【提招专题-物理】凸透镜成像规律及其探究实验

【知识点的认识】

（1）凸透镜成像规律：是指物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种．物距越小，像距越大，实像越大．物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像．物距越小，像距越小，虚像越小．

（2）设计并进行实验：

一、提出问题：凸透镜成像，像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系？

二、实验器材：带刻度的光具座、蜡烛、光屏、透镜（焦距在10～20 cm之间）、刻度尺．见实验装置图．

三、实验步骤：

1、先测出透镜的焦距：让凸透镜在阳光下来回移动，找着最小、最亮的点，用刻度尺量出亮点与凸透镜的距离，这就是这个凸透镜的焦距．

2、实验探讨像的大小、正倒、虚实跟物距的关系：

[方案]①把透镜放在光具座标尺中央，从透镜的位置开始在左右两边的标尺上用粉笔标出等于焦距和2倍焦距的位置．

②点燃蜡烛，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度．

③把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置上，调整光屏到透镜的距离，使烛焰在屏上成一个清晰的像，观察像的大小、正倒，测出蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏间的距离．把数据记录在表格中．

④继续把蜡烛向凸透镜靠近，观察像的变化是放大还是缩小，是正立还是倒立，蜡烛与凸透镜、凸透镜与光屏的距离测出，将数据记录在表格中．

⑤当蜡烛到一定位置上时，光屏没有像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像，把蜡烛与凸透镜、像与凸透镜的距离，像是放大还是缩小的，像的正倒，填入表格中．

物距（u）	像距（v）	正倒	大小	虚实	应用	特点	物，像的位置关系
u＞2f	2f＞v＞f	倒立	缩小	实像	照相机、摄像机	﹣	物像异侧
u＝2f	v＝2f	倒立	等大	实像	精确测焦仪	成像大小的分界点	物像异侧
2f＞u＞f	v＞2f	倒立	放大	实像	幻灯机、电影、投影仪	﹣	物像异侧
u＝f	﹣	﹣	﹣	不成像	强光聚焦手电筒	成像虚实的分界点	﹣
f＞u	v＞u	正立	放大	虚像	放大镜	虚像在物体同侧	物像同侧

【能力训练】

1.一焦距为10cm的凸透镜和一支点燃的蜡烛放置光具座上（部分结构已经略去），如图所示。当凸透镜慢慢从100cm处平移到15cm处的过程中，烛焰经透镜所成的像的位置变化情况是（　　）

A．一直向右移动

B．一直向左移动

C．先向右移动，再向左移动

D．先向左移动，再向右移动

2小王同学将凸透镜及蜡烛、光屏置于光具座上（如图甲），做成像实验，记录每次成实像的物距u，像距v，物像间距L（u+v），绘出图线乙（以f为长度单位）。现代物理学中，有一个凸透镜成像的“新概念”：放大率n=v/u．结合甲、乙两图可知，下列说法不正确的是（　　）

A．要想成实像，蜡烛与光屏的间距应满足L≥4f

B．当物距u＝1.5f时，则n＝2

C．当物距u＝2f时，则n＝1

D．当物距u＞2f时，则n＞1

3如图所示，在“探究凸透镜成像规律”时，发光体“P”在图中的光屏上成了一个清晰、等大的像，此时“P”到透镜的距离是20cm。以下说法错误的是（　　）

A．凸透镜的焦距是10cm

B．若发光体从该点远离凸透镜，则经凸透镜所成的像与照相机的成像特点相同

C．为了从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用粗糙的平面

D．若发光体从该点逐渐靠近凸透镜，则经凸透镜始终能成放大的像

4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

5如图是同学们依据“探究凸透镜成像规律”的实验数据绘制的物体到透镜的距离u跟像到透镜的距离v之间关系图象，下列判断中正确的是（　　）

A．该凸透镜的焦距是15cm

B．当u＝5cm时，在光屏上能得到一个放大的像

C．当u＝19cm时成放大的像，投影仪是根据这一原理制成的

D．若把物体从距凸透镜16cm处移动到30cm处的过程中，像逐渐变小

6物体离凸透镜22厘米时，能在光上屏上得到一个清晰的倒立缩小的像，则下列判断正确的是（　　）

A．如果物距小于11厘米时，一定不能成实像

B．如果物距等于11厘米时，一定成放大的实像

C．如果物距大于11厘米时，一定成放大的实像

D．改变物距，当像距为22厘米时，在光屏上得到的是放大的像

7如图所示，O为凸透镜的光心，O₁OO₂为凸透镜的主光轴，F为凸透镜的两个焦点，用f表示透镜的焦距，A’B’为物体AB的像，A’B’箭头方向平行于主光轴，则关于物体AB所在的区域和箭头方向的下列说法正确的是（　　）

A．图中Ⅰ区域，与主光轴平行

B．图中Ⅰ区域，与主光轴不平行

C．图中Ⅱ区域，与主光轴平行

D．图中Ⅱ区域，与主光轴不平行

8如图1所示，一束光会聚于b点，在虚线区域内放透镜甲后，光会聚于主光轴上的c点，在虚线区域内放透镜乙后，光会聚于主光轴上的a点，可判断甲、乙透镜分别是　　、　　（填“凸透镜”或“凹透镜”）。现小虎想探究凸透镜成像特点，他将透镜固定在光具座上某位置（图中未标出），如图2所示，当蜡烛从光具座上的M点移到N点并调整光屏的位置，发现光屏上的像逐渐变小，可判断此透镜位于　　（填“M点左侧”或“N点右侧”）。

9做测量凸透镜焦距的实验时，当透镜置于蜡烛与光屏距离的中点时，光屏上恰好得到烛焰的清晰的像，此时光屏上的像是倒立　　的实像，这时测得蜡烛与光屏之间的距离为L，则透镜的焦距f是　　。

10在探究凸透镜成像规律的实验中：

（1）为了方便从不同方向观察光屏上的像，光屏应选用较　　（选填“粗糙”或“光滑”）的白色硬纸板。

（2）当蜡烛、凸透镜、光屏置于图的位置时，光屏上得到清晰的像，这个像是　　的（选填“放大”、“等大”或“缩小”）。若保持蜡烛和透镜的位置不变，将光屏适当远离凸透镜，光屏上得的像变得模糊，这时在蜡烛和凸透镜之间放上一个合适的　　（选填“近视”或“远视”）镜片，能在光屏上重新得到清晰的像。

（3）爱米同学到郊外旅游时，用照相机拍摄某风景，他想拍得范围更大一些，应将照相机离风景　　一些，同时还要将镜头离底片　　一些。（选填“近”或“远”）

11在做“探究凸透镜成像的规律”的实验中

①小明将凸透镜正对太阳光，在透镜的另一侧移动光屏，在距透镜10cm处，屏上呈现出最小最亮的光斑，则此凸透镜焦距约是　　cm。

②小明同学继续做实验时，发现烛焰在光屏上的像如图所示，若要使烛焰在光屏中心成像，只调节光屏，应将光屏向　　（选填上/下）调节。

③小明同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜（靠近凸透镜）之间，移动透镜和光屏，直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像。将近视眼镜镜片取下，发现光屏上的像变模糊了，为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动蜡烛和凸透镜位置的前提下，应将光屏向　　（左/右）移动。

12教学中常用的投影仪的结构如图（a）所示，在水平放置的凸透镜的正上方有一与水平成45°角的平面镜，右边竖直放一屏幕。物体的光线经凸透镜和平面镜后，可在屏上成一清晰的像。图（b）是这一装置的示意图，A₂B₂是物AB的像。图中BO₁＝30厘米，O₁O₂＝20厘米，O₂O₃＝90厘米。

（1）对凸透镜而言，物距和像距各是多少？

（2）在图（b）中画出物AB的成像光路图。

13在做“探究凸透镜成像规律”实验：

（1）实验桌上有两个凸透镜，规格如表所示，光具座上标尺的刻度范围是0～90cm，实验中选用　　凸透镜较好（选填“甲”或“乙”）。

序号	直径	焦距
甲	5cm	30cm
乙	4cm	10cm

（2）选好器材后，依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上的A、O、B位置。如图所示，为使烛焰的像成在光屏的中央，应将凸透镜向　移动（选填“上”或“下”），此时所成的像是倒立、　的实像，该成像规律与眼睛成像的特点　（选填“相同”或“不相同”）。

（3）若物体从距凸透镜两倍焦距处以2cm/s的速度向焦点处移动，则物体所成像移动速度　　（填“大于”、“等于”或“小于”）2cm/s。

14物理操作实验考试中，小明抽到的是“探究凸透镜成像规律”实验。小明利用如图装置进行实验，并将凸透镜固定在50cm位置保持不动。

（1）实验前，小明将凸透镜正对阳光，适当移动光屏的位置，当光屏上出现一个最小最亮的圆点时，小明测得圆点与凸透镜之间距离为10cm，则凸透镜的焦距为　　cm。

（2）实验前，首先调节光源、凸透镜和光屏的高度，使它们的中心大致在同一　　上，其目的是使　　。

（3）当蜡烛位于20cm 位置，光屏必须位于　　cm到　　cm之间，才能得到　　的清晰的像。

（4）随着蜡烛的燃烧，蜡烛越来越短，可以观察到光屏上的像　　（选填“向上”或“向下”）移动。

15小杨探究凸透镜成像规律的实验装置如图所示。其中焦距为8cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛位于凸透镜两侧。小杨将蜡烛移至25cm刻度线处，移动光屏直到光屏上出现烛焰清晰的像，则该像是倒立、　　的实像。（选填“放大”、“缩小”或“等大”）在照相机、幻灯机、放大镜中，　　用到了这个原理。