2025年中考物理热点题型专项训练：实验之探究凸透镜成像的规律 （解析版）

实验3探究凸透镜成像的规律

・知己知彼

知识点一、凸透镜成像的规律

1.凸透镜成像规律：

如图是常见凸透镜成像规律光路图，详见下表（1）。

表（1）凸透镜成像规律表

成像条件物距（U）成像的性质像距（V）应用

u>2f倒立、缩小的实像v〈2f照相机（图a）

u=2f倒立、等大的实像v=2f图d

f<u<2f倒立、放大的实像v>2f投影仪（图b）

u=f不成像射出的是平行光线

0<u<f正立、放大的虚像v>f放大镜（图C）

a.u>2fb.f<u<2f

c.O<u<fd.u=2f

凸透镜成像光路图

2.凸透镜成像的规律口诀

规律1:当物距大于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的实像。此

时像距小于物距，像比物小，物像异侧。应用:照相机、摄像机。

规律2:当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的实像。此时物距等于像

距，像与物大小相等，物像异侧。应用:测焦距。

规律3:当物距小于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距大于2倍焦距，成倒立、放大的实像。

此时像距大于物距，像比物大，物像异侧。应用:投影仪、幻灯机、电影放映机。

规律4:当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。

规律5:当物距小于1倍焦距时，则成正立、放大的虚像。此时像距大于物距，像比物大，物像

同侧。应用:放大镜。

知识点二、探究凸透镜成像的规律

【实验目的】透镜凸透镜成像规律。像与物的大小关系、物距变化成像规律变化、像的虚实。

【实验器材】凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴等。

【实验步骤】

1、按图组装器材。调整蜡烛、凸透镜、光屏在同一水平线上。

2、将蜡烛放在远处(此时u>2f),移动光屏直至在光屏上成清晰的像；观察像的大小、正立还

是倒立，并测量物距和像距；数据记录实验表格。

3、将蜡烛往凸透镜方向移动，使26u>f,移动光屏直至在光屏上成清晰的像；观察像的大小、

正立还是倒立，并测量物距和像距；数据记录实验表格。

4、将蜡烛继续往凸透镜方向移动，使u=f,移动光屏，看能否成像。

5、将蜡烛继续往凸透镜方向移动，使u<f,移动光屏，看在光屏上能否找到像。

6、实验表格

像的性质

物距与焦距关系物距(cm)像距(cm)

大小正倒虚实

u>2f

u=2f

2f>u>f

u=f

u<f

7、整理器材。

【实验结论】等大、等距、对称、反向、虚像。

像的性质应用

物距像距（cm）

大小正倒虚实

u>2f缩小倒立实像2长v〈f照相机

2£>u>f放大倒立实像v>2f投影仪

u<f放大正立虚像—放大镜

1.（2023•江西）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

【解答】解：ABC、由图可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒

立缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的，故ABC错误；

D、由于此时成的是实像，所以即使实验中撤去光屏，烛焰的像仍然在原处，故D正确。

故选：Do

2.（2023•淄博）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，凸透镜的焦距f=12cm,蜡烛、凸透镜、光

屏在光具座上的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成清晰的像。下列判断正确的是（）（像

未在图中画出）

叫

Octn102030405060708090100

A.图中成像特点与投影仪成像特点相同

B.透镜位置不动，把蜡烛向左移动，向右移动光屏，光屏上会再次得到清晰的像

C.透镜位置不动，把蜡烛移到30cm刻度线处，向右移动光屏，光屏上会再次得到清晰的像

D.透镜位置不动，把蜡烛移至45cm刻度线处，向右移动光屏，光屏上会再次得到清晰的像

【解答】解：A、由图可知，此时的物距为u=30.0cm,像距为v=20.0cm,则凸透镜的焦距f=l

2cm,30.0cm>2f,成的是倒立、缩小的实像，其应用是照相机，故A错误；

B、当成实像时，物距变大时，像距变小，透镜位置不动，把蜡烛向左移动，应该减小像距，即

向左移动光屏，光屏上会再次得到清晰的像，故B错误；

C、透镜位置不动，把蜡烛移到30cm刻度线处，物距减小，像距变大，向右移动光屏，光屏上会

再次得到清晰的像，故C正确；

D、将蜡烛移动到45cm的刻度线处，物距u=5cm,小于一倍焦距，成正立放大虚像，虚像不

能用光屏承接，故D错误。

故选：Co

3.（2023•盐城）如图所示，用焦距为10.0cm的凸透镜模拟视力矫正的情况。组装并调整实验器材,

使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的_______上。要想在光屏上呈现清晰的像，可以不改变蜡

烛和透镜的位置，将光屏向移动；也可以不改变透镜和光屏的位置，将蜡烛向移

动；还可以不改变器材的位置，在透镜和蜡烛之间放置合适的（选填“近视”或“远

视”）眼镜片。

0cmi0203)405()607()809()100

【解答】解；(1)根据实验的要求，让像成在光屏的中心，必须使烛焰、凸透镜和光屏三者的中

心位于凸透镜的主光轴上；

(2)将蜡烛移到光具座的10.0cm刻度线处，此时物距u=50.0cm-20.0cm=30cm>2f,则像距

应处于f和2f之间，即像的位置应在大于60.0cm而小于70.0cm,而图中像的位置等于70.0cm,

由此可知应向左移动光屏；

也可以不改变透镜和光屏的位置，即像距不变，此时像距等于70.0cm-50.0cm=20.0cm=2f,根

据凸透镜成像规律可知，此时可以将物距调至等于2f,即蜡烛应位于30.0cm,由图可知应将蜡烛

向右移动；

还可以不改变器材的位置，在透镜和蜡烛之间放置一个具有发散功能的透镜，达到增大像距的目

的，因此可知应在透镜和蜡烛之间放置一个合适的近视眼镜片。

故答案为：主光轴；左；右；近视。

4.(2023•上海)放大镜是生活中常见的凸透镜，结合图示以及下表中的数据回答问题。

实验序号①②③

物距(cm)2.403.053.50

像距(cm)4.607.8511.70

①根据上表中凸透镜成虚像时的数据，可得物距和像距的变化关系为凸透镜成虚像时，

②若要使放大镜中所成的像变大，放大镜到物体的距离应一些(选填“远”或"近”)。

③物理课本在物距Li时成放大正立的像，在物距L2时成倒立缩小的像，请比较Li、L2的大小

关系并说明理由：_______________________________________________________________________

【解答】解：①根据上表中凸透镜成虚像时的数据，可得物距和像距的变化关系为凸透镜成虚像

时，物距越大，像距越大。

②若要使放大镜中所成的像变大，放大镜到物体的距离应远一些。

③物理课本在物距Li时成放大正立的像，在物距L2时成倒立缩小的像，请比较Li、L2的大小

关系并说明理由：LI<L2,成放大正立的虚像时，物距小于焦距；成倒立缩小的实像时，物距大

于二倍焦距。

故答案为：①物距越大，像距越大；②远；③LI<L2,成放大正立的虚像时，物距小于焦距；

成倒立缩小的实像时，物距大于二倍焦距。

5.（2023•通辽）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。

丙

乙

甲

则

||||||||||||||||||

【解答】解：（1）玻璃板有透光性，既能成像又能确定像的位置，如图所示，将一支点燃的蜡烛

A放置在光具座的甲位置，选用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）虚像不能成在光屏上，将蜡烛B换成光屏，不能在光屏上直接观察到蜡烛A的像，说明平

面镜所成的是虚像；

（3）将蜡烛移至35cm刻度线处，丙位置的光屏上恰好出现了烛焰清晰的像，此时像距大于物距,

物距在一倍焦距和二倍焦距之间，光屏上成倒立、放大的实像；生活中的投影仪就是利用这一原

理工作的；保持蜡烛和凸透镜的位置不变，换用焦距更大的凸透镜，使像距变大，要得到清晰的

像，光屏应向右移动远离凸透镜，则此时的像较原来的像变大；

（4）远视镜片是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，使原来会聚的光线更加会聚，要使光屏上

还能呈清晰的像，可将光屏适当向左移动。

故答案为：（1）玻璃板；（2）虚像；（3）投影仪；变大；（4）左。

6.（2023•高安市二模）在如图所示光具座上，将凸透镜放在蜡烛与光屏间某位置后，观察到光屏中

央成清晰等大的像。若将凸透镜移至“45厘米”刻度处，再移动光屏，看到的清晰像是（）

中川|川平川|1川|||川川¥川|川甲1川11个川1|“甲1川川中川|111中川|川1|

OcmlO?03040SO60708090100

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.倒立等大的实像

【解答】解：根据凸透镜成像规律可知，当u=v=2f时，成倒立等大的实像，

由图可知，u=v=2f=20.0cm,故f=10.0cm,

若将凸透镜移至45cm处，则物距为15.0cm,在1倍焦距和2倍焦距之间，移动光屏，此时成倒

立放大的实像。

故选：Ao

7.（2023•安化县二模）用图甲所示的装置测出凸透镜的焦距，并“探究凸透镜成像规律”，当蜡烛、

透镜、光屏位置如图乙所示时，在光屏上可成清晰的像（未画出）。下列说法正确的是（）

|1111|1111||||||1111|1111|1111|1111|1111|1111|1111|1111|1111|

2030cm5060708090cm

甲

A.凸透镜的焦距是30.0cm

B.图乙中烛焰成的是倒立放大的像

C.照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同

D.将蜡烛远离凸透镜，保持凸透镜、光屏位置不变，烛焰可在光屏上成清晰的像

【解答】解：A、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将会聚于点F,点F即为此透镜的焦点，

从焦点到透镜中心的距离即为焦距，则透镜的焦距为30cm-20cm=10cm,故A错误；

B、图乙中，物距u=15cm,像距v=30cm,像距大于物距，由凸透镜成像规律可知，图乙中烛

焰成的是倒立放大的实像，故B正确；

C、图乙中成倒立放大的实像，根据这个原理制成了幻灯机或投影仪，故C错误；

D、凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小；将蜡烛远离凸透镜，若不向左移动光屏，

则在光屏上不能成清晰的像，故D错误。

故选：Bo

8.（2023•丹阳市二模）在凸透镜成像实验中，烛焰和光屏的中心在凸透镜主光轴上，小明进行如下

实验操作：

步骤①：调节蜡烛、凸透镜和光屏至如图位置，光屏上出现清晰的像；

步骤②：保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向左移动至刻度线M,光屏上再次出现清晰的像;

步骤③：保持步骤①中蜡烛、凸透镜和光屏位置不变，换焦距更小的凸透镜，将凸透镜向左移

动至刻度线N,光屏上再次出现清晰的像。

下列说法错误的是（）

委|川||川||川［|1邨|||川¥川||川||川|||丽|||川平|怖（川川平川|川平（11］叫3\

矽IbcmlO2Q30405060708090血瓜

A.步骤①中成像的应用是照相机

B.步骤②中刻度线M是35cm,且光屏上清晰的像是放大的实像

C.步骤③中刻度线N在步骤②中刻度线M的右侧

D.步骤③中光屏上清晰的像比步骤②中光屏上清晰的像大

【解答】解：A、在步骤①中由图可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像

距，成倒立、缩小的实像，照相机就是利用此原理制成的，故A正确；

B、在步骤②中，保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向左移动至刻度线35cm处，此时物距等

于原来的像距，像距等于原来的物距，根据在光的折射中，光路是可逆的，可知在光屏上能再次

成清晰的像，由于此时物距小于像距，根据凸透镜成像规律可知，光屏上清晰的像是放大的实像,

故B正确；

CD、在步骤③中，保持步骤①中蜡烛、凸透镜和光屏位置不变，换焦距更小的凸透镜，凸透镜

焦距变小，相当于增大物距，缩小像距，此时像成在光屏的左侧；若将凸透镜向左移动至刻度线

N,根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，蜡烛到刻度线N的距离应小于保持步骤①中凸

透镜到光屏的距离，即步骤③中刻度线N在步骤②中刻度线M的左侧；因光屏位置不变，在步

骤③中的像距大于在步骤②中的像距，根据凸透镜成像规律可知，像距越大像越大，因此步骤

③中光屏上清晰的像比步骤②中光屏上清晰的像大，故C错误，D正确。

故选：Co

9.（2023•武汉模拟）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

间的距离如图所示时，在光屏上得到烛焰清晰的像，下列说法正确的是（）

|||川|||||||||||||||||川|||1|11川1111|1111|11"||||||1111|1111|111甲111|111甲111|11叫1111|1111|

0cm102030405060708090100

A.此凸透镜的焦距范围是15cm<f<20cm

B.如果光屏上的像位置偏上，此时将蜡烛向下调整，可使像处于光屏中心

C.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，应将光屏远离凸透镜

D.若用白纸遮住凸透镜的上半部分，光屏上的像仍然完整

【解答】解：A、由图可知，物距小于像距，在光屏上成倒立、放大的实像，应有：

2f>20cm>f

30cm>2f

解得：15cm>f>10cm,故A错误；

B、如果光屏上的像位置偏上，说明蜡烛随着燃烧逐渐变短，为了使像处于光屏中心，可将蜡烛

向上调整，故B错误；

C、将凸透镜换为焦距更小的凸透镜，相当于增大物距，凸透镜成实像时，遵循物远像近像变小,

为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏靠近凸透镜，故C错误；

D、用白纸遮住凸透镜的上半部，物体上任一点射向凸透镜下半部的光线经凸透镜折射后，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，遮住凸透镜的上

半部，折射光线减少，会聚成的像变暗，故D正确。

故选：D。

10.（2023•鸠江区校级模拟）小亮在探究“凸透镜成像规律”实验中，通过实验得到的凸透镜成实

像时的像距v和物距u关系的图像如图甲所示。下列说法正确的是（）

A.实验所用的凸透镜的焦距为20cm

B.图乙中的成像规律可应用于投影机

C.实验一段时间后，烛焰的像位于光屏的下方

D.图乙中在透镜和光屏之间放一个近视眼镜，可将蜡烛向左移，光屏上仍会出现清晰的像

【解答】解：A、由图甲可知，u=v=20cm,根据u=v=2f,成倒立等大的实像，即2f=20cm,

则该凸透镜的焦距为f=10cm,故A错误；

B、由图乙可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像距，成倒立缩小的实像,

照相机就是利用此原理制成的，故B错误；

C、实验一段时间后，蜡烛会变短，根据过光心的光线传播方向不变可知，烛焰的像将位于光屏

的上方，故C错误；

D、图乙中在透镜和光屏之间放一个近视眼镜，近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用,

会将光线推迟会聚成像，此时像成在光屏的右侧，若将蜡烛向左移，物距增大，根据凸透镜成实

像时，物远像近像变小可知，光屏上仍会出现清晰的像，故D正确。

故选；D。

11.（2023•霍林郭勒市校级三模）在做“探究凸透镜成像规律”实验时，将点燃的蜡烛、凸透镜、

光屏调节到如图所示的位置，光屏中心正好出现清晰的像。下列说法中不正确的是（）

。…g1—.:-.

切6cm1020304050607080901「限

A.照相机成像原理与图中成像的原理相同

B.此凸透镜的焦距范围是15cin<f<30cm

C.将蜡烛远离凸透镜时，为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏靠近凸透镜

D.蜡烛不动，换一个焦距更小的凸透镜，将光屏缓慢靠近凸透镜，可以在光屏上重新得到清晰

的像

【解答】解：由图可得物距u=40.0cm,像距v=30.0cm,u>v此时光屏上出现清晰的像，故u

>2f,f<v<2f,此时成倒立缩小的实像，应用是照相机；

A、照相机成像原理与图中成像的原理相同，故A正确；

B、u=40.0cm>2f,f<v=30.0cm<2f,则15.0cm<f<20.0cm,故B错误；

C、将蜡烛远离凸透镜，为了在光屏上得到清晰的像，应将光屏靠近凸透镜，故C正确；

D、蜡烛不动，换一个焦距更小的凸透镜，为了重新得到清晰的像，应将光屏靠近凸透镜，故D

正确。

故选：Bo

12.（2023•蚌埠一模）小明利用如图所示光具座探究凸透镜成像的规律。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，使烛焰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。则下列说法正确的是（）

实验次数1234

物距u/cm50302015

像距v/cm12.5152030

A.该凸透镜的焦距为20cm

B.成实像时，物距逐渐减小，像距也在逐渐减小

C.成实像时，物距逐渐减小，所成的像也在变小

D.物距调整到12.5cm,则所成实像的像距一定是50cm

【解答】解：A、根据表格中的数据可知，当u=20cm时，v=20cm,则u=v=2f,所以焦距为

10cm,故A错误;

B、由表中数据可知，凸透镜成实像时，物距逐渐减小，像距逐渐增大，故B错误；

C、凸透镜成实像时，物距逐渐减小，像距逐渐增大，像变大，故C错误；

D、由表中数据可知，当物距为50cm,像距为12.5cm,由于在光的折射中，光路是可逆的，将

物距调整到12.5cm时，则所成实像的像距一定是50cm,故D正确。

故选：D。

13.（2023•莒南县二模）在“探究凸透镜成像的规律”实验中，当点燃的蜡烛、凸透镜和光屏在光

具座上的位置如图所示时、光屏上出现烛焰清晰的像（像未画出）。下列说法正确的是（）

,…g—1—J.

上1川1|川时11|川中川|1川『川川北用|11用川1川|川1|川甲加川|1川|川中叩in」：、

矽hmIO?0304050'60708090100限

A.光屏上成倒立的像，成像原理与投影仪的成像原理相同

B.保持蜡烛和光屏的位置不变，向左移动透镜至某一位置，在光屏上能看见烛焰清晰放大的像

C.在贴近凸透镜左侧的位置放一远视镜片，则光屏应向右移动才能在光屏上重新得到烛焰清晰

的像

D.一段时间后，像向上移动到光屏边缘，此时应向上移动透镜使像回到光屏中心

【解答】解：A、由图可知，物距大于像距，且光屏上有清晰的像，所以此时成的是倒立缩小的

实像，与照相机的成像原理相同，故A错误；

B、想让光屏上能再次成清晰的像，保持蜡烛和光屏的位置不变，向左移动透镜，根据光路可逆

可知，当物距变为原来的像距、像距变为原来的物距时，在光屏上成倒立、放大的实像，故B正

确；

C、在贴近凸透镜左侧的位置放一远视镜片，远视镜片是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，

会使像提前会聚，所以光屏应该靠近凸透镜，即应向左移动才能在光屏上重新得到烛焰清晰的像,

故C错误；

D、若蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像将向上移动，要使像回到光屏中心，根据过光心的光线

经凸透镜折射后，传播方向不变，可将蜡烛向上移动或凸透镜向下移动或光屏向上移动，故D错

误。

故选：Bo

14.（2023•淮安模拟）如图所示，小宁和同学们在老师指导下做“探究凸透镜成像规律”的实验。

vctn

BCDE

|川||而卜叫|川|||川浦。川川||||川|叫|,右

ii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iTnjnn1

&alO2030405060708090100

甲乙

（1）在凸透镜不动的情况下、不断改变物距，测出对应的像距，得到物距与像距的关系图象，

如图甲，则凸透镜的焦距为cm。

（2）如乙图所示，当蜡烛位于图中B处时，移动光屏到（选填"C"、"D”或“E”）点,

光屏上才能成清晰的像。

（3）小宁同学把蜡烛移动到A处，移动光屏，找到清晰的像，此时光屏上的像应该是倒立—

—的实像，利用这个成像原理人们制成了（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相

机”）。若蜡烛燃烧变短了，其在光屏上的像的位置将（选填“升高”或“降低”）。

（4）同组的小丽在探究凸透镜成像实验时，不小心将凸透镜碰到地上，透镜的上半部分摔烂了，

她坚持用余下的半部分继续实验，则光屏上将0

A.得不到像

B.仅成上半部分的像

C.仅成下半部分的像

D.像是完整的，亮度变暗

【解答】解：（1）由甲图可知，当u=v=20cm时，凸透镜成倒立、等大的实像，所以2f=20cm,

所以f=10cm；

（2）如乙图所示，当蜡烛位于图中B处时，此时物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，

移动光屏到D点，光屏上才能成清晰的像；

（3）把蜡烛移动到A处，物距变大，像距变小，所以应将光屏靠近透镜，向左移动；此时物距

大于2f,所以在光屏上成倒立缩小的实像，是照相机的原理；蜡烛燃烧变短，根据经过光心的光

线的传播方向不变可知，像成在了光屏的上方，即像变高了；

（4）小丽在探究凸透镜成像实验时，不小心将凸透镜碰到地上，透镜的上半部分摔烂了，她坚

持用余下的半部分继续实验，由于凸透镜的下半部分仍能会聚光线而成像，所以光屏上呈现的仍

然是烛焰完整的像，只是此时的像比完整凸透镜前的像要暗一些，故D正确。

故答案为：（1）10；（2）D；（3）缩小；照相机；升IWJ；（4）Do

15.（2023•凤庆县模拟）同学们在做“探究凸透镜成像的规律”实验。

0cm1020304050607080壶血

乙

（1）如图甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透