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5.3凸透镜成像的规律
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．在探究凸透镜成像规律的实验中，首先需要调整烛焰和光屏的中心位于主光轴上，下列照片中的情况属于调整好的是（　　）
A． B．
C． D．
2．如图所示，F为凸透镜的焦点，P到凸透镜的距离为2倍焦距。把一只点燃的蜡烛放在如图所示的位置，在凸透镜的另一侧调节光屏的位置可找到一个清晰的烛焰的像，这个像是（　　）
A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像
C．正立、放大的实像 D．正立、放大的虚像
3．小明在探究凸透镜成像规律时，做了如下实验：
①用平行光正对凸透镜照射，移动光屏得到一个最小、最亮的光斑，如图甲所示；
②保持该透镜位置不变，将点燃的蜡烛放在图乙所示的位置，移动光屏得到烛焰清晰的像（图中未画出）。则下列说法不正确的是（　　）
A．实验②中，烛焰在光屏上成倒立放大的实像
B．实验②中，像到透镜的距离一定大于20cm
C．若增大蜡烛与透镜的距离，所成的像会变小
D．若蜡烛与透镜的距离大于10cm，则在另一侧通过透镜可以观察到烛焰正立、放大的虚像
4．某凸透镜的焦距为10厘米，当物体沿主光轴从距透镜15厘米处向30厘米处移动时，则（　　）
A．像变大，像距变大 B．像先变大后变小，像距变大
C．像变小，像距变小 D．像先变小后变大，像距变小
5．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，如图所示放置器材，此时光屏上呈现倒立、等大的像，下列说法正确的是（　　）
A．凸透镜的焦距是20cm
B．将蜡烛移动到刻度尺上20cm处，根据成像特点可制成幻灯机
C．若将凸透镜换成薄玻璃板，光屏上可以找到正立、等大的像
D．若将蜡烛向左移动，需将光屏向左移动才能重新找到清晰的像
6．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，小明将烛焰放在凸透镜前某一位置时，恰好在凸透镜后20cm处的光屏上出现一个与该烛焰等大的像，下列说法正确的是（　　）
A．该凸透镜的焦距是20cm
B．此时的物距大于20cm
C．当物距是6cm时，看到正立放大的虚像
D．当物距是30cm时，光屏上呈现倒立放大的实像
7．将一凸透镜正对太阳，可在距透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑，若将一个物体放在此透镜前30cm处，则可在透镜另一侧得到（　　）
A．倒立、缩小的实像 B．正立、缩小的实像
C．倒立、放大的实像 D．正立、放大的虚像
8．在“探究凸透镜成实像时，像距与物距的关系”实验中，下列做法正确的是（　　）
A．尽量选择较暗的环境进行实验
B．组装器材时，将蜡烛放在凸透镜与光屏之间
C．实验前要调整蜡烛、凸透镜和光屏三者的中心在同一直线上
D．实验中，物距要始终大于二倍焦距
二、填空题
9．如图为国际空间站中宇航员通过悬浮水珠成像的情景。所成的像为倒立、 的 像，生活中与该水珠这一成像原理相同的光学仪器有 （写出一种即可）。
10．在探究“凸透镜成像规律”的实验中：
（1）器材：凸透镜、光屏、蜡烛、光具座（带刻度尺）。
（2）口诀：一倍焦距分虚实、二倍焦距分大小；虚像正物像同侧，实像倒物像异侧；物远实像小，焦点内放大。
（3）注意事项：蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在 上；目的是使像 。
注意：实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有光线必过像点；虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而成。
11．小光和小荣用焦距相等的相同照相机帮忙小彤同学拍照，照相机的镜头是一个 （选填“凸透镜”或“凹透镜”），照相机在底片上的像是 像（选填“虚”或“实”），洗出的底片分别为如图中的甲和乙，则小光要使底片上的像与小荣的一样大，小光移动位置后再 （选填“增大”或“减小”）镜头到底片的距离。
12．防疫期间，吴忠市各学校在校门口安装了红外线测温系统。其中，红外测温仪测温的原理是将被测物体发射的红外线具有的辐射能转变成电信号，而摄像头相当于一个 透镜，远处的物体经其后在传感器上成 立、缩小的 像；当人逐渐靠近摄像头时，所成的像 。（选填“变大”、“变小”或“不变”）
三、作图题
13．平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S，请通过作图说明S能成几个像。
四、实验题
14．小明用凸透镜（甲、乙）、蜡烛、光屏和光具座等器材，探究凸透镜成像的规律。
（1）实验前，使 在同一水平高度。为了便于观察实验现象，实验环境应该 （选填“较亮”或“较暗”）一些；
（2）为了判断两个凸透镜的焦距大小，小明做了如下操作：
①使蜡烛、凸透镜甲、光屏在如图所示的位置时，光屏上出现了等大清晰的像，此凸透镜甲的焦距为 cm；
②保持蜡烛和透镜的位置不变，将凸透镜甲更换为凸透镜乙后，需将光屏向左移动距离s，方可在光屏上再次成清晰的像，则透镜乙的焦距比甲的 （选填“大”或“小”）；
（3）保持凸透镜甲位置不动，将蜡烛放在光具座15cm刻度线处，调节光屏，在光屏上得到一个清晰的、倒立 （选填“放大”或“缩小”）的实像，光屏的位置位于 cm刻度之间；
（4）继续保持凸透镜甲位置不动，把蜡烛移到35cm刻度线处，无论怎样移动光屏，光屏上始终接收不到像。小明能观察到像的正确方法是 ； （选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是根据这一原理工作的。
五、综合题
15．（1）如图，我国敦煌的塔式光热电站通过平面镜把太阳光反射后汇聚到吸热塔，其中某束光的传播路径如图所示，在图中画出平面镜的位置 ；（用“丨”表示平面镜）
（2）如图，来自物体MN的三束光线a、b、c平行于主光轴，O是透镜的光心，a经过透镜后的光线过主光轴的一点；
①在图中画出b、c经透镜后的光线 ；
②MN经透镜所成像的性质是 （选填“倒立缩小的实像”“倒立放大的实像”或“正立放大的虚像”）；
③若透镜不动，物体MN往透镜方向移动2cm，则a经过透镜后的光线过主光轴的点 （选填“向左移动”“向右移动”或“不动”）。
《5.3凸透镜成像的规律》参考答案
题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C A D C D C C A
1．C
【详解】观察上述四幅图可以看出，烛焰、凸透镜的光心以及光屏的中央大致在同一高度的是C图，A图中凸透镜的角度不对，B图中的凸透镜太低，D图中蜡烛的位置太低，故C正确，ABD错误。
故选C。
2．A
【详解】由图可知，此蜡烛处于一倍焦距到二倍焦距之间，成倒立放大实像，故BCD不符合题意，A符合题意。
故选A。
3．D
【详解】AB．由①可知，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是
f＝60.0cm﹣50.0cm＝10.0cm
实验②中，此时物距
u＝50cm﹣35cm＝15cm
大于一倍焦距，小于二倍焦距，根据
2f＞u＞f
v＞2f
即像距大于20cm，成倒立、放大的实像，故AB正确，不符合题意；
C．若增大蜡烛与透镜的距离，此时物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，所成的像会变小，故C正确，不符合题意；
D．若蜡烛与透镜的距离大于10cm，即物距大于一倍焦距，小于二倍焦距，根据
2f＞u＞f
成倒立、放大的实像，当蜡烛与透镜的距离小于10cm，才能在另一侧通过透镜可以观察到烛焰正立、放大的虚像。故D错误，符合题意。
故选D。
4．C
【详解】由凸透镜成像时物像移动规律可知：凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小。当物体沿主光轴从距透镜15cm处向30cm处移动，物距大于一倍焦距，成倒立的实像，此时物距不断增大，则像距不断缩小，所成的像也变小。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
5．D
【详解】A．由图可知，此时的物距等于像距，为20.00cm ，成的是倒立、等大的实像，则物距u=2f，故f=10.00cm，故A错误；
B．由于焦距为10.00cm，将蜡烛移动到20cm刻度处时，物距为30.00cm，位于2倍焦距之外，成倒立、缩小的实像，可制成照相机，故B错误；
C．将图中的凸透镜换成薄玻璃板，根据平面镜成像的特点可知，成的是正立、等大的虚像，虚像不能呈在光屏上，把光屏移到像的位置，光屏上没有这个像，故C错误；
D．当蜡烛向左移动时，物距变大，像距会变小，要在光屏上再次获得清晰的像，可以将光屏向左适当移动，找到清晰的像，故D正确。
故选D。
6．C
【详解】AB．距离凸透镜20cm的光屏上得到一个清晰的与物体等大的像，此时物距与像距相等，且等于二倍焦距，即
则，故AB错误；
C． 当物距是6cm时，物距小于一倍焦距，是放大镜的成像原理，故可以看到正立放大的虚像，故C正确；
D．当物距是30cm时，物距大于二倍焦距，是照相机的成像原理，故光屏上呈现倒立缩小的实像，故D错误。
故选C。
7．C
【详解】把一个凸透镜对准太阳光，可在距凸透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑，所以焦距f=20cm。若将一个物体放在此透镜前30cm处，物距u=30cm，则
2f>u>f
此时光屏上成倒立、放大的实像。故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
8．A
【详解】A．因蜡烛是点燃的，所以适合在较黑暗的环境下才可看清蜡烛的像，能保证实验效果，故A正确；
B．组装器材时，将凸透镜放在蜡烛与光屏之间，故B错误；
C．实验前要调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度上，目的是使像成在光屏中央，故C错误；
D．在探究“凸透镜成实像时，像距与物距的关系”实验中，要多次测量像距与物距的关系，因此物距不能始终大于二倍焦距，故D错误。
故选A。
9． 缩小 实 照相机（或摄像机等）
【详解】[1][2][3]图中所成的像为倒立、缩小的实像，水珠相当于凸透镜，照相机（或摄影像机等）就是利用这一成像原理。
10． 同一高度 呈现在光屏的中心
【详解】（3）[1][2]在探究“凸透镜成像规律”的实验中，为了使物体通过凸透镜所成的像能够呈现在光屏的中心，便于观察，应使蜡烛的焰心、透镜的光心、光屏的中心在同一高度上。
11． 凸透镜 实 减小
【详解】[1]照相机是根据凸透镜成像原理制成的，故照相机的镜头是一个凸透镜。
[2]照相机拍照是根据物体位于凸透镜两倍焦距以外成倒立缩小实像工作的，照相机在底片上的像是实像。
[3]如图中的甲和乙知，小光拍摄的照片比小荣的大。根据凸透镜成实像规律，小光要使底片上的像与小荣的一样大时，相机与物体的距离增大一些，拍照时胶卷与镜头之间的距离减小一些。
12． 凸 倒 实 变大
【详解】[1][2][3]红外测温仪摄像头相当于一个凸透镜，与照相机工作原理相同，是利用物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像的规律工作的。
[4]摄像头靠近摄像头时，物距减小，像距变大，则像变大。
13．见解析
【详解】由题知，凸透镜主光轴上两倍焦距处有一点光源S；首先可以确定点光源S在凸透镜右侧两倍焦距处可以成一个等大的实像S1，这个实像又可以通过平面镜成一个虚像S2（平面镜成像）；点光源S通过平面镜可以成一个虚像S3，形成的这个虚像S3（相当于一个发光点）又可以通过凸透镜再成一个等大的实像S4（因S3在两倍焦距处的正下方，且过光心的光线传播方向不变），由于通过S4的光线不能被平面镜反射（或不能再射向平面镜），S4不能在平面镜中成一个虚像。 所以，会出现两个实像，两个虚像，即S能成四个像。如图所示：
14． 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心 较暗 10.0 小 缩小 50~60 从凸透镜的右侧透过凸透镜去观察 放大镜
【详解】（1）[1][2]为了使像成在光屏中央，需要调整烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度；烛焰比较亮，实验环境应该暗一些，对比度大一些，实验效果比较明显。
（2）①[3]蜡烛恰好在光屏上成倒立、等大的像，由图可知，此时物距
u=40.0cm-20.0cm=20.0cm
像距
v=60.0cm-40.0cm=20.0cm
此时
u=v=20.0cm=2f
f=10.0cm
②[4]将透镜甲更换为透镜乙后，需将光屏向左移动距离s，方可在光屏上再次成清晰的像，此时的像距变小，成像提前说明透镜的会聚能力增强，透镜乙的焦距比甲的小。
（3）[5][6]蜡烛放在光具座15cm刻度线处，物距为
u1=40.0cm-15.0cm=25.0cm
物距大于2倍焦距，凸透镜能成倒立缩小的实像，此时像距在一倍焦距和二倍焦距之间，光屏的位置位于50~60cm刻度之间。
（4）[7][8]保持凸透镜甲位置不动，把蜡烛移到35cm处时，物距
u2=40.0cm-35.0cm=5.0cm成的是一个正立、放大的虚像，且像和物在凸透镜的同一侧，因此要想看到这个像，应从凸透镜的右侧透过凸透镜去观察，放大镜是利用此原理制成的。
15． 倒立放大的实像 不动
【详解】（1）[1]找到入射光线和反射光线的角平分线，即为法线，过O点做法线的垂线，即为平面镜，故如下图所示：
（2）[2]平行主光轴的光线必然过焦点，从a经过透镜后的光线过主光轴的一点，说明此点为焦点，故连接b光线与凸透镜的折射点和焦点，并标上向下的箭头即为b的折射光线，同理画出c的折射光线，故如下图所示：
[3][4]如图所示，焦距为10cm，此时物体在一倍焦距和两倍焦距之间，故成的是倒立的放大的实像；物体MN往透镜方向移动2cm，物体靠近，由于平行主光轴的光线必然过焦点，焦距不变，焦点的位置不变，故 a经过透镜后的光线过主光轴的点不动。
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