第五单元《透镜及其应用》2.凸透镜成像的规律（双基过关）（原卷版）

八年级物理大单元设计第五单元透镜及其应用2.凸透镜成像的规律知识点一、实验探究凸透镜成像的规律1.预备知识（1）焦距（f）：透镜的焦点到透镜中心的距离；（2）物距（u）：物体中心到透镜中心的距离；（3）像距（υ）：像的中心到透镜中心的距离。2.实验探究凸透镜成像的规律【提出问题】照相机成倒立、缩小的实像，投影仪成倒立、放大的实像，放大镜成正立、放大的虚像,为什么同样是凸透镜，成像特点却不相同呢？【猜想与假设】(1)照相机在拍照时、物体到透境的距离比像到透镜的距离大;投影仪成像时、物体到透镜的距离比像到透镜的距离小。看来像的大小可能跟物体和像到凸透镜的距离远近有关；(2)比较照相机、投影仪和放大镜的成像情况，我们可以猜想，像的虚实、正倒可能跟像和物体是否在凸透镜的同侧有关；【设计和进行实验】(1)在阳光或相距很远(例如5m)的灯光下用聚焦法测定凸透镜的焦距;(2)将蜡烛、凸透镜和光屏依次排列在一条直线上,调整蜡烛、凸透镜和光屏的高度，使烛焰、透镜和光屏三者的中心在同一高度上(如下图所示);(3)把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置(u＞2f),调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止，观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(u＞2f）,重做实验;(4)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＝2f,调整光屏到透镜的距离,直到在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距;(5)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使f＜u＜2f,调整光屏到透镜的距离,直至在光屏上得到烛焰清晰的像为止,观察像的大小、正倒,记录物距和像距,改变物距u(f＜u＜2f),重做实验;(6)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＝f,移动光屏并观察,看能否成像;(7)继续把蜡烛向凸透镜靠近,使u＜f,移动光屏,进行观察。【收集数据并分析】凸透镜的焦距为12cm物距与像距的关系物距u/cm像距υ/cm像的性质像的大小变化规律u＞2f6015倒立、缩小的实像物距变小时,像距变大,像(相对之前的像，下同）变大4816u＝2f2424倒立、等大的实像——f＜u＜2f1836倒立、放大的实像物距变小时,像距变大，像变大1560u＝f12ㅡ不成像——0＜u＜f8ㅡ正立放大的虚象物距变小时,像变小 6ㅡ【得出结论】u＞2f,成倒立、缩小的实像；u＝2f,成倒立、等大的实像；f＜u＜2f,成倒立、放大的实像；u＝f,不成像；0＜u＜f,成正立、放大的虚像。基础自测：1．（2023·甘肃陇南·统考模拟预测）小丽在探究凸透镜成像规律时，使用的透镜焦距为10cm，它们把蜡烛和凸透镜分别放在如图所示位置，然后调节光屏至合适的位置，则显示一个倒立（填“放大”或“缩小”）的实像，像的位置在60cm刻度处的侧（填“左”或“右”）。2．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，先用平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示。

（1）实验中的凸透镜焦距为cm；（2）将点燃的蜡烛放置在如图乙所示的位置，左右移动光屏，光屏上（选填“能”或“不能）接收到烛焰清晰的像；（3）将凸透镜移动到如图丙所示位置，左右移动光屏，正好接收到烛焰清晰的像，则此时所成的像为倒立的实像，撤去光屏，直接在光屏处用眼睛观察，（选填“能”或“不能）看到烛焰清晰的像。3．（2023春·北京昌平·八年级统考期末）某同学利用如图所示的实验装置探究凸透镜成像规律。将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上成清晰的像，分别测出物距u和像距v，实验数据如下表所示。

实验次数12345物距u/cm6030201512像距v/cm1215203060（1）凸透镜的焦距为cm；（2）从第1次实验到第5次实验，蜡烛在光屏上成的像越来越（选填“大”或“小”）；（3）当u=45cm时，移动光屏，可在光屏上成、的实像；（4）第五次实验后，在凸透镜与蜡烛之间某处放一镜片，光屏上原来清晰的像变模糊了，向右移动光屏，光屏上又呈现烛焰清晰的像，则镜片对光线有（选填“会聚”或“发散”）作用。4．（2023·广东茂名·校考模拟预测）实验室常用蜡烛完成以下光学实验：

（1）图甲为小孔成像示意图，该现象的原理是：；（2）图乙为探究平面镜成像特点的实验装置，蜡烛A放到玻璃板前，若用光屏代替蜡B，发现光屏上没有像，说明平面镜成的是（填“虚”或“实”）像；若在像和玻璃板之间放置一个不透明的挡板，从蜡烛A一侧观察玻璃板，（填“能”或“不能”）看到蜡烛所成的像；（3）图丙为探究凸透镜成像规律的实验装置。当蜡烛、凸透镜和光屏处于图示位置时，可在光屏上得到清晰的像。保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动到光具座的15cm刻度线处，此时可将光屏向（填“左”或“右”）移动适当距离能再次得到清晰的倒立、的实像；若不移动光屏，可在烛焰和透镜之间放置一个适当的（填“凸”或“凹”）透镜也能在光屏上得到一个清晰的像。5．（2023·广东汕头·校考三模）小明在做“探究凸透镜成像规律”实验，所用的器材有：带刻度尺的光座、凸透镜（焦距f=10cm）、光屏、蜡烛和火柴。

（1）实验前，小明要调节、凸透镜、光屏的中心在同一高度。（2）小明将凸透镜固定在50cm刻度线处，将点燃的蜡烛移到35cm刻度处，移动光屏至如图甲所示位置时，光屏上呈现清晰的像，此像的特点是一个倒立、的像。（3）保持凸透镜和光屏的位置不动，小明将自己的近视眼镜放在蜡烛和透镜之间，光屏上的像变模糊，需要将蜡烛往移动，才能使光屏上的像变清晰。（4）保持凸透镜位置不变，移动蜡烛至如图乙所示位置，无论怎样移动光屏，在光屏上都看不到烛焰的像，则人在图中（选填“A”或“B”）处能观察到烛焰的像。（5）小明若只将图甲中的凸透镜换成焦距f=5cm的凸透镜，发现光屏上烛焰的像变模糊了，此时他应将光屏向（选填“左”或“右”）移动适当距离，光屏上才会重新出现烛焰清晰的像。知识点二、凸透镜成像的规律1.凸透镜成像的光路分析凸透镜对光有会聚作用,来自物体的无数条光线通过凸透镜会聚成像。凸透镜有三条特殊光线,一条是平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后,折射光线通过焦点；另一条是过光心的光线,经过凸透镜后传播方向不变；最后一条是过焦点的光线,经凸透镜折射后,折射光线平行于主光轴射出。(1)当物体在二倍焦距以外（即u＞2f，2f＞v＞f）时,如图1所示,成倒立、缩小的实像。(2)当物体在二倍焦距处（即u＝2f，v＝2f）时,如图2所示,成倒立、等大的实像。 (3)当物体在一倍焦距和二倍焦距之间（即2f＞u＞f，v＞2f）时,如图3所示，成倒立放大的实像。(4)当物体在焦点处（即u＝f）时,如图4所示,不成像。(5)当物体在一倍焦距以内（即u＜f，v＞u）时,如图5所示,折射光线不能会聚成实像,但折射光线的反向延长线相交于一点,人眼透过凸透镜能看到正立、放大的虚像。2.凸透镜成像的理解(1)实像异侧，虚像同侧：凸透镜所成的实像都是倒立的，且物、像位于凸透镜两侧；凸透镜所成的虚像都是正立的，且物、像位于凸透镜同侧。(2)一倍焦距处是成实像和虚像的分界点：当物距大于一倍焦距时成实像，当物距等于一倍焦距时不成像，当物距小于一倍焦距时成虚像。(3)二倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点：当物距大于二倍焦距时成缩小的实像，当物距等于二倍焦距时成等大的实像，当物距小于二倍焦距时成放大的像。(4)动态规律：①凸透镜成实像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越远，像越大；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越近，像越小；概括为“物近像远像变大，物远像近像变小”。②凸透镜成虚像时，物体离凸透镜越近，像离凸透镜越近，像越小；物体离凸透镜越远，像离凸透镜越远，像越大；概括为“物近像近像变小，物远像远像变大”。③凸透镜成像时，物体和像的移动方向相同。3.简记口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，实像物在焦点外，物近像远像变大。虚像物在焦点内，物远像远像变大。实像总在异侧倒，虚像总在同侧正。像的大小像距判，像距大像远像大。基础自测6．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在探究凸透镜成像规律时，光屏上正好呈现烛焰清晰的像，如图所示，则下列说法中正确的是（）

A．此时成像原理和投影仪相同B．如果将蜡烛和光屏位置互换，光屏上仍能成清晰的像，且像的性质不变C．用黑布将凸透镜遮住一半，烛焰不能在光屏上成完整的像D．保持蜡烛和光屏位置不变，向左移动凸透镜至某位置时，光屏上可以成清晰的像7．（2023·河南·统考模拟预测）某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离与物到凸透镜的距离的关系图像，如图所示。下列判断正确的是（）

A．该同学所用凸透镜的焦距f=10cmB．当u=8cm时，在凸透镜的另一侧移动光屏，在光屏上看不到清晰的像C．当u=15cm时凸透镜成放大的实像，投影仪就是根据这一原理制成的D．物体从距凸透镜10cm处移动到20cm处的过程中，像距变小像也变小8．（2023春·山东烟台·九年级统考期中）在探究“凸透镜成像的规律”的实验中，光具座上各元件位置如图所示，此时在光屏上恰好成一个清晰的像，则下列说法正确的是（）

A．凸透镜的焦距可能是5cmB．保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在刻度线45cm处，适当移动光屏能得到一个清晰的像C．保持凸透镜位置不变，将蜡烛放在刻度线10cm处，适当移动光屏能得到一个放大的清晰的像D．若将蜡烛远离凸透镜，则应将光屏靠近凸透镜才能得到清晰的像，且像逐渐变小9．（2023·湖北黄冈·统考模拟预测）平面镜水平放置且镜面朝上，在镜面上方竖直放置一凸透镜，在凸透镜左侧主光轴上两倍焦距处有一点光源S，关于点光源在该光具组中成像情况的判断，正确的是（）A．两个实像，两个虚像 B．两个实像，一个虚像C．一个实像，两个虚像 D．一个实像，三个虚像10．（2023秋·安徽·八年级统考期末）在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，先用平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示。

（1）实验中的凸透镜焦距为cm；（2）将点燃的蜡烛放置在如图乙所示的位置，左右移动光屏，光屏上（选填“能”或“不能）接收到烛焰清晰的像；（3）将凸透镜移动到如图丙所示位置，左右移动光屏，正好接收到烛焰清晰的像，则此时所成的像为倒立的实像，撤去光屏，直接在光屏处用眼睛观察，（选填“能”或“不能）看到烛焰清晰的像。11．（2023·上海·统考模拟预测）当物体放在凸透镜前，在透镜的另一侧离透镜20厘米的光屏上成倒立缩小的像。该凸透镜的焦距可能为（

）A．5厘米 B．7.5厘米 C．10厘米 D．15厘米12．（2023秋·四川绵阳·八年级校考期末）某同学在研究凸透镜成象规律时作了如下的记录：当物距u1=30厘米时，在光屏上出现倒立、缩小的像；当物距u2=20厘米时，在光屏上出现倒立、放大的像；当物距u3=10厘米时，在光屏上始终得不到像。由此可判断凸透镜的焦距f是（）A．20cm<f B．15cm<f<20cm C．f<10cm D．10cm<f<15cm13．（2023秋·云南昆明·九年级云南省昆明市第五中学校考开学考试）小华同学在教室里用一个焦距约为10cm的凸透镜在一张白纸板上得到了窗外一棵树清晰的（选填“放大”或“缩小”）的