸透镜成像规律凸透镜成像的特点与物距、焦距的相对大小有关，结论的得出要综合光路作图（理论）和实验（实践）的方法。

具体的记忆方法可以参考“记忆口诀”。

2．凸透镜成像规律实验凸透镜成像实验是中考必考知识点，需要把握：①凸透镜、蜡烛、光屏在同一高度；②平行光入射确定焦距；③凸透镜成像规律及其对应的光学元件；④动态分析，移动蜡烛对应光屏的移动方向；⑤换用不同曲率的凸透镜成像情况。

·题模精选·题模一：凸透镜成像规律的简单应用例1.1.1如图所示，MN 为凸透镜的主光轴，A为蜡烛，A′为蜡烛在光屏上所成的像，根据凸透镜成像原理确定凸透镜的位置及其焦点，并将它们画出来．【答案】如下图所示：【解析】（1）在烛焰上取一点S，在其成的像上找出其对应的像点S′，连接SS′，其与主光轴的交点O就是凸透镜的光心，由此可以确定凸透镜的位置；（2）过S点做平行于主光轴的入射光线，经过凸透镜折射后要过S′，折射光线与凸透镜右侧的主光轴的交点就是凸透镜的焦点F位置，因为平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后过焦点．同理可以做出凸透镜左侧的焦点F．例1.1.2把一支点燃的蜡烛放在离凸透镜20cm的地方，在另一侧距凸透镜34cm的光屏上可以得到烛焰放大、倒立的像，这个凸透镜的焦距可能是（）A．8cm B．15cm C．18cm D．20cm【答案】B【解析】依题意，烛焰在光屏上产生倒立、放大的实像，这说明蜡烛一定位于凸透镜的两倍焦距和焦点之间，即2f u f而=20u cm，所以1020cm f cm，由成像规律可知，当2f u f时，像到透镜的距离即像距应大于两倍焦距，即2v f，而题中=34v cm，则17f cm，综上所述得1017cm f cm.例1.1.3某班同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟物体到凸透镜的距离u之间关系的图象，如图所示，下列判断正确的是（）A．该凸透镜的焦距是16cmB．当u=12cm时，在光屏上能得到一个缩小的像C．当u=20cm时成放大的像．投影仪就是根据这一原理制成的D．把物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，像逐渐变小【答案】D【解析】A、u=v=2f，凸透镜成倒立、等大的实像，如图，u=v=2f=16cm 时，所以f=8cm．A 错误．B、当u=12cm时，2f＞u＞f，成倒立、放大的实像．B错误．C、当u=20cm时，u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机．C错误．D、物体从距凸透镜12cm处移动到24cm处的过程中，凸透镜的物距大于焦距，成实像，凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小．D正确．例1.1.4根据凸透镜的成像规律，请在图中作出物体通过凸透镜所成的像．【答案】如图【解析】此题主要考查了凸透镜成像规律的应用，一定要掌握物距、像距、物体、像大小之间的关系．利用凸透镜的三条特殊光线进行作图确定物体A的位置：过光心不改变方向；平行于主光轴的光线过凸透镜会聚在焦点上；过焦点的光线经凸透镜平行于主光轴射出．连接A与凸透镜的中心并延长，过A点作主光轴的平行线交凸透镜一点，连接该点和凸透镜的焦点F并延长，交于一点，作该点垂直于主光轴，即为物体AB所成的像A′B′的位置．如图．例1.2.1下列做法中符合安全用电原则的是（）A．用湿手插拔电器插头B．发生触电事故时，应先切断电源再救人C．人体不能接触高压带电体，但可以靠近高压带电体D．保险丝熔断后，换用一根比原来粗得多的保险丝，使之不易熔断【答案】B【解析】A选项中水是电的导体，用湿手插拔电器插头，很容易发生触电事故，故A错误；B选项中发生触电事故时，应先切断电源再救人，故B正确；C选项中人体不能接触低压带电体，也不能靠近高压带电体，故C错误；D选项中过粗的保险丝，其电阻太小，需的较大的电流才能熔断，于是在规定值内不能熔断，就不能起到保险的作用，故D错误。

所以，本题选B。

例1.2.2小华做“探究凸透镜成像规律”的实验．实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、两个焦距不同的凸透镜A和凸透镜B、平行光源、光具座等器材．（1）小华先测量凸透镜A的焦距：将凸透镜A固定在光具座50cm刻线处，调整平行光源，使它发出平行于透镜主光轴的光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏，直到光屏上出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则凸透镜A的焦距为cm；（2）小华用蜡烛替换掉平行光源进行实验，实验前应先将烛焰中心、透镜光心和光屏中心调到；（3）保持凸透镜A的位置不变，将点燃的蜡烛放在光具座上35cm刻线处，移动光屏，在光屏上得到烛焰倒立、放大的像，如图乙所示．此实验现象可说明（选填“照相机”、“幻灯机”或“放大镜”）的成像特点；（4）保持蜡烛位置不变，小华用凸透镜B替换凸透镜A，将凸透镜B固定在光具座上50cm 刻线处，移动光屏，在光屏上得到烛焰倒立、缩小的像．由此可以判断：凸透镜A的焦________凸透镜B的焦距（选填“大于”或“小于”）．【答案】（1）10.0；（2）同一高度；幻灯机；（3）大于．【解析】解：（1）由图知，光点到凸透镜的距离为10.0cm，所以凸透镜的焦距为10.0cm．（2）应将透镜、蜡烛火焰、光屏的中心调到同一高度，像才能呈在光屏的中央位置．（3）在光屏上可以得到烛焰倒立、放大的像，此时物距处于1倍和2倍焦距之间，幻灯机、投影仪都是根据这个原理制成的．（4）蜡烛和凸透镜的位置不变，凸透镜A成放大的实像，说明此时物距处于1倍和2倍焦距之间；凸透镜B成缩小的实像，说明物距大于2倍焦距．因此凸透镜B的焦距小于凸透镜A的焦距．故答案为：（1）10.0；（2）同一高度；幻灯机；（3）大于．例1.2.3实验桌上有焦距分别为15cm、10cm的两个凸透镜A、B，还有光屏、F形LED灯（作为物体，如图甲所示）、光具座和刻度尺。

某个同学设计实验证明“在物距相同时，凸透镜所成实像的高度h与凸透镜的焦距f是否有关”。

请你帮他补充完整下面的实验设计。

（1）实验步骤：①按图乙所示组装器材，将焦距为15cm的凸透镜固定在50cm刻线处，并进行共轴调节。

②将F形LED灯移至20cm刻线处，打开LED灯，移动光屏并在光屏上观察到LED灯清晰的像，如图丙所示，用刻度尺测量像高h，并记录。

③。

（2）请画出实验数据记录表格。

（3）请说明如何根据数据判断凸透镜所成实像的高度h与凸透镜的焦距f是否有关【答案】（1）保持透镜和LED灯的位置不变，更换焦距为10cm的凸透镜，移动光屏并在光屏上观察到LED灯清晰的像，用刻度尺测量像高h，并记录；（2）见下表：（3）比较两次像高，如果像高相等，说明凸透镜所成实像的高度与凸透镜的焦距无关；如果像高不等，说明凸透镜所成实像的高度与凸透镜的焦距有关【解析】考查探究透镜成像规律的实验。

（1）实验中，应控制物距不变，所以保持透镜和LED灯的位置不变，更换焦距为10cm的凸透镜，移动光屏并在光屏上观察到LED灯清晰的像，用刻度尺测量像高h，并记录；（2）实验数据记录表格如表：（3）比较两次像高，如果像高相等，说明凸透镜所成实像的高度与凸透镜的焦距无关；如果像高不等，说明凸透镜所成实像的高度与凸透镜的焦距有关。

例1.2.4实验桌上有高度不同的发光物体A和B，焦距分别为5cm、10cm的凸透镜两个，刻度尺、光具座和光屏各一个．小华选用这些器材，探究“凸透镜成实像时，像的高度与物体的高度是否有关”．小华的主要实验步骤如下：①将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座中央，将发光物体A、光屏分别放在凸透镜两侧．调节发光物体A、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心在同一高度．②用刻度尺测出发光物体A的高度，并记录在表格中．③将发光物体A放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中．④将发光物体A放在光具座上距凸透镜20cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体A清晰的像，用刻度尺测量像的高度，并记录在表格中．根据以上叙述，回答下列问题：（1）小华的探究过程中存在的问题：___．（2）请你针对小华探究过程中存在的问题，写出改正措施：________．【答案】（1）没有控制物距不变，并且没有改变物体的高度；（2）在第④步中，应当将发光物体B放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体B清晰的像，用刻度尺分别测量发光物体B及其像的高度，并记录在表格中．【解析】（1）由题意探究“凸透镜成实像时，像的高度与物体的高度是否有关”可知，应控制物距不变，且要改变物体的高度，多次实验后分析像的高度与物体的高度是否有关，而小华的探究过程中却没有改变自变量“物体的高度”，反而改变了应控制的变量“物距”．故不能达到探究目的；（2）根据控制变量法，应保持物距不变，改变发光物体的高度，具体的改正措施：在第④步中，应当将发光物体B放在光具座上距凸透镜30cm处，移动光屏，在光屏上得到发光物体B清晰的像，用刻度尺分别测量发光物体B及其像的高度，并记录在表格中．例1.2.5小峰在探究凸透镜成像规律之后，又对凸透镜的焦距与其凸起程度的关系进行了探究：（1）小峰第一次选取一个凸起程度较小的凸透镜，测量焦距的实验如图甲所示，测得的焦距为．（2）第二次他又选用一个凸起程度较大的凸透镜，测得的焦距为8cm，由这两次实验可得出的初步结论：．（3）小峰回想起白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带（如图乙所示），受此启发，于是他选取焦距为10cm的凸透镜，用红光和蓝光来进行图甲的实验，实验结论：对同一凸透镜，的焦距大些．（4）在用焦距为10cm的凸透镜探究成“等大实像”的实验时，老师发现有两个小组所测像距分别为17.5cm和22cm，与理论像距20cm相比偏差较大．若不是因为长度测量方法错误和测量误差导致的，请分析出现这种情况的原因：．【答案】（1）10.0cm（2）材料和横截面积相同的凸透镜，凸面程度越大其焦距越小（3）红（4）光屏上还没有出现清晰的像时就测出了像距【解析】（1）焦点到透镜中心的距离为焦距，刻度尺的分度值为1cm，此时读数为10.0cm，即透镜焦距为f=10.0cm；（2）由图甲可知，第一次测得凸透镜的焦距为10cm；根据1、2次的实验数据可知，材料和横截面积相同的凸透镜，凸起程度越大其焦距越小；（3）用红光和蓝光平行于同一个凸透镜的主光轴射入，红光、蓝光对凸透镜的焦距不相同．红色光较蓝色光偏折能力弱，所以红色光对凸透镜的焦距大；蓝光入射时焦距小些．（4）同一凸透镜，物距一定，像距一定，小组实验的像距不同，是因为光屏上还没有出现清晰的像就测像距．题模三：照相机的成像原理及特点例1.3.1人脸识别门禁一体机是通过摄像机镜头来捕捉人脸信息．该摄像机镜头相当于_______透镜，它的成像与_______（照相机/投影仪/放大镜）相似，所成的是_______（放大/缩小/等大）的实像，已知镜头焦距为f人脸到镜头的距离应大于_______．要使屏幕上的像大些，人应离镜头_______（远/近）些．【答案】凸；照相机；缩小；2f；近．【解析】摄像头的镜头相当于凸透镜，它的成像原理与照相机相同，已知镜头焦距为f则人的脸距离凸透镜大于2f时，成倒立、缩小的实像；同时当人靠近镜头时，物距变小，故像距应该变大，同时像变大；例1.3.2图甲是城市很多路口安装的监控摄像头，它可以拍摄违章行驶或发生交通事故时的现场照片．摄像头的镜头相当于一个凸透镜，它的工作原理与____相似．图乙和丙是一辆汽车经过路口时与一辆自行车相撞后拍摄的两张照片，由图可以看出汽车所成的像变小，与此对应的像距将变____．【答案】照相机；小【解析】本题主要考查的是凸透镜成像规律的应用，关键是记熟成像规律，并搞清物距像距之间的关系．知道成实像时，物距越大，像越小，像距也越小．要解决此题，需要掌握凸透镜成像的规律．物距大于一倍焦距小于二倍焦距成倒立放大实像，像距大于二倍焦距．应用是幻灯机、投影仪．物距等于二倍焦距成倒立等大实像，像距等于二倍焦距．物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距．应用是照相机．成虚像时：物像同侧，物距变大，像距变大，像变大．成实像时：物像异侧，物距变大，像距变小，像变小．照相机、摄像机都是根据物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小实像的原理制成的．并且物距越大，所成的像越小．从图片上看，丙图所成的像比乙图所成的像小，所以丙图的像距小于乙图的像距，而物距大于乙图的物距．故答案为：照相机；小．例1.3.3在我国首次“太空授课”中，女航天员王亚平制造了一个小水球，我们看到了她在水球中的“倒影”，如图，下列说法正确的是（）A．“倒影”是光的反射形成的B．“倒影”不能成在光屏上C．照相机是利用这一成像原理制成的D．若王亚平距水球变远，“倒影”会变大【答案】C【解析】本题考查凸透镜成像的规律的应用以及物距、像距和像之间的关系，难易程度适中．凸透镜成像的三种情况和应用进行判断：u＞2f，成倒立、缩小的实像；2f＞u＞f，成倒立、放大的实像；u＜f，成正立、放大的虚像．成实像时，物距越大，像距越小，像越小．A、王亚平在水球中的“倒影”，是光的折射形成的；故A错误；B、“倒影”是实像，可以成在光屏上，故B错误；C、水球具有中间厚，边缘薄的特点，因此水球相当于一个凸透镜，成倒立缩小的实像，照相机是利用这一成像原理制成的；故C正确；D、透过水球看到倒影，说明凸透镜成实像，当王亚平向后远离“水球”时，物距增大，像距减小，像变小，即“倒影”会变小，故D错误．故选C．例1.3.4假期到了，公园里游人如织，其中三位游客在同一地点，分别用不同型号的A、B、C相机（它们所用的底片规格相同），对着同一个亭子各拍的照片如图甲、乙、丙所示．拍照时景物到照相机的距离________（填：“大于”、“小于”或“等于”）照相机二倍焦距；图中照相机的暗箱长度相当于_____（填：“焦距”、“像距”或“物距”）；照片_______是用A 拍摄的．【答案】大于；像距；甲【解析】如图从A→B→C，像距逐渐减小，像逐渐变小．所以，甲是A拍摄的，乙是B拍摄的，丙是C拍摄的．例1.3.5爱好摄影的小权同学，探究了“凸透镜成像规律”后，对如图17所示的两张同一个场景的两张照片产生了浓厚的探究兴趣。