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专题5.3 凸透镜成像规律【四大题型】
【人教版2024】
【题型1 凸透镜成像的规律】 2
【题型2 凸透镜成像的规律应用】 5
【题型3 实验探究凸透镜成像的规律】 7
【题型4 像距与物距的关系】 12
知识点1 凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像的规律和应用见下表：
物的位置 像的位置 像的性质 应用举例
u＞2f 2f＞v＞f 物像
异侧 缩小、倒立、实像 照相机，眼睛
u=2f v=2f 等大、倒立、实像 特点：实像大小转折点
2f＞u＞f v＞2f 放大、倒立、实像 幻灯机，电影机
u=f 不成像 特点：像的虚实转折点
u＜f 物像同侧 放大、正立、虚像 放大镜
2.凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记住凸透镜成像的规律了。
要点诠释：
1.总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”
（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。
（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。
（4）“成虚像时，物近像近像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。
【题型1 凸透镜成像的规律】
【例1】（2023·齐齐哈尔）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为10cm，下列说法正确的是（ ）。
A. 烛焰在如图所示位置所成像的特点与照相机成像特点相同；
B. 将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，向右移动光屏可得到烛焰所成清晰的像；
C. 将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处，烛焰所成的像是倒立、放大的；
D. 将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处，移动光屏至适当位置，光屏上可得到等大的像
【变式1-1】(2022湖南郴州中考)2022年6月5日10时44分,神舟十四号飞船成功发射,我国空间站建设又跨出了关键一步。王大爷从报纸上看到这一消息时,感到无比自豪。他用放大镜读报时透过镜片看到的文字是 (　　)
A.倒立、缩小的实像　　　B.正立、放大的虚像
C.倒立、放大的实像　　　D.正立、缩小的虚像
【变式1-2】小华做作业时,动手进行了如下的实验探究:找一个圆柱形的玻璃瓶,里面装入水,把一支普通铅笔放在玻璃瓶的一侧,透过玻璃瓶,可以看到那支笔,如图所示。把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,不会观察到的现象是 (　　)
A.先成虚像,后成实像
B.笔尖一直变长
C.到某一位置,笔尖突然改变方向
D.笔尖先变长,后变短
【变式1-3】（2023·郴州）如图所示，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，该凸透镜的焦距为10.0cm，凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是（ ）。
A. 当蜡烛放在图中A区域时，光屏应放在图中D区域才可能呈现清晰的像；
B. 蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小；
C. 若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可能放在图中B区域；
D. 若光屏上要得到一个放大的像，则蜡烛应该放在图中C区域
知识点2 探究凸透镜成像规律
实验目的：观察凸透镜成各种像的条件
实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
3、实验步骤：
（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（2）把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像；
（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗
（7）表格：透镜焦距f=　　　 cm。
物距与焦距的关系 物距u/cm 像的性质 像距v/cm
实虚 大小 正倒
要点诠释：
1.测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。
2.操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。
3.当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。
4.探究实验考查内容
考查方向 解答思路
如何测量焦距 一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距
保障实验成功 蜡烛、凸透镜不动，移动光屏直至在光屏上成清晰的像
如何判断成虚像 物距小于焦距时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像
无法成像的原因 蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上
成像位置如何移动 可调节蜡烛或凸透镜
蜡烛变短 成像上移
像的明暗变化 用遮光板挡住部分光线，成像完整但像变暗
【题型2 凸透镜成像的规律应用】
【例2】（2022·四川巴中·中考真题）在探究凸透镜成像规律的实验中，小聪用凸透镜先看到了某物体正立放大的像，则此像为___________像（选填“实”或“虚”）；若他想看到这个物体倒立放大的像，应将此凸透镜与物体的距离___________（选填“增大”“不变”或“减小”）。
【变式2-1】(2022广西梧州中考,6,★☆☆)购物支付已进入“刷脸”时代,消费者结账时只需面对摄像头,经系统自动拍照扫描等,确认相关信息后,即可迅速完成交易。下列说法正确的是 (　　)
A.摄像头相当于凹透镜
B.摄像头成像特点与照相机相同
C.“刷脸”时,面部位于摄像头两倍焦距以内
D.“刷脸”时,面部经摄像头成正立、缩小的实像
【变式2-2】(2022河南中考,9,★★☆)小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器,如图所示。盒底上放标本,盒盖上嵌入一凸透镜。有焦距为5 cm和10 cm的两种凸透镜,为了在盒盖上方附近,通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,凸透镜焦距f与盒高h选择合理的是(P8105003)(　　)
A. f=5 cm　h=10 cm
B. f=10 cm　h=12 cm
C. f=5 cm　h=12 cm
D. f=10 cm　h=6 cm
【变式2-3】（2023·临沂）在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像，下列判断正确的是（ ）。
A. 实验用凸透镜的焦距为15.0cm；
B. 光屏上的像是烛焰放大的实像；
C. 仅将凸透镜左移不能再次成像；
D. 仅将光屏右移可模拟近视眼成像
【题型3 实验探究凸透镜成像的规律】
【例3】（2023·广东省）小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如题图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像；
凸透镜编号 焦距/cm 直径/cm
① 5 3.5
② 5 4.5
③ 10 4.5
④ 15 4.5
（1）光屏上的像是实像还是虚像？___________；
（2）一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向___________调节可以使烛焰的像移到光屏中央；
（3）小明选的凸透镜焦距为___________cm；
（4）小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如题图所示，则小明看到的像应是___________（选填字母）；
（5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关；若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为___________两个凸透镜进行实验验证。
【变式3-1】（2022·山东滨州·中考真题）小滨同学“探究凸透镜成像的规律”。
（1）如图甲所示，小滨让凸透镜正对平行光，调整凸透镜到光屏的距离，光屏上会出现一个很小、很亮的光斑，则该凸透镜的焦距f=________cm；
（2）小滨在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上，目的是让烛焰的像成在_________；
（3）如图乙所示，小滨将凸透镜固定在50cm刻度线处，当蜡烛距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、________（选填“缩小”、“等大”或“放大”）的实像，利用该成像规律制成的光学仪器是________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。此时，若在凸透镜与光屏之间放置一远视镜片，要在光屏上成清晰的像，光屏应向________（选“左”、“右” ）移动；（4）小滨在实验过程中，光屏上得到清晰的像，突然，一只飞虫落到了凸透镜表面上，则光屏上出现________。
A．飞虫的像　　B．飞虫的影子　　C．仍是烛焰的像
【变式3-2】
10.【实验探究·设计实验】(2022江西中考,19改编,★★☆)物理创新实验小组的同学探究凸透镜成像的规律。
【实验器材】蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等。
【进行实验与收集证据】
(1)测焦距:如图1所示,让凸透镜正对着太阳光,在它的另一侧找到最小最亮的光斑,说明凸透镜对光具有　　　　作用,该凸透镜的焦距为　　　　cm。
(2)组装实验装置:将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上,并对三者进行调节。如图2所示,是他们分别调节完的实验装置,其中调节正确的是　　　　装置(填写字母序号),理由是　　　　　　　　　,使像清晰地呈现在光屏的中央。
(3)设计实验表格:请将表格中①和②的内容补充到横线上:①　　　　,②　　　　。
物距u跟焦距f的关系 像的性质
① 大小 ②
【分析与论证】略
【拓展】在实验过程中,光屏上呈现了一个清晰的像,此时,某同学将焦距相同、直径更大的凸透镜替换原凸透镜,则光屏上呈现的像比原来的像　　　　(选填“更大”“更小”或“更亮”)。
【变式3-3】（2023·牡丹江）小明利用光具座复习光学实验。
（1）在研究凸透镜成像规律的实验中，把蜡烛、凸透镜（）和光屏依次放在光具座上、点燃蜡烛，调整它们的高度和位置，直至光屏上成清晰的像，如图甲所示，光屏上成倒立、______的实像，______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这条规律；
（2）为研究平面镜成像特点，用薄玻璃板替换凸透镜放到光具座上，撤去光屏；
①在玻璃板前观察，可以看到蜡烛清晰的像。拿另一支完全相同但不点燃的蜡烛，放在玻璃板后面，前后移动直到看上去与前面那支蜡烛的像完全重合，如图乙所示。此时，像的大小与物体的大小______，像与物体到平面镜的距离______；
②用光具座研究平面镜成像特点，只能研究物体和像同时沿光具座移动的情况，这样实验得出的结论缺乏______；
③请在图丙中画出烛焰上的一点A在平面镜中的像______。
【题型4 像距与物距的关系】
【例4】（2022·云南·中考真题）某小组利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，该像是倒立、___________的实像（选填“放大”或“缩小”），该成像特点是___________的成像原理（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。
【变式4-1】如图所示，将凸透镜固定在光具座上某位置(图中未标出)，点燃的蜡烛放在光具座上的a点，调节光屏的位置，在光屏上得到烛焰清晰、缩小、倒立的像。将蜡烛从a点滑到b点后，再移动光屏，光屏上得到的清晰的像变小。则
( )
A.凸透镜位于 a点左侧
B.凸透镜位于b点右侧
C.蜡烛在a 点时，物距大于二倍焦距
D.蜡烛在b点时，像距大于二倍焦距
【变式4-2】（2022·广东·中考真题）如图所示，电子蜡烛的“烛焰”通过凸透镜在光屏上成一个清晰___________立的实像。利用这一成像规律可制成___________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”），若保持蜡烛和光屏的位置不变，仅将凸透镜更换成另一个焦距相同、尺寸更大的凸透镜，此时光屏上像的大小与原来的像对比应___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【变式4-3】（2022·内蒙古赤峰·中考真题）让平行于主光轴的光分别射向凸透镜A与B，情况如图甲所示，则A与B中对光的会聚作用较强的是________ 。如图乙所示，烛焰通过凸透镜A恰好能在光屏上成清晰的像，如果保持蜡烛的位置不动，将凸透镜A换成凸透镜B，还想在光屏上看到清晰的像，应该向_______移动光屏。
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专题5.3 凸透镜成像规律【四大题型】
【人教版2024】
【题型1 凸透镜成像的规律】 2
【题型2 凸透镜成像的规律应用】 5
【题型3 实验探究凸透镜成像的规律】 7
【题型4 像距与物距的关系】 12
知识点1 凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像的规律和应用见下表：
物的位置 像的位置 像的性质 应用举例
u＞2f 2f＞v＞f 物像
异侧 缩小、倒立、实像 照相机，眼睛
u=2f v=2f 等大、倒立、实像 特点：实像大小转折点
2f＞u＞f v＞2f 放大、倒立、实像 幻灯机，电影机
u=f 不成像 特点：像的虚实转折点
u＜f 物像同侧 放大、正立、虚像 放大镜
2.凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记住凸透镜成像的规律了。
要点诠释：
1.总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”
（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。
（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。
（4）“成虚像时，物近像近像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。
【题型1 凸透镜成像的规律】
【例1】（2023·齐齐哈尔）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为10cm，下列说法正确的是（ ）。
A. 烛焰在如图所示位置所成像的特点与照相机成像特点相同；
B. 将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，向右移动光屏可得到烛焰所成清晰的像；
C. 将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处，烛焰所成的像是倒立、放大的；
D. 将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处，移动光屏至适当位置，光屏上可得到等大的像
【答案】D。
【解析】A．由图可知，此时物距u=15.0cm，由凸透镜焦距可知f成倒立、放大的实像，投影仪及幻灯机是利用此原理制成的，故A错误；
B．将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，物距增大，则像距减小，向左移动光屏可得到烛焰所成清晰的像，故B错误；
C．将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处u=8cm烛焰成正立、放大的虚像，故C错误；
D．将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处u=20cm=2f
可在光屏上成倒立、等大的实像，故D正确。
故选D。
【变式1-1】(2022湖南郴州中考)2022年6月5日10时44分,神舟十四号飞船成功发射,我国空间站建设又跨出了关键一步。王大爷从报纸上看到这一消息时,感到无比自豪。他用放大镜读报时透过镜片看到的文字是 (　　)
A.倒立、缩小的实像　　　B.正立、放大的虚像
C.倒立、放大的实像　　　D.正立、缩小的虚像
【答案】B　
【解析】根据放大镜的成像特点可知,放大镜成正立、放大的虚像。
【变式1-2】小华做作业时,动手进行了如下的实验探究:找一个圆柱形的玻璃瓶,里面装入水,把一支普通铅笔放在玻璃瓶的一侧,透过玻璃瓶,可以看到那支笔,如图所示。把笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,不会观察到的现象是 (　　)
A.先成虚像,后成实像
B.笔尖一直变长
C.到某一位置,笔尖突然改变方向
D.笔尖先变长,后变短
【答案】B
【详解】　装水的玻璃瓶相当于一个凸透镜;铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢地移动,当其位置在一倍焦距以内时,装水的玻璃瓶相当于放大镜,成正立、放大的虚像;当其位置在一倍焦距与二倍焦距之间时,装水的玻璃瓶相当于投影仪,成倒立、放大的实像,当其位置在二倍焦距以外时,装水的玻璃瓶相当于照相机,成倒立、缩小的实像。
【变式1-3】（2023·郴州）如图所示，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，该凸透镜的焦距为10.0cm，凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是（ ）。
A. 当蜡烛放在图中A区域时，光屏应放在图中D区域才可能呈现清晰的像；
B. 蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小；
C. 若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可能放在图中B区域；
D. 若光屏上要得到一个放大的像，则蜡烛应该放在图中C区域
【答案】B。
【解析】A．蜡烛放在图中A区域，即蜡烛在该透镜的两倍焦距以外，此时成倒立、缩小的实像，像在透镜另一侧的一倍焦距和两倍焦距之间，即图中的E区域，故A错误；
B．凸透镜成实像时，物体离透镜越远，所成的实像越小，图中蜡烛位于该透镜的两倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，所以蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的实像会逐渐变小，故B正确；
C．蜡烛放在图中B区域，即该透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，此时成倒立、放大的实像，像的位置在透镜另一侧的两倍焦距以外，即如果蜡烛放在图中B区域，则在图中的F区域的光屏上能找到像，故C错误；
D．当蜡烛放在图中C区域，即该透镜的一倍焦距以内，此时成正立、放大的虚像，虚像是用光屏承接不到的，故D错误。
故选B。
知识点2 探究凸透镜成像规律
实验目的：观察凸透镜成各种像的条件
实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
3、实验步骤：
（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（2）把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像；
（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗
（7）表格：透镜焦距f=　　　 cm。
物距与焦距的关系 物距u/cm 像的性质 像距v/cm
实虚 大小 正倒
要点诠释：
1.测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。
2.操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。
3.当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。
4.探究实验考查内容
考查方向 解答思路
如何测量焦距 一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距
保障实验成功 蜡烛、凸透镜不动，移动光屏直至在光屏上成清晰的像
如何判断成虚像 物距小于焦距时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像
无法成像的原因 蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上
成像位置如何移动 可调节蜡烛或凸透镜
蜡烛变短 成像上移
像的明暗变化 用遮光板挡住部分光线，成像完整但像变暗
【题型2 凸透镜成像的规律应用】
【例2】（2022·四川巴中·中考真题）在探究凸透镜成像规律的实验中，小聪用凸透镜先看到了某物体正立放大的像，则此像为___________像（选填“实”或“虚”）；若他想看到这个物体倒立放大的像，应将此凸透镜与物体的距离___________（选填“增大”“不变”或“减小”）。
【答案】 虚 增大
【详解】[1]当物体在凸透镜的一倍焦距以内时，成正立、放大的虚像，是放大镜的工作原理。
[2]当物体到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间时，成的是倒立、放大的实像，所以若他想看到这个物体倒立放大的像，应将此凸透镜与物体的距离增大。
【变式2-1】(2022广西梧州中考,6,★☆☆)购物支付已进入“刷脸”时代,消费者结账时只需面对摄像头,经系统自动拍照扫描等,确认相关信息后,即可迅速完成交易。下列说法正确的是 (　　)
A.摄像头相当于凹透镜
B.摄像头成像特点与照相机相同
C.“刷脸”时,面部位于摄像头两倍焦距以内
D.“刷脸”时,面部经摄像头成正立、缩小的实像
【答案】B　
【解析】摄像头相当于一个凸透镜,当物距大于二倍焦距时,物体通过摄像头成倒立、缩小的实像,与照相机的成像特点相同,“刷脸”时,面部应位于摄像头两倍焦距之外。
【变式2-2】(2022河南中考,9,★★☆)小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器,如图所示。盒底上放标本,盒盖上嵌入一凸透镜。有焦距为5 cm和10 cm的两种凸透镜,为了在盒盖上方附近,通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,凸透镜焦距f与盒高h选择合理的是(P8105003)(　　)
A. f=5 cm　h=10 cm
B. f=10 cm　h=12 cm
C. f=5 cm　h=12 cm
D. f=10 cm　h=6 cm
【答案】D　
【详解】为了在盒盖上方附近通过凸透镜观察到标本正立、放大的像,物距应小于焦距。
【变式2-3】（2023·临沂）在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像，下列判断正确的是（ ）。
A. 实验用凸透镜的焦距为15.0cm；
B. 光屏上的像是烛焰放大的实像；
C. 仅将凸透镜左移不能再次成像；
D. 仅将光屏右移可模拟近视眼成像
【答案】D。
【解析】AB．由图可知，此时的物距为
像距为
即，根据凸透镜成像规律可知此时：，，则
由上述式子可知，焦距范围为
成的是倒立缩小的实像，故AB错误；
C．仅将凸透镜左移，此时物距减小，像距增大，由凸透镜成像规律可知，成实像时，物距减小，像距增大，所以仅将凸透镜左移能再次成像，故C错误；
D．近视眼成像是光提前会聚，在视网膜前方会聚成像，仅将光屏右移，此时像距减小，相当于光提前会聚，故D正确。
故选D。
【题型3 实验探究凸透镜成像的规律】
【例3】（2023·广东省）小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如题图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像；
凸透镜编号 焦距/cm 直径/cm
① 5 3.5
② 5 4.5
③ 10 4.5
④ 15 4.5
（1）光屏上的像是实像还是虚像？___________；
（2）一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向___________调节可以使烛焰的像移到光屏中央；
（3）小明选的凸透镜焦距为___________cm；
（4）小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如题图所示，则小明看到的像应是___________（选填字母）；
（5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关；若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为___________两个凸透镜进行实验验证。
【答案】①. 实像；②. 上；③. 10；④. C；⑤. ①、②。
【解析】（1）[1]如图甲所示，物距小于像距，此时烛焰在光屏上成放大的像，为投影仪的成像原理，成倒立、放大的实像。
（2）[2]一段时间后，蜡烛越烧越短，此时烛焰的像在光屏上方呈现，为了使烛焰的像移到光屏中央可以将蜡烛上移，使得烛焰，透镜的光心和光屏中央在同一水平直线上。
（3）[3]由甲图可知，此时物距小于像距，为投影仪的成像原理，此时物距为15.0cm，在一倍到两倍焦距之间，像距为30.0cm，像距在两倍焦距之外，根据表格可知，小明选的凸透镜焦距为10cm。
（4）[4]将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，此时物距大于像距，为照相机的成像原理，成倒立、缩小的实像，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
（5）[5]若要验证凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关，则需要控制凸透镜的焦距相等，故可在题表中选取编号为①、②两个凸透镜进行实验验证。
【变式3-1】（2022·山东滨州·中考真题）小滨同学“探究凸透镜成像的规律”。
（1）如图甲所示，小滨让凸透镜正对平行光，调整凸透镜到光屏的距离，光屏上会出现一个很小、很亮的光斑，则该凸透镜的焦距f=________cm；
（2）小滨在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上，目的是让烛焰的像成在_________；
（3）如图乙所示，小滨将凸透镜固定在50cm刻度线处，当蜡烛距凸透镜15cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、________（选填“缩小”、“等大”或“放大”）的实像，利用该成像规律制成的光学仪器是________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）。此时，若在凸透镜与光屏之间放置一远视镜片，要在光屏上成清晰的像，光屏应向________（选“左”、“右” ）移动；（4）小滨在实验过程中，光屏上得到清晰的像，突然，一只飞虫落到了凸透镜表面上，则光屏上出现________。
A．飞虫的像　　B．飞虫的影子　　C．仍是烛焰的像
【答案】 10.0 光屏正中央 放大 投影仪 左 C
【详解】（1）[1]平行主光轴的光线会聚于一个很小、很亮的光斑，这个光班称为焦点，焦点到光心的距离是焦距，故焦距为
30.0cm-20.0cm=10.0cm
（2）[2]点燃蜡烛并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上，烛焰的中心发出的光线经过凸透镜的光心传播方向不变，故当烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度上，像成在光屏的正中央。
（3）[3][4]当蜡烛距凸透镜15cm时，物距在一倍焦距和两倍的焦距之间，成的是倒立的放大的实像，投影仪就是利用这一原理制成的。
[5]远视眼是晶状体太薄，折光能力变弱，需要佩戴凸透镜，故远视镜片是凸透镜，当在凸透镜与光屏之间放置一远视镜片，对光线有会聚作用，故需要将光屏向左移动。
（4）[6] A．飞虫在1倍焦距以内，成的是虚像，无法用光屏承接，故A不符合题意；
B．影子是光照射不到的地方形成区域，而凸透镜成像原理是烛焰发出光线经过凸透镜折射后形成的像，经光屏反射后进入人眼，人就可以看到像，光屏上比较亮，不会形成影子，故B不符合题意；
C．凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，小虫落在透镜上后，整个物体发出的光虽有一小部分被挡住，但总会有一部分光通过凸透镜而会聚成像，因此，像与原来相同，仍是烛焰的像，大小不变；由于透镜的一小部分被遮住，因此折射出的光线与原来相比减少了，像将完好，但亮度会变暗。故C符合题意。
故选C。
【变式3-2】
10.【实验探究·设计实验】(2022江西中考,19改编,★★☆)物理创新实验小组的同学探究凸透镜成像的规律。
【实验器材】蜡烛、凸透镜、光屏、光具座等。
【进行实验与收集证据】
(1)测焦距:如图1所示,让凸透镜正对着太阳光,在它的另一侧找到最小最亮的光斑,说明凸透镜对光具有　　　　作用,该凸透镜的焦距为　　　　cm。
(2)组装实验装置:将蜡烛、凸透镜和光屏放在光具座上,并对三者进行调节。如图2所示,是他们分别调节完的实验装置,其中调节正确的是　　　　装置(填写字母序号),理由是　　　　　　　　　,使像清晰地呈现在光屏的中央。
(3)设计实验表格:请将表格中①和②的内容补充到横线上:①　　　　,②　　　　。
物距u跟焦距f的关系 像的性质
① 大小 ②
【分析与论证】略
【拓展】在实验过程中,光屏上呈现了一个清晰的像,此时,某同学将焦距相同、直径更大的凸透镜替换原凸透镜,则光屏上呈现的像比原来的像　　　　(选填“更大”“更小”或“更亮”)。
【答案】【进行实验与收集证据】(1)会聚　5　(2)见解析　(3)①倒正　②虚实　【拓展】更亮
【详解】【进行实验与收集证据】(1)凸透镜对光有会聚作用;最小、最亮的光斑所在的位置就是该凸透镜焦点的位置,焦点到透镜光心的距离就是焦距,则f=5 cm;
(2)蜡烛、凸透镜、光屏,三者在同一条直线上,三者的中心大致在同一高度,像才能成在光屏的中心,由图可知,C装置符合题意;
(3)像的性质包括像的大小、倒正、虚实,由此可知,①为倒正,②为虚实;
【拓展】用另一个与原凸透镜焦距相同、但镜面直径更大的凸透镜替换原凸透镜再次实验,通过凸透镜的光变多,所成的像与原来的像相比更亮。
【变式3-3】（2023·牡丹江）小明利用光具座复习光学实验。
（1）在研究凸透镜成像规律的实验中，把蜡烛、凸透镜（）和光屏依次放在光具座上、点燃蜡烛，调整它们的高度和位置，直至光屏上成清晰的像，如图甲所示，光屏上成倒立、______的实像，______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这条规律；
（2）为研究平面镜成像特点，用薄玻璃板替换凸透镜放到光具座上，撤去光屏；
①在玻璃板前观察，可以看到蜡烛清晰的像。拿另一支完全相同但不点燃的蜡烛，放在玻璃板后面，前后移动直到看上去与前面那支蜡烛的像完全重合，如图乙所示。此时，像的大小与物体的大小______，像与物体到平面镜的距离______；
②用光具座研究平面镜成像特点，只能研究物体和像同时沿光具座移动的情况，这样实验得出的结论缺乏______；
③请在图丙中画出烛焰上的一点A在平面镜中的像______。
【答案】①. 缩小；②. 照相机；③. 相等；④. 相等；⑤. 普遍性；⑥如图。
【解析】（1）[1][2]由图甲可知，此时物距为30cm，物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小实像，照相机利用此规律制成。
（2）[3]由题意可知，像和物完全重合，所以像的大小与物的大小相等。
[4]由图乙可知，像距等于物距，所以像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离。
[5]只研究特殊位置的移动，实验不具有普遍性，无法得出普遍规律。
[6]根据平面镜成像特点可知，像与物关于平面镜对称，做A点关于镜面的对称点即为像A'如图所示：
【题型4 像距与物距的关系】
【例4】（2022·云南·中考真题）某小组利用如图所示的装置探究凸透镜成像的规律，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，该像是倒立、___________的实像（选填“放大”或“缩小”），该成像特点是___________的成像原理（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）。
【答案】 缩小 照相机
【详解】[1][2]如图所示，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像，物距，像距，可知物距大于像距，根据凸透镜成像规律，此时，此时成倒立、缩小的实像，该成像特点是照相机的原理。
【变式4-1】如图所示，将凸透镜固定在光具座上某位置(图中未标出)，点燃的蜡烛放在光具座上的a点，调节光屏的位置，在光屏上得到烛焰清晰、缩小、倒立的像。将蜡烛从a点滑到b点后，再移动光屏，光屏上得到的清晰的像变小。则
( )
A.凸透镜位于 a点左侧
B.凸透镜位于b点右侧
C.蜡烛在a 点时，物距大于二倍焦距
D.蜡烛在b点时，像距大于二倍焦距
【答案】 AC
【详解】将蜡烛从a点滑到b点后，在屏上得到清晰的像变小，说明像距变小，物距变大，而凸透镜在光具座上的位置不变，所以凸透镜应位于a点左侧，故 A 符合题意，B不符合题意；当点燃的蜡烛放在光具座上的a点时，在光屏上得到烛焰清晰、缩小、倒立的像，由凸透镜成像的规律可知，此时物距应大于二倍焦距，故 C 符合题意；蜡烛在 b点时，仍然成倒立、缩小的实像，此时物距应大于二倍焦距，像距应大于一倍焦距小于二倍焦距，故D 不符合题意。
【变式4-2】（2022·广东·中考真题）如图所示，电子蜡烛的“烛焰”通过凸透镜在光屏上成一个清晰___________立的实像。利用这一成像规律可制成___________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”），若保持蜡烛和光屏的位置不变，仅将凸透镜更换成另一个焦距相同、尺寸更大的凸透镜，此时光屏上像的大小与原来的像对比应___________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】 倒 照相机 不变
【详解】[1][2]由图可知，物距大于像距，即电子蜡烛位于凸透镜的二倍焦距之外，凸透镜成倒立、缩小的实像，照相机的成像原理与之相同。
[3]凸透镜成像性质是由物距所决定的，实验中保持蜡烛和光屏的位置不变，仅更换焦距相同、尺寸更大的凸透镜，相当于物距大小不变，此时光屏上所成像的大小不变
【变式4-3】（2022·内蒙古赤峰·中考真题）让平行于主光轴的光分别射向凸透镜A与B，情况如图甲所示，则A与B中对光的会聚作用较强的是________ 。如图乙所示，烛焰通过凸透镜A恰好能在光屏上成清晰的像，如果保持蜡烛的位置不动，将凸透镜A换成凸透镜B，还想在光屏上看到清晰的像，应该向_______移动光屏。
【答案】 B 左
【详解】[1]如图甲所示，一束平行于主光轴光经过透镜后会聚一点，该点就是焦点，焦点到光心的距离是焦距，焦距越小，说明会聚作用越强，故B对光的会聚作用较强。[2]如图乙所示，烛焰通过凸透镜A恰好能在光屏上成清晰的像，如果保持蜡烛的位置不动，将凸透镜A换成凸透镜B，因为凸透镜B对光的会聚作用更强，所以光线会提前会聚，即成像在光屏左侧，所以应该向左移动光屏才能在光屏上看到清晰的像。
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