一、初中物理凸透镜成像的规律1.在探究凸透镜成像规律的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,下列说法正确的是()A.该凸透镜的焦距是 30cmB.换成焦距为 10cm 的凸透镜,在蜡烛和光屏不动的情况下,凸透镜从紧靠蜡烛向光屏移动,在光屏上可以得到两次清晰倒立的像C.在凸透镜左侧放一凹透镜,将光屏向右移动还能接收到清晰的像D.凸透镜与蜡烛不动,去掉光屏,人眼在 100cm 处能看到蜡烛的像【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A.由图可知,此时蜡烛到凸透镜的距离等于光屏到凸透镜的距离,在光屏上恰能成清晰的像,则此时物距等于像距等于二倍焦距,成倒立等大的实像,则===230cmf u v则焦距为15cm,故A项错误;B.换成焦距为10cm的凸透镜,在蜡烛和光屏不动的情况下,凸透镜从紧靠蜡烛向光屏移动,当蜡烛到凸透镜的距离在10cm~20cm之间时,光屏到凸透镜的距离在50cm~40cm,移动凸透镜在适当位置能成清晰的像,由光路可逆原理可知,光屏距离凸透镜10cm~20cm 之间时,可以再次成清晰的像,故B项正确;C.在凸透镜左侧放一凹透镜,凹透镜对光有发散作用,所以将光屏向右移动还能接收到清晰的像,故C项正确;D.凸透镜与蜡烛不动,去掉光屏,光依然沿原来的方向传播进,人眼在 100cm 处能看到蜡烛的像,故D项正确。
故选BCD。
2.如图所示,小宇将凸透镜(f=10cm)固定在光具座40cm的位置,探究凸透镜成像规律。
下列说法正确的是()A.将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,像逐渐变小B.当光屏上成清晰的像时,拿开光屏,眼睛在一定范围内仍能看到像C.将蜡烛放在10cm处,移动光屏,光屏上可得到倒立缩小的清晰像D.蜡烛燃烧一段时间后变短,像成在光屏的下方,可将透镜的高度向下调,使像成在光屏中心【答案】ABC【解析】【分析】【详解】A.根据“无论实像或虚像,物体靠近焦点像都变大”可知,蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,所成的虚像将变小,故A正确;B.能在光屏上成清晰像的是实像,实像是实际光线会聚成的,当把光屏去掉后,实际光线会聚成实像后继续传播,进入人的眼睛,故B正确;C.将蜡烛放在10cm处时,物距为30cm,而焦距为10cm,即物距大于两倍焦距,光屏上能承接到的是倒立缩小的像,故C正确;D.蜡烛燃烧一段时间后变短,根据光的直线传播原理,则成的像会偏向光屏上方,可向下适当调整凸透镜,故D不正确。
故选ABC。
3.如图所示,为凸透镜成像的另一拓展规律在照相问题中的运用。
即用可变焦距的光学照相机把远处的景物“拉近”进行拍摄,就是说,虽然被拍摄的照相机镜头之间的距离基本不变,但仍可以使底片上所成的像变大。
关于这个过程,下列说法中正确的是()A.焦距变大,像距也变大B.焦距变小,像距也变小C.焦距变大,像距变小D.焦距变小,像距变大故【答案】A【解析】变焦的照相机,当照相机的焦距增大时,虽然物距基本不变,但是由于照相机的焦距变大,物距相对减小,根据物距和像距的变化关系可知:当物距相对减小时,像距也变大,像也变大.4.如图所示,小明将凸透镜(f=10cm)固定在光具座 40cm 的位置,探究凸透镜的成像规律。
下列说法不正确的是()A.将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,像逐渐变小B.当光屏上成清晰像时,拿开光屏,眼睛在一定范围内仍能看到像C.将蜡烛放在 10cm 处,移动光屏,光屏上可得到倒立缩小的清晰像D.当光屏上成清晰像时,在贴近凸透镜左侧的位置放一远视镜片,向右移动光屏,光屏上仍能得到清晰的像【答案】D【解析】【分析】【详解】A.根据“无论实像或虚像,物靠近焦点像变大”可知,蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,即蜡烛远离焦点,所成的虚像将变小,故A正确;B.发光物体发出的光线经凸透镜折射后是会聚的,经过成像点后是发散的,所以眼睛必须在成像点以外的光线发散区域才能看到这个像;当眼睛在原光屏处不能看到发光体的像,眼睛靠近凸透镜也不能看到像,当眼睛从原光屏位置远离凸透镜,能看到像。
故B正确;C.当蜡烛放在10cm处,物距u=40cm﹣10cm=30cm>2f成倒立缩小的实像,故C正确;D.若在蜡烛和透镜间放一远视眼镜,远视眼镜为凸透镜,对光线有会聚作用,此时所成的像将靠近透镜,所以应向左移动光屏,故D错误。
故选D。
5.小明用放大镜看自己的指纹,如图所示。
随后小明拿着同一个放大镜看窗外的物体,并且离窗外的物体越来越远,如图所示。
以下说法正确的是()A.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是正立、放大的实像B.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是倒立、放大的虚像C.小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,看到的是像越来越小D.小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,看到的是像虚像【答案】C【解析】【分析】【详解】AB.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是正立、放大的虚像,不是实像,也不是倒立的,A、B错误;CD.小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,根据凸透镜的动态成像规律可知,物体到凸透镜的距离越大时,像到凸透镜的距离越小,所成的像是越来越小的,并且是实像;C正确、D错误。
故选C。
6.在“探究凸透镜成像规律”的实验中,当烛焰、光屏和凸透镜的位置及它们之问的距离如图所示时,在光屏上得到烛焰清晰的像,下列说法正确的是A.此时光屏上的像跟投影仪的成像原理相似B.用白纸遮住凸透镜的上半部分,光屏上像变为原来一半C.此凸透镜的焦距范围是f>15cmD.将凸透镜换为焦距更小的凸透镜后,为了在光屏上得到清晰的像,应将光屏靠近凸透镜【答案】D【解析】【分析】(1)凸透镜成像时,u2>f,成倒立、缩小的实像,应用于照相机.(2)物体由无数点组成,物体上任一点射向凸透镜有无数条光线,经凸透镜折射后,有无数条折射光线会聚成该点的像.所以遮住凸透镜的一部分,还有另外的部分光线,经凸透镜折射会聚成像.(3)由图知,凸透镜成的是缩小倒立的像,应有物距u>2f,像距v:f<v<2f,求解不等式即可.(4)凸透镜成实像时,遵循物远像近像变小的特点.【详解】A、由图可知,物距大于像距,在光屏上得到倒立、缩小的实像,蜡烛应该在距凸透镜的二倍焦距以外,此原理应用于照相机,故A错误;B、用白纸遮住凸透镜的上半部,物体上任一点射向凸透镜的下半部,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小和形状不发生变化,因此光屏上所成的像仍然是完整的,会聚成的像变暗.故B错误;C、凸透镜成倒立缩小的像,应有:(50cm-20cm)>2f;f<(70cm-50cm)<2f,解得此凸透镜的焦距范围是:10cm<f<15cm,故C错误;D、将凸透镜换为焦距更小的凸透镜后,对光线的折射能力变强,成像会提前,即像距变小,为了在光屏上得到清晰的像,应该将光屏靠近凸透镜,故D正确.故选D.7.如图,小明在实验室探究凸透镜成像规律,先把凸透镜、光屏放在光具座上,发现窗外景物在光屏上成清晰的像。
于是把蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上,在如图的四个实验情境中,能够在光屏上得到清晰的像是()A.B.C.D.【答案】B【解析】【详解】A.把凸透镜、光屏放在光具座上,发现窗外景物在光屏上成清晰的像,说明此时的成像原理与照相机相似,物距大于二倍焦距,像距在二倍焦距与一倍焦距之间,由图甲可得,此时像距为15cm,故可以得到f f<<15cm2化简可得<<f7.5cm15cm此外,由图甲可知,像距为15cm时,物距在窗外,说明此时像距接近一倍焦距,即焦距更靠近15cm,且光路可逆,若物距为15cm时,像的位置应该在窗外,像距超出光具座范围。
选项A图中物距为10cm,此时像距应该超出光具座范围或成虚像,故A不符合题意;B.此时物距约为38cm,稍大于二倍焦距,像距为25cm,稍小于二倍焦距,满足f<<7.5cm15cm和焦距更接近15cm的条件,此时成倒立、缩小的实像,故B符合题意;C.若此时光屏上能看到清晰地像,则物距等于像距为20cm,则焦距为10cm,更接近7.5cm,不符合题意;D.若此时能在光屏上看到清晰地像,则像距为12cm,此时蜡烛应该才窗外,超出光具座范围,故D不符合题意。
故选B。
8.如图所示,AC为入射光线,CB为折射光线,且AO<OB,已知AO=10m,该凸透镜的焦距可能是()A.f=10cm B.f= 5cmC.f=8cm D.f= 12cm【答案】C【解析】【详解】由于AC为入射光线,CB为折射光线,且AO<OB,结合凸透镜成像规律可知f<l AO<2f,l BO>2f已知AO=10m,则f<10m<2f解得5m<f<10cm故选C。
9.如图所示,竖直放置的不透光物体(足够大)中紧密嵌有一凸透镜,透镜左侧两倍焦距处,有一个与主光轴垂直的物体AB,在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN,镜面与凸透镜的主光轴垂直,B、N两点都在主光轴上,AB与MN高度相等,且与透镜上半部分等高.遮住透镜的下半部分,则该光具组中,物体AB的成像情况是()A.两个实像,一个虚像B.一个实像,两个虚像C .只有一个虚像D .只有一个实像【答案】D【解析】【详解】 ①按题意,AB 在凸透镜右侧距离透镜2f 处成一个倒立的等大的实像.②由于成像后的光线是射向右下方的,所以不能在平面镜上成像(平面镜只在主光轴的上方),所以只能成一个实像.③如果平面镜足够大,则“AB 在凸透镜右侧距离透镜2f 处成一个倒立的等大的实像”又会在平面镜上成一个等大的虚像,平面像反射后的光线又会经凸透镜成一个缩小的倒立的实像(成在凸透镜左侧f 与2f 之间.此时相当于物距为4f .当然,也要满足凸透镜是足够大了才有此种情况).故选D .【点睛】此题主要考查凸透镜成像规律及其应用,此题的突破点是,AB 只有在主光轴上的那点折射后入MN ,其它均没有,故只有一个实像.10.在探究凸透镜成像规律的实验中,小欢同学先将点燃的蜡烛放在凸透镜左侧某一位置,把光屏放在凸透镜的右侧,然后移动光屏,恰好在凸透镜右侧26cm 处的光屏上出现一个倒立缩小的像,则( )A .焦距可能是8cmB .若将此蜡烛移至凸透镜前10cm 处时,将光屏远离凸透镜方向移动一段距离,光屏上才会出现倒立放大实像C .若将此蜡烛移至凸透镜前10cm 处,然后将蜡烛逐渐靠近凸透镜的过程中,像的大小会变小D .若将此蜡烛移至凸透镜前10cm 处,然后把凸透镜往右移动2f ,所成的像也会往右移动,且移动距离小于2f【答案】C【解析】【详解】A .根据凸透镜的成像规律可知,在光屏上出现一个倒立缩小的像,那么像距符合关系式2f v f <<,因为26cm v =,所以26cm 2f f <<,可解得13cm 26cm f <<所以焦距不可能是8cm ,A 项不合题意;B .若将此蜡烛移至凸透镜前10cm 处时,由于13cm 26cm f <<,这时物距小于一倍焦距,在凸透镜的右侧是不能成像的,B 项不合题意;C .若将此蜡烛移至凸透镜前10cm 处,然后将蜡烛逐渐靠近凸透镜的过程中,根据凸透镜的动态成像规律可知,像的大小会变小,选项C 符合题意;D .若将此蜡烛移至凸透镜前10cm 处,然后把凸透镜往右移动2f ,这个过程分两个阶段,物距还在小于一倍焦距时,所成的虚像往左移动到无穷远处,当物距大于一倍焦距后,会成实像,所成的实像会从右端无穷远处往左移动,D项不合题意。