成都市棕北中学(科院校区)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．某同学利用图示装置来研究凸透镜成像．
（1）如图所示，当凸透镜位于光具座上A处时，恰好在光屏上成清晰的像，成的是
________（正立/倒立）的像．蜡烛燃烧一段时间后，烛焰的像将位于光屏中心的
________方；
（2）在保持（1）中蜡烛和光屏位置不变的情况下，将凸透镜向右移到B处（图中未标出），光屏上再次成清晰的像，成的是________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像；
（3）在上述探究活动中，若已知蜡烛与光屏间的距离为L0，与凸透镜第一次所在位置A间的距离为L，如图所示，则该透镜焦距f________ L（选填“＞”、“＜”或“=”），透镜先后两次所在位置A、B之间的距离S=________（用L0、L表示）．
（4）当光屏上呈现清晰的像时，保持发光体“F”和凸透镜位置不变，取一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，所成的像与原来的像相比，你可观察到的现象有________．
【答案】倒立上缩小＜L0-2L相比原来暗
【解析】
（1）除了作为放大镜的作用外，凸透镜所成的像都是倒立的实像，蜡烛燃烧一段时间后高度减小，由于所成像是倒立的，烛焰的像将位于光屏中心的上方；
（2）凸透镜向右移动直到再次成清晰的像时，物距必将大于两倍的焦距，所成像为缩小、倒立的实像；
（3）在A点时，成放大、倒立的实像，此时物距在一倍焦距到二倍焦距之间，即f；在B 点时，成倒立、缩小的实像，由于光屏和蜡烛位置不变，则A点时的物距和B点时的像距长度相等，所以A、B间距离为L0-2L．
（4）用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗．
故答案为(1). 倒立上 (2). 缩小 (3). ＜L0-2L (4). 相比原来暗
2．小丽同学用焦距为15cm的凸透镜做“探究凸透镜成像的规律”实验：
(1)实验过程中，当蜡烛与凸透镜的距离如图甲所示时，光屏上会得到一个清晰的倒立、______的实像，如果在凸透镜前放一个近视镜，小丽需要向______（填“左”或“右”）移动光屏才能看到烛焰清晰的像；
(2)如图乙所示，一条平行于凹透镜主光轴的光线，经凹透镜和凸透镜折射后恰好经过A 点，请在图中画出经过两透镜后的折射光线______。

（F为凹透镜的虚焦点）
【答案】等大右
【解析】
【分析】
(1)根据物体在凸透镜的二倍焦距处的成像性质进行判断；正常的眼睛可以将光线会聚在视网膜上。

近视眼会将物体的像呈在视网膜之前，应该佩戴凹透镜进行矫正。

远视眼会将物体的像呈在视网膜之后，应该佩戴凸透镜进行矫正；
(2)根据凹透镜对光线有发散作用作图。

【详解】
(1)[1]由题意和图甲可知，凸透镜的焦距是15cm，物距
=-==
u f
50cm20cm30cm2
同理像距等于2f，由凸透镜成像规律可知，此时光屏上会得到一个倒立、等大的实像。

[2]在蜡烛和透镜之间放上一个近视镜，近视眼镜（凹透镜）对光线有发散作用，使光线延迟会聚，为了使光屏上还能出现清晰的像，则光屏需要适当向右移动。

(2)[3]平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过焦点，由题意可知该光线经凸透镜折射后恰好经过A点，据此完成光路图，如图所示：
3．在“探究凸透镜成像的规律”实验中：
(1)实验前，必须在光具座上将烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调整到___________；
(2)图甲中的凸透镜相当于眼睛的晶状体，光屏相当于眼睛的___________；
(3)正确安装并调节好实验装置后，小芳同学在图甲所示的光屏上看到了烛焰清晰的像，则她看到的是___________（填“倒立”或“正立”）、___________（填“放大”或“缩小”）的实像；
(4)若保持蜡烛和凸透镜的位置不变，把光屏向右移动一小段距离后，要想在光屏上再次得到清晰的像，可在蜡烛与凸透镜之间放一个焦距合适的___________（填“近视”或“远视”）眼镜；
(5)某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成“F”形的LED灯，并在光屏上贴方格纸，如图乙所示，请写出改进后的装置的一个优点：_________________；
(6)为了方便从不同角度观察光屏上的像，光屏应选用较___________（填“粗糙”或“光滑”）的白色硬纸板。

【答案】同一高度视网膜倒立缩小近视实验现象更明显、便于观察、减少了污染等粗糙
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]实验前，必须将烛焰、凸透镜、光屏三者的中心调整到同一高度处，这样烛焰的像才能成在光屏的中心。

(2)[2]眼睛看物体时，晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏。

(3)[3][4]由图知，像距小于物距，此时成倒立、缩小的实像。

(4)[5]把光屏向右移动一小段距离，要想在光屏上再次得到淸晰的像，应使像向右移动，则需在凸透镜和蜡烛之间放置适当的凹透镜，近视眼镜是一个凹透镜。

(5)[6]蜡烛换成LED灯的优点：实验现象更明显、便于观察、减少了污染等；光屏换成带有方格光屏的优点：便于比较像的大小。

(6)[7]为了方便从不同角度观察光屏上的像，应该使光线发生漫反射，即光屏应选用较粗糙的白色硬纸板。

4．如图所示，在探究“凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛在光屏上成倒立、等大的像，则凸透镜的焦距为____ cm。

实验时，老师把眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上烛焰的像变模糊了；接着，她可将蜡烛 _____（选填“靠近”或“远离”）凸透镜，在光屏上又看到烛焰清晰的像，老师的视力缺陷是_____（选填“近视眼”或“远视眼”）。

【答案】10.0 远离近视眼
【解析】
【分析】
【详解】
[1]由图示可知物距为20.0cm，且此时所成的是倒立、等大的实像，那么2f=20cm，所以凸透镜的焦距f=10.0cm。

[2][3]实验时把眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，光屏上的像变模糊了，是因为此蜡烛发出的光被发散了，所成的像应在光屏的位置之后，所以光屏上的像变模糊了，那么光屏的位置应远离凸透镜。

而老师的眼镜是近视眼镜。

若放在蜡烛和凸透镜之间的远视镜，那么蜡烛的光线被会聚了，则它的像在光屏尚未移动时，不会出现在光屏上。

5．做“探究凸透镜成像规律”的实验。

如图所示，一束平行光射向凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，该凸透镜的焦距是____________cm。

(1)点燃的蜡烛、凸透镜、光屏三者在光具座上的位置如图之所示，则烛焰的像将成在光屏的_______（选填“上方”或“下方”）；
(2)调整好蜡烛的高度后，图乙中烛焰在光屏上成一清晰的像（未画出），则该像是倒立、______的实像；
(3)图乙中，若把蜡烛移到42cm刻度线处，此时需要在A点处向______（选填“左”或“右”）观察，才能看到烛焰的像。

【答案】10 上方放大左
【解析】
【分析】
【详解】
[1]一束平行光射向凸透镜，在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，即凸透镜的焦点，焦点到凸透镜的距离即为凸透镜的焦距，如图甲所示，该凸透镜的焦距
f=40cm-30cm=10cm
(1)[2]如图乙所示，蜡烛焰心、透镜、光屏三者的中心不在同一高度上，蜡烛焰心低于透镜、光屏的中心，光线经凸透镜折射后成像在光屏的上半部分。

(2)[3]如图乙所示物距小于像距，且在光屏上能够得到实像，故此时物距大于一倍焦距且小于两倍焦距，在光屏上成倒立、放大的实像。

(3)[4]若把蜡烛移到42cm刻度线处，此时物距
u=50-42cm=8cm
此时物距小于一倍焦距，在光屏上成正立、放大的虚像，光屏承接不到，只能在凸透镜的右侧看向凸透镜才能看到像，即此时需要在A点处向左观察，才能看到烛焰的像。

6．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的焦距是10cm，按照实验要求安装好实验器材，如图所示。

(1)点燃蜡烛，当蜡烛、凸透镜在图所示位置时，移动光屏，在光屏上______ （选填“能”或“不能”）得到清晰的像。

(2)保持凸透镜位置不变，将光屏移回至50cm刻度处，把蜡烛移至15cm刻度处后，再将光屏向________ （选填“左”或“右”）移动到适当位置，能在光屏上得到清晰的
__________（选填“正立”或“倒立”）、______ （选填“放大”或“缩小”）的像。

【答案】不能右倒立放大
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]已知凸透镜的焦距是10cm，如图所示物距
u=30cm-20cm=10cm
物距等于一倍焦距，此时光屏上不能成像。

(2)[2][3][4]保持凸透镜位置不变，把蜡烛移至15cm刻度处后，此时物距
u'=-=
30cm15cm15cm
物距大于一倍焦距且小于两倍焦距，此时光屏上成倒立、放大的实像，像距大于两倍焦距；由题意可知应将光屏向右移动才能在光屏上得到清晰的像。

7．丁丁用一个焦距未知的透镜和相关器材探究“凸透镜成像的规律”：
（1）如图甲所示，只需将凸透镜向_______（填“左”或“右”）调节到适当位置即可测出凸透镜焦距；
（2）丁丁把点燃的蜡烛安装在光具座上，如图乙所示。

此时只需调节 ______（填“蜡烛”或“光屏”）到适当的位置，光屏上便会出现______（填“正立”或“倒立”）、
______（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。

此规律在生活中的应用是 ______（填“照相机”或“投影仪”）。

（3）若器材的位置仍如图乙所示，丁丁只需要在蜡烛和凸透镜之间放置一个焦距合适的______（填“凸透镜”或“凹透镜”），也可以在光屏上看到清晰的像。

【答案】左光屏倒立放大投影仪凸透镜
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图可知，将凸透镜向左移动，光屏上的光斑将变小，当光屏上出现最小最亮的光斑时，该点为凸透镜的焦点，测量焦点到凸透镜光心的距离即为凸透镜的焦距。

(2)[2][3][4]由图甲可知，凸透镜的焦距大于15cm，图乙中蜡烛和光屏之间的距离为45cm，小于4倍焦距，所以只移动凸透镜，在光屏上不可能出现实像；图乙中凸透镜到光屏的距离等于15cm，小于1倍焦距，所以只移动蜡烛，在光屏上不可能出现实像；图乙中凸透镜到蜡烛的距离等于30cm，大于1倍焦距小于二倍焦距，而凸透镜到光屏的距离较小，所以只移动光屏到适当位置，光屏上会出现倒立放大的实像，生活中的投影仪就是利用这一原理工作的。

(3)[5]图乙中此时成像在光屏后，相当于远视眼，所以在像在蜡烛和凸透镜之间放置一个焦距合适的凸透镜，也可以在光屏上看到清晰的像。

8．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 。

9．如图所示，回顾“探究凸透镜成像的规律”实验，并解答下列问题。

（1）如图甲是小明利用让太阳光粗测焦距的情况，此时光屏上出现一个最小最亮的光斑，则该凸透镜的焦距为________cm ；
（2）小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镜放在标尺上50cm 刻度处，把蜡烛放在
20cm刻度处，移动光屏，直到光屏上出现清晰的像。

生活中利用此时成像原理工作的仪器是___________（选填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）；
（3）保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向右移动到35cm刻度处时，光屏向________（填“左”或“右”）移动会得到一个______________________像；
（4）若步骤（3）中未调节光屏的位置，则可以在凸透镜的左侧加一个__________（填“凸”或“凹”）透镜，才可能在光屏上得到清晰的像；
（5）若将蜡烛移到标尺上40cm和50cm之间的某一位置，此时应_________光屏，从凸透镜的_________侧（选填“左”或“右”）透过透镜去观察成像情况。

【答案】10 照相机右倒立放大的实凸取下右
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]平行于主光轴的光线经过凸透镜后，会会聚于焦点，从图甲可以看到，凸透镜所在的位置是10cm，会聚点在0cm，所以该凸透镜的焦距是10cm。

(2)[2]从图乙可以看到，物距大于两倍焦距，像距大于一倍焦距、小于两倍焦距，这是成倒立缩小的实像，生活中利用此时成像原理工作的仪器是照相机。

(3)[3][4]根据凸透镜的成像规律，保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向右移动到35cm刻度处时，这时物距大于一倍焦距、小于两倍焦距，得到清晰的像是倒立放大的实像，而像距是大于两倍焦距的，这时光屏应该向右移动。

(4)[5]若步骤(3)中未调节光屏的位置，这时所成的像在光屏后方，则可以在凸透镜的左侧加一个凸透镜，使光线会聚程度大些，所成的像往前移，成在光屏上。

(5)[6][7]若将蜡烛移到标尺上40cm和50cm之间的某一位置，这时物距小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，成正立放大的虚像，此时应取下光屏，从凸透镜的右侧透过透镜去观察成像情况。

10．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、透镜和光屏的位置如图甲所示。

（1）图甲中光屏上呈一清晰的像，该像是倒立、_______（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像。

（2）图甲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__________（选填“左”或“右”）移动。

（3）图甲中固定透镜位置不变，将蜡烛移到35cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向__________（选填“左”或“右”）移动。

（4）图甲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__________（选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片。

（5）图乙是通过实验得到的凸透镜成像时像距v和物距u关系图像，由图像可知：凸透镜成缩小的像时，物体移动速度v1与像移动的速度v2的大小关系是：v1________v2。

【答案】等大右右远视＞
【解析】
【详解】
(1)[1]如图甲所示，蜡烛到凸透镜的距离即物距，与光屏到凸透镜的距离即像距都为
20cm，物距等于像距等于两倍焦距，则该凸透镜的焦距为10cm，根据凸透镜成像规律，此时光屏上成的是倒立、等大的实像；
(2)[2]图甲中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，此时物距大于两倍焦距，成倒立、缩小的实像，像距在一倍焦距与两倍焦距之间，所以应该将光屏向右移动；
(3)[3]图甲中固定透镜位置不变，将蜡烛移到35cm刻度线处，此时物距在一倍焦距与两倍焦距之间，成倒立、放大的实像，像距大于两倍焦距，所以应该将光屏向右移动；
(4)[4]图甲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，而凸透镜能矫正远视眼，所以该眼镜片是远视眼镜的镜片；
(5)[5]根据凸透镜成像规律可知，当物体位于两倍焦距以外时才成缩小的像，所以通过乙图分析凸透镜成像时像距v和物距u关系图像，应该看物距大于20cm时，从图中我们可以看到当物距由20cm增大到40cm时，像距由20cm减小到15cm，由此可知，物体移动的速度v1是大于像移动的速度v2的。