深圳南山区学府中学物理光的折射 透镜(提升篇)(Word版 含解析)

一、初二物理光的折射透镜实验易错压轴题（难）
1．如图所示，张沐同学在老师指导下做“探究凸透镜成像规律”的实验。

(1)当蜡烛位于图中B处时，移动光屏到D处，观察到光屏上呈现清晰的像，此时像和物大小相等，则该凸透镜焦距为______cm；
(2)张沐同学把蜡烛移到A处，屏上的像变模糊，要使像变清晰，光屏应向______（选填“左”或“右”）适当移动，此时光屏上的像应该是倒立、______的实像；
(3)在上述(2)操作的基础上，老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像又变得模糊，张沐同学发现当光屏向左移动适当距离后像又清晰。

由此可知，老师所戴的眼镜是______透镜，它对光线有______作用；
(4)随着实验的进行，蜡烛变短，为了使像仍成在光屏中央，此时最合理的办法是______。

【答案】10.0 左缩小凸会聚向上调蜡烛
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]像和物大小相等，根据凸透镜的成像规律可知，物距和像距大小都等于两倍焦距，而物距是20.0cm，那么该凸透镜焦距为10.0cm。

(2)[2]张沐同学把蜡烛移到A处，这时物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，像距在一倍焦距与两倍焦距之间，即所成的清晰像在60.0cm到70.0cm之间，那么光屏应向左适当移动。

[3]由上述可知，物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律，此时光屏上的像应该是倒立、缩小的实像。

(3)[4][5]假设老师所戴的眼镜是凹透镜，凹透镜的作用是把光线发散，那么蜡烛的光经过凹透镜后会发散，再经过凸透镜，最后所成的清晰像在光屏的后方，但是题中是把光屏往左移动得到清晰的像，这与题意不符合，所以老师戴的不是凹透镜；假设老师所戴的眼镜是凸透镜，凸透镜的作用是把光线会聚，那么蜡烛的光经过凸透镜后会会聚，再经过凸透镜，最后所成的清晰像在光屏的前方，题中是把光屏往左移动得到清晰的像，这与题意相符合，所以老师戴的是凸透镜。

凸透镜对光线有会聚作用。

(4)[6]随着实验的进行，蜡烛变短，烛焰会向下移动，为了使像仍成在光屏中央，烛焰、凸透镜的光心、光屏的中心应在同一高度，此时最合理的办法是向上调蜡烛。

2．如图，在某次探究凸透镜成像规律的实验中：
(1)小明想知道实验中某块透镜的焦距，做了实验甲，镜面正对着太阳光，在透镜下面放上白纸（纸、镜平行），测出透镜与白纸间距s/cm与对应的白纸被烤焦的时间t/min，绘出图像乙，可判断该透镜的焦距f为______cm；
(2)如图丙，当把一块焦距为15 cm的凸透镜固定在50cm刻度线位置，蜡烛固定在15cm
刻度线位置时，光屏应在______（填“Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ”）区域内左右移动，直到在光屏上像最________时，才能确定像的位置。

(3)实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，导致光屏上的像向____（上/下）移动；为了使烛焰的像能成在光屏中央，在不更换实验器材的情况下，最科学可行的方法是将
___________。

【答案】12 Ⅱ清晰上蜡烛向上移动适当的距离
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]太阳光是平行光，经凸透镜折射后，会聚在焦点，在焦点光线的能量最强，其它位置光线较弱，能量最强则温度上升最快，在较短时间内能把白纸烤焦，从图乙可看到，当透镜与白纸间距是12cm时，烤焦的时间最短，那么焦距是12cm。

(2)[2][3]根据凸透镜的成像规律可知，物距
u f
=>
35cm2
则像距大于一倍焦距小于两倍焦距，即
<<
15cm30cm
v
清晰像应该在65.0cm至80.0cm处，即光屏应在Ⅱ区域内左右移动，才能成清晰的像。

(3)[4]实验过程中，燃烧的蜡烛在不断缩短，根据“过光心的光线其传播方向不变”可知，光屏上的像向上移动。

[5]为了使烛焰的像能成在光屏中央，在不更换实验器材的情况下，由过光心的光线传播方向不变可知最科学可行的方法是将蜡烛向上移动适当的距离，那么烛焰的像会向下移动。

3．在探究凸透镜成像规律时，如图甲所示，将凸透镜A固定在光具座上35cm刻度线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5cm刻度线处，移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，由凸透镜A成像中物距和像距的变化关系画出图像如图乙所示；接着保持蜡烛的位置不变，将凸透镜A换为凸透镜B并保持位置不变，移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的像，如图丙所示：
(1)请根据上述实验现象和凸透镜成像规律判断；凸透镜A的焦距是_____cm，凸透镜A的焦距_____（填“大于”“小于”或“等于”）凸透镜B的焦距；
(2)在图甲中，保持凸透镜位置不动，把蜡烛向右移动5cm，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向_____（填“左”或“右”）移动一段距离，像将_____（填“变
大”“变小”或“不变”）；
(3)图丙所示的实验现象可以说明_____（填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”）的成像特点；若将远视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了，若保持凸透镜和蜡烛的位置不动，应使光屏_____（填“靠近”或“远离”）凸透镜，才能在光屏上再次看到烛焰清晰的像；
(4)当光屏上出现烛焰清晰的像时，如果用遮光板挡住透镜的上半部分，我们观察光屏时，将会在光屏上看到_____。

A．烛焰像的下半部分 B．烛焰像的上半部分
C．烛焰完整的像，像的亮度变暗 D．烛焰完整的像，像的亮度不变
【答案】10 小于右变大幻灯机靠近 C
【解析】
【分析】
（1）要解决此题，根据凸透镜成像的规律之一，物距等于二倍焦距成倒立等大实像；通过图象分析出该凸透镜的焦距；根据物距和凸透镜的焦距关系，求出两个凸透镜的焦距，比较焦距大小；
（2）凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变大；
（3）当f<u<2f时，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪；远视眼镜即为凸透镜，凸透镜能使光线会聚的特点，在眼睛前面放一个凸透镜，就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上；
（4）凸透镜成像属于光的折射现象，物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像；如果凸透镜的口径大，透过的光多，像就亮；口径小，透过的光少，像就暗。

【详解】
(1)[1]由图乙知，当物距为20cm时，像距也为20cm，根据凸透镜成像的规律，物距等于2倍焦距时，成倒立等大的实像，此时像距与物距相等；由于
220cm f =
则
10cm f =
[2]由甲图可知，此时成倒立、缩小的实像，
35cm 5cm 30cm u =-=
物距在2u f >范围内，即
A 30cm 2f >
所以凸透镜A 的焦距范围为
A 15cm f <
由乙图可知，此时成倒立、放大的实像，
35cm 5cm 30cm u =-=
物距在2f u f <<范围内，即
B B 30cm 2f f <<
所以凸透镜B 的焦距范围为
B 15cm 30cm f <<
故凸透镜A 的焦距小于凸透镜B 的焦距。

(2)[3][4]在甲图中，保持凸透镜不动，原来蜡烛距离凸透镜30cm ，蜡烛右移5cm 后，物距变为25cm ，根据凸透镜成像特点，物距变小，像距变大，所以光屏应向右移动，像距比原来更大，则像将变大。

(3)[5]由图丙可知，此时成的是倒立、放大的实像，其应用是幻灯机。

[6]因凸透镜对光线有会聚作用，可使远视眼看物体时使来自近处的物体的光会聚在视网膜上；当用远视眼镜时，会将像向凸透镜靠近，故应将蜡烛靠近凸透镜。

(4)[7]如果用遮光板挡住透镜的上半部分，下半部分仍能会聚光线成完整的像，但由于会聚的光线比原来减少，所以像比原来变暗，故选C 。

4．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，某小组同学利用焦距为10厘米的凸透镜、高为3厘米的发光体，光屏和光具座进行实验，将测得的物距u 、像距v 以及所成像的高L 像分别记录在下表中．在验证得到凸透镜成像的初步规律后，为了进一步研究，他们进行适量的运算，将结果分别记录在下表的后两列中．
3
30.0 15.0 1.50 0.50 45.0 4
18.0 22.5 3.75 1.25 40.5 5
16.0 26.7 5.00 1.67 42.7 6 14.0 35.0 7.50
2.50 49.0
①根据实验需要16-的数据，分析比较像距v 随物距u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，__________
②根据实验序号16-的数据，分析比较像高L 像与/v u 的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，__________
③该小组同学继续利用表中的数据及相关条件，分析、归纳得出结论
（a ）根据实验序号13-的数据，分析比较物距变化量u ∆与相距变化量v ∆的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是：__________
（b ）根据实验序号16-的数据，分析比较物距u 变化时，L 像、u v +的变化情况，可得出得初步结论是：__________．
【答案】像距随着物距的减小而增大 同一发光体的像高L 像和/v u 成正比 同一发光体经同一凸透镜折射后，当u v ∆>∆时，成缩小的实像 当像高小于物高时，u v +随着u 的减小而减小；当像高大于物高时，u v +随着u 的减小而增大
【解析】
【分析】
【详解】
①[1]同一凸透镜，焦距保持不变，观察比较实验序号1至6，可得物距逐渐减小而像距逐渐增大．
②[2]同一凸透镜，焦距保持不变，观察比较实验序号1至6，可得像高L 像和
v u
的比值恒定为3．
③（a ）[3]实验2序号与1序号相比，10.0u cm ∆=，0.5v cm ∆=，实验3序号与2序号相比，20.0u cm ∆=， 2.5v cm ∆=，像高均小于物高．
（b ）[4]观察实验序号1至3可得，像高L 像小于物高，当物距减小时，u v +也逐渐减小；观察实验序号4至6可得，像高L 像大于物高，当物距减小时，u v +反而逐渐增大．
【点睛】
此题是探究凸透镜成像的规律，考查了凸透镜成像的规律的归纳与总结．凸透镜动态成像规律：凸透镜成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小．、逐一分析实验数据，在分析表格中数据时，要注意分析物距的变化、像距的变化及成像特点的变化，同时要注意像距与物距与焦距之间的关系．
5．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，进行了如图所示实验。

(1)该凸透镜的焦距是______cm；
(2)现将蜡烛移动距凸透镜30cm处，则在光屏上得到一个______、倒立的实像，现将蜡烛靠近凸透镜5cm，保持凸透镜、光屏位置不变，可在烛焰和凸透镜之间插入一个适当的
______透镜，也能在光屏上得到一个清晰的像。

【答案】10.0 缩小凸
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，所以从图中可以看到，该凸透镜的焦距是
f==
40.0cm-30.0cm10.0cm
该凸透镜的焦距是10.0cm。

(2)[2]现将蜡烛移动距凸透镜30cm处，这时物距大于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，在光屏上得到一个缩小、倒立的实像。

[3]现将蜡烛靠近凸透镜5cm，这时物距变小，还是大于两倍焦距，根据凸透镜的动态成像规律，物体靠近，则像远离凸透镜，这时清晰的像在光屏后方，为了也能在光屏上得到一个清晰的像，可在烛焰和凸透镜之间插入一个适当凸透镜，凸透镜有会聚作用，这样清晰的像会靠近凸透镜。

6．某同学做“探究凸透镜成像规律”的实验，当烛焰、凸透镜、光屏位于如图所示的位置时光屏上出现了烛焰清晰的像：
(1)该同学看到光屏上所成的像是一个烛焰_________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的像；
(2)若将蜡烛向右移动少许，光屏应向_________移动才能再次成清晰的像，此像的大小比刚才的像要_________（选填“大”或“小”）一些；
(3)若蜡烛和光屏保持图示位置不变，将透镜向左移动_________cm可以在光屏上再次形成清晰的像。

【答案】缩小右大 25
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图知，物体和所成的像在凸透镜的两侧，而物距u=40cm，像距v=15cm，即u>v，所以光屏上所成的像是缩小的。

(2)[2][3]由凸透镜的成像规律知，当物距变小时，像距要变大，才能再次在光屏上得到清晰的像，而像的大小要比移动前的要大一些。

(3)[4]根据光路可逆，若蜡烛与光屏不动，只移动透镜，要想再次成清晰的像，须让此时的物距为15cm，像距为40cm，那么凸透镜就应该移动到25cm处。

7．如图在探究“凸透镜成像规律”的实验中：
（1）蜡烛、凸透镜（焦距为10cm）光屏依次放在光具座上，要使烛焰的像能呈在光屏的中央，需要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在________上；
（2）①将点燃的蜡烛放置在光具座上20cm刻度线处，移动光屏到65cm刻度线处，蜡烛在光屏上成清晰的像，该像是________（填“倒立”或“正立”）的________（填“缩小”或“等大”或“放大”）的实像；________（选填“照相机”或“幻灯机”）就是利用这一成像特点制成；
②保持透镜位置不变，如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应进行的操作是：
________；
③保持透镜位置不变，若将图中点燃的蜡烛和光屏互换位置，则在光屏上________成像（选填“能”或“不能”）。

【答案】同一高度倒立缩小照相机蜡烛往透镜方向移动，同时光屏往远离透镜方向移动能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]要使烛焰的像能呈在光屏的中央，需要调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上。

(2)[2][3][4]由题意可知，物距大于两倍焦距，像距大于一倍焦距，小于两倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，这时所成的清晰像是倒立、缩小的实像；照相机就是利用这一成像特点制成的。

[5]根据凸透镜的动态成像规律，如果想在光屏上得到更大的清晰的像，应进行的操作是：蜡烛往透镜方向移动，同时光屏往远离透镜方向移动，这时清晰的像会越来越大。

[6]在互换位置之前，成倒立、缩小的实像，互换位置之后，物距小于两倍焦距、大于一倍焦距，而像距大于两倍焦距，根据光路的可逆性，这时成倒立、放大的实像。

在光屏上是能成像的。

8．小华进行“探究凸透镜成像规律”的实验。

如图所示，实验桌上备有带支架的蜡烛、光屏、凸透镜A、凸透镜B、平行光光源（接通电源后可发出平行光）、光具座等器材。

(1)根据图甲所示，该凸透镜A的焦距是f A=_____cm。

(2)如图乙，实验时，需要把凸透镜A、光屏和蜡烛烛焰的中心调到_____。

(3)如图乙，小华把凸透镜A固定在光具座上50cm刻度线处，将蜡烛移至光具座上20cm 刻度线处，移动光屏，直到烛焰在在光屏上成清晰的像，则该像是_____（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，此成像特点常应用在_____（选填“放大镜”“照相机”或“幻灯机”）上。

(4)保持蜡烛位置不变，小华用焦距f B为12cm的凸透镜B替换凸透镜A，将凸透镜B固定在光具座上50cm刻线处，若想在光屏上得到清晰的像，光屏向_____（选填“左”或“右”）移动。

【答案】10cm 同一水平高度缩小照相机右
【解析】
【分析】
(1)根据凸透镜焦点和焦距的定义进行判断．焦点到凸透镜光心的距离即为焦距。

(2)为使像成在光光屏中央，应把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上。

(3)掌握凸透镜成像的规律及应用，知道照相机是根据当物距大于2倍焦距时，成缩小倒立实像的原理制成的。

(4)物距大小不变，但是凸透镜的焦距变小，会聚能力变强，相当于物距增大，根据凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大进行判断。

【详解】
(1)[1]由图甲可知，平行光光源发出平行于透镜主光轴的平行光照射到凸透镜A上，在透镜另一侧移动光屏直到光屏上的光斑最小，则最小的光斑即为焦点，焦点到凸透镜光心的距离为10.0cm，所以凸透镜的焦距f A=10.0cm。

(2)[2]把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，将烛焰、凸透镜、光屏三者中心调到同一高度上，其目的是使像成在光屏中央。

(3)[3][4]如图乙所示，保持凸透镜A位置不变，将点燃的蜡烛放在光具座上20cm刻线处时，此时物距
u=-=
50.0cm20.0cm30.0cm
则物距大于2倍焦距，移动光屏，此时应该能成一个倒立、缩小的实像，照相机是根据这个原理制成的。

(4)[5]保持蜡烛与凸透镜在如图所示的位置不变，用焦距f B为12cm的凸透镜B替换凸透镜A，凸透镜的焦距变大，对光线的会聚能力变弱，像距要增大，则光屏要向右移动靠近凸透镜。

9．物理兴趣小组在探究“凸透镜成像的规律”实验时：
(1)用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距为_____cm。

(2)图乙是某次实验时观察到的现象，生活中的_____（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）是利用这一原理制成的。

保持凸透镜不动，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向_____（选填“左”或“右”）移动一段距离，像_____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

(3)实验时，光屏上得到了蜡烛清晰的像，一个同学不小心在凸透镜上溅了一个小泥点，则光屏上_____（选填“有”或“没有”）完整的像。

【答案】10 照相机左变小有
【解析】
【详解】
(1)[1]平行光线经过凸透镜时，会会聚在焦点，从图甲可以看到，凸透镜的焦距是10cm；
(2)[2]从图乙可以看到，物距大于像距，根据凸透镜的成像规律可知，成倒立缩小的实像，生活中的照相机是利用这一原理制成的；
[3][4]根据凸透镜的动态成像规律可知，把蜡烛向左移动一段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，应该把光屏向左移动一段距离，像是变小的；
(3)[5]凸透镜上溅了一个小泥点，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但仍然有一部分的光通过凸透镜会聚成像，因此光屏上还是会有完整的像。

10．小伟用如图甲所示的实验装置探究“凸透镜成像的规律”，所用凸透镜的焦距为10cm
（1）小伟在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、凸透
镜、光屏的中心在同一水平直线上，这样做的目的是：_____。

（2）实验过程中，凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。

当蜡烛距离凸透镜15cm 时，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、_____的实像（选填“放大”、“等大”或“缩小”）。

（3）接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离，为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像，他应将光屏向_____透镜方向移动（选填“靠近”或“远离”）此时的像与步骤（2）中的像相比，大小将变_____。

（4）如图乙所示，小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处，移动光屏，再次得到烛焰清晰的像，利用该成像规律制成的光学仪器是_____（选填“放大镜”投影仪”或“照相机”）。

小伟发现，随着蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像会向_____移动。

【答案】使像成在光屏的中央放大靠近小照相机上
【解析】
【详解】
第一空．将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。

点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在在同一水平直线上。

其目的是使像成在光屏的中央；第二空．实验过程中，凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。

当蜡烛距离凸透镜15cm 时，f＜u＜2f，凸透镜成倒立放大的实像，所以移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、放大的实像；
第三空．接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离，为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，他应将光屏向靠近透镜方向移动；第四空．像距变小了，所以此时的像与步骤（2）中的像相比，像将变小；
第五空．如图乙所示，小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处，此时物距大于2倍焦距时，成倒立缩小实像，利用该成像规律制成的光学仪器是照相机；
第六空．实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，或根据过光心的光线传播方向不变，可判断光屏上成的像会向上移动。