实验之探究凸透镜成像的规律-2025年中考物理题型专项复习（解析版）

实验3探究凸透镜成像的规律

/"必题]识"麒

、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、放大的虚像放大镜（图c）

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

A

:[____—♦21»•q

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。

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。

|IlJiIinrri।iHIiiit|in।iiniiiIHI।iirnii।ri|iiirpi।ir

OcmlO2030405060708090100

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2f>u>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11=6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二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2f<v<f照相机

2f>u>f放大倒立实像v>2f投影仪

u<f放大正立虚像—放大镜

为"考查明星"探究

[例题1]（2024•日照）小明在光学学习中，对色彩斑斓的光学世界产生了浓厚的兴趣，他认识到熟

练掌握物、像联动，并用其规律解决实际问题的意义，于是他进行了如下的探索:

珏*光源

:.

二

王

尚g投影片

凸透循

甲乙

丙

凸透镜

蜡烛

|llll|llll|llll|lllipill|llll|llll|llll|llll|llll|llll|llll|llll|llll|llll|lllipiii|illl|illi|iili|

Dcml。2。3。，Q506070SO90100

光具座

T

（1）如图甲，在探究平面镜成像的特点时，用透明玻璃板代替平面镜的目的是

;如果在图中玻璃板与蜡烛的像之间平行于玻璃板放一块不透明的白色光屏，那么在光屏上

（选填“能”或“不能”）看到像。

（2）如图乙，平行光线经过该透镜后将会被（选填“发散”或“会聚”），这样的透镜

可用于矫正（选填“近视眼”或“远视眼”）。

（3）生活中经常看到的投影灯，其内部结构如图丙所示。图中凸透镜的焦距为50mm,则投影片

到凸透镜的距离范围应为o

（4）在探究照相机原理时，小明将焦距为10.0cm的凸透镜A放置在如图丁所示的位置，向左移

动光屏，在光屏上看到了清晰的像。他又将凸透镜A更换成一个焦距为8.0cm的凸透镜B,其它

要素不变，发现光屏上的像变模糊了。他认为此现象与（选填“近视眼”或“远视眼”）

的成因相似，为了使光屏上的像恢复清晰，可将光屏向（选填“靠近”或“远离”）凸

透镜的方向移动。

（5）若保持图丁中凸透镜B和蜡烛的位置不变，继续实验，撤掉光屏，换成凸透镜A,并移动

到光具座66cm刻度处，从A的右侧向左看，在透镜A中也能看到清晰的像，这个像是

（选填“实”或“虚”）像。

【解答】解：（1）采用平板玻璃，既可以反射光线成像，也可以让光线透过，便于确定像的位置；

虚像不能成在光屏上，光屏上不能承接到蜡烛的像光屏上看不到像；

（2）此时透镜是凹透镜，对光线有发散作用，可以用来矫正近视眼；

（3）投影灯与投影仪的成像原理相同，则投影灯工作时，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，所以

广告片离镜头的距离取值范围为在50mm〜100mm之间；

（4）保持蜡烛和透镜的位置不变，将凸透镜A更换成一个焦距为8.0cm的凸透镜B,透镜会聚

光的能力变强，使像提前会聚，此现象与近视眼成像类似，在光具座上向靠近凸透镜移动光屏，

光屏上又出现了清晰的像；

111111

（5）保持图丁中凸透镜B和蜡烛的位置不变，根据一+-=二可得，——+-=解得

uvf40.0cmv8.0cm

v=10.0cm,所以通过凸透镜B成像在60.0cm处，继续实验，撤掉光屏，换成凸透镜A,并移动

到光具座66cm刻度处，此时u=66.0cm-60.0cm=6.0cm<f,成正立放大的虚像，从A的右侧

向左看，在透镜A中也能看到清晰的像，这个像是虚像。

故答案为：（1）便于确定像的位置；不能（2）发散；近视眼；（3）50mm-100mm；（4）近视眼；

靠近；（5）虚。

[例题2]（2024•绥宁县模拟）某学习小组“探究凸透镜成像的规律”，进行了如下操作:

Kv/cm

010203040506070SO90cm

（1）通过探究，记录并绘制了物距u与像距v之间的关系图象，如图甲所示，则该凸透镜的焦距

是cm；

（2）当蜡烛放在如图乙所示位置时，调节光屏，可在光屏上得到一个倒立的实像，生活中的一

（选填“照相机”“投影仪”、“放大镜”）就是利用这样的成像原理工作的；

（3）若将透镜的上半部分用不适明的纸板挡住，则光屏上（选填“能”或“不能”）成完

整的像；

（4））在图乙中，小明借来物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原本清晰的

像变模糊了，向右移动光屏，光屏上的像又变清晰，说明老师戴的是（选填“近视”或

“远视”）眼镜。

【解答】解：（1）由图像得u=v=10cm=2f,则f=5cm。

（2）由图乙得，此时物距小于像距，成的像是倒立、放大的实像，投影仪就是利用这样的成像原

理工作的。

（3）若将透镜的上半部分用不透明的纸板挡住，光线经过剩下的凸透镜，仍成完成的像，只是成

像的光线较少，像较暗。

（4）在图乙中，小明借来物理老师的眼镜将其放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原本清晰的像

变模糊了，向右移动光屏，光屏上的像又变清晰，说明老师戴的是近视眼镜即凹透镜，对光线具

有发散作用，能使像距变远。

故答案为：（1）5；（2）投影仪；（3）能；（4）近视。

[例题3]（2024•中山区一模）小明发现用凸透镜看远处物体时，可以看见倒立、缩小的像；而用该

凸透镜看自己的指纹时，能看见正立、放大的像。由此猜想：凸透镜成像的虚实、大小和倒正

可能与物距有关。为了验证此猜想他找来一些器材：带刻度尺的光具座、焦距为15cm的凸透

镜、光屏、蜡烛和火柴等。

（1）实验前，小明调节、凸透镜、光屏的中心在同一高度，这样做的目的是

（2）保持凸透镜位置不变，将蜡烛从0cm刻度线处逐渐移动至35cm处过程中时，发现在光屏上

成的像由倒立缩小变为倒立放大，则说明凸透镜成像的与物距有关；

（3）保持凸透镜位置不变，继续向右移动蜡烛，发现光屏上出现一个大小变化的圆形光斑，且无

论怎样移动光屏都在光屏上看不到烛焰的像，如图所示，则需要进一步在（填"A”或"B”）

处观察到是否有烛焰的像；接着将光屏放到像的位置，眼睛直视光屏看不到像，则说明此时成的

是像，进一步说明凸透镜成像的虚实与物距有关；通过上述探究过程，小明终于明白了凸

透镜成像的虚实、大小和倒正与物距有关。

I|ini|iin|Tiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|illl|llll|llli|iiii|iiii|iiii|iiil|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|I

10cmi02030405060708090100瓜

(4)同组小亮认为：凸透镜成实像时，不但像与物上下是颠倒的，而且左右也是相反的。请你设

计一种简单的方法验证小亮的观点是否正确_______________________________________________

【解答】解：（1）探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一

条直线上，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，像才能呈在光屏的中央；

（2）将蜡烛从0cm刻度线处逐渐移动至35cm处过程中时，发现在光屏上成的像由倒立缩小变

为倒立放大，根据题意分析可知凸透镜成像的大小与物距有关；

（3）继续向右移动蜡烛，发现光屏上出现一个大小变化的圆形光斑，且无论怎样移动光屏都在光

屏上看不到烛焰的像，此时物距小于焦距，像物同侧，应该在B处观察；成正立、放大的虚像,

光屏上看不到；

（4）沿垂直于光具座方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反。

故答案为：（1）烛焰；使像成在光屏的中央；（2）大小；（3）B；虚；（4）沿垂直于光具座方向吹

动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃动方向相反。

"命题热点"突破

（2024•南充）如图所示，某同学用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律，当向水透镜里注水时,

水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。

（1）如图甲所示，一束平行于主光轴的光射向水透镜，在光屏上得到一个最小光斑，则此时水透

镜的焦距为cm；

（2）该同学移动蜡烛，水透镜和光屏至图乙所示位置时，恰能在光屏上看到清晰（选

填“放大”“等大”“缩小”）的像，若仅将蜡烛与光屏位置对调，则在光屏上（选填“能”

“不能”）看到清晰的像；

（3）在（2）中将蜡烛与光屏位置对调后的场景下，该同学取了一幅眼镜给水透镜“戴上”，如图

丙所示，发现光屏上的像变模糊，当往水透镜中加入适量的水后，发现烛焰的像再次变得清晰,

由此判断该眼镜是眼镜（选填“近视”“远视”）。

【解答】解：（1）平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点。

焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是19.0cm-10.0cm=9.0cm。

（2）如图乙，此时物距小于像距，由凸透镜成像规律可知此时成倒立、放大的实像，因为光的折

射中光路是可逆的，保持凸透镜的位置不变，将光屏与蜡烛的位置对调，则物距等于原来的像距，

成倒立、缩小的实像，所以光屏上能看到清晰的像；

（3）当向水透镜里注入适量的水后，对光线的会聚能力增强，发现烛焰的像再次变得清晰，说明

水透镜原来“戴上”的是具有发散作用的凹透镜，由于凹透镜可用来纠正近视眼，所以眼镜是近

视眼镜。

故答案为：（1）9.0；（2）放大；能；（3）近视。

（2024•武汉）实验小组在探究凸透镜成像规律的实验中:

（1）图甲中，点燃蜡烛后，光屏上恰能成清晰的像，（填“照相机”“投影仪”或“放

大镜”）就是根据该成像特点制成的。将蜡烛向左移动一段距离，光屏上的像变模糊了，为了使光

屏上再次成清晰的像，同学们提出了两种不同的解决方案。

方案一：仅将光屏向移动一段距离。

方案二：仅换用焦距较的凸透镜。

（2）某同学利用焦距为20cm的凸透镜观察指纹，保持指纹到眼睛的距离为40cm不变，将凸透

镜调整到如图乙所示的位置，看到了指纹正立放大的像，此时该同学的眼睛通过凸透镜在另一侧

能成（填“倒立缩小”“倒立放大”或“正立放大”）的像。

【解答】解：（1）由图甲可知，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，应用于照相机；

将蜡烛向左移动一段距离，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上再次成清晰的像，根据凸透镜成

实像时，物远像近像变小可知，仅将光屏向左移动一段距离；若不移动光屏，仅换用焦距较大的

凸透镜，凸透镜焦距变大，对光的会聚能力变弱，会将光线推迟会聚成像；

（2）某同学利用焦距为20cm的凸透镜观察指纹，保持指纹到眼睛的距离为40cm不变，将凸透

镜调整到如图乙所示的位置，看到了指纹正立放大的像，说明u<f,即指纹到凸透镜的距离小于

20cm,此时眼睛到凸透镜的距离大于20cm，小于40cm,即2f>u>f,因此该同学的眼睛通过凸

透镜在另一侧能成倒立放大的像。

故答案为：（1）照相机；左；大；（2）倒立放大。

（2024•陕西）如图-1,是小明做“探究凸透镜成像的规律”的实验装置。

（1）实验时，调节烛焰中心、凸透镜光心和光屏中心在同一高度，其目的是

（2）固定凸透镜的位置，将蜡烛放在距离凸透镜较远处，此时应移动_______直至出现最清晰

的像，记录物距、像距、像的性质。

（3）改变物距，重复上述操作，多次实验，将实验数据记录在表中。

凸透镜的焦距：f=5.0cm

实验次数物距/cm像距/cm像的性质

正立或倒立放大或缩小虚像或实像

118.06.9倒立缩小实像

210.010.0倒立等大实像

37.017.7倒立放大实像

44.0/正立放大虚像

分析数据可知：当物距大于凸透镜焦距时，物距减小，像距。

（4）当光屏上出现清晰的像时，小明不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分，这时光屏上一

（选填“仍能”或“不能”）成烛焰完整的像。

（5）实验中，小明将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变模糊。将光

屏适当靠近凸透镜后，光屏上再次出现清晰的像，由此可判断小明佩戴的是（选填”近

视”或“远视”）眼镜。

（6）如图-2,当无人机在高空拍摄地面场景时，所成的像最靠近图-3中凸透镜主光轴上的—

（选填“a”“b”“c”或“d”）点。

（7）生活中常用的放大镜应用了表中第次实验的成像规律。

【解答】解：（1）调整凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度上，这样做的目的是使物体的

像能够成在光屏的中心；

（2）固定好凸透镜和蜡烛的位置，然后移动光屏找像；

（3）当物距大于凸透镜焦距时，成实像，此时物距减小，像距增大；

（4）光屏上得到发光体清晰的像时，小明不小心用手指尖遮挡住了凸透镜的一部分，仍有光线透

过，不会影响透镜成像，光屏上仍能成清晰完整的像；

（5）只将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像，说明物距

不变，像距变小了，也就是眼镜对光线有会聚作用，因此这只眼镜是凸透镜，也叫远视眼镜；

（6）照相机的成像原理是物距大于二倍焦距，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，物距越大，像距

就越小，所以应该成像在b点；

（7）放大镜利用当物距小于一倍焦距，成正立放大的虚像，所以应用了表中第4次实验的规律。

故答案为：（1）使像成在光屏中央；（2）光屏；（3）增大；（4）仍能；（5）远视；（6）b；（7）4o

4.（2024•南安市校级模拟）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”实验，图甲中一束平行

光射向凸透镜，光屏上得到一个最小、最亮的光斑（未画出）。

（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。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制成的。

（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。如果用遮光罩将凸透镜的上半部分罩住，则光屏上所成的像是

—=（选填"不完整的像”、“完整的像”、“完整的像但较暗”）

（3）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，则将光屏向（选填“左”或“右”）移动“烛焰尖部”又会变清晰。

【解答】解：（1）当蜡烛、凸透镜位于图乙中刻度对应的位置时，物距为50.0cm-35.0cm=15.0

cm,物距大于1倍焦距而小于2倍焦距，所以此时凸透镜能成倒立、放大的实像；

生活中的投影仪就是利用这一成像原理制成的。

（2）在图乙中将凸透镜移到55cm刻度线处，物距为u=55cm-35cm=20cm,u=2f,成倒立、

等大的实像。像成在二倍焦距的位置，v=75cm-55cm=20cm,光屏在75cm的位置，所以光屏

向左移动。

挡住透镜，上半部分，下半部分仍能折射光线成像，所以光屏上所成的像是完整的，由于折射光

线变少，所以亮度变暗；

（3）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，A点气体流速变大，则A

点处气体压强变小，烛焰将向左移动，物距增大，像距应减小，所以应将光屏向左移动，“烛焰尖

部”又会变清晰。

故答案为：（1）放大；投影仪；（2）75；完整的像但较暗；（3）左。

（2024•佛冈县校级二模）同学们利用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律。

V/////7///////////////////////////////////////////////////////////////////////////.

甲

乙

丙

（1）组装器材时要求烛焰、透镜和光屏的中心在同一高度，目的是;

（2）向水透镜中注入水，如图甲所示，在光屏上能看到清晰的像，此像是（选填“放

大”“缩小”或“等大”）、倒立的；此时若仅将蜡烛与光屏的位置对调，则在光屏上（选

填“能”或“不能”）看到清晰的像；

（3）继续注水，要使像清晰，可将光屏靠近透镜，由此说明注水越多，水透镜的焦距越；

（4）在图甲所示的实验场景下，同学们把眼镜放在蜡烛和水透镜之间，如图乙所示，光屏上的像

变模糊了；当从水透镜中抽出适量的水后，发现像再次变得清晰，由此判断该眼镜是

（选填“近视镜”或“远视镜”），如果不抽水，将光屏向（选填“左”或“右”）移动，

也能在光屏上看到清晰的像；

（5）如图丙是航天员王亚平在太空授课时做水球实验的情形，此时的水球相当于一个凸透镜，此

时的成像原理与（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同。

【解答】解：（1）实验前为了使像成在光屏中央，将烛焰、凸透镜和光屏的中心调至同一高度。

（2）如图，物距大于像距，成倒立、缩小的实像；

将蜡烛与光屏位置对调，根据光的可逆性，则在光屏上能看到清晰的倒立、放大的像。

（3）继续注水，要使像清晰，可将光屏靠近透镜，凸透镜成实像，物远像近像变小，此时物距变

大，焦距变小。

（4）当从水凸透镜内抽出一部分水后。使透镜凸起程度变小，会聚能力较弱，将像成在光屏的后

面，为了使像正好呈在光屏上，可以在水凸透镜前放置一块凸透镜，使光线提前会聚，由此判断

该同学戴的是远视眼镜；如果不抽水，将光屏左移动，也能在光屏上看到清晰的像。

（5）图中所成的像为倒立、缩小的实像，水球具有中间厚，边缘薄的特点，因此水球相当于一个

凸透镜，此时王亚平到水球的距离与水球焦距的关系是大于2倍焦距，当u>2f时，成倒立、缩

小的实像。照相机利用了此原理。

故答案为：（1）使像成在光屏中央；（2）缩小；能；（3）小；（4）远视镜；左；（6）照相机。

（2024•南山区校级三模）创新活动中，小明自制了一台简易照相机模型，如图甲所示。模型由

两个纸筒M、N组成，M正好套在N的外面，并能进行抽拉。在纸筒M的一端贴上胶片，凸

透镜（焦距为10cm）固定在纸筒N的一端。然后小明与同学们一起利用自制照相机模型研究

照相机的成像原理，如图乙所示，将此模型和LED灯制成的发光体（物高H=4cm）固定在光

具座上进行实验，并将每次实验测得的物距u、像距V、成像情况等分别记录在表格中。

半透明纸纸筒M纸筒N凸透演

|iiii|iiii|iiii|iiii|ini|iiiipilijniiiiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii|iiii呵1川|

(>cm1()203()405()6()7()8()9)1(M)

甲乙

实验序号物距u/cm像距v/cm像高h/cm

130.015.02.0

235.014.01.6

350.012.51.0

（1）制作LED灯的主要材料是（选填“导体”“半导体”或“超导体”）；

（2）由实验数据可知，当被拍摄的物体靠近照相机镜头时，成的像将（选填“靠近”

或“远离”）镜头，成的像的高度将（选填“变大”“变小”或“不变”）；

（3）小明将一副眼镜的镜片放在靠近简易照相机模型的镜头的前方，发现在保持镜头与物体间的

距离不变时，要将MN两个纸筒之间的距离调大，才能在胶片上重新观察到清晰的像，则这个像

与之前所成的像相比会（选填“变大”“变小”或“不变”），该眼镜是用于矫正

（选填“近”或“远”）视眼的；

（4）小明用简易照相机模型在距发光体5cm处的位置观察，发现无论怎么移动纸筒，胶片上都

无法成像。你认为存在的原因是（写出一条即可）。

【解答】解：

（1）LED灯的主要材料是半导体；

（2）由实验数据可知，当被拍摄的物体靠近照相机镜头时，物距变小，像距变大，成的像将远离

镜头，成的像的高度将变大。

（3）小明将一副眼镜的镜片放在靠近简易照相机模型的镜头的前方，发现在保持镜头与物体间的

距离不变时，要将MN两个纸筒之间的距离调大，才能在胶片上重新观察到清晰的像，说明像距

变大，则这个像与之前所成的像相比会变大；说明该眼镜对光线具有发散作用，是凹透镜，是用

于矫正近视眼。

（4）小明用简易照相机模型在距发光体5cm处的位置观察，物距小于f,成的像是虚像，无法在

光屏上呈现。

故答案为：（1）