人教版八上物理 5.3 凸透镜成像的规律 练习【原卷版+解析版】

人教版八年级（上册） 第五章《透镜及其应用》第3节 凸透镜成像的规律 精选练习一、夯实基础1. 一个凸透镜的焦距为15cm，当物体离透镜的距离为40cm时，在光屏与凸透镜的距离为_____的范围内，能找到一个______、______的______像（均填写写像的性质）。当物体离透镜的距离为10cm时，光屏上______（选填“能”或“不能”）得到物体的像，此时眼睛应在________（选填“物体”或“光屏”）一侧通过凸透镜观察到一个_______、_______的_______像。【答案】15～30cm，倒立、缩小、实；不能，光屏，正立、放大、虚。【解析】凸透镜的焦距为15cm，物体离透镜的距离为u=40cm时，物距大于两倍焦距u＞2f，通过凸透镜成一个倒立、缩小的实像，像距在一倍焦距与两倍焦距之间，即15～30cm之间。当物体离透镜的距离为10cm时，物体在焦点以内，u＜f，成的是正立、放大的虚像，光屏上无像，眼睛应在光屏一侧观察。2. 在“研究凸透镜成像”的实验中，若保持凸透镜的位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d、e点，如图所示，并分别调整光屏的位置，那么： (1)把烛焰放在__________点，屏上出现最小的像。(2)把烛焰放在__________点，屏上出现最大的像。(3)把烛焰放在__________点，屏上不出现像。(4)把烛焰放在_________点，屏上得到清晰像时，屏离开透镜最远。【答案】（1）a；（2）c；（3）d、e；（4）c。【解析】屏上出现像时，一定为实像，此时物距大于焦距，且物距越大，像越小，像距越小；反之，物距越小，像越大，像距越大；屏上不出现像时，物体在焦点或焦点以内。 3. 在探究凸透镜成像规律实验中，当烛焰位于距离凸透镜一倍焦距以内时，人眼观察到烛焰成像的情形是图中的（ ） 【答案】A。【解析】当烛焰位于距离凸透镜一倍焦距内时，凸透镜成正立、放大的虚像，虚像与物体在透镜的同侧，且像距大于物距，所以A正确。所以选A。4．将一个凸透镜正对太阳，在距凸透镜20cm处得到一个最小、最亮的光斑．将一个物体放在此透镜前40cm处，则可在凸透镜的另一侧得到一个（　　） A．倒立、放大的实像 B．倒立、缩小的实像 C．倒立、等大的实像 D．正立、放大的虚像【答案】C【解析】将一个凸透镜对准太阳光，在距透镜20cm的地方得到一个最小亮点，所以凸透镜的焦距f=20cm．一个物体放在这个透镜前40cm处，物距U=2f，所以成倒立、等大的实像。故选C．5. 关于凸透镜成的像，下列说法正确的是（  ） A. 一定是正立、放大的虚像            B. 可能是倒立、放大的虚像 C. 可能是倒立、缩小的实像              D. 可能是正立、缩小的实像【答案】C。【解析】凸透镜成实像时，都是倒立的，像可以放大、等大或缩小；成虚像时都是正立、放大的。所以选C。6．图3所示为“验证凸透镜成像规律”实验的情景，所用透镜焦距为10cm。图30102030405060708090cmAB（1）图中，A是___________，B是___________。（2）调试实验装置时，应使烛焰的中心和凸透镜、光屏的中心大致在_____上，目的是为了______。（3）图示情景验证的是凸透镜成________像的特点（填写像的性质）。（4）如果还要验证凸透镜成倒立放大实像的特点，在不移动凸透镜的情况下，应把蜡烛移到____cm处（选填“小于30”、“30~40”或“40~50”），光屏移到_______cm处（选填“大于70”、“60~70”或“50~60”）。【答案】（1）光具座，光屏；（2）同一高度，使像成在光屏中央；（3）倒立、缩小、实；（4）30~40；大于70。【解析】（1）图中各元件的名称为：A是光具座，B是光屏。（2）调试实验装置时，应使烛焰的中心和凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上，目的是为了使像成在光屏中央。（3）图示情景物距为30cm，大于二倍焦距，验证的是凸透镜成倒立、缩小、实像的特点；（4）要验证凸透镜成倒立放大实像的特点，物距应该大于一倍焦距小于二倍焦距，应该把蜡烛移到“30~40”cm处；此时像距大于二倍焦距，所以光屏应该移到大于70cm处。7. 如图4所示是小明同学在“探究凸透镜成像的规律”实验中看到的一种成像的情况。此时凸透镜所成的像是______ (选填“放大”或“缩小”)的_____像(选填“实”或“虚”),其成像的条件是 。 【答案】放大，虚，物距小于1倍焦距。 【解析】由题图知，物距小于焦距，所以凸透镜成正立、放大的虚像，像物同侧。凸透镜成虚像的条件是物距小于1倍焦距。图5图48. 在验证凸透镜成像实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图5所示，此时在光屏上得到烛焰清晰的等大的像；若保持透镜位置不变，将蜡烛在光具座上移动5cm，对于此时成像的性质判断正确的是 （　　　） A．一定是放大的实像    B．可能是缩小的实像  C．一定是正立的虚像    D．可能是放大的虚像 【答案】B．【解析】光屏上得到烛焰清晰的等大的像，物距等于两倍焦距，20cm=2f，所以焦距f为10cm；若蜡烛在光具座上移动5cm，则有两种情况：一是当物距为25cm（向左移）时， 物距大于2倍焦距，凸透镜成倒立缩小的实像；二是当物距为15cm（向右移）时， 物距大于1倍焦距小于2倍焦距，凸透镜成倒立放大的实像；综合以上两种情况可知：凸透镜成的实像可能放大也可能缩小。所以选B。 9．如图6所示，a、b、c、d在凸透镜主光轴上，F为焦点。若保持凸透镜和光屏的位置不变，则物体放在哪个位置时，可能在光屏上观察到物体的像（　　） 图6 A．a点 B．b点 C．c点 D．d点【答案】B。【解析】A. 若物体在a点，在2倍焦距以外，由凸透镜成像规律可知，成倒立缩小的实像，像距小于二倍焦距大于一倍焦距；所以在光屏上观察不到物体的像；该选项不符合题意。B. 若物体在b点，在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立放大的实像，像距大于二倍焦距；所以在光屏上可能观察到物体的像；该选项符合题意。C. 若物体在c点，在焦点以内，由凸透镜成像规律可知，成正立放大的虚像，所以无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到像；该选项不符合题意。D. 若物体在d点，在1倍焦距和2倍焦距之间，像在左侧，但光屏在右侧，因此光屏上得不到像；该选项不符合题意。故选B。10．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，下列说法正确的是（　　）A．将蜡烛移至a处时，移动光屏，可看见放大、正立的实像B．将蜡烛移至b处时，移动光屏，可看见缩小、倒立的实像C．将蜡烛移至c处时，移动光屏，可看见放大、倒立的实像D．将蜡烛移至d处时，移动光屏，可看见放大、正立的虚像【答案】C【解析】A．由图可知，将蜡烛移至a处时，物距小于焦距，成正立、放大的虚像，移动光屏，找不到像，故A错误；B．将蜡烛移至b处时，物距等于焦距，此时不成像，故B错误；C．将蜡烛移至c处时，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，移动光屏，可看见放大、倒立的实像，故C正确；D．将蜡烛移至d处时，物距大于焦距，移动光屏，可看见倒立的实像，故D错误。故选C。11. 小明用蜡烛、凸透镜和光屏探究凸透镜成像的规律，如图7所示。（1）保持凸透镜位置不变，将烛焰放在30cm刻度处，移动光屏到某位置，在光屏上得到一个等大清晰的像，则凸透镜的焦距是__________厘米；（2）然后将烛焰放在距透镜15cm处，移动光屏，在光屏上可得到一个倒立、________（选填“放大”、“缩小”、“等大”）的清晰的实像。图7烛焰0c m501009080706040302010凸透镜光屏【答案】（1）10；（2）放大。 【解析】（1）保持凸透镜位置不变，将烛焰放在30厘米刻度处，此时物距为u=50cm-30cm=20cm，移动光屏，在光屏上得到一个等大清晰的像，则物体位于2倍焦距处，物距等于2倍焦距，U=2f，所以凸透镜的焦距f=10cm；（2）将烛焰放在距透镜15cm处，位于一倍焦距与二倍焦距之间，移动光屏，在光屏上可得到一个倒立、放大的清晰的实像。二、巩固与提高12．物体放在凸透镜前12cm时，在透镜另一侧的光屏上成一个倒立放大的像；则当物体距该透镜8cm时，所成的像可能是（ ）A 倒立缩小的像 B 倒立等大的像 C 倒立放大的像 D 正立等大的虚像【答案】C。【解析】当物体离凸透镜12cm时，能在光屏上得到一个倒立放大的像，则物距与焦距的关系为： 2f﹥U﹥f，2f﹥12cm﹥f，即凸透镜的焦距是在6～12cm之间；当物体距该透镜8cm时，则有两种情况：①物体可能位于焦点以内（例如焦距为11cm时），此时凸透镜成正立、放大的虚像；②物体可能位于1倍焦距和2倍焦距之间（例如焦距为7cm时），成倒立、放大的实像。综合以上两种情况，凸透镜可能成倒立、放大的像。所以选C。13． 在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，小敏所在的小组利用如图甲所示的装置。测出凸透镜的焦距，正确安装并调节实验装置后，在光屏上得到一个清晰的像，如图乙所示。下列说法中正确的是（　　） 甲 乙A．由图甲可知该凸透镜的焦距是40.0cmB．烛焰在如图乙所示的位置时，成像特点与照相机成像特点相同C．若烛焰从光具座30.0cm刻线处向远离凸透镜方向移动，烛焰所成的像将逐渐变小D．烛焰在图乙所示位置时，若用黑纸片将凸透镜遮挡一半，这时在光屏上只能成半个烛焰的像【答案】C【解析】A．由甲图可知该透镜焦距为f =40.0cm-30.0cm=10.0cm；故A错误；B．由图可知，物距处于f和2f之间，凸透镜成倒立放大的实像，是投影仪的成像原理，故B错误；C．烛焰从光具座30.0cm刻线处向远离凸透镜方向移动，根据物距增大像距减小像变小可知，烛焰所成的像将逐渐变小，故C正确；D．用黑纸片将凸透镜遮挡一半，透镜的上半部分仍能会聚烛焰发出的光线，成烛焰完整的像，只是像比原来变暗，故D错误。故选C。14．当蜡烛､透镜甲和光屏放置在图示位置时，烛焰在光屏上成清晰的像，现保持蜡烛和透镜的位置不变，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。则（ ） A．透镜甲的焦距为20cm B．透镜甲的焦距比乙的大C．第二次所成的像是放大的 D．光屏移动的距离s<10cm【答案】B【解析】A．物距等于像距u=v=2f，凸透镜成倒立、等大的实像，则u=v=2f =20cm，所以凸透镜的焦距f=10cm，故A错误；B．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，说明更换为透镜乙后，成像更近，像变小（相当于物距变大了），故透镜乙的焦距小于透镜甲的焦距，故B正确；C．透镜乙的焦距小于透镜甲的焦距，因此更换为透镜乙后，物距大于2f，所成的像是缩小的，故C错误；D．透镜甲的焦距为10cm，透镜乙的焦距小于透镜甲的焦距，若透镜乙的焦距为5cm以下，则像在5cm～10cm之间，则光屏移动的距离s＞10cm，故D错误。故选B。15. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰的像，下列说法正确的是（ ） A. 凸透镜的焦距可能是8 cmB. 图中凸透镜成像的特点应用在了投影仪上C. 保持透镜和光屏位置不动，移动蜡烛，烛焰仍可在光屏上成清晰的像D. 保持蜡烛和光屏位置不动，移动凸透镜，光屏上能成放大清晰的烛焰像【答案】D。【解析】①烛焰在光屏上恰好成一清晰的像，此时像距小于物距，是倒立缩小的实像，是照相机原理。 物距u大于2f，即30cm＞2f，所以f＜15cm； 像距：f＜v＜2f，即f＜20cm＜2f，所以10cm＜f＜20cm；综合上述分析10cm＜f＜15cm；所以A、B均错误；②保持透镜和光屏位置不动，移动蜡烛时，物距在变化，则像距也随之变化，只有移动光屏才可以在光屏上成清晰的像；所以C错误；③保持蜡烛和光屏位置不动，移动凸透镜时，当现在的物距等于原来的像距时，则根据光的可逆性可知，现在的像距就是原来的物距，大于物距，所以光屏上能成放大清晰的烛焰像。该现象正确。所以选D。16．购物支付已进入“刷脸”时代，如图7所示，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。“刷脸”支付过程中，摄像头相当于　 　（选填“凸”或“凹”）透镜，面部经摄像头成倒立、　 　（选填“缩小”、“等大”或“放大”）的实像，若此时人脸到摄像头的距离为1m，则像到摄像头的距离：_________（选填字母）A．可能是1m B．一定是0.5m C．可能是0.2m【答案】凸，缩小，C。【解析】摄像机的镜头相当于一个凸透镜，当物体位于二倍焦距以外时，物体在凸透镜中成倒立缩小的实像。物距u﹥2f，1m﹥2f，焦距f﹤0.5m，像距f＜v＜2f。因为焦距最大值小于0.5m，最小值不确定，所以只有选项C正确。 图7图817．如图8所示，一个圆柱形的玻璃瓶内装满水，把一支铅笔放在玻璃瓶的后方，透过玻璃瓶可以看到这支笔．当铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中，透过玻璃瓶会看到铅笔尖逐渐_____（选填“变长”或“变短”）；到某一位置时，铅笔尖会突然改变方向，而“改变方向”后的像为____（选填“实”或“虚”）像．【答案】变长，实。 【解析】玻璃瓶装满水相当于一个凸透镜．当铅笔由靠近瓶子的位置逐渐远离时（u＜f），透过透镜会看到正立、放大的虚像，根据成虚像时，物远像远像变大，所以铅笔先逐渐变长（大）；当物距刚刚超过一倍焦距时，此时物距 f＜u＜2f，成倒立放大的实像，所以铅笔尖忽然改变方向。18．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，凸透镜的焦距为10 cm。①如图所示，若不移动蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上得到清晰的像，应将光屏移到标尺刻度的______范围内（选填标号）；A．40~ 50 cm B．50~ 60 cm C．60~ 70 cm D．70~ 80 cm②若将图中蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中，所成的像将逐渐变______（“大”或“小”）。利用这个规律可知：我们在照毕业合影时，如果最边缘的几个同学未进入取景框，则此时摄像师应______（“靠近”或“远离”）我们；③若将蜡烛放在图中离焦点8 cm处，此时移动光屏_____（选填“一定”或“可能”）找到像。【答案】①B；②小，远离；③可能。 【解析】①凸透镜的焦距为10cm，蜡烛放在15cm刻度线的位置，则物距为u=40cm-15cm=25cm大于二倍焦距，此时成倒立缩小的实像；像距在一倍焦距和二倍焦距之间，像应该在标尺刻度的50~ 60 cm之间，故应将光屏移到标尺刻度的50~ 60 cm范围内。②若将图中蜡烛逐渐远离凸透镜的过程中，则物距变大，由凸透镜成像规律知，像将变小，像距也变小，故在照毕业合影时，如果最边缘的两个同学未进入取景框，则此时摄像师应远离我们。③若将蜡烛放在图中离焦点8 cm处，有两种情况：此时如果在焦点（30cm）的右侧，物距小于焦距，成正立放大的虚像，不能在光屏上找到像。此时如果在焦点（30cm）的左侧，则物距大于一倍焦距小于二倍焦距，成导立放大的实像，能在光屏上找到像。综合两种情况，当移动光屏时，可能找到像。19．如图11所示，在“探究凸透镜成像规律实验”中，让平行光线通过凸透镜，移动光屏使光屏上形成一个最小的亮点。该凸透镜的焦距为　 cm。保持各器件的位置不变，将平行光源换成烛焰。接着需移动光屏的位置，这样做的目的是为了　 　，最终光屏应处在光具座70cm刻度线的　 　（选填“左”或“右”）侧，光屏上的像是　 　（选填“放大”或“缩小”）的。 图11【答案】10.0；找到像；左；缩小。【解析】（1）凸透镜对光有会聚作用，平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚在光屏上的点，就是凸透镜的焦点，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。（2）保持各器件的位置不变，将平行光源换成烛焰，由图知物距u=50cm﹣5cm=45cm＞2f，成倒立缩小的实像，此时像距在一倍焦距和二倍焦距之间，即f＜v＜2f，所以10cm＜v＜20cm，即像在50cm+10cm=60cm和50cm+20cm=70cm之间，最终光屏应处在光具座70cm刻度线的左侧。20．某同学在做“验证凸透镜成像规律”的实验，实验室中提供了甲（焦距5厘米）、乙（焦距10厘米）和丙（焦距15厘米）三种规格的凸透镜。①在组装实验装置时，应调节凸透镜和 的高度，使它们的中心跟烛焰中心大致在 ，这样做的目的是 。②实验时，凸透镜和蜡烛的位置如图20所示，当把光屏移到光具座的80厘米刻度处时，找到了最清晰的像，请你根据所学知识判断，光屏上所成的像应该是图21中的图 (选填图序号)，选用的是 (选填“甲”、“乙”或“丙”)透镜。 ③若保持凸透镜位置不变，把物体移至20厘米刻度线处，则应向 (选填“左”或“右”)移动光屏，才能找到清晰的烛焰像，所成像如图21中的 (选填图序号)。(A) (B) (C) (D)图21图20【答案】（1）光屏；同一高度；使像呈在光屏的中央；（2）（D）；乙；（3）左；（B）。【解析】①在组装实验装置时，应调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰中心大致在同一高度，这样做的目的是使像呈在光屏的中央。 ②实验时，当把光屏移到光具座的80厘米刻度处时，找到了最清晰的像，此时像距为30厘米，像距大于物距，凸透镜成倒立放大的实像；物距U=15厘米，所以2f﹥U﹥f，即2f﹥15厘米﹥f，7.5厘米﹤f﹤15厘米，选用的是乙凸透镜，光屏上所成的像应该是图21中的图（D）；③若保持凸透镜位置不变，把物体移至20厘米刻度线处，此时物距为30厘米，大于2倍焦距，则凸透镜成倒立缩小的实像，像距大于焦距小于2倍焦距，位于60～70厘米之间，所以应向左移动光屏，才能找到清晰的烛焰像，所成像如图21中的（B）。21．为了“探究凸透镜成实像的规律”，某小组同学利用焦距f为10厘米的凸透镜、一个高度为3厘米的发光体、光屏和光具座等进行实验。实验中，他们正确组装和调试实验器材，按表一、表二中的物距u依次进行实验，每次都使光屏上发光体的像最清晰，并将相应的像距v、成像情况记录在表格中。实验序号物距u（厘米）像距v（厘米）像高h（厘米）418.022.53.8516.026.75.0614.035.07.5表二实验序号物距u（厘米）像距v（厘米）像高h（厘米）130.015.01.5226.016.31.9322.018.32.5表一①分析比较实验序号1或2或3数据中物距u、像距v与焦距f、两倍焦距2f之间的关系及成像情况，可得出的初步结论是：_____________________________________________________。②分析比较实验序号__________________数据中物距u、像距v与焦距f、两倍焦距2f之间的关系及成像情况，可得出的初步结论是：当物距u大于凸透镜的焦距且小于两倍焦距时，物体成放大的实像，像距v大于两倍焦距。③小明同学在进一步分析比较表一与表二中的数据及成像情况后，提出了一个猜想：“可能存在这样的情况：当物体处于凸透镜的某一特定位置时，会成等大的实像”。（a）为了验证该猜想，小明继续进行实验，他首先在表一或表二基础上再做当物距u为________厘米时的成像情况。（b）为了进一步验证该猜想，使得出的结论更具有普遍性，小明在原有实验器材的基础上，再添加了器材，继续进行实验。他设计了有关实验记录表（表三），请完成表三中空格处的填写。【答案】①当物距大于凸透镜的两倍焦距时，物体经凸透镜成缩小的实像，且像距大于焦距而小于两倍焦距。 ②4或5或6。③（a）20。（b）物距u(cm)；像距v(cm)；焦距f(cm)。（不分先后）【解析】①分析比较实验序号1或2或3数据中物距u、像距v与焦距f、两倍焦距2f之间的关系及成像情况，都是物距u大于凸透镜的两倍焦距，发现物体经凸透镜成缩小的实像，且像距v大于焦距而小于两倍焦距。故可得出的初步结论是：当物距u大于凸透镜的两倍焦距时，物体成缩小的实像，且像距v大于焦距而小于两倍焦距。②根据初步结论：当物距u大于凸透镜的焦距且小于两倍焦距时，物体成放大的实像，像距v大于两倍焦距。是由实验序号4或5或6得出的。③根据猜想：“可能存在这样的情况：当物体处于凸透镜的某一特定位置时，会成等大的实像”。（a）为了验证该猜想，在表一实验序号3时，物距为22cm，物体成缩小的实像；表二实验序号4时，物距为18cm，物体成放大的实像；所以应该再做当物距u为20cm时的成像情况。（b）为了进一步验证该猜想，使得出的结论更具有普遍性，小明在原有实验器材的基础上，应该再换用不同焦距的凸透镜继续进行实验，记录的是物距u(cm)、像距v(cm)、焦距f(cm)。表三实验序号_____________________像高h（厘米）73.083.093.0