物理人教版（2024）凸透镜成像的规律课后作业题

这是一份物理人教版（2024）凸透镜成像的规律课后作业题，共12页。试卷主要包含了3课时 凸透镜成像的规律，凸透镜成像时的三个物理量，实验，高斯成像公式，焦距的测量及判断，凸透镜成像和平面镜成像的区别等内容，欢迎下载使用。

一、探究凸透镜成像的规律实验
实验过程中将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在 ；把凸透镜放在光具座中央，调整光屏到透镜的距离即 ，使烛焰在光屏上成一个 的像，测量物体到透镜的距离即 距，并观察像的 、 情况.
二、凸透镜成像规律总结
答案：同一高度上 像距 清晰 物 大小 正倒
考点1 对实验操作过程的理解
1.凸透镜成像时的三个物理量
（1）焦距：凸透镜的焦点到关心的距离，用表示；
（2）物距：物体到凸透镜光心的距离，用表示；
（3）像距：像到透镜光心的距离，用表示；
2.实验：探究凸透镜成像的规律（像的大小、正倒、虚实）
（1）实验器材：凸透镜（）、蜡烛、光屏、光具座（带刻度尺）
（2）实验装置：调节烛焰、透镜、光屏的中心，使它们的三者中心在同一高度上（共轴调节，为了使烛焰的像成在光屏的中央）。
注意：不能说成是三者中心在同一直线上。
（3）进行实验：
①把蜡烛放在距凸透镜光心 大于二倍焦距 的地方，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，同时测出此时的物距和像距。
注意语言的叙述方式：明亮、清晰。
②把蜡烛向凸透镜方向移动，让蜡烛与凸透镜光心的距离 等于二倍焦距 ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察并记录此时像的大小和正倒，并测出此时的物距和像距。
③把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛与凸透镜光心的距离 在一倍焦距和二倍焦距之间 ，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像，观察并记录此时像的大小和正倒，测出此时的物距和像距。
④将蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛 在凸透镜的焦点上 ，移动光屏，观察光屏上是否能成像。
⑤把蜡烛移动到 凸透镜的1倍焦距以内 ，移动光屏，观察光屏上是否能成像。如果不能，可以从光屏这一侧透过凸透镜用眼晴直接观察像的特点，并记录，在1倍焦距之内改变物距，多次实验。
（4）实验数据和记录结果
（5）分析论证
（6）实验结论：
口诀：凸透镜成像规律（实像）
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；物远像近像变小，物近像远像变大。
（7）归纳总结
（1）凸透镜所成的实像都是倒立的，且物、像位于凸透镜的两侧；凸透镜所成的虚像都是正立的，且物、像位于凸透镜的同侧。
（2）—倍焦距处是实像和虚像的分界点，当物距大于一倍焦距时成实像，当物距小于一倍焦距时成虚像。
（3）二倍焦距处是成放大实像和缩小实像的分界点，当物距大于二倍焦距时成缩小实像，当物距等于二倍焦距时成等大的实像，当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时成放大的实像。
（4）凸透镜成实像时，随着物距的变小，像和像距都变大；凸透镜成虚像时，随着物距的变小，像和像距都变小。（物近像近像变小）
考点2 凸透镜成像规律考点的综合解读
1.实验中光屏上不能成像的原因
①蜡烛在1倍焦距内，凸透镜成虚像，不能呈现在光屏上。
②蜡烛在焦点上，凸透镜没有成像。
③蜡烛到凸透镜的距离稍大于1倍焦距，成像在很远的地方，光屏无法移动到该位置。
④蜡烛、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上。
2.凸透镜成像规律的应用
用照相机照相时，要使胶片上的像大一些，应使被照物体离镜头近一些，同时使胶片离镜头远一些，即镜头前伸。（成实像：物近像远像变大）
使用投影仪时，要使屏幕上的像小一些，应使投影片离镜头远一些，同时屏幕离镜头近一些。（成实像：物远像近像变小）
使用放大镜观察物体时，要想让被观察物体大一些，应使被观察物体离放大镜稍远一些。（成虚像：物远像远像变大）
3.高斯成像公式（选学）
透镜成像的物距、像距和焦距之间的关系还可以用公式定量表示出来：
4.当透镜被纸遮住一部分以后，所成的像有什么变化？
如图所示，能成完整的像，只是像的亮度变暗了。
5.像不在光屏中央位置，如何调节？
当光屏上的像偏上时，有三种调节方法：（方法：烛焰、透镜中心、烛焰的像三者在一条线上）
①将光屏上调；②将凸透镜下调；③将蜡烛上调。
6.光屏上能成清晰像时，对调蜡烛和光屏的位置，光屏上仍能成清晰的像（光路可逆）
7.焦距的测量及判断
①用平行光垂直照射到凸透镜上，在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小最亮的点，这个点到凸透镜光心的距离即为焦距；②一定蜡烛和光屏，是光屏上成倒立、等大的实像，此时物距等于二倍焦距（）
8.凸透镜成像和平面镜成像的区别
凸透镜可以成实像，也可以成虚像，平面镜成的是虚像。除了正立倒立的区别以外，还有一个不同：
平面镜成的虚像是“翻转”（数学里的轴对称），正立是正立，但左右相反，相对位置发生了改变；
凸透镜成的实像是“旋转”（数学里的中心对称），相对位置没发生改变；
凸透镜成的虚像，左右不相反，相对位置没发生改变。
一．选择题（共7小题）
1．如图甲所示一幅漫画立在桌面上，小明把一个装有水的圆柱形玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现，透过水杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头奔向猫，如图乙所示，下列关于此现象的说法正确的是（ ）
A．透过水杯看到变“胖”的老鼠是虚像
B．装有水的圆柱形玻璃杯相当于一个凹透镜
C．将漫画逐渐靠近水杯，透过水杯看到的老鼠始终是掉头的
D．将漫画离水杯远一些，透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些
【解析】AB、圆柱形玻璃杯盛满水，圆柱形玻璃杯中的水中间厚边缘薄，形成水凸透镜；该凸透镜能使图片横向放大、颠倒；由乙图可知，此时的老鼠的像与甲图中的老鼠相比，是放大的，左右颠倒的实像，故AB错误；
C、将漫画逐渐靠近水杯，当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，透过水杯看到的老鼠还是向右跑的，不是掉头的，故C错误。
D、若将漫画离水杯再远一些，物距变大，像距变小，像变小，透过水杯看到的老鼠会变“瘦”一些，故D正确；
故选：D。
2．很多车主都在车上安装了行车记录仪，便于及时用摄像头将行车过程中发生的事情记录下来，在夜间可以利用摄像头周边的多点红外线补光，拍出依旧清楚的画面，关于行车记录仪，下列说法正确的是（ ）
A．在拍摄录像时，物体在透镜二倍焦距外
B．行车记录仪的摄像头中用的是凹透镜
C．人肉眼可以观察到红外线
D．在拍摄录像时，物体在透镜二倍焦距内
【解析】AD、摄像机的镜头与照相机的镜头类似，应用的凸透镜成实像时u＞2f，成倒立缩小的实像；故A正确，D错误；
B、行车记录仪的摄像头中用的是凸透镜，不是凹透镜，故B错误；
C、红外线属于不可见光，人肉眼是不可以观察到红外线的，故C错误。
故选：A。
3．小明同学将两个半径合适的圆形空心硬纸筒恰好套在一起，小纸筒可以在大纸筒内自由移动，在一端A蒙上一层半透明纸，在纸筒的另一端B处嵌了一个焦距合适的凸透镜，如图所示，组成了一个简单照相机模型。下列说法正确的是（ ）
A．应把A端朝着明亮的室外，B端朝着较暗的室内
B．眼睛应对着B端向筒内观察可以看到A端半透明纸上的像是否清晰
C．如果观察到的像模糊不清，只有调节AB的距离才可调出清晰的像
D．如果在A端半透明纸上观察到了某物体清晰缩小的像该物体离B端的距离一定比此时AB的距离大
【解析】
AB、由凸透镜的成像规律可知，应该对着A端向筒内观察而不是对着B端向内方向观察，让光线从纸筒B通过凸透镜才可以看到、看清楚物体的像；为使半透明纸上得到的像更亮一些，要成像的物体就应该在明亮的地方，所以应该把模型照相机的B朝着室外面，A端朝着较暗的室内，故AB错误；
C、如果观察到的像模糊不清，可以调节AB的距离或B与物体之间的距离，就可调出清晰的像，故C错误；
D、如果在A端半透明纸上观察到了某物体清晰缩小的像，则此时的物距要大于像距，即该物体离B端的距离一定比此时AB的距离大，故D正确。
故选：D。
4．某同学利用水透镜（注射器和弹性膜制成的凸透镜）、蜡烛、光屏、光具座等器材进行探究。如图所示情况下，光屏上能成清晰的像。下列说法不正确的是（ ）
A．图中所示情况下凸透镜的焦距为10cm
B．用注射器向水透镜中注入水后，凸透镜的焦距会变小
C．向水透镜中注水时，观察成像特点的变化，可以模拟近视眼的成因
D．蜡烛和凸透镜位置不变，向水透镜中注水时，光屏要向右移动才能再次得到清晰的像
【解析】A、由图可知，此时的物距等于像距，即u＝v＝20.0cm，成倒立、等大的实像，则u＝2f，故f＝10.0cm，故A正确；
B、用注射器向水透镜中注入水后，凸透镜的凸度发生了变化，焦距会变小，故B正确；
C、近视眼的成因是晶状体的会聚能力变强，像呈现在视网膜的前方，故向水透镜中注水，可以模拟近视眼的成因，故C正确；
D、蜡烛和凸透镜位置不变、向水透镜中注水，凸透镜焦距变小，会聚能力变强，像成在了光屏的前面，光屏要向左移动才能再次得到清晰的像，故D不正确。
故选：D。
5．如图所示的实验中，光屏上得到清晰的像，下列说法正确的是（ ）
A．蜡烛经透镜形成了倒立缩小的虚像
B．蜡烛向左移会让清晰的像变大一点
C．照相机的成像原理跟图中情形相同
D．图中的凸透镜的焦距大约是10cm
【解析】
AC、由图可知，此时的光屏上能承接到像，则所成的像是实像；物距大于像距，凸透镜成倒立、缩小的实像，其应用是照相机，故A错误，C正确；
B、蜡烛向左移，物距变大，像距变小，像会变小，故B错误；
D、物距大于二倍焦距成倒立缩小实像，像距大于一倍焦距小于二倍焦距，即u＝20.0cm＞2f，f＜v＝10cm＜2f，解得5.0cm＜f＜10.0cm，故图中凸透镜的焦距不可能是10cm，故D错误。
故选：C。
6．某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”的实验过程中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v和物体到凸透镜的距离u之间关系的图象，如图所示。下列分析判断正确的是（ ）
A．实验中所使用的的凸透镜焦距为16cm
B．物体放在A点对应的位置上，成缩小倒立的实像
C．物体放在C点对应的位置，放大倒立的实像
D．物体从A点移到C点的过程中，所成的像逐渐变小
【解析】A、u＝v＝2f，凸透镜成倒立、等大的实像，如图，u＝v＝2f＝16cm 时，所以f＝8cm，故A错误；
B、物体放在A点对应的位置上，像距大于物距，成放大、倒立的实像，故B错误；
C、物体放在C点对应的位置，物距大于像距，成缩小、倒立的实像，故C错误；
D、物体从A点移到C点的过程中，物距增大，像距减小，像变小，故D正确。
故选：D。
7．在拍集体照时，摄影师试镜时发现摄入同学的像太小，则摄影师应（ ）
A．将相机向前移动，镜头向里缩
B．将相机向后移动，镜头向里缩
C．将相机向前移动，镜头向外伸
D．将相机向后移动，镜头向外伸
【解析】在拍集体照时，摄影师试镜时发现摄入同学的像太小，，需要将像放大，因此要减小物距，增大像距，所以摄影师应将相机向前移动，镜头向外伸，故ABD错误，C正确。
故选：C。
二．填空题（共4小题）
8．同学们常喝矿泉水，当用手握住装满水的圆柱形矿泉水瓶时，透过瓶子看到瓶后的手指变粗的 像，将手指远离瓶子一些，将会看到与手指指向相反的 像。（均选填“实”或“虚”）
【解析】装有水的圆柱形玻璃瓶相当于凸透镜，当用手握住装满水的圆柱形矿泉水瓶时，物距小于焦距，得到正立、放大的虚像。
则透过瓶子看到瓶后的手指变粗的虚像，
将手指远离瓶子一些，当2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，
当u＞2f，成倒立、缩小的实像，故将会看到与手指指向相反的实像。
故答案为：虚；实。
9．中国青铜时代始于公元前2000年，具有重要的历史价值和观赏价值。如图所示，考古家用焦距为10cm的放大镜观察出土的青铜器件，他看到的是正立、放大的 （选填“虚”或“实”）像。此时，该物件与放大镜的距离应 10cm（选填“＞”、“＝”或“＜”）；用放大镜的镜片制成的眼镜可用于矫正 远视 （选填“近视”或“远视”）眼。
【解析】因放大镜成像时，须将物体放在焦点之内，焦距为10cm，物距要小于10cm，此时会成正立放大的虚像，
远视眼是像呈在视网膜的后方，要想使像呈在视网膜上，应戴一会聚透镜，即凸透镜，所以该眼镜可以用以矫正远视眼。
故答案为：虚；＜；远视。
10．小娟对有关光学实验进行比较研究。
（1）探究凸透镜成像规律时，调节器材使烛焰和光屏的中心位于透镜的 上，器材在图示位置时，观察到光屏上呈现烛焰清晰的像，则该像为倒立、 实像，若将蜡烛移至35cm处，此时凸透镜对烛焰发出的光起 作用。
（2）将图中的透镜换为带小孔的遮光板，烛焰的像成在光屏下方，要让像成在光屏中央，应将小孔向 调节，此时的像与图中透镜所成的像相比，像的大小 。
【解析】（1）探究凸透镜成像规律时，调节器材使蜡烛、凸透镜、光屏三者在同一条直线上，也就是使烛焰和光屏的中心位于凸透镜的主光轴上，像才能成在光屏的中央，便于观察；
由图知，此时v＝60cm﹣40cm＝20cm，u＝40cm﹣20cm＝20cm，即v＝u，所以此时成倒立、等大的实像；
因为凸透镜对光线有会聚作用，所以若将蜡烛移至35cm处，此时凸透镜对烛焰发出的光仍然起会聚作用；
（2）将图中的透镜换为带小孔的遮光板，烛焰发出的光沿直线传播，通过小孔在光屏上会聚成倒立的实像。已知烛焰的像成在光屏下方，要让像成在光屏中央，应将小孔向上条件；因为像距等于物距，所以像物等大，所以此时的像与图中透镜所成的像相比，像的大小不变。
故答案为：（1）主光轴；等大；（2）上；不变。
11．小华同学将一凸透镜正对一束平行光，可得到一个很小、很亮的光斑如图甲所示，该凸透镜的焦距为 cm。将该凸透镜、蜡烛和光屏按图乙所示安装到光具座上，在光屏上可观察到清晰倒立 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的像，我们生活中的 （选填“放大镜”、“近视眼镜”或“照相机”）就是遵循了凸透镜的这一成像规律。把凸透镜换成薄玻璃板，在蜡烛一侧观察玻璃板也能看到一个 （选填“放大”“缩小”或“等大”）的蜡烛的像。
【解析】（1）由图中，平行光线经凸透镜后会聚到一点，说明凸透镜对光线具有会聚作用；光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透镜的焦点，所以焦距为f＝40.0cm﹣30.0cm＝10.0cm。
（2）由图知，当蜡烛在刻度尺的20cm处，物距u＝50.0cm﹣20.0cm＝30.0cm＞10.0cm，物体在凸透镜的二倍焦距以外，成倒立、缩小的实像；照相机就是遵循了凸透镜的这一成像规律；
（3）把凸透镜换成薄玻璃板，薄玻璃板相当于平面镜，在蜡烛一侧观察玻璃板会看到一个正立、等大的虚像，虚像在光屏上无法呈现。
故答案为：10.0；缩小；照相机；等大。实验次序
物距和焦距的关系
物距/cm
像距/cm
像的性质
1
60
12
倒立、缩小的实像
2
30
15
倒立、缩小的实像
3
20
20
倒立、等大的实像
4
15
30
倒立、放大的实像
5
12
60
倒立、放大的实像
6
10
不成像
7
8
正立、放大的虚像
8
6
正立、放大的虚像
物距
光路分析图示
像距
成像特点
像与物相对透镜的位置
应用
倒立、缩小的实像
异侧
照相机
倒立、等大的实像
异侧
测焦距
倒立、放大的实像
异侧
投影仪
幻灯机
正立、放大的虚像
同侧
放大镜