2020-2021学年二、学生实验：探究——凸透镜成像规律当堂达标检测题

6.2、学生实验：探究——凸透镜成像

一、选择题（共16题）

1．在做凸透镜成像实验时，不慎将透镜上沿弄掉了一块，以下观点正确的是

A．烛焰通过此凸透镜在屏上成的像是残破的

B．烛焰根本不可能在此凸透镜上成像

C．烛焰通过此凸透镜在屏上成的像不受任何影响

D．烛焰通过此凸透镜仍能成完整的像，但像的亮度会有所减弱

2．小丁看到窗边的饮水机的水桶旁有一条亮线，由此，他认为装有水的水桶相当于凸透镜小明又找来一个圆柱形玻璃杯，在玻璃杯后白纸上面水平方向的箭头如图所示，慢慢向玻璃杯中注水至水面高过箭头位置，透过玻璃杯看纸上的“箭头”，不可能是（　　）

A． B． C． D．

3．新冠肺炎疫情期间，“宅在家就是对国家做贡献”。小明同学自主学习之余在家翻箱倒柜找到儿时玩过的凸透镜。他拿着凸透镜在窗户和墙壁之间移动，发现墙壁上出现了一个窗户的像，如图所示，则下列说法正确的是（　　）

A．墙壁上出现的是正立、缩小的实像

B．幻灯机是利用图中所示的成像规律工作的

C．向右移动凸透镜，在墙壁上还会出现一个像

D．用白纸挡住凸透镜一半，墙上将能看到窗户一半的像

4．一支蜡烛放在距离透镜18 cm处，在透镜另一侧距透镜18 cm处的光屏上看到了烛焰的像，现将这支蜡烛放在距透镜15 cm处，那么在透镜另一侧成实像的位置可能距透镜

A．11 cm    B．14 cm

C．18 cm    D．22 cm

5．一凸透镜的焦距为6 cm，若将物体放在凸透镜前15 cm处，可得到(    )

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

6．如图所示，小明把放大镜放到花朵前某一位置时，看到了如图所示的花朵的正立放大虚像。下列说法正确的是（　　）

A．此时放大镜到花朵的距离大于焦距小于二倍焦距

B．放大镜离花朵越近，像越大

C．此时成的像光屏不能承接到

D．放大镜只能成放大的像

7．某物体放在离凸透镜20cm处，无论怎样移动光屏，光屏上始终得不到像，则该凸透镜的焦距可能是（  ）

A．30cm    B．15cm    C．10cm    D．5cm

8．摄影工作者在水面上拍摄水下物体，刚好得到清晰的像，若将水抽干再拍摄，为了得到清晰的像，他应该           (    )

A．把照相机的镜头往前伸 B．增大暗箱的长度

C．增大照相机与物体的距离 D．换用焦距较大的透镜的镜头

9．如图是探究凸透镜成像规律的装置，此时光屏上成清晰的像。下列说法中正确的是

A．光屏上的像是一个倒立、缩小的实像

B．此凸透镜的焦距小于10cm

C．若将蜡烛移动到70cm处，光屏移动到 20cm处，会再次得到一个清晰的像

D．若在蜡烛和凸透镜之间放一个远视眼镜，将光屏向右移动才能得到一个清晰的像

10．如图所示，把凸透镜看作眼睛的晶状体，光屏看作视网膜．给凸透镜“戴”上“老花镜”，并使烛焰在“视网膜”上成一清晰的像．若“取下”“老花镜”，为使光屏上的像清晰，在保持烛焰和透镜位置不变的条件下，应将光屏（     ）

A．靠近透镜

B．远离透镜

C．保持在原来位置

D．无论怎样移动光屏都不能使像清晰

11．物体通过凸透镜在光屏上成一实像，如果这时用黑纸将凸透镜下半部分遮住，则光屏上（　　）

A．不能成像 B．只能成一半像

C．仍成原来的像，但它的亮度比原来暗 D．需移动光屏到适当的位置，才能重新得到像

12．在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，恰能在光屏上得到一个清晰的像．利用这个成像规律可以制成： （     ）

A．平面镜 B．照相机 C．幻灯机 D．放大镜

13．如图所示，小明自制了一个简易投影仪，在暗室中将印有奥运五环（红、黄、蓝、绿、黑五色环）标志的透明胶片，贴在发白光的手电筒上，并正对着焦距为10cm 的凸透镜，调整手电筒、凸透镜、白色墙壁之间的位置，在墙上得到了一个清晰、正立、放大的像.下列说法中错误的是（ ）

A．手电筒与凸透镜的距离应小于10cm ，且胶片应正立放置

B．手电筒与凸透镜的距离应大于10cm小于20cm ，且胶片应倒立放置

C．能从不同角度看到墙上五环标志的像，是因为光在墙面上发生的是漫反射

D．将白色墙上蒙一层红布，可以看到像中五环的颜色只有红色和黑色

14．如图所示，主光轴上有一点光源，在透镜的另一侧有一光屏．光屏、点光源通过凸透镜在光屏上形成一个光斑，现让光屏稍微靠近凸透镜，光斑的面积会减小，设凸透镜的焦距为f，由此可判断

A．d一定小于f

B．d一定大于2f

C．d一定大于f，小于2f

D．d可能大于2f，也可能小于f

15．有A．B．C三块凸透镜，现用这三块凸透镜做成像实验，在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下，得到的实验记录如下：

由此可知A、B、C三个透镜的焦距关系为

A．fA＞fB＞fc B．fc＞fA＞fB C．fA＜fB＜fc D．fB＜fc＜fA

16．某同学在做凸透镜成像实验时，当物距u =30厘米，像距v = 20厘米时，光屏上呈现烛焰清晰的像。若烛焰移到离凸透镜12厘米处，所成的像一定是

A．倒立的 B．正立的 C．放大的 D．缩小的

二、综合题（共6题）

17．小明用薄膜充水后制成水透镜模拟眼球中的晶状体，来比较正常眼、近视眼和远视眼的焦距大小．实验中测得甲图焦距为10cm，再将甲分别挤压成乙图、丙图的形状，并分别测量焦距，如图所示．

（1）测得焦距小于10cm的是图________．   

（2）在同一位置，用甲、乙、丙透镜分别对着远处的某一物体，移动光屏得到清晰的像，其中像距较大的是________图．   

（3）目前很多近视患者戴隐形眼镜来矫正视力．隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超薄镜片，可随着眼球运动，其中心厚度只有0.05mm，则此镜片的边缘厚度________0.05mm（选填“小于”、“等于”或“大于”），此镜片对光有________作用（选填“会聚”或“发散”）．

18．如图，已知凸透镜的焦距为15cm，画出图中两条光线经凸透镜后的光线。

（_____）

与物比较，蜡烛经凸透镜成_____（选填“放大”或“缩小”）_____（选填“正立”或“倒立）的像。

19．小罗用一个凸透镜及相关器材，探究凸透镜的成像规律。

（1）在图甲中画出入射光线经凸透镜后的折射光线。

（_____）

（2）用图甲的凸透镜进行图乙的实验，在光屏上恰好得到一个清晰的蜡烛的像，请你详尽地描述这个像的特点：_____、_____的实像，_____（选填“照相机”或“投影仪”或“放大镜”）”就是利用该成像规律工作的。

（3）小罗把自己的远视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间，发现光屏上的像变得模糊不清，当将光屏_____（选填“靠近”或“远离”）凸透镜，可再次得到清晰的像。

20．如图所示，AB是发光体，凸透镜焦距为15cm，光心为O。

(1)画出A发出的两条入射光线经凸透镜后的折射光线。

（______）

(2)画出AB的像A’B’。

（______）

(3)若将凸透镜向左平移，AB所成的像的大小将如何变化？_____________。

(4)若将凸透镜向左平移15cm，AB所成的像与AB相比，是放大的，还是缩小的？是正立的，还是倒立的？______________。

21．有两个凸透镜，甲的焦距较长，乙的焦距较短.要使一束平行光通过这两个凸透镜后，仍然是平行光，这两个凸透镜应该怎样放置____？有几种方案___？如果要求光束变窄呢____？

22．凸透镜的成像规律可以通过画光路图去理解。在光路图中凸透镜用图a表示，O点为光心，F为焦点．图b中A′B′是物体AB经透镜所成的像。

（1）请画出图b中两条入射光线的出射光线，完成成像光路图；

（2）在图b中，物距用u表示，即u=BO；像距用v表示，即v=OB′；焦距用f表示，即f=OF。请运用几何知识证明：

参考答案

1．D

【分析】

要解决此题需要掌握凸透镜成像的成因．凸透镜成像属于光的折射现象，物体发出的光线经凸透镜折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像；

如果凸透镜的口径大，透过的光多，像就亮；由于不慎将透镜的上沿摔掉一块，口径小，透过的光少，像就暗．

【详解】

物体的每一点发出的无数光线，即这些光线一部分通过凸透镜的上部成像在光屏上，也有一部分通过凸透镜的下部成像在光屏上，所以将凸透镜上部碰掉一块时，只是去掉了该点发出的成像光线的一部分，通过凸透镜的下部的那部分光线仍能成像在光屏上，所以成像的性质不变，由于通过的光在减少，所以像的亮度变暗．

故选D.

2．C

【详解】

圆柱形玻璃杯中注入水相当于凸透镜，玻璃杯后白纸上的水平箭头为物体。

A．图中的像相对与物体是正立放大的，当物体在凸透镜的焦距之内时可以成正立、放大的虚像，故A有可能，不符合题意；

B．图中的像相对于物体是倒立、放大的，物体在一倍焦距和二倍焦距之间时可以成倒立、放大的实像，故B有可能，故B不符合题意；

C．图中的像时倒立、变粗的像，由于玻璃杯上下的形状是相同的，故像在上下方向的大小是不变的，故C不可能，故C符合题意；

D．图中的像相对与物体是倒立、缩小的，当物体在凸透镜的二倍焦距以外时可以成倒立、缩小的实像，故D有可能，故D不符合题意。

故选C。

3．C

【详解】

A．墙壁相当于光屏，墙壁上能承接到的是实像；由图知，此时物距大于像距，则凸透镜成倒立、缩小的实像，故A错误；

B．幻灯机工作时成倒立、放大的实像，与图中所示的成像规律不同，故B错误；

C．向右移动凸透镜，物距减小，像距增大，当物距小于像距时，成倒立、放大的实像，所以在墙壁上还会出现一个像，故C正确；

D．用白纸挡住凸透镜一半，窗户上任一点射向凸透镜另一半的光，经凸透镜折射后，照样能会聚成像，像的大小不发生变化，折射光线减少，会聚成的像会变暗，故D错误。

故选C。

4．D

【详解】

凸透镜在u＝v＝2f时，成倒立等大的实像，故2f＝18cm，则焦距f＝9cm，将蜡烛放在离透镜15厘米处，则2f>u>f时，此时像距v>2f＝18cm.故在透镜另一侧成实像的位置可能离透镜22cm. 故选D.

5．B

【解析】已知凸透镜的焦距f=6cm，若将物体放在凸透镜前15 cm处，则物距u=15cm＞2f，根据凸透镜成像规律，在光屏上得到倒立、缩小的实像，故B正确为答案。

6．C

【详解】

A．当物距小于焦距时，成正立放大虚像，故A错误；

B．成正立、放大的虚像时，放大镜离花朵越远，像越大，故B错误；

C．虚像不能在光屏上呈现，故C正确；

D．放大镜是凸透镜，可以成放大像，也可以成缩小的像，故D错误。

故选C。

7．A

【解析】

试题分析：凸透镜成像时，U＜f，成正立、放大的虚像，光屏上得不到像．根据物距和焦距的关系，求出凸透镜焦距的取值范围．

解：U＜f，成正立、放大的虚像．虚像不能呈现到光屏上．

某物体放在凸透镜前20cm处时，无论怎样移动光屏，光屏上始终得不到像，则20cm＜f，

则f＞20cm，只有A选项符合题意．

故选A．

8．D

【分析】

1、由于光的折射，在水面上观察水面下的物体时，位置变浅；

2、凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像减小；

【详解】

由于光的折射,在水面上观察水面下的物体时,看到的是物体的虚像,比物体的真实位置变浅了，所以将水抽干，再拍摄，物距变大，像变小，像距也变小．为了得到清晰的像，应将照相机镜头后缩，减小像距，或将照相机靠近拍摄的物体，减小物距，故ABC不正确，换用焦距大的透镜的镜头，相当于减小了物距，故D正确．故选D．

9．C

【解析】由图可知，u=20cm，v=30cm，物距小于像距，光屏上成倒立、放大的实像，故A错误；由于u=20cm，即2f＞u＞f，2f＞20cm＞f，所以，20cm＞f＞10cm，故B错误；若将蜡烛移动到70cm处，光屏移动到20cm处，此时物距u=20cm、v=30cm，根据光路可逆知道，会再次得到一个清晰倒立所小的实像，故C正确；凸透镜对光线具有会聚作用，远视眼镜是凸透镜，把远视眼镜放在凸透镜与蜡烛之间，像将靠近凸透镜，所以，应当向靠近透镜的方向移动光屏，即将光屏向左移动才能得到一个清晰的像，故D错误，故选C。

10．B

【解析】老花镜属于凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，有老花镜片时，凸透镜所成的像会前移；拿走老花镜后，凸透镜所成的清晰的像应该在光屏的后面，所以应将光屏向远离透镜方向移动，才能得到清晰的烛焰的像．

故选B．

11．C

【解析】

一个物体有无数个点组成，任何一个点射向凸透镜有无数条光线，无数条光线经凸透镜折射后有无数条折射光线，折射后，会聚在凸透镜另一侧的光屏上，形成物体的实像，用纸遮住凸透镜的一半，折射光线减半，会聚成像的大小不变，但像的亮度减弱，故选C．

12．B

【详解】

分析：要解决此题，需要掌握凸透镜成像的规律：

当u＞2f时，成倒立、缩小的实像．照相机、摄像机就是根据这个原理制成的．

当u=2f时，成倒立、等大的实像．

当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像．幻灯机、投影仪就是根据这个原理制成的．

当u=f时，无像．经凸透镜折射后的光线是平行的，没有会聚点．

当u＜f时，成正立、放大的虚像．放大镜就是根据这个原理制成的．

解答：A、潜望镜是根据平面镜成像的原理制成的．故A错误．

B、由图知，物距大于像距，所以此时成倒立、缩小的实像，照相机是根据这个原理制成的．故B正确．

C、幻灯机、投影仪都是根据物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，像距大于物距，成倒立、放大实像的原理制成的．而此时图中所示像距小于物距．故C错误．

D、放大镜是根据物距小于焦距时，成正立、放大虚像的原理制成的，故D错误．

故选B．

13．A

【解析】

试题分析：A选项凸透镜的焦距f=10cm，所以发白光的手电筒上透明奥运五环胶片，到凸透镜的距离应满足10cm＜u＜20cm，才能成倒立放大的实像，五环胶片应倒立在凸透镜前；

B选项凸透镜的焦距f=10cm，所以发白光的手电筒上透明奥运五环胶片，到凸透镜的距离应满足10cm＜u＜20cm，才能成倒立放大的实像，五环胶片应倒立在凸透镜前；

C选项.能从不同角度看到墙上五环标志的像，是因为光在墙面上发生的是漫反射；

D选项、将白色的墙上蒙上一层红布，可以看到奥运标志的像中五环红色的地方显示红色，黄、蓝、绿、黑的地方显示黑色．

考点：凸透镜成像规律；漫反射；物体的颜色

14．D

【详解】

如图一，点光源在焦点上，点光源射出的光线经凸透镜折射后平行于主光轴．（如黑色的光线）当点光源在一倍焦距以内，点光源射出的光线，经凸透镜之后也会聚一些，但是不会到达平行光线的位置，如红色光线会聚在光屏上，形成比较大的光斑，光屏向凸透镜靠近时，光斑会减小．如图二，点光源在一倍焦距和二倍焦距之间，点光源在另一侧会形成倒立、放大的实像，光屏没有放在实像的位置，而是放在和点光源距凸透镜等距离的位置上，光屏靠近凸透镜光斑会增大．如图三，点光源在二倍焦距以外，点光源在另一侧会形成倒立、缩小的实像，到达实像位置后，光线继续向外传播，光屏没有放在实像的位置，而是放在和点光源距凸透镜等距离的位置上，光屏靠近凸透镜光斑会减小．所以光屏和点光源与凸透镜等距离时，当点光源在一倍焦距以内和二倍焦距以外，光屏上形成光斑，光屏靠近凸透镜时，光斑减小．

15．B

【解析】

试题分析：根据凸透镜成像规律来分析，物距大于A凸透镜的焦距小于二倍焦距，物距大于B凸透镜的二倍焦距，物距小于C凸透镜的焦距．保持各凸透镜跟烛焰距离相等可知物距相等，所以C凸透镜的焦距最大，A次之，B最小，A，C，D错误，B正确，故选B．

16．C

【详解】

当物距u=30cm，像距v=20cm时，光屏上呈现烛焰清晰的像， 所以

，

，

所以凸透镜的焦距为：

。

若将烛焰置于距凸透镜12cm处时，即u=12cm，有两种情况：若焦距在10cm和12cm之间则

，

物体通过凸透镜成倒立、放大的实像；若焦距在12cm和15cm之间，则

，

物体通过凸透镜成正立、放大的虚像。由以上知，故只有C 正确。 故选C。

17．乙    丙    大于    发散   

【分析】

（1）根据图中乙丙的凸度大小即可确定测得小于10cm的焦距；（2）凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像增大；（3）近视眼用凹透镜来矫正，凹透镜是中间薄，四周厚的透镜，凹透镜对光线有发散作用．

【详解】

（1）因凸透镜的凸度越大，焦距越小，所以实验中测得甲图焦距为10cm，再将甲分别挤压成乙图、丙图的形状，并分别测量焦距，由图可以看出，乙图的凸度比丙图大，则测得焦距小于10cm的是图乙；

（2）由图可知，甲、乙、丙透镜中焦距最大的是丙，用甲、乙、丙透镜分别对着远处的某一物体，相对而言，丙透镜的物距最小，根据凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像增大．可知其中像距较大的是丙图．

（3）近视眼患者戴的是凹透镜，凹透镜的四周的厚度要比中间的厚度厚，故这种超薄镜片的边缘厚度 大于0.05mm，此镜片对光有发散作用．

18．    放大    倒立   

【详解】

第一空．平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；过光心的光线其传播方向不变，如图所示：

由图可知，物距是20cm，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，与物比较，蜡烛经凸透镜成倒立、放大的实像。

第二空．放大

第三空．倒立

19．    倒立    放大    投影仪    靠近   

【详解】

（1）入射光线过焦点，经过凸透镜折射后，则折射光线将平行主光轴射出，由此可以画出该条入射光线对应的折射光线，如图所示：

；

（2）已知焦距f=8cm，当物距为12cm时，此时2f＞u＞f，移动光屏可以在光屏上得到一个倒立、放大的实像，投影仪是根据这个原理制成的；

（3）远视眼镜是凸透镜，凸透镜放在凸透镜与烛焰之间，凸透镜对光线有会聚作用，会使原来会聚的像提前会聚成像，所以他应当将光屏靠近凸透镜，可再次得到清晰的像。

20．        先变大后变小    放大、倒立   

【详解】

(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，过光心的光线其传播方向不变，如图所示：

。

(2)当物距小于1倍焦距时，成正立、放大的虚像，此时像距大于物距，像比物大，物像同侧，如图所示：

。

(3)若将凸透镜向左平移，当物距小于1倍焦距时，AB所成的像的大小变大；物距等于1倍焦距时不成像；当物距小于2倍焦距大于1倍焦距时成倒立、放大的实像；当物距等于2倍焦距时成倒立、等大的实像；当物距大于2倍焦距时成倒立、缩小的实像；故AB所成的像的大小先变大后变小。

(4)若将凸透镜向左平移15cm后，此时物距为23cm，当物距小于2倍焦距大于1倍焦距时成倒立、放大的实像。

21．见解析见解析见解析

【详解】

根据凸透镜的两条特殊光线：一是，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；二是过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴。可以让两个凸透镜相距为两个凸透镜的焦距之和放置。即两个焦距重合，能使入射的平行光，经两个凸透镜后仍然是平行光。

凸透镜的放置方案有两种，放置方法如图，两凸透镜相邻侧的焦点要重合。

即让两个凸透镜的焦点、主光轴重合放置；两个凸透镜分别位于前后，故有两种方案；

要求光束变窄，如左图放置，即焦距大的放在入射光一侧，焦距小的放另一侧。

22．（1）光路图如下图所示．

（2）如图b所示，由题意可知：△OAB∽△OA′B′

即

△AA′C∽△OA′F

由题意知OB′= v，BB′=OB+OB′=u+v，AC=OB= u，OF=f

变形得

即

【详解】

(1)凸透镜成像中，经过光心的光线传播方向不变，平行于主光轴的光线出射光线经过凸透镜焦点，连接OA′、CA′、A、O、A′在一条直线上C、F、A′在一条直线上。如图所示：

(2)如图b所示，△OAB∽△OA′B′所以有

即

△AA′C∽△OA′F

由题意知OB′= v，BB′=OB+OB′=u+v，AC=OB= u，OF=f，所以有

变形得

即

【点睛】

凸透镜成像光路作图，物距、像距、焦距定量关系证明（凸透镜成像规律定量研究）。