资源简介

38凸透镜成像规律及其应用 实验题--上海市2022年中考物理模拟题高频考点分类汇编
一、实验题
1．（2022·上海浦东新·统考模拟预测）某小组同学在学习了凸透镜成实像的规律以后，为了继续研究凸透镜所成像的大小，选用直径相同，焦距不同的甲、乙和丙三个凸透镜分别观察光屏上所画的小五角星，观察时始终保持透镜位置不变，使透镜正对光屏，且使眼睛、透镜中心、五角星处于同一高度，如图所示。他们将观察到现象和相关数据记录在表一、表二和表三中。
表一甲焦距为5厘米
实验序号 物距/厘米 现象
1 2.5
2 3.5
3 4.0
表二乙焦距为10厘米
实验序号 物距/厘米 现象
4 6.0
5 8.0
6 8.5
表三丙焦距为15厘米
实验序号 物距/厘米 现象
7 10.0
8 12.0
9 13.0
①分析比较实验序号1与2与3，或4与5与6，或7与8与9中的数据和现象可初步得出的结论是：透过同一凸透镜观察相同图案，当成正立放大的像时，___________；
②分析比较实验序号_____________中的数据和现象可初步得出的结论是：透过不同凸透镜观察相同图案，当成正立放大的像时，若要使像的大小相等，凸透镜的焦距越大，物距也应越大。
推理：透过不同凸透镜观察相同图案，当成正立放大的像且物距相等时，焦距越大，___________。
③结合已学知识可判断：将凸透镜甲仍置于图位置，将该光屏移至“57厘米”刻度处时，透过透镜将观察到的是___________。
A． B． C． D．
2．（2022·上海嘉定·统考二模）小嘉做“探究凸透镜成像的规律”实验，他正确组装和调试实验器材，先使蜡烛距凸透镜的距离大于凸透镜的两倍焦距。
① 他将蜡烛分别置于光具座上的不同位置，并移动光屏，直到光屏上观察到清晰的像，成像情况如图（a）和（b）所示；
分析比较图（a）和（b）中像距、像的大小随物距的变化关系及相关条件，可得出的初步结论是：当物距大于凸透镜的两倍焦距时，物体通过凸透镜成倒立缩小的实像，______。
② 在实验中，小嘉好奇地把自己的近视眼镜（凹透镜）放在蜡烛和凸透镜之间，移动光屏，发现仍可以在光屏上成像；拿开眼镜后，像变得模糊不清；把光屏向靠近凸透镜的方向移动，又可以得到一个清晰的像。结合上述实验现象和科学课中有关眼球的结构（如图（c）所示）及作用（晶状体和角膜共同的作用相当于凸透镜，视网膜相当于光屏），可推测近视眼患者不戴近视眼镜时看不清远处的物体，可能是因为物体的像成在视网膜的______（选填“前”或“后”）方，依据是______。
3．（2022·上海浦东新·统考二模）在“探究凸透镜成像规律实验”中：
（1）将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，点燃蜡烛，调整它们的高度使烛焰的中心、凸透镜的中心和光屏的中心大致在______；
（2）如图（a）所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推断，保持蜡烛和光屏的位置不变，只移动透镜______厘米刻度处，光屏上可再次成清晰、倒立、______的实像；
（3）实验一段时间后，原来在光屏中心的像“跑”到光屏上方的位置，如图（b）所示，能让像重新回到光屏中心的操作是______。（选填序号）
①光屏下调 ②蜡烛上调 ③透镜上调
4．（2022·上海虹口·统考二模）小王研究微距相机的成像情况。他先把相机调整到焦距为的普通模式，改变物体与镜头的距离，相机内感光元件上的成像情况如图（a）（b）所示。由于物体距镜头太近时，感光元件上无法成像，因此他将相机切换到微距模式，调整焦距为，再将物体置于距镜头非常近的位置，此时在感光元件上能成清晰的像，如图（c）所示。
（1）分析比较图（a）与（b）可知：同一镜头成实像时，物距变小，______；
（2）观察图（c）可知：微距模式下相机成的像是______的（选填“放大”或“缩小”），据此可判断微距模式下物距与像距的大小关系是______，此时相机的焦距______普通模式的焦距（选填“大于”“等于”或“小于”）。
5．（2022·上海·校联考模拟预测）实验室常用蜡烛完成以下光学实验，如图所示。
（1）如图甲为小孔成像示意图，如果将蜡烛靠近小孔，像会变得大一点，光屏______（选填“需要“或“不需要”）同时远离小孔；
（2）在利用图乙装置探究“平面镜成像的特点”的实验时，把光屏放在玻璃板后，无论如何移动，光屏上不成像，说明平面镜所成的像是______像；
（3）蜡烛还可以用于做“探究凸透镜成像规律”实验，图丙中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（未画出），若在图丁中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气使烛焰尖部向左偏，发现光屏上“烛焰尖部”变模糊，则将光屏向______（选填“左”或“右”）移动，“烛焰尖部”呈现的像又会变清晰；
（4）小华又将两支点燃的蜡烛、凸透镜和光屏分别置于如图戊所示的位置时，光屏上C、D两处会得到清晰的烛焰像。用一厚纸板挡住A处的烛焰，在光屏上______（选填“C”或“D”）处仍能得到一个清晰的烛焰像。
6．（2022·上海·校联考模拟预测）如图所示，在探究凸透镜成像规律时，小明用9个红色的发光二极管按“F”字样镶嵌排列在白色方格板上替代蜡烛作为光源，又用同样的白色方格板做成光屏，实验使用的凸透镜焦距为10.0cm，实验装置如图1所示。
（1）实验时，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一高度上，其目的是 ___________；
（2）凸透镜固定在光具座零刻度线上，小明将光源移至40cm刻度线时，在光屏上出现倒立、缩小的 ___________（选填“实”或“虚”）像；如果小明将光源移至8cm刻度线时，他通过凸透镜看到光源的 ___________（选填“倒立”或“正立”）、放大的虚像；
（3）光源“F”放在15cm刻度线处，其大小如图2所示，凸透镜固定在光具座零刻度线上。如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则从左向右看，光屏上所成的像是图3中的：___________。
7．（2022·上海徐汇·统考二模）小佳用“自制简易照相机模型”研究照相机成像原理。如图（a）所示，该模型由两个纸筒 M、N 组成，M 正好套在 N 的外面，并能进行抽拉。在纸筒 M 的一端贴上半透明纸，凸透镜固定在纸筒 N 的一端。
小佳同学将此模型和发光体（物高 H=4 厘米）固定在光具座上进行了三组实验，如图（b）所示，实验步骤和操作均正确，并将每次实验测得的物距u、像距v、成像情况等分别记录在表格中。
f =10 厘米，物高 H= 4 厘米
实验序号 物距 u(厘米) 像距 v(厘米) 像高 h(厘米)
1 30.0 15.0 2.0
2 35.0 14.0 1.6
3 50.0 12.5 1.0
① 小佳实验中______到______的距离为像距。（均选填“凸透镜”“发光物”或“半透明纸”）
② 分析比较实验序号 1～3 中的像距 v 和像高 h 随物距 u 的变化情况，可得出的初步结论是：同一简易照相机成倒立缩小实像时，______。
③ 小佳用简易照相机模型对着黑板上15厘米高的发光体观察，发现半透明纸上成像不完整。结合上述实验信息和数据，写出让半透明纸上成像完整的做法及理由。______
8．（2022·上海·校联考模拟预测）某小组同学发现在拍集体照时摄影师会通过拉伸镜头的办法改变物距和像距从而使照片更大些，于是该小组同学利用探究凸透镜成像规律的实验器材和刻度尺探究凸透镜成实像时像高和物距及像距之间的关系。已知凸透镜的焦距分别为10厘米和15厘米，发光体高均为5厘米，实验并记录测得的物距u、像距v和所成像的像高L像见表一和表二、
表一：焦距 10厘米
实验序号 u（厘米） v（厘米） L像（厘米） v和u的比值
1 12.0 60.0 25.0 5.0
2 15.0 30.0 10.0 2.0
3 18.0 22.5 6.3 1.3
4 20.0 20.0 5.0 1.0
5 30.0 15.0 2.5 0.5
6 35.0 14.0 2.0 0.4
7 40.0 13.3 1.6 0.3
表二：焦距 15厘米
实验序号 u（厘米） v（厘米） L像（厘米） v和u的比值
8 20.0 60.0 15.0 3.0
9 25.0 37.5 7.5 1.5
10 27.0 33.8 6.5 1.3
11 30.0 30.0 5.0 1.0
12 35.0 26.3 3.9 0.8
13 40.0 24.0 3.0 0.6
14 45.0 22.5 2.5 0.5
①分析比较表中v、u和L像的大小关系及相关条件，可得出初步结论：
（a）分析比较实验序号1与2与3或8与10中的数据，可得出的初步结论是：当物距__________像距时，凸透镜成放大的实像。
（b）分析比较实验序号_________中的数据，可得出的初步结论是：当物距等于像距时，凸透镜成等大的实像。
（c）进一步分析比较实验序号5与6与7或12与13与14中的数据，可得出的结论是：当物距大于像距时，凸透镜成缩小的实像且像距随物距的增大而___________。
②分析比较表一或表二中v、u和L像的变化情况及相关条件，可得出的初步结论是：当凸透镜成实像时，像高随__________的增大而减小。
③该小组同学为了进一步得到L像与v、u的关系，计算了v和u的比值，并将计算结果填在表一和表二的最后一列。分析L像与v、u的关系的比值关系，可得到的结论是：当凸透镜成实像时，L像与v和u的关系的比值成_________。
9．（2022·上海青浦·统考二模）某小组同学做“探究凸透镜成像规律”实验，将测得的物距u、像距v、计算的u+v、成像情况记录在下表中。
实验序号 物距u（厘米） 像距v（厘米） u+v（厘米） 像与物大小比较 像的虚实
1 60.0 12.0 72.0 缩小 实像
2 50.0 12.5 62.5 缩小 实像
3 40.0 13.3 53.3 缩小 实像
4 30.0 15.0 45.0 缩小 实像
5 18.0 22.5 40.5 放大 实像
6 16.0 26.7 42.7 放大 实像
7 14.0 35.0 49.0 放大 实像
8 12.0 60.0 72.0 放大 实像
①请根据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1~4的数据，分析比较物距u和像距v的大小关系与成像情况，可得出的初步结论是： ______________。
（b）根据实验序号__________的数据，分析比较物距u和像距v的大小关系与成像情况，可得出的初步结论是：凸透镜成放大实像时，u < v。
②根据实验序号1~8的数据，分析比较像距v随物距u变化的情况，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，____________。
③根据实验序号1~8的数据，分析比较u+v随物距u变化的情况，推测凸透镜成实像时，u+v存在___________（选填“最小值”或“最大值”），且当物距u在________范围内可以找到这个极值。
10．（2022·上海·校联考模拟预测）在“探究平面镜成像的特点”实验中，用________作为平面镜进行实验，可便于确定________的位置。在“验证凸透镜成像规律”的实验中，当蜡地分别位于图所示的A、B、C、D位置时，恰能通过凸透镜得到一次缩小的像、一次等大的像和两次放大的像，则蜡烛在D位置时成的是________（选填“放大”、“缩小”或“等大”），该凸透镜焦距为________厘米。
参考答案：
1． 物距越大，像越大 2与5与8 像越小 C
【详解】①[1]分析比较实验序号1与2与3，或4与5与6，或7与8与9中的数据和现象可发现，随着物距的增加，像越来越大，由此初步得出的结论是：透过同一凸透镜观察相同图案，当成正立放大的像时，物距越大，像越大。
②[2]如果要探究透过不同凸透镜观察相同图案，成正立放大的像时，若要使像的大小相等，根据控制变量法，应分析比较实验序号1与4与7，2与5与8或3与6与9中的数据和现象。
[3]根据结论透过不同凸透镜观察相同图案，当成正立放大的像时，若要使像的大小相等，凸透镜的焦距越大，物距也应越大，反之，如果物距相等时，焦距越大，则像越小。
③[4]将该光屏移至“57厘米”刻度处时，此时的物距为
此时物体处于凸透镜1倍焦距与2倍焦距之间，根据凸透镜成像的规律，成倒立、放大的实像，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
2． 物距增大，像距减小，像变小 前 见解析
【详解】①[1]由图（a）和（b）知，物距大于像距时，光屏上承接到的是蜡烛缩小、倒立的实像。此时的物距大于二倍焦距。（a）比（b）图的物距小，像距大，像也更大，所以当物距增大时，像距变小，像变小。
②[2][3]由操作可知，将近视眼镜拿走后，原来能在光屏上成的清晰的像变模糊了，将光屏靠近凸透镜时，又能得到清晰的像，这说明眼镜拿走后，像成在光屏前，而视网膜相当于此操作中的光屏，所以近视眼是远处物体的像成在视网膜前。
3． 同一高度 55.0 缩小 ②
【详解】（1）[1]调整它们的高度使烛焰的中心、凸透镜的中心和光屏的中心大致在同一高度，这样利用通过光心的光线传播方向不变，像就可以成在光屏的正中央。
（2）[2][3]如图（a）所示，物距为
像距为
根据光路可逆，当物距等于30.0cm，像距为15.0cm时，仍然可以成像，故此时凸透镜的位置为
物距大于像距，物距在两倍的焦距外，成的是倒立的缩小的实像。
（3）[4]①若光屏下调，像将继续上偏，故①不符合题意；
②若蜡烛上调，烛焰的中心、凸透镜中心的连线下偏，像向下移动，故② 符合题意；
③若透镜上调，烛焰的中心、凸透镜中心的连线继续上偏，像向上移动，故③不符合题意。
故选②。
4． 像变大 放大 物距小于像距 小于
【详解】（1）[1]分析比较图（a）与（b）可知，像变大，根据凸透镜成像规律可知，同一镜头成实像时，物距变小，像变大，像距变大。
（2）[2][3][4]从图（c）可以看出是一个放大的像，由于在元件上能够成像，故成的是实像；由于凸透镜成的是倒立的放大的实像，说明此时物距在一倍焦距和两倍焦距之间，像距在两倍焦距开外，故物距小于像距；相机调整到焦距为的普通模式，当物距为u时，感光元件上无法成像，说明
当焦距调整到，此时成的倒立的放大的像，说明物距在一倍焦距和两倍焦距之间，故
经整理可知
5． 不需要 虚 左 C
【详解】（1）[1]小孔成像时物距和像距可以是任意值，光屏上都会呈现清晰的像，所以当将蜡烛靠近小孔，光屏的位置不变即可得到的像变大，所以不需要移动光屏的位置。
（2）[2]平面镜所成的像是虚像，不会呈现在光屏上，把光屏放在玻璃板后，光屏上无法呈现蜡烛A的像。
（3）[3]在图丁中用塑料吸管对准A点持续用力吹气，A点气体流速变大，压强变小，烛焰将向左移动，物距增大，则当像距应减小，“烛焰尖部”又会变清晰，即则将光屏向左移动。
（4）[4]根据过光心的光线不改变方向，可以判断A处烛焰的像在D点，故D处烛焰的像不见了。但B处烛焰的光线依然能够透过透镜在C处成像。
6． 使光源的像成在光屏中央 实 正立 D
【详解】（1）[1]实验时，需要调节光源、凸透镜和光屏的中心在同一高度，才能使光源的像成在光屏中央。
（2）[2]由图1知，刻度尺的分度值为1cm，光源移至40cm刻度线处时，物距为40.0cm，而凸透镜的焦距为10.0cm，那么物距大于二倍焦距，所以光屏上成的是倒立、缩小的实像。
[3]光源移动到8cm刻度线时，物距为8.0cm，小于一倍焦距，成的是正立、放大的虚像。
（3）[4]光源放在15cm刻度线处，物距为15.0cm，大于一倍焦距而小于二倍焦距，成倒立、放大的实像。用遮光罩将凸透镜上半部分罩住，光屏上的像会变暗，但成像是完整的，成像的性质不会发生改变，所以光屏上的像是图3中的D。
7． 凸透镜 半透明纸 物距u增大，像距v减小，像高h变小 简易照相机模型离黑板远一些，减小两相套纸筒M、N总长
【详解】(1)[1][2]像距指的是像到凸透镜的距离，本实验中，像是成在半透明纸上的。故凸透镜与半透明纸之间的距离就是像距。
(2)[3]三组数据中，物距越来越大，像距越来越小，且像高也越来越小。故分析三组数据得到的规律是：物距u增大时，像距v减小，像高h变小。
(3)[4]不能在半透明纸上得到完整的像，说明成的像的大小超过了半透明纸的大小。应该通过调节，使成的像变小。要使像变小，物距就要变大；同时像在变小的时候，像距也要变小。所以，做法是：简易照相机模型离黑板远一些，减小两相套纸筒M、N总长。
8． 小于 4或11 减小 物距 正比
【详解】①（a）[1]由1与2与3或8与10中数据，物距u小于像距v，v与u的比值大于1，即成放大的像；
（b）[2]在实验表格中查找，物距u与像距v相同的实验序号为4或11，v与u的比值为1，即成等大的像；
（c）[3]由5与6与7的数据，当物距u的数据从30.0cm逐渐增加到40.0cm时，像距v由15.0cm逐渐减小到13.3cm，因此像距随物距增大而减小。
②[4]由表中数据可得，成实像时，像高随物距增大而减小（像距减小而减小），随物距减小而增大（像距增大而增大）。
③[5]分析表一，可知，L像与v、u的关系的比值约为5，分析表二，可知L像与v、u的关系的比值约为5，即L像与v、u的关系的比值成正比。
9． 凸透镜成缩小实像时，u>v 5~8 像距v随物距u的减小而增大 最小值 18.0厘米~30.0厘米
【详解】①（a）[1]根据实验序号1~4的数据，物距在不断减小，像距却不断增大，故可得出结论：凸透镜成像时，物距大于像距成缩小实像。
（b）[2]由表中数据知，要凸透镜成放大实像，需要选择的实验序号是5、6、7、8。
②[3]根据实验序号1~8的数据，分析比较像距v随物距u变化的情况，可得出的初步结论是：凸透镜成实像时，像距v随物距u的减小而增大。
③[4][5]根据实验序号1~8的数据，u+v先变小后变大，所以u+v存在最小值；由于物距从30cm减小至18cm时，u+v变小，物距从18cm减小至16cm时，u+v变大，所以当物距u在18cm~30cm这个范围内可以找到这个极值。
10． 玻璃板 像 放大 17.5
【详解】[1][2]在“探究平面镜成像的特点”实验中，可以用玻璃板作为平面镜进行实验，玻璃板是透明的，可以方便实验者在镜后找到像的位置。
[3][4]蜡烛在B位置时到凸透镜的距离为35cm，此时能得到等大的像，根据凸透镜成像规律可得
由上式可得
即凸透镜的焦距为17.5cm；
蜡烛在D位置时距离凸透镜的距离小于17.5cm，根据凸透镜成像规律可知此时成正立、放大的虚像。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页

展开更多......

收起↑