专题06 探究凸透镜成像的规律-备战2024年中考物理之实验题型突破真题汇编

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备战2024年中考物理之实验题型突破真题汇编

专题06 探究凸透镜成像的规律

基础考点梳理

1． 凸透镜成像原理： 光的折射 

2． 实验装置图（如图所示）

3． 实验器材：光具座（足够长）、凸透镜（焦距已知）、蜡烛、光屏等

（1）光具座（带刻度）的作用： 便于测量物距和像距

（2）光屏的作用： 承接蜡烛的像

4． 实验前器材组装

（1）组装时，凸透镜要位于蜡烛和光屏中间

（2）点燃蜡烛后，调整蜡烛使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在 同一高度 的目的： 使烛焰通过凸透镜所成的像呈现在光屏中央，便于观察和比较像与物的关系

5． 实验环境：在 较暗 的环境中进行实验的目的： 使实验现象更明显

6． 确定凸透镜焦距的方法

（1）平行光聚焦法： 用平行于凸透镜主光轴的光（或太阳光）垂直照射凸透镜，当光屏上承接到最小最亮的光斑时，该光斑到凸透镜光心的距离为焦距

（2）2倍焦距法： 当光屏上承接到倒立、等大的实像时，此时物距或像距的1/2为凸透镜的焦距

7． 实验过程

（1）无论怎样移动光屏，在光屏上都找不到烛焰像的原因

a． 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度

b． 烛焰在一倍焦距以内（u<f，成虚像）

c． 烛焰在焦点上（u＝f，不成像）

d． 光具座不够长（像距太长，超出了光具座的长度范围，光屏无法承接）

（2）蜡烛燃烧逐渐变短时，像在光屏上的位置变化情况（像向上移动）及调节方法： a．将光屏向上移动；b．将蜡烛向上移动；c．将透镜向下移动

（3）用纸遮住凸透镜的一部分时，光屏上所成像的变化情况： 光屏上成的像仍然完整，但会变暗一些

（4）若凸透镜上有一污点或小虫时，像上 不会出现 污点或小虫

（5）将光屏和蜡烛位置对调，光屏上还能否成清晰的像： 根据光路的可逆性，将光屏和蜡烛位置对调，仍能在光屏上成清晰的像

（6）实像与虚像的观察区域（如图所示）

a． 物距大于一倍焦距时成实像，光屏上能承接到像，应从A处观察

b． 物距小于一倍焦距时成虚像，光屏上不能承接到像，应从B处观察

8． 成像规律的动态分析

（1）保持凸透镜位置不变，根据像的要求调整蜡烛或光屏的位置

①成实像时的操作： a．要使像变大：保持凸透镜位置不变，蜡烛靠近凸透镜，光屏远离凸透镜；b．要使像变小：保持凸透镜位置不变，蜡烛远离凸透镜，光屏靠近凸透镜 

②成虚像时的操作： a．要使像变大：保持凸透镜位置不变，蜡烛远离凸透镜；b．要使像变小：保持凸透镜位置不变，蜡烛靠近凸透镜 

（2）在凸透镜和物体之间放眼镜（透镜）时像的变化

①放近视眼镜（凹透镜）时，因凹透镜对光有发散作用，使像距变大，若要使光屏上再次出现清晰的像，应将光屏向远离透镜方向移动

②放远视眼镜（凸透镜）时，因凸透镜对光有会聚作用，使像距变小，若要使光屏上再次出现清晰的像，应将光屏向靠近透镜方向移动

9． 实验结论

当u＞2f时，成倒立、缩小的实像；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；当u＜f时，成正立、放大的虚像

10． 实验改进

（1）用发光二极管代替蜡烛的好处：二极管所成像更稳定并且容易对比像与物的大小

（2）用带方格的光屏代替白色光屏的目的： 便于比较像的大小变化

精选真题汇编

1．小华利用“F”光源来研究凸透镜成像。

（1）实验前，小华应调整“F”光源和光屏的中心在凸透镜的 ________上。

（2）小华将“F”光源、凸透镜和光屏按照图1所示位置放置时，光屏上能成清晰的像，所成的像是 ________立的。凸透镜的焦距为 ________cm。

（3）小华继续进行研究，当出现图2所示场景时，光屏上的像是清晰的。

①依此成像原理可制成________（选填“投影仪”、“照相机”或“放大镜”）。

②现保持光源和光屏位置不变，小华将凸透镜移至另一位置，发现光屏上也成清晰的像，此时凸透镜所在位置的刻度是 ________cm。若要再模拟近视眼成因，小华仅需将光屏向 ________移动少许。

2．【善于动手，乐于探究】

小明利用光具座复习光学实验。

（1）在研究凸透镜成像规律的实验中，把蜡烛、凸透镜（f＝10cm）和光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛，调整它们的高度和位置，直至光屏上成清晰的像，如图甲所示，光屏上成倒立、________的实像，________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这条规律。

（2）为研究平面镜成像特点，用薄玻璃板替换凸透镜放到光具座上，撤去光屏。

①在玻璃板前观察，可以看到蜡烛清晰的像。拿另一支完全相同但不点燃的蜡烛，放在玻璃板后面，前后移动直到看上去与前面那支蜡烛的像完全重合，如图乙所示。此时，像的大小与物体的大小 ________，像与物体到平面镜的距离 ________。

②用光具座研究平面镜成像特点，只能研究物体和像同时沿光具座移动的情况，这样实验得出的结论缺乏 ________。

③请在图丙中画出烛焰上的一点A在平面镜中的像A’。

3．小飞同学“探究凸透镜成像规律”的实验

（1）小飞按图1安装好器材，点燃蜡烛，调整 ________、凸透镜（f＝10cm）、光屏三者的中心在同一高度。

（2）如图1所示，光屏上会出现烛焰清晰缩小 ________（选填“正立”或“倒立”）的像；透镜位置保持不变，将蜡烛移动到光具座35cm处，光屏向________（选填“左”或“右”）移动到适当位置，光屏上又重新出现烛焰清晰的像；将蜡烛移动到光具座42cm处，小飞在凸透镜的右侧，通过凸透镜观察到烛焰正立的像，蜡烛继续靠近凸透镜，烛焰的像 ________（选填“变大”或“变小”）。

（3）将一个眼镜片放在上图中蜡烛和凸透镜间的某一位置，光屏上的像变模糊了，凸透镜和光屏的位置保持不变，向左移动蜡烛，又能在光屏上看到烛焰清晰的像，说明该镜片是 ________（选填“凸透镜”或“凹透镜”）。

（4）完成实验后，小飞利用图甲所示装置探究光的反射规律。白色硬纸板ENF垂直于水平放置的平面镜，法线ON垂直镜面，使一束光贴着纸板沿EO射到O点，反射光线沿OF射出，当入射光线远离法线时，反射光线将 ________（选填“靠近”或“远离”）法线；如图乙所示。把纸板NOF向后折，在纸板上看不到反射光线，由此初步得出：反射光线、入射光线、法线在 ________平面内。

4．小明同学将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏放在如图所示的位置时，在光屏上观察到了清晰的像。

（1）由图可以判断出实验所用透镜的焦距为 ________cm。

（2）小明把蜡烛移到光具座的10cm刻度线处，需要把光屏向 ________适当移动（选填“左”或“右”），才能在光屏上得到一个清晰的像，此时的像将 _______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

5．某实验小组在“探究凸透镜成像规律”的实验中：

（1）实验前要调整烛焰、透镜和光屏的中心大致在 ____________，目的是使像成在光屏的中央。

（2）移动蜡烛和光屏到如图所示位置，光屏上出现了烛焰清晰的像（像未画出），生活中的 ________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是这一成像原理的应用。

（3）实验过程中，小明同学不小心用手指指尖触摸到了凸透镜，这时光屏上 ________（选填“会”或“不会”）出现指尖的像。

（4）实验一段时间后，蜡烛燃烧变短。要使像仍然成在光屏的中央，应将光屏向________移动。

（5）另外一个实验小组用由几个发光二极管做成的“F”字样的发光体代替蜡烛进行实验，你认为其好处是 ________________________________（写出一点即可）。

6．小丁在探究凸透镜成像规律的实验中：

（1）当烛焰、焦距为10cm的凸透镜A位于图甲中位置时，光屏上得到一个清晰的像，该像是一个倒立、________（选填“放大”“缩小”或“等大”）的实像；

（2）保持蜡烛位置不变，小丁用焦距为5cm的凸透镜B在原位置替换凸透镜A，要使光屏上仍得到烛焰清晰的像，应该将光屏向________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜B的方向移动；

（3）如图乙所示，蜡烛和凸透镜之间放上近视眼镜，光屏上能得到清晰的像，若取下眼镜，要在光屏上重新得到清晰的像，应将光屏 ________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜。

7．同学们为了探究平面镜成像的特点，准备了平面镜、玻璃板、两支相同的蜡烛A和B、光具座、光屏等实验器材。

（1）如图所示，将一只点燃的蜡烛A放置在光具座的甲位置，选用 ________（选填“平面镜”或“玻璃板”）竖直放置在乙位置，未点燃的蜡烛B放置在乙位置右侧，移动蜡烛B到丙位置时，发现蜡烛B与蜡烛A的像完全重合。

（2）取下蜡烛B，并在丙位置处放一光屏，光屏上不能承接到蜡烛A的像，说明平面镜成的像是 ________（选填“实像”或“虚像”）。

（3）接着同学们想利用上述装置探究凸透镜成像规律，将乙处器材换成一个凸透镜，再将蜡烛A移至35cm刻度线处，丙位置的光屏上恰好出现了烛焰清晰的像，生活中的________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一原理工作的。此时，用直径相同、焦距更大的凸透镜替换原凸透镜，移动光屏也得到了清晰的像，则此时的像较原来的像 ________（选填“变大”、“变小”或“不变”）。

（4）在上一步实验的基础上，小明将一远视镜片放在凸透镜与蜡烛之间，要使光屏上还能呈清晰的像，可将光屏适当向 _______（选填“左”或“右”）移动。

8．小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中。

（1）当蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示时，光屏上出现一个清晰的烛焰的像，这个凸透镜的焦距可能是 ________（填选项）；

A．5cm      B．10cm        C．15cm       D．20cm

（2）小明把蜡烛向右移动一小段距离，发现光屏上烛焰的像变模糊了。他可以将光屏向 ________移动或者不移动光屏，将一个度数合适的 ________（选填“近视”或“远视”）眼镜的镜片放在凸透镜和烛焰之间，都能让光屏上的像重新变清晰；

（3）完成上述探究后，小明把凸透镜换成一块薄玻璃板，透过玻璃板能看到烛焰正立、________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的像，把光屏移到像所在的位置，直接观察光屏，光屏上 　________（选填“有”或“没有”）烛焰的像。

9．在探究凸透镜成像规律的实验中：

（1）如图甲所示，用平行光测出凸透镜的焦距为 ________cm。

（2）将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在水平光具座上，调节烛焰、凸透镜和光屏三者中心在 ________。

（3）调节蜡烛、凸透镜和光屏至图乙所示的位置，则烛焰在光屏上成倒立、________的像。根据这一成像特点，可制成 ________。

（4）若要使光屏上的像变小，应使蜡烛与凸透镜的距离变 ________，再调节光屏位置。

10．小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律：

（1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为 ________cm。

（2）实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，为使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到 ________。

（3）小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、________的实像。生活中的 ________（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）就是利用这种成像规律工作的。

（4）接着，小明保持凸透镜在光具座上的位置不动，如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中，光路是 ________的。

（5）在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当远离凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清，此现象可以体现 ________（选填“近视眼”或“远视眼”）的成像情况。

11．某小组在“探究凸透镜成像的规律”的实验中：

（1）实验前，应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在 ________。

（2）如图所示，烛焰恰好在光屏上成倒立、________（选填“放大”、“等大”或“缩小”）清晰的实像，这是 ________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的工作原理。

（3）若凸透镜位置不变，调换蜡烛和光屏的位置，________（选填“仍能”或“不能”）在光屏上得到清晰的像，这说明光发生折射时，光路是 ________的。

（4）若保持图中蜡烛、凸透镜的位置不变，只把光屏向右适当调节，光屏上烛焰的像逐渐变得模糊，这与________（选填“近视眼”或“远视眼”）形成原因相同。

12．某小组探究平面镜和凸透镜成像的特点，将光源和光屏分别竖直放置在水平光具座上的A、C位置，B是AC的中点，如图1所示。在AB之间朝向A观察，看到的光源形状如图2中的甲所示。

（1）在B处竖直放置一块平面镜，镜面朝向光源，小丽在AB之间观察平面镜中的像，小明在BC之间观察光屏。此后，小亮将平面镜更换为一个凸透镜，恰能在光屏上成等大的像，他在BC之间观察光屏上的像。上述实验过程中，小丽、小明和小亮观察到的分别是图2中的________（选填“①”“②”“③”或“④”）。

①甲、丙、戊     ②乙、丙、丁    ③乙、乙、丁      ④乙、乙、戊

（2）小亮继续实验，要在光屏上得到一个缩小的像，可保持光源位置不变，将凸透镜向________（选填“A”或“C”）移动，并调节光屏的位置直到呈现清晰的像。

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参考答案

1．（1）主光轴；（2）倒；5.0；（3）①投影仪；②17.5；右。

【解答】解：（1）为了使像成在光屏中央，应调整烛焰和光屏的中心在凸透镜的主光轴上；

（2）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图1所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，物距等于像距，在光屏上成倒立等大的实像，物距等于2倍焦距，物距是10.0cm，则焦距为5.0cm。

（3）图2中物距小于像距，则成倒立放大的实像，投影仪根据此原理工作的；

保持光源和光屏位置不变，小华将凸透镜移至另一位置，发现光屏上也成清晰的像，根据光路可逆，此时物距与像距交换，原来物距是7.0cm，移动后的像距为7.0cm，则凸透镜的位置为24.5cm﹣7cm＝17.5cm处。

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