2020年中考必考实验专项突破实验05探究凸透镜成像规律实验(解析版)

1、实验五、探究凸透镜成像规律【实验目的】：观察凸透镜成各种像的条件和规律【实验器材】：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴【实验步骤】：共轴调节，把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。把蜡烛放在较远处，使 u 2f ,移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于 2f ,移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在2 f u f ,移动光屏，

2、直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗？表格：透镜焦距f=cm物距与焦距的关系物距u/cm像的性质像距v/cm实虚大小正倒u 2fu 2f2f u fu fu f【实验结论】物距像的性质像距应用倒、正放、缩虚、实u>2f倒立缩小实像f<v<2f照相机f<u<2f倒立放大实像v>2f幻灯机u<f正立放大虚象不考虑放大镜【考点方向】：1、测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太

3、阳光 粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有 5cm、10cm 和30cm,我们所选的透镜最好在 10cm 20cm之间，太大或太小都不方便 ）。其中利用太阳光来寻找焦点时一定要：让太阳光正对透镜（使光线平行于透镜主光轴 ）。2、操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止,读出物距与像距的大小。3、当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。4、光屏上没有像原因：蜡烛放在一倍焦距内；焦距太大，像成在光具座外 。蜡烛放在一倍焦距处 。三心没有在同一高度 。5、若像成在光屏左上角，可将 蜡

4、烛左上移:透镜右下移 。6、实验：实验时点燃蜡烛，使 烛焰中心、凸诱镜并心、并屏的中心（即焰心、甘心、并屏中心 ）大致在同一高度,目的是：使烛焰的像成在光屏中央 。实验时发现蜡烛的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，该如何操作： 向上移动光屏向上移动蜡烛向下移动凸透镜。7、燃烧的蜡烛不断变短，光屏上的像向上移动，为使像呈在光屏中央,应该将光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动 。8、用不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，光屏上的像仍是完整的，只是会变暗 。【创新母题】：在 探究凸透镜成像规律 实验中，凸透镜焦距为10cm,蜡烛、透镜和光屏的位置如图所示。prnpTTipnTi&quo

5、t;口 口:吓mi。电“0 10左右(1)在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在上，这样做的目的是：。(2)图中光屏上呈一清晰的像，该像是倒立、 (选填"放大“、等大“或 缩小”)的实像(3)图中固定蜡烛位置不变，将透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向(选填 左"或 右”)移动，此时光屏上成 、的 像。(4)图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，移动光屏 (选填 能"或 不能”，下同)承接到像，把光屏放在蜡烛的左侧，移动光屏 承接到像。(5)图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光

6、屏上的像变模糊了，将光屏向左移动，光屏上再次呈现清晰的像，该眼镜片是 (选填近视或远视”)眼镜的镜片，该镜片对光线具有 作用。(6)实验中，蜡烛燃烧一段时间后变得越来越短，那么在光屏上看到的像会(选填土移/不动/下移”),若让像回到光屏中央位置，你的操作是： 。如果在如图所示位置时，用一不透明纸带把透镜上半部分遮挡住，那么看到的像会如何变化(选填像部分消失/像完整不变/像完整变暗”)；【答案】：(1)同一水平直线；使像成在光屏的中央；(2)等大；(3)右；倒立；缩小；实；(4)不能；不能；远视；会聚;(6)上移；向上移动蜡烛(或向下移动透镜或向上移动光屏 )像完整变暗；【解析】：(1)将蜡烛、

7、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在在同一水平直线上。其目的是使像成在光屏的中央；(2)由图可知，此时的物距等于像距，者B等于20cm,所以成倒立、等大的实像， u=2f,则焦距f=10cm；将透镜移到60cm刻度线处，此时u>2f,成倒立、缩小的实像，2f>v>f,即光屏距离凸透镜的距离在10cm - 20cm之间，故应将光屏向右移动；(4)图中固定透镜位置不变，将蜡烛移到45cm刻度线处，此时的物距为 5cm,小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像不能呈在光屏上；(5)图中将一个眼镜片放在透镜和烛焰之间，光屏上的像变模

8、糊了，将光屏向左移动，说明像距变小，对光 线起到了会聚作用，即凸透镜的会聚能力变强，故放置的是凸透镜；凸透镜能矫正远视眼。(6)实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将移动到光屏的上方。根据成像的规律可以把光屏向上移动或蜡烛向上移动或凸透镜向下移动。(7)蜡烛火焰可视为无数个发光点，每个发光点都会发出无数条光线，总有部分光线经过透镜折射后汇聚在光屏上成像；遮挡住透镜的部分后，经过透镜的折射光线会变少，则光屏上的像会变暗。练习1: (20197W京)用如图所示的装置做 探究凸透镜成像规律”实验。图中中一束平行光射向凸透镜，光屏 上得到一个最小、最亮的光斑(未画出)。左 -I

9、 Ti 11| r nj rn 1 |ti ir ji i it iiti i n r n ii| n r i i n r n n ti叫叩IT印TIT|TITI叫Q 1。8 3060 SO 90 mZ(1)图乙中烛焰在光屏上恰好成一清晰的像(未画出),则该像是倒立、 的实像。(2)若在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，则将光屏移动到 cm刻度线处，可以再次看到清晰的像。若在图乙中烛焰和凸透镜之间放一近视眼镜的镜片，则将光屏向 (选填 左"或 右”，下同)移动才能再次肴到清晰的像.(4)若在图乙中用塑料吸管对准A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气，发现光屏上烛焰尖部”变模糊，则将 光屏

10、向 移动，烛焰尖部”又会变清晰。【答案】：(1)放大；(2)75； (3)又；(4)左。【解析】：由题图甲可知凸透镜的焦距 f=10 cm,由题图乙可知，凸透镜所成的像为实像，物距u=15 cm,像距v=30 cm,u<v,此日f< f<u<2f,故成倒立、放大的实像。(2)将凸透镜移到55 cm刻度线处时，u=20 cm,则u=2f,所以v=2f=20 cm,故将光屏移动到 75 cm刻度线处。(3)近视眼镜的镜片是凹透镜，对光有发散作用，像会成在原来位置的右侧，故应将光屏向右移动才能再次得到清晰的像。(4)用塑料吸管对准 A点沿垂直于纸面方向持续用力吹气时，烛焰左侧

11、的空气流速变大，压强变小，火焰将向左偏，火焰到凸透镜的距离变远，所成的实像到凸透镜的距离变近，故应将光屏向左移动才能再次接收到清晰的像。练习2: (2019?广东)小明在用蜡烛作为光源完成探究凸透镜成像的规律”实验后，发现蜡烛火焰飘忽不定，像与物对比难判定等问题，小明和老师、同学一起对实验装置进行了一系列的创新。创新点如图所示：光具座上凸透镜所在位置为零刻度，数值向左、向右依次增大；在标有均匀格子的面板上制作字母A”状LED灯替代蜡烛；光屏上标有同样的均匀格子。(1)请分析创新后实验装置的优点：可以直接读出物距以及 ;光屏上成像更清晰、;从光屏上可以准确得出像与物的关系。(2)完成探究凸透镜成

12、像的规律”实验后，还可以更换(或增加)实验器材进行拓展探究，请仿照示例写出两种不同方案。项目更换或增加实验器材及操作探究的问题示例用黑色纸片遮挡凸透镜的一部分探究凸透镜被遮挡部分的成像情况力杀1力杀2【答案】:(1)像距；稳定；大小；(2)用茶色玻璃代替凸透镜探究平面镜成像是实像还是虚像用一副近视眼镜放在 LED灯与凸透镜之间探究近视眼的成因【解析】：(1)把凸透镜的位置作为零刻度，可以直接读出物距和像距。用"A状LED灯代替蜡烛，可以使光屏上的像更清晰、稳定，因为蜡烛的火焰很容易受到干扰不能固定 在一个位置上。用“A状LED灯代替蜡烛，可以更准确得得出像和物的大小关系，因为蜡烛的火

13、焰很容易受到干扰不能 固定在一个位置上，更不容易维持一个形状。(2)根据平时对物理知识的积累我们可以知道，把凸透镜换为茶色玻璃，可以探究平面镜成像的虚实问题；把一副近眼镜放在 LED灯与凸透镜之间，可以探究近视眼的成因。练习3: (2019?广安)小明想探究凸透镜成像规律，他选用了焦距为10cm的凸透镜进行实验。(1)当蜡烛、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，光屏中央呈现出清晰的像，则该像是倒立、(选填 放大“、缩小"或 等大”)的实像，生活中的 (选填 照相机”、投影仪”或 放大镜”)就是利用这一成像原理工作的；(2)在光屏上得到清晰的像后，小聪取下自己的近视眼镜放在烛焰和凸透镜之

14、间，发现光屏上的像变得模糊，为了再次在光屏上得到烛焰清晰的像，可保持蜡烛和凸透镜位置不变，将光屏(选填 远离"或靠近”)凸透镜移动到适当位置；(3)蜡烛随着燃烧而变短，为了使像仍能成在光屏中央，这时最合理的调整是 。A.只需将凸透镜向下移动一些B.只需将光屏向上移动一些C、将凸透镜和光屏都向下移动一些D.以上方法都可以【答案】：(1)放大；投影仪；(2)远离；(3)AB。【解析】：(1)由图可知，此时物距小于像距，则所成的是倒立、放大的实像，其应用是投影仪；(2)近视眼镜是凹透镜，在凸透镜的前方放一个凹透镜，使原来会聚的光线错后会聚，所以光屏向后移动，远离凸透镜。(3)蜡烛在燃放中不

15、断缩短，向下移动，光屏上的像向上移动，要使像能够成在光屏中央，可向上移动光屏；或向上移动蜡烛或向下移动凸透镜。故选AB。练习4: (2019承汉)某同学为进一步了解 视力矫正”的原理，利用探究凸透镜成像规律的装置做了实验。他 在发光体和凸透镜之间放置不同类型的眼镜片，观察到了如下现象。010 20 S0 40 50 CO 一。 80 90 m(1)将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到发光体清晰的像。这说明近视眼镜对光线有作用，它应该是 透镜。由此可知，在近视眼得到矫正之前，物体的像成在视网膜的_(填前方”或后方”)。(2)取下近视眼镜

16、片，重新调整光屏的位置，使它上面的像再次变得清晰，然后将另一个镜片放在发光体和 凸透镜之间，光屏上原来清晰的像又变模糊了，再使光屏靠近透镜，又可以在光屏上看到发光体清晰的像。这说明戴上这个眼睛可以矫正 眼。【答案】：(1)发散；凹；前方；(2)远视。【解析】：(1)近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，发散作用是使原来会聚成像的光线向后会聚；近视眼是因为晶状体太厚或眼球太长，像成在视网膜的前方；将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到发光体清晰的像；(2)取下近视镜片，重新调整光屏的位置，使它上面的像再次变得清晰，然后将另一个镜片放在

17、发光体和凸 透镜之间，光屏上原来清晰的像又变模糊了；再使光屏靠近透镜，又可以在光屏上看到发光体清晰的像， 说明眼镜对光线有会聚作用，是凸透镜，应用于远视眼镜，说明带上这个眼镜可以矫正远视眼。练习5: (2019唐口)小明利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律:40 SO 50 cm |。口 2。2 30 3口 的 加 钟 90 m甲乙小明通过图甲的实验操作，确定了该凸透镜的焦距 。实验时，把凸透镜固定在光具座 50cm刻度线处。(2)小明将蜡烛移至光具座上 10cm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。(3)小明又将蜡烛移至光具

18、座上 25cm刻度线处，为在光屏上再次得到清晰的像，应将光屏向 (选填靠近"或远离”)透镜的方向移动，应用这一成像特点可制成的光学仪器是 ;此时小明把自己的近视眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，若要在光屏上再次成清晰的像，则需要将光屏向(选填靠近”或远离”)透镜的方向移动。(4)小明将蜡烛移至光具座上 40cm刻度线处，移动光屏，发现不能在光屏上得到像， 为了观察此时成像特点， 请你写出接下来的操作是： ;小明将蜡烛继续靠近透镜，看到的像将 (选填变大"、变小"或不变”)。【答案】(1)15cm； (2)缩小；(3)远离；幻灯机；远离；(4)眼睛在光屏一侧透过凸透镜可观察

19、所成的像(正立放大的虚像)；变小。【解析】(1)平行光线经过凸透镜后会会聚与主光轴上的一点，这一点叫焦点，焦点到光心的距离称为焦距；由图甲可知凸透镜的焦距时 15cm；(2)将蜡烛移至光具座上 10cm刻度线处，由图可知，此时物距为u=50 10=40 >2f;根据成像特点该像是倒立，缩小的实像；(3)将蜡烛移至光具座上 25cm刻度线处，物距变小，则像距变大，所以应将光屏向远离透镜的方向移动，此 时物体在一倍焦距和二倍焦距之间；应用有幻灯机；近视镜属于凹透镜，对光线具有发散作用，使形成的 像会远离透镜，因此光屏也应该远离透镜才能重新成清晰的像。（4）将蜡烛移至光具座上 40cm刻度线处

20、，物距 u=50-40=10<f,不能在光屏上得到清晰的像，应该眼睛在光屏一侧透过凸透镜可观察所成的像。根据凸透镜成像规律可知，小明将蜡烛继续靠近透镜，所看到像会变小。甲练习6: （2019所齐口尔）小伟用如图甲所示的实验装置探究凸透镜成像的规律"，所用凸透镜的焦距为 10cmp叫甲印|甲叩,叫叩叫叫叫|邛|甲|叫in0g 1（如 30 q 50 6cM 80 只 100（1）小伟在组装器材时，将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一水平直线上，这样做的目的是：。（2）实验过程中，凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。当蜡烛距离凸透镜15cm

21、时，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、 的实像（选填 放大“、等大“或 缩小”）。（3）接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离，为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像，他应将光屏向 透镜方向移动（选填靠近"或远离”）此时的像与步骤（2）中的像相比，大小将变 。（4）如图乙所示，小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处，移动光屏， 再次得到烛焰清晰的像，利用该成像规律制成的光学仪器是 （选填放大镜”投影仪”或照相机”）。小伟发现，随着蜡烛燃烧变短，烛焰在 光屏上的像会向 移动。【答案】 使像成在光屏的中央；（2）放大；（3）靠近；小；（4）照相机；上。【解析】（1）将蜡烛、凸透镜、光屏

22、依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在在同一水平直线上。其目的是使像成在光屏的中央；（2）实验过程中，凸透镜始终固定在光具座50cm刻度线处。当蜡烛距离凸透镜15cm时，fvu2f,凸透镜成倒立放大的实像，移动光屏，可在光屏上得到一个倒立、放大的实像；（3）接下来小伟将蜡烛向远离凸透镜方向移动一段距离，为了能在光屏上再次看到烛焰清晰的像，根据凸透镜成实像时，物近远像近像变小，他应将光屏向靠近透镜方向移动此时的像与步骤（2）中的像相比，大小将变小；（4）如图乙所示，小伟将蜡烛固定在光具座10cm刻度线处，此时物距大于 2倍焦距时，成倒立缩小实像，移动光

23、屏，再次得到烛焰清晰的像，利用该成像规律制成的光学仪器是照相机；实验一段时间蜡烛变短，由于凸透镜成的是倒立的实像，所以成的像将移动到光屏的上方。练习7: (2018滁州)如图所示，在 探究凸透镜成像的规律”实验中。(1)组装调整实验器材时，要使烛焰和 的中心位于凸透镜的主光轴上。(2)实验所用凸透镜的焦距为20cm,若烛焰在凸透镜前 30cm处，则可在凸透镜的另一侧得到一个 A.倒立、放大的实像 B.倒立、缩小的实像C.正立、放大的虚像 D.正立、缩小的虚像(3)接下来，保持烛焰和凸透镜的位置不变，换一个焦距小一些的凸透镜，则所成像的大小比刚才的像 (4)如果要估测题(3)中凸透镜的焦距，可以

24、让烛焰距离凸透镜 ,此时像距就近似等于焦距。【答案】：(1)光屏；(2)A; (3)小；(4)足够远【解析】：(1)为使像能成在光屏的中央，应使凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度处；(2)由题意可知凸透镜焦距 f=20cm ,物距u=30cm,满足f v uv 2f,因此成倒立放大的实像，故选 A;(3)换用一个焦距略小一些的凸透镜进行实验，物距相对增大，则物远像近像小；(4)根据凸透镜成实像时， 物远像近，因此如果要估测题(3)中凸透镜的焦距，可以让烛焰距离凸透镜足够远, 此时像距就近似等于焦距。练习8: (2018欲州)小明用一个焦距为 10cm的凸透镜探究凸透镜成像规律，实验如下:(

25、1)实验前，让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中(如图甲)，从烟雾中可以观察到凸透镜对光有 (选 填绘聚”或发散”)作用。(2)探究凸透镜成像规律时，应调节烛焰、凸透镜与光屏中心在 bo(3)当装置如图乙所示时，烛焰在光屏上成清晰的像是倒立的、 、的实像，那么光屏离凸透镜的距离可能是(填序号)A.26cmB.16cmC.6cm（4）实验中蜡烛在原来的位置越烧越短，则像在光屏上的位置会 （选填往下移“、不变”或往上移”）若将印有字母“F的纸片（图丙）放在离凸透镜6cm的地方，我们能看到的清晰的像是图丁中的 （请填序 号）。【答案】：（1）会聚；（2）同一高度；（3）缩小；B; （4）往上移；（5）

26、A。 【解析】：（1）实验前，让平行光束垂直镜面射入倒扣的烧杯中（如图甲），从烟雾中可以观察到凸透镜对光有会聚作用；（2）根据实验的要求，烛焰、光屏，透镜中心在同一高度上；（3）由图可知，物距大于像距，此时的像是倒立、缩小的，故物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，故光屏离凸透镜的距离（即像距）大于10cm,小于20cm,选B;（4）蜡烛由于燃烧逐渐变短，光屏上的像逐渐向上移动。为了使像完整的成在光屏的中央，可将光屏向上移动或将蜡烛向上移动，或者将凸透镜向下移动；（5）若将印有字母“F的纸片（图乙）放在离凸透镜6cm的地方，物距小于焦距，成正立放大的虚像，故选A。练习9: （2018

27、滨州）小明同学在做 探究凸透镜成像规律”的实验。（1）前面学过，物体离照相机的镜头比较远，成缩小的实像；物体离投影仪的镜头比较近，成放大的实像;物体离放大镜比较近，成放大，正立的虚像，据此小明提出的问题是：像的虚实、大小、正倒跟有 什么关系?（2）如图甲，小明让平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，则凸透镜的焦距f=cm。（3）小明所用实验装置如图乙所示，若将凸透镜放在光具座刻度50 cm位置处不变，把蜡烛放在刻度10 cm处，利用此时凸透镜成像的特点制成的光学仪器是 （选填 照相机”、放大镜”或 投影仪”）（4）如图丙所示是小明通过实验得到的凸透镜成实像时的像距v和物距u关系的

28、图像，由图像可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐 .当u>2f时，物体移动速度 （选填 失于“、小于“、或 等于“像移动的速度。当f <u<2f时，物体移动速度 （选填 失于“、小于“、或 等于”像移动的速度。【答案】:（1）物距（物体到凸透镜的距离）(2)10(3)照相机(4)增大 大于 小于【解析】：(1)由题中提供的情景可以看出，物距(物体到凸透镜的距离)不同，成像虚、实、大小、正倒不同，故提出的问题是像的虚、实、大小、正倒与物距(物体到凸透镜的距离)有什么关系？(2)平行光经凸透镜折射后，会聚最小最亮的光斑为焦点，焦点到透镜的距离为焦距，由图可以看出此时光斑到透镜的距离

29、为10cm,则透镜的焦距为10cm; (3)图乙中蜡烛到凸透镜的距离为40cm大于二倍焦距，此时成倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同；(4)由图丙可以看出凸透镜成实像时物距逐渐减小，像逐渐增大。当u>2f时物距变化很大时，像距变化很小，则物体移动速度大于像移动的速度；当 fvu<2f时，物距变化很小时，像距变化很大，则物体移动速度小于像移动的速度。如图所示，将光具座上点燃蜡烛的烛焰、凸透镜、光屏三者中心调节到同一高度的目的保持凸透镜位置不变，把蜡烛移动到 A处，移动光屏可得到倒立、 (填 放大”或 缩小")的像，根 据此原理制成了 。此时小明将自己的近视眼镜放到B处，为了再次得到清晰的像，应将光屏向(填左"或右”)移动。【答案】:(1)使像能成在光屏的中央；(2)缩小；照相机；右。【解析】：(1)在实验前，应先调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，其目的是为了使像能成在光屏的 中央；(2)A点与凸透镜的距