5.3 凸透镜成像的规律习题及解析(分层练习)八年级物理上册(人教版2024)

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1 / 11 5.3 凸透镜成像的规律习题及解析（分层练习）

一、探究凸透镜成像的规律

1．小明在做“探究凸透镜成像的规律”实验。

（1）测量凸透镜焦距时，小明将凸透镜安装在光具座上，用平行光作光源，移动光屏，在光屏上得到一个最小最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为 cm；

（2）然后将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上，并调整烛焰、凸透镜及光屏三者的中心，使其大致在 ；

（3）再将点燃的蜡烛移到10cm处，如图乙所示，移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像；生活中 （选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）就是利用这一成像原理来工作的；

（4）在图乙所示的实验基础上，保持凸透镜的位置不变，将蜡烛向右移动到30cm处，适当移动光屏直到再次在光屏上呈现清晰的像，所成的像将 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。

【答案】（1）10.0；（2）同一高度；（3）照相机；（4）变大。

【详解】（1）由图甲中，平行光线经凸透镜后会聚到一点，当光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透镜的焦点，所以，焦距

f=60.0cm-50.0cm=10.0cm

（2）蜡烛烛焰的中心、凸透镜的光心、光屏的中心，三者在同一条直线上，三者的中心大致在同一高度，位于凸透镜的主光轴上，像才能呈在光屏的中心。

（3）凸透镜焦距为10.0cm，将点燃的蜡烛移到标尺10cm处，物距

u=50.0cm-10.0cm=40.0cm

此时u>2f，成倒立、缩小的实像，生活中照相机就是利用这一成像原理来工作的。

（4）若保持凸透镜位置不变，将蜡烛向右移动到30cm处，物距

u=50.0cm-30.0cm=20.0cm

此时u=2f，成倒立、等大的实像，所以成的像将变大。

2．用F为焦点，探究焦距为f的凸透镜成像规律，在实验中；

（1）发光物体和凸透镜的位置如图所示，图中光屏未画出，光屏上所成清晰的像在图中 （填数字序号）区域，像的箭头方向是竖直向 的，像的大小比发光物体要 ；

（2）将光屏放在凸透镜右侧，发光物体放在A处，发现无论怎样调整光屏的位置，在光屏上都无法得到发光物体的像。撤去光屏，从凸透镜右侧向凸透镜看去，观察到发光物体的像，此像到凸透镜的距离

（填“大于”“等于”或“小于”）发光物体到凸透镜的距离。 5.3 2024

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【答案】（1）③，下，小；（2）大于。

【详解】（1）如图所示，发光物体到凸透镜的距离即物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，故②④排除；又因为发光物体在透镜主光轴上方，根据过透镜光心的光线不改变传播方向可知像的位置在主光轴下方，故光屏上所成清晰的像在图中③的区域。

根据凸透镜成像规律，当物距大于二倍焦距，成缩小、倒立的实像，所以像的箭头方向是竖直向下的；像的大小比发光物体要小。

（2）当物距小于一倍焦距时，我们在凸透镜右边看到的那个正立、放大的虚像是由光经过凸透镜的折射光线的反向延长线交点形成的，像在物的后方，故像到透镜的距离大于物体到透镜的距离。

3. 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（填写像的性质）。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（填写像的性质）。

【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。

4．某同学探究凸透镜成像规律时，光屏上得到了烛焰清晰的像（像未画出），如图所示。下列说法正确的是（ ）

A．光屏上的像是正立的

B．光屏上的像是放大的

C．投影仪是利用此成像原理制成的

D．撤去光屏，烛焰的像仍然在原处

【答案】D

【详解】ABC．如图所示，物距大于像距，光屏上能够得到了烛焰清晰的像，所成的是倒立缩小的实5.3 2024

3 / 11 像，照相机是利用此成像原理制成的，故ABC错误。

D．光屏是呈现蜡烛所成的像，不会影响成像的特点，撤去光屏，烛焰的像仍然在原处，故D正确。

故选D。

二、凸透镜成像规律的应用

5．如今，很多人喜欢用手机拍照，手机的镜头相当于一个 。若小欢手机摄像头的焦距是0.03m，小欢用手机拍摄距离镜头1m的花朵，则花朵会在感光元件上形成一个 、 的实像。

【答案】 凸透镜 倒立 缩小

【详解】手机的镜头相当于一个凸透镜。凸透镜是一种中央比边缘厚的透镜，它对光线有会聚作用，是制作照相机、投影仪等光学仪器的重要元件。

当物体到凸透镜的距离大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，像距在一倍焦距和二倍焦距之间； 手机摄像头的焦距是0.03m，小欢用手机拍摄距离镜头1m的花朵。由于1m远大于0.03m的二倍（即0.06m），所以此时花朵会在感光元件上形成一个倒立、缩小的实像。

6. 小明将凸透镜正对太阳光，在距离凸透镜10cm的白纸上呈现一个最小、最亮的光斑，此凸透镜的焦距为 cm。如图是他用该凸透镜观看书本上“中国梦”三个字时的情况，如果他想看到更大的正立的“国”字，小明需要将凸透镜

书本（选填“远离”或“靠近”），凸透镜和书本的距离应满足的条件是 。

【答案】 10 远离 小于10cm

【详解】平行光经过凸透镜折射后会聚于一点，这一点就是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离为焦距，所以根据题意可知此凸透镜的焦距为10cm。

因为想要看到正立的像，所以可知此时凸透镜相当于一个放大镜，放大镜利用的是当物距小于一倍焦距时，成正立、放大的虚像的原理，所以想看到正立的“国”字，凸透镜和书本的距离应小于10cm，而当凸透镜成正立、放大的虚像时，物距越大，像距越大，成的虚像越大，所以可知想要看到更大的正立的“国”字，小明需要将凸透镜远离书本，但是距离不能大于10cm。

7．物理实验课上，如图所示为小海做“探究凸透镜成像规律”的实验装置图，当点燃的蜡烛、透镜、光屏位于如图所示的位置时，光屏上得到烛焰清晰的像。则（ ）

A．物距为40cm，像距为50.0cm B．光屏上成倒立、缩小的实像

C．照相机应用了该次实验的成像规律 D．投影仪应用了该次实验的成像规律 5.3 2024

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【答案】D

【详解】AB．由图示知，刻度尺的分度值为1cm，蜡烛到凸透镜的距离，即物距为

u=40.0cm-30.0cm=10.0cm

光屏到凸透镜的距离，即像距 v=90.0cm-40.0cm=50.0cm

则物距小于像距，成倒立、放大的实像，故AB不符合题意；

C．照相机所成的像是倒立、缩小的实像，故照相机不是应用该次实验的成像规律，C不符题意；

D．投影仪成倒立、放大的实像，故投影仪应用了该次实验的成像规律，故D符合题意。

故选D。

8. 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，蜡烛、凸透镜、光屏位置如图所示，此时光屏上恰好呈现烛焰清晰的像（图中未画出）。下列说法正确的是（ ）

A．该透镜焦距可能为10cm

B．图中成像特点与投影仪成像特点相同

C．蜡烛燃烧变短，光屏上的像也会向下移动

D．透镜位置不动，蜡烛向左移动并调整光屏的位置，光屏上清晰的像将变大

【答案】B

【详解】A．根据图示可知，物距小于像距，成倒立、放大的实像，则

f

v=80.0cm-50.0cm=30.0cm>2f ⋯⋯②

解①②得10cm

故A错误；

B．根据图示可知，物距小于像距，成倒立、放大的实像，其应用是投影仪，故B正确；

C．蜡烛燃烧变短，烛焰相对于凸透镜向下移动，光屏上的像向上移动，故C错误；

D．透镜位置不动，蜡烛向左移动，物距变大，像距变小，像变小，所以调整光屏的位置，光屏上清晰的像将变小，故D错误。

故选B。 5.3 2024

5 / 11 三、用作图法研究凸透镜成像规律

9．图中L为凸透镜，MN为其主光轴，D为光心，若物体AB经凸透镜成的实像为A'B’，试用作图的方法确定凸透镜的一个焦点F，并在图中标出F的位置．

【答案】见解析。

【详解】试题分析：根据凸透镜成像原理，过光心的光传播方向不变，因此A和像点的连线过光心，过A点的与主光轴的平行光线过凸透镜后会聚与焦点，与过光心的光线交点即A的像点．如图所示：

10．如图所示，请画出发光点S经凸透镜后的出射光线，并确定发光点S的像点S′．

【答案】见右图。

【详解】由图可知，一条入射光线过焦点，则过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；另一条入射光线过光心，则过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变；两条折射光线的交点即像点S′。如图所示。

11．如图所示蜡烛通过凸透镜在光屏上成清晰像，请在大致位置画出凸透镜后，作出光线AB经凸透镜折射后射向光屏的光路图．

【答案】见右图。

【详解】由图可以看出，蜡烛经凸透镜成清晰的像在光屏上是倒立放大的。由凸透镜成像规律可知，此时2f>u>f，连接AA′，与主光轴的焦点即为凸透镜的中心，然后即可确定凸透镜的位置；光屏上蜡烛的像是实像，是由实际光线会聚而成的。来自烛焰尖部的光经透镜折射后会聚在光屏上组成烛焰尖部的5.3 2024

6 / 11 像，所以，将入射光线与像中的烛焰尖部连接起来即可得到折射光线，如图所示。

12. 某兴趣小组开展“创新服务生活，科技改变未来”的科技创新活动，模拟制作一款“智能”行驶玩具车。该玩具车利用车载传感器（摄像头、雷达）采集生成道路特征数据，完成“自动”驾驶。作为传感器之一的摄像头，下列说法正确的是（ ）

A．摄像头的镜头是凹透镜

B．遇障碍物时，要想生成更大的像，镜头应该向前伸

C．摄像头成的像是正立的虚像

D．成像时障碍物位于镜头的两倍焦距以内

【答案】B

【详解】AC．物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像，应用是照相机，摄像头成像的原理与照相机原理相同，摄像头的镜头相当于凸透镜，故AC错误；

B．凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变大，故遇障碍物时，要想成更大的像，镜头应该向前伸，故B正确；

D．在物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像，故摄像头成像时障碍物位于镜头的两倍焦距以外，故D错误。

故选B。

13．关于图中“凸透镜成像规律”的实验，下列说法正确的是（ ）

A．图中胶片到凸透镜的距离u＞2f（f为焦距）

B．图中凸透镜成像规律与摄像机的成像原理相同

C．图中光路图说明光在不同介质间传播的方向一定改变

D．从不同方向能看清银幕上的像，是因为光在银幕上发生了漫反射

【答案】D

【详解】AB．图中物距小于像距，物的大小小于像的大小，此时物距为2f>u>f

成倒立放大的实像，是投影仪原理，故AB错误；

C．经过凸透镜光心的光线，传播方向不变，故C错误；

D．反射面粗糙的表面，反射光线射向四面八方，进入不同方向的人的眼睛，使各个方向的人都能看到物体。因此从不同方向观察光屏上的像，是因为光在光屏发生了漫反射，故D正确。

故选D。