【精选】北师大版物理八年级上册 光的折射 透镜(培优篇)(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．康巴什是全国首个以城市景观命名的国家4A级景区，来自南京的小华拍了一张康巴什大桥的照片，如图甲，感觉有点小，更换镜头站在原地又拍了一张，如图乙。

两次像的大小不同是何原因呢？他猜想可能是两个镜头的焦距不同造成的，为此，返校后小华在实验室找来相关器材进行了以下探究：
(1)如图丙，他先将f＝10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度处，再将蜡烛放在10cm 刻度处，移动光屏直到成清晰的像，此时光屏应在_____刻度范围内。

(2)基于实验目的，接下来他换用f＝5cm的凸透镜仍固定在50cm刻度处，保持蜡烛位置不变，移动光屏找到最清晰的像，此像大小比(1)中所成的像_____。

(3)依据(2)问的结论，他又联想到望远镜的物镜（凸透镜）和目镜（凸透镜）的焦距大小也不同，为了尽可能成更大更清晰的像，则f物_____f目，若将物镜和目镜互换位置，站在原地看同一物体，此时所成像的大小_____不换位置时所成像的大小（均选填
“＞”“＜”“＝”）。

【答案】60﹣70cm 变小＞＜
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]当焦距为f＝10cm，由图可知物距u＝40cm，那么u＞2f，此时的像距在一倍焦距和二倍焦距之间，即在60﹣70cm之间。

(2)[2]换用f＝5cm的凸透镜仍固定在50cm刻度处，保持蜡烛位置不变，焦距变小，相当于增大了物距，物距变大时实像会变小。

(3)[3] [4]望远镜的物镜相当于是照相机，成的是倒立、缩小的实像，为了使像更大一些，应增大焦距，望远镜的目镜相当于是放大镜，在物距不变的情况下，焦距越小，成的像越大，由于望远镜的长度不变，故为了成更大的像，应使f物＞f目。

若将物镜和目镜互换位置，站在原地看同一物体，由于在光的折射中，光路是可逆的，放大作用没有改变，此时所成像要小于不换位置时所成像的大小。

2．物理兴趣小组的同学们用如图甲所示的器材“探究平面镜成像的特点”。

(1)实验中选取完全相同的两支蜡烛A、B，是为了探究像与物的________关系。

(2)在玻璃板的同一侧，小明同学通过玻璃板看到了蜡烛A的两个像。

请写出解决这一问题的办法是___________。

(3)图乙是某组同学用白纸记录的蜡烛和它所成的像的位置关系。

分析图中信息可得出平面镜成像的特点：像和物到平面镜的距离____________；像和物的连线与平面镜
____________。

有同学将白纸沿直线MN对折后发现蜡烛的位置和它的像的位置重合，所以平面镜成像的特点又可表述为：平面镜成的像与物体关于镜面____________。

(4)关于此平面镜成像特点的探究实验过程，下列说法正确的是________。

A．玻璃板必须与纸面垂直
B．实验中两支蜡烛都必须点燃
C．移去蜡烛B，在其原来的位置上放置一块光屏，光屏上不能呈现蜡烛的像；
D．做多组数据可以减小实验误差
【答案】大小换用较薄的玻璃板相等垂直对称 AC
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]实验中选取完全相同的两支蜡烛A、B，在玻璃板前面放一支点燃的蜡烛A，再拿一支没点燃的相同的蜡烛B，在玻璃板后面移动，直至与蜡像A的像重合，是为了探究像与物的大小关系。

(2)[2]由于像是由光的反射形成的，而普通玻璃的两面都能反射光，能成两个像，所以通过玻璃板该同学看到了同一个蜡烛的两个像，故实验时应换用较薄的玻璃板。

(3)[3][4]分析图2中信息可得出平面镜成像的特点∶像和物到平面镜的距离相等；像和物的连线与平面镜垂直。

[5]如果将白纸沿直线MN对折，会发现蜡烛的位置和它的像的位置重合，这说明平面镜成的像与物体关于镜面对称。

(4)[6]A．为了使蜡烛与前面蜡烛的像完全重合，玻璃板要与纸面垂直，故A正确；
B．在实验中，将一支蜡烛点燃并放在玻璃板的前边，用一支相同的蜡烛放在玻璃板的后边，是为了确定像的位置和比较像的大小。

若将后边的蜡烛点燃，结果使得玻璃后面太亮，更不容易发生反射，所以像会更不清晰，故B错误；
C．光屏能承接实像，虚像不能承接在光屏上，使用光屏是为了验证平面镜所成像的虚实，
故C正确；
D．在平面镜成像特点的探究实验中，做多次实验获得多组数据是为了得到普遍的规律，故D错误。

故选AC。

3．如图所示，请回答下列问题：
(1)如图甲所示，一束平行光通过凸透镜在光屏上形成一个最小最亮的光点。

若用此凸透镜探究凸透镜成像规律，在乙图的基础上将蜡烛移至20cm刻度线处，则应将光屏______（选填“远离”或“靠近”）凸透镜，再次在光屏成倒立、______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像；
(2)在乙图的基础上，保持蜡烛、凸透镜位置不动，在蜡烛和凸透镜之间放置______（选填“远视镜"或“近视镜”），将光屏远离后，会再次在光屏成清晰的像；
(3)如果将凸透镜换成平面镜，保持蜡烛与平面镜的距离不动，移动光屏到合适位置，
______（选填“能”或“不能"）在光屏成清晰的像。

【答案】靠近缩小近视镜不能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]由图甲知，实验所用的凸透镜的焦距f=10cm。

而乙图中，蜡烛与透镜的距离小于二倍焦距大于一倍焦距，此时的像距大于物距，当蜡烛移到20cm刻度线处，此时的物距大于二倍焦距，比第一次的物距大，则像距比第一次的小，所以应将光屏靠近凸透镜，且所成的像是缩小倒立实像。

(2)[3]若保持图乙的蜡烛和凸透镜的位置不变，想将光屏远离后能再次承接到清晰的像，须让光线先发散，故在蜡烛和凸透镜之间放置凹透镜，即近视镜。

(3)[4]若将凸透镜换成平面镜，保持蜡烛与平面镜的距离不变，无论怎么移动光屏都得不到像，因为平面镜成的是虚像，光屏上无法承接。

4．探究凸透镜成像的规律：
(1)实验所用凸透镜的焦距为10cm。

某次实验情形如图甲所示，此时光屏上恰好得到烛焰
清晰的像，则物距u=______cm，烛焰的像应为图乙中的______，生活中的______就是利用这一原理工作的。

(2)在图甲所示实验情形下，紧靠凸透镜加放另一透镜，发现光屏上的像变模糊。

保持蜡烛和凸透镜的位置不变，只将光屏向右移动又重新得到清晰的像，则所加的透镜为______。

【答案】30 C 照相机凹透镜
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由图甲可知，凸透镜在50cm刻度处，蜡烛在20cm刻度处，则物距
u=50cm-20cm=30cm
[2][3]由图可知，物距大于像距，且光屏上成清晰的像，此时成的是倒立、缩小的实像，所以烛焰的像应该是图乙中的C，生活中照相机是利用这一原理工作的。

(4)[4]保持蜡烛和凸透镜的位置不变，只将光屏向右移动又重新得到清晰的像，即相对于没加透镜之前像距变大了，说明成像光线被扩散了，所以加的透镜为凹透镜。

5．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验。

(1)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。

则该凸透镜的焦距为__________cm；
(2)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出)
①若在图乙中烛焰和凸透镜之间合适位置放一眼镜的镜片，将光屏向右移动适当距离才能再次看到清晰的像。

说明该眼镜对光线具有_________(选填“发散”或“会聚”)作用，是_______________(选填“近视”或“远视”)眼镜；
②若在图乙中将蜡烛移到35cm刻度线处，则将光屏移动到_______cm刻度线处，可以再次看到清晰的像，此时的像是_________(选填“放大”“缩小”或“等大”)的。

日常生活中，________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)就是利用这一原理制成的；
③若在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛位置不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏上______________(能或不能)看到清晰的像；
④若将图乙中的凸透镜换成焦距为25cm凸透镜，保持蜡烛和凸透镜在原来位置不变，在光具座上移动光屏，_______(能或不能)找到一个位置，使像清晰的呈现在光屏上。

(光具座总长100cm)
【答案】10.0 发散近视 80 放大投影仪不能不能
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]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；根据焦点的定义光斑即焦点处，由图可知凸透镜位于30.0cm处，光屏位于40.0cm处，则该凸透镜的焦距为10.0cm。

(2)[2][3]图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像，此时物距为30cm，大于两倍焦距，像距15cm，在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立缩小的实像；若在图乙中烛焰和凸透镜之间合适位置放一眼镜的镜片，将光屏向右移动适当距离才能再次看到清晰的像，说明该眼镜对光线具有发散作用延迟聚焦，是凹透镜制成的近视眼镜。

[4][5][6]若在图乙中将蜡烛移到35cm刻度线处，此时物距为15cm，根据光的可逆性，像距调整至30cm，即将光屏移动到80cm刻度线处，可以再次看到清晰的像，此时的像是倒立放大的实像；日常生活中，投影仪、幻灯机、电影放映机就是利用这一原理制成的。

[7]若在图乙所示位置的基础上，保持蜡烛位置不动，将凸透镜和光屏同时向右移动相同的距离后，光屏与透镜间的距离不变，但物距增大，故光屏上不能看到清晰的像。

[8]若将图乙中的凸透镜换成焦距为25cm凸透镜，保持蜡烛和凸透镜在原来位置不变，此时物距在1倍焦距和2倍焦距之间，使像清晰的呈现在光屏上，则像距应大于2倍焦距即50cm，应在光具座上移动光屏至刻度值上100cm以外，而图中刻度尺最大量程不足，故不能找到这个位置。

6．小华利用如图所示装置来研究凸透镜成像的规律。

(1)如图甲可知该凸透镜的焦距为_____cm；
(2)如图乙所示，光屏上能呈现清晰的像，此像的性质是倒立、_____的实像，其实际应用是_____（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）；
(3)保持蜡烛在10cm刻度处和光屏在55cm刻度处不动，若想再次在光屏上呈现清晰的像，应将凸透镜移到_____刻度处；
(4)实验过程中小华不小心用手挡住了凸透镜的下半部分，则蜡烛的像_____（选填“完整”、或“不完整”）；
(5)老师摘下自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上的像不清晰了，他向后移动光屏再次找到了清晰的像，请问老师的眼镜是_____（选填“凸透镜”或“凹透镜”），老师是_____（选填“近视眼”或“远视眼”）。

【答案】10.0 放大投影仪 40cm 完整凹透镜近视眼
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]平行于主光轴的光经凸透镜折射后会在光屏上形成最小最亮的点，即凸透镜的焦点，由图甲可知该凸透镜的焦距
f=-=
60.0cm50.0cm10.0cm
(2)[2][3]由图乙可知，物距小于像距，光屏上能呈现清晰的像，所以成的是倒立、放大的实像，生活中投影仪是利用这一原理工作的。

(3)[4]根据折射时光路是可逆的，保持蜡烛和光屏的位置不变，此时物距应处于一倍焦距和两倍焦距之间，
u=-=
25.0cm10.0cm15.0cm
像距大于二倍焦距
55.0cm25.0cm30.0cm
v=-=
凸透镜成倒立、放大的实像，将凸透镜移到物距等于像距等于30cm，即40cm刻度线处。

(4)[5]实验过程中小华不小心用手挡住了凸透镜的下半部分，挡住了部分折射光线，会使像变暗，但是蜡烛的像依然完整。

(5)[6][7]向后移动光屏再次找到了清晰的像，说明像距变大了，物距没变，则只能是光发散了，所以老师的眼镜是凹透镜，可以使近视眼的老师能够看清楚远处的物体。

7．小华用同一个凸透镜进行了如图所示的探究。

(1)将凸透镜正对太阳，调整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，由此可知，该凸透镜的焦距为_________cm；
(2)在图乙中，蜡烛位于光具座20cm的刻度线处，若保持凸透镜和光屏的位置不动，则小华需要将蜡烛移到________cm刻度线的位置，光屏上才能成清晰的像；
(3)保持蜡烛在20cm的刻度线处、光屏在50cm的刻度线处的位置不变，小华将位于30cm 刻度线处的凸透镜向左或向右移动，但无论怎样移动，均无法在光屏上看到清晰的像，其原因是：当凸透镜左移时，凸透镜成的是______（选填“虚”或“实”）像，需要在光屏的一侧透过凸透镜来观察所成的像；当凸透镜右移时，凸透镜所成像的像距会______（选填“大于”“等于”或“小于”）此时光屏到凸透镜的距离。

【答案】10.0 10.0 虚大于
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]太阳光相当于平行光，凸透镜的光心对准刻度尺的10.0cm位置，而光斑所在的位置对准刻度尺零刻度线；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，所以该光斑就是焦点所在的位置，该凸透镜的焦距是
f==
10.0cm-010.0cm
该凸透镜的焦距是10.0cm。

(2)[2]光屏和凸透镜的距离是20.0cm，像距是焦距的两倍，要在光屏上能成清晰的像，根据凸透镜的成像规律可知，物距也应该是焦距的两倍，所以小华需要将蜡烛移到10.0cm刻度线的位置，光屏上才能成清晰的像。

(3)[3]从图中可以看到，当凸透镜左移时，物距会小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，凸透镜成的是正立、放大的虚像。

[4]当凸透镜右移，物距大于一倍焦距小于两倍焦距时，根据凸透镜成像规律可知，所成清晰的像像距是大于两倍焦距的，即所成的像在50.0cm刻度的右侧，凸透镜所成像的像距会大于此时光屏到凸透镜的距离。

8．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。

9．某小组同学用如图甲的装置“探究凸透镜成像特点”，他们进行实验的同时在坐标纸上记录蜡烛与光屏上像的位置和大小，如图乙（用带箭头的线段表示物或像，A'、B'分别表示蜡烛在A、B处像的位置）
（1）他们将平行光正对凸透镜照射，在距离凸透镜15cm的光屏上出现了一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=_____cm。

（2）从图乙中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、_____的实像。

生活中利用这个成像特点制成了_____（写出一个即可）。

（3）和其他小组交流后发现，当蜡烛在距透镜15 cm～30 cm之间时，像均成在透镜另一侧距透镜30 cm以外处。

但是，当它们把蜡烛放在C位置时，在光具座上无论怎样移动光屏，都不能得到清晰的像，原因是像距_____。

（4）为了让蜡烛在C位置的像成在光具座上的光屏上，他们采用了两种做法：
做法一：保持蜡烛和透镜的位置不变，更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，这表明像距变_____了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，此透镜焦距_____15 cm（选填“大于”“小于”或“等于”）。

做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，由此实验联系实际，远视眼的晶状体焦距较_____（选填“大”或“小”），将近处物体的像成在视网膜_____方（选填“前”或“后”），故需配戴_____透镜矫正。

【答案】15放大投影仪/幻灯机太大/超出光具座长度范围小小于大后凸【解析】
【分析】
（1）根据凸透镜焦距的定义和用平行光测焦距的方法得出凸透镜的焦距；
（2）当2f＞u＞f时，凸透镜成倒立放大的实像，应用是幻灯机或投影仪；
（3）成实像时，物距越小，像距越大，据此分析；
（4）要重新成像：做法一：更换焦距更小的凸透镜；
做法二：增加一个凸透镜，增强对光的会聚能力。

【详解】
（1）当凸透镜将平行光汇聚为最小、最亮的光斑时，此处为焦点，焦点到光心的距离为焦距，所以此凸透镜的焦距为15cm；
（2）从图乙中可以看出，蜡烛在A、B位置时光屏上得到的都是倒立、放大的实像。

此时2f＞u＞f，凸透镜成倒立放大的实像，应用是幻灯机或投影仪；
（3）当蜡烛在C点时，物距接近于焦距，像距太大，光具座的长度，像不能成在光屏上，
即原因是此时像距太大，超出了光具座的长度范围；
（4）保持蜡烛和透镜的位置不变，做法一：更换凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像，说明像距变小了，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，焦距变小，则此透镜焦距小于15cm；
做法二：保持蜡烛和透镜的位置不变，在蜡烛和透镜之间再放置一个凸透镜，在光具座上移动光屏，光屏上又出现了清晰的像；
根据远视眼的成像特点知，远视眼的晶状体焦距较大，将近处物体的像成在视网膜后方，故需配戴凸透镜矫正，与此时的成像情况类似。

10．小明“探究凸透镜成像规律的实验”。

(1)实验开始前，首先在光具座上依次安装好蜡烛(已点燃)、凸透镜和光屏并进行调节，使它们的中心在_____，这样调节的目的是______。

(2)下表是小明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物高s/cm像高h/cm 1351452
230155 2.5
3202055
41530510
51260525
① 该凸透镜的焦距为________cm。

② 从表中的数据进一步分析可以看出,当物体从2倍焦距以外向焦点靠近的过程中，发现新的变化规律是(只写一种)_____。

(3)保持凸透镜的位置不变，当把点燃的蜡烛向透镜方向移动至图中位置时，来回调节光屏，光屏上不能接收到像，原因是____，保持蜡烛和透镜的位置不变，小明想看到烛焰的像，请你帮小明想出合理的办法。

_______________________
【答案】同一高度上使像成在光屏的中央 10 凸透镜成实像时，物距减小像距增大，像也变大此时u＜f，所成的像为虚像，无法用光屏承接人眼在光屏一侧逆着折射光看即可
【解析】
【详解】
(1)[1][2]首先在光具座上依次安装好蜡烛(已点燃)、凸透镜和光屏并进行调节，使它们的中
心在同一高度上；这样调节的目的是使像成在光屏的中央；
(2)[3]从表中数据可以知道，第三次实验时，物高等于像高，根据凸透镜的成像规律可知，这是成等大的实像，那么物距等于像距，大小都是等于2倍焦距，即
220cm u v f ===
可求得焦距10cm f =；
[4]从表中数据可以知道，当物体从2倍焦距以外向焦点靠近的过程中，即物距从35cm 到变成12cm 过程中，物距在减小而像距从14cm 增大到60cm ，即像距在增大，像高也从2cm 增大到25cm ，即像也变大；
(3)[5]当把点燃的蜡烛向透镜方向移动至图中位置时，此时物距5cm u =，来回调节光屏，光屏上不能接收到像，原因是物距小于一倍焦距，根据凸透镜的成像规律可知，所成的像为虚像，无法用光屏承接；
[6]根据凸透镜的成像规律可知，当u ＜f 时，成正立、放大的虚像，虚像在凸透镜的左侧，小明想看到烛焰的像，那么小明应该在光屏一侧逆着折射光看即可。