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第4章　光的世界
4.5　科学探究:凸透镜成像　第2课时　凸透镜成像规律及其应用
基础提质
1.【核心素养·物理观念】(2025河北中考)在"探究凸透镜成像的规律"实验中,小明发现光屏上承接到的清晰的像与光源大小相等,下列说法正确的是（ ）
A.光屏上的像是虚像
B.透镜到光屏的距离与到光源的距离相等
C.仅将透镜向光屏方向适当移动,光屏会再次承接到清晰的像
D.光源靠近透镜,同时光屏远离透镜,光屏会承接到清晰的像且越来越小
2.(2025江苏苏州中考)探究凸透镜成像的规律时,把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上,先固定好点燃的蜡烛和光屏,再移动凸透镜,当凸透镜距离蜡烛为16 cm和24 cm时,光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像,下列说法正确的是（ ）
A.第一次的像是缩小的　　B.第二次的像比第一次大
C.蜡烛和光屏间的距离是40 cm　　D.凸透镜的焦距是20 cm
3.(2025上海中考改编)物理兴趣小组同学在做凸透镜成像实验时,光屏和发光体在透镜的_______(选填"同侧"或"两侧"),它们的中心在________上,凸透镜的焦距为10 cm,当发光体距离凸透镜16 cm时,成____________(选填"正立、放大""正立、缩小""倒立、放大"或"倒立、缩小")的实像。
4.【跨学科实践·日常生活】(2025福建中考)如图,修表师傅可通过"寸镜"看清手表微小结构。"寸镜"内部有一个凸透镜,使用时手表到凸透镜的距离应（ ）
A.小于1倍焦距　　B.等于1倍焦距　　C.大于2倍焦距　　D.在2倍焦距与1倍焦距之间
5.(2025四川南充中考)透镜在生活中的应用十分广泛,下列调节方法正确的是（ ）
A.使用照相机时,先拍全身照,再拍半身照,将照相机远离人
B.使用投影仪时,显示的画面太大,只需将投影仪向前移动
C.使用放大镜时,为了看到更大的像,适当增大放大镜与物体的距离
D.人脸识别解锁时,人脸离摄像头越近,拍得的像越小,更容易解锁成功
能力提升
6.(2025湖南长沙中考,★☆☆)晚上看电视时,小星将一个凸透镜在电视机和对面墙壁之间来回移动,发现移动到某位置时,墙上清晰地呈现出电视画面倒立缩小的像。这个像与下列哪种光学器材的成像情况相同（ ）
A.放大镜　　B.照相机　　C.投影仪　　D.平面镜
7.(2025四川乐山中考,★★☆)每年5~6月,金口河大瓦山"转转花"竞相绽放,游客们纷纷用手机拍下这美丽的景象。关于此景象,下列说法正确的是（ ）
A.游客能看到美丽的"转转花",说明"转转花"是光源
B."转转花"的影子,是由光的直线传播形成的
C.用于拍摄"转转花"的手机镜头相当于凹透镜
D.在拍摄时,"转转花"需位于手机镜头的一倍焦距以内
8.(2025四川广安中考改编,★★☆)某学习小组在探究凸透镜成像规律时,如图所示,光屏上刚好得到清晰的像,凸透镜的焦距f=10 cm,下列说法中正确的是（ ）
A.光屏上的像是倒立、缩小的虚像　　B.光屏上的像是倒立、放大的实像
C.放大镜的成像原理与此成像原理相同　　D.照相机的成像原理与此成像原理相同
9.(2025天津中考,★★☆)(多选)用焦距为15 cm的凸透镜探究凸透镜成像规律。实验中将同一蜡烛先后放在光具座的a、b、c、d四个位置,如图所示。移动光屏观察烛焰的成像情况,则（ ）
A.蜡烛在a处时,光屏上可得到清晰缩小的像
B.蜡烛在b处时,光屏上成的清晰的像比在a处时大
C.蜡烛在c处时,成像特点与照相机的成像特点相同
D.蜡烛在d处时,眼睛应从光屏一侧透过透镜观察像
10.【核心素养·科学思维】(2025江苏连云港中考改编,★★☆)在利用太阳光测量凸透镜的焦距时,小明将凸透镜正对着太阳,再把一张纸放在它的下方,当在纸上呈现一个光斑时,测得这个光斑到凸透镜的距离为l。当纸靠近凸透镜时,光斑变小,说明凸透镜的焦距f______(选填">""<"或"=")l。在"探究凸透镜成像的规律"的实验中,当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时,光屏上呈现清晰的像,像是倒立、_______的实像,利用这一成像规律可以制成________。
11.【情境素材·教材变式】(2026北京西城八中月考,★★☆)画出凸透镜成像中,u>2f时物体AB的成像光路图。
素养提优
12.【实验考法·项目式学习】某项目化学习小组的同学在制作一款"手机投影仪",准备材料有凸透镜、硬纸盒、胶水等。
(1)将焦距为15 cm的凸透镜固定在硬纸盒上,并将手机侧放在盒子里,如图所示。为了能在光屏上得到清晰、放大的像,应将手机放在距离凸透镜________________(填写范围)处。
(2)为了让投在光屏上的画面更大一些,有同学将投影仪远离光屏,要获得清晰的像,此时应将手机_______(选填"靠近"或"远离")镜头一些。
13.【情境素材·科技成就】(2026陕西彬州期中)光电鼠标的原理就是利用发光二极管的光照射鼠标垫,反射后经凸透镜进入鼠标的光学感应器(相当于光屏),用以记录移动动作,以此捕捉移动位置的不同画面。光学感应器、凸透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生______反射,光通过透镜时主要发生_______(选填"反射"或"折射")。
(2)若成像透镜距鼠标垫7 mm,光学感应器距成像透镜3 mm,则在光学感应器上所成的是_______(选填"放大"或"缩小")的实像。
(3)将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时,电脑显示器上的光标并不移动,是因为像成在光学感应器的______(选填"上"或"下")方。
参考答案与解析
1. B。　解析：实像可以成在光屏上,虚像不能成在光屏上,所以光屏上的像是实像,故A错误;当光屏到透镜的距离(像距)等于光源到透镜的距离(物距),且均为2倍焦距时,像与物大小相等,故B正确;将透镜向光屏方向适当移动,物距增大,像距减小,且像距的变化量小于物距的变化量,光屏应向远离透镜的方向移动,而题中光屏的位置不动,无法满足像距要求,无法再次承接到清晰的像,故C错误;光源靠近透镜,物距减小,同时光屏远离透镜,像距增大,由"物近像远像变大"可知,光屏会承接到清晰的像且越来越大,故D错误。
【方法归纳】凸透镜成实像时:物远像近像变小,物近像远像变大。物在一倍焦距内成正立、放大的虚像。
2. C。　解析：由题知,当凸透镜距离蜡烛为16 cm和24 cm时,光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像,由光路可逆可知,第一次的物距等于第二次的像距,第一次的像距等于第二次的物距,所以第一次物距是16 cm,像距是24 cm;第二次物距是24 cm,像距是16 cm;蜡烛和光屏之间的距离为16 cm+24 cm=40 cm,第一次物距小于像距,成倒立、放大的实像,第二次物距大于像距,成倒立、缩小的实像,第二次的像比第一次的小,故A、B错误,C正确;第二次成倒立、缩小的实像,物距24 cm>2f ①,像距2f>16 cm>f ②,由①和②得到12 cm>f>8 cm,所以凸透镜的焦距不可能是20 cm,故D错误。
3. 两侧;主光轴;倒立、放大。　解析：做凸透镜成像实验时,发光体发出的光通过凸透镜,在光屏上成像,所以光屏和发光体在透镜的两侧。为了能清晰地观察像,应使像成在光屏中央,所以应调整发光体的中心、凸透镜的光心、光屏的中心在同一高度上,即主光轴上。凸透镜的焦距为10 cm,当发光体距离凸透镜16 cm时,即物距为16 cm,则2f>16 cm>f,由凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像。
4. A。　解析：通过"寸镜"能看清手表微小结构,此时"寸镜"作为放大镜使用,则需满足物体位于凸透镜的1倍焦距以内,即物距小于1倍焦距,此时会形成正立、放大的虚像,便于观察微小结构,故A正确。
5. C。　解析：使用照相机时,先拍全身照,再拍半身照,像变大,像距变大,物距变小,所以应将照相机靠近人,故A错误;使用投影仪时,显示的画面太大,应减小像距,增大物距,所以应将投影仪向前移动,同时将投影片远离镜头,故B错误;放大镜成正立、放大的虚像,使用放大镜时,为了看到更大的像,适当增大放大镜与物体的距离,故C正确;人脸识别系统的原理与照相机相同,人脸识别解锁时,人脸离摄像头越近,拍得的像越大,更容易解锁成功,故D错误。
6. B。　解析：放大镜成正立、放大的虚像,照相机成倒立、缩小的实像,投影仪成倒立、放大的实像,平面镜成与物体关于镜面对称的虚像,故选B。
7. B。　解析：太阳光照射到景物上后发生反射,反射光进入人眼被游客看到,"转转花"不是自行发光的物体,因此不是光源,故A错误;"转转花"的影子是光照射到景物上后被阻挡形成的,利用了光沿直线传播的原理,故B正确;手机镜头拍摄"转转花"时利用了凸透镜的成像规律,手机镜头相当于凸透镜,故C错误;拍摄时,物距应大于手机镜头的二倍焦距,即"转转花"应该位于手机镜头的两倍焦距以外,故D错误。
8. B。　解析：由图可知,物距u=50.0 cm-35.0 cm=15.0 cm,在1倍焦距与2倍焦距之间,像距v=80.0 cm-50.0 cm=30.0 cm,大于2倍焦距,根据凸透镜成像规律,此时成倒立、放大的实像,故A错误,B正确;放大镜是利用物体在1倍焦距以内成正立、放大的虚像的原理制成的,故C错误;照相机成像时,物距大于2倍焦距,像距在1倍焦距与2倍焦距之间,与题目中成像原理不同,故D错误。
9. ABD。　解析：蜡烛在a处时,物距是50.0 cm-10.0 cm=40.0 cm>2f=30 cm,光屏上可得到清晰缩小的像,故A正确;蜡烛在b处时,物距是50.0 cm-20.0 cm=30.0 cm=2f,光屏上可得到清晰等大的像,光屏上成的清晰的像比在a处时大,故B正确;蜡烛在c处时,物距是50.0 cm-25.0 cm=25.0 cm,大于一倍焦距,小于二倍焦距,光屏上可得到清晰放大的像,成像特点与投影仪的成像特点相同,故C错误;蜡烛在d处时,物距是50.0 cm-40.0 cm=10.0 cm10. <;缩小;照相机。　解析：当纸靠近凸透镜时,光斑变小,说明距离为l时得到的光斑不是最小光斑,凸透镜的焦距f11. 。　解析：根据平行于主光轴的光经凸透镜折射后过焦点,通过光心的光经凸透镜后传播方向不变,从A点画两条光线,两条光线的交点即A点的像A′,垂直主光轴画出像A′B′,如图所示。
12. (1)15~30 cm;(2)靠近。　解析：(1)为了能在光屏上得到清晰、放大的像,手机和凸透镜之间的距离2f>u>f,所以手机放在距离凸透镜15~30 cm的范围之间;(2)为了在光屏上得到更大的清晰的像,应减小物距,增大像距,所以手机要靠近凸透镜,投影仪要远离光屏。
13. (1)漫;折射;(2)缩小;(3)下。　解析：(1)粗糙的鼠标垫表面凹凸不平,发光二极管的光照射时会发生漫反射,反射光会向各个方向散开。光从空气进入凸透镜,再从凸透镜射出,传播方向发生改变,这一过程属于折射现象。(2)已知成像透镜距鼠标垫的距离(物距u)大于光学感应器距成像透镜的距离(像距v),根据凸透镜成像规律,此时凸透镜成倒立、缩小的实像,因此光学感应器上所成的是缩小的实像。(3)鼠标悬空时,物距(鼠标垫到透镜的距离)变大,根据凸透镜成像规律,像距会变小,原本成在光学感应器上的像会向下移动,偏离光学感应器,导致光学感应器无法捕捉画面,光标不移动。

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