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實驗3 探究凸透鏡成像的規律
知識點一、凸透鏡成像的規律
1.凸透鏡成像規律：
如圖是常見凸透鏡成像規律光路圖，詳見下表（1）。
表（1）凸透鏡成像規律表
成像條件物距（u） 成像的性質 像距（v） 應用
u﹥2f 倒立、縮小的實像 f﹤v﹤2f 照相機（圖a）
u=2f 倒立、等大的實像 v=2f 圖d
f﹤u﹤2f 倒立、放大的實像 v﹥2f 投影儀（圖b）
u=f 不成像 射出的是平行光線
0﹤u﹤f 正立、放大的虛像 v﹥f 放大鏡（圖c）
a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f
c.0﹤u﹤f d.u=2f
凸透鏡成像光路圖
2.凸透鏡成像的規律口訣
規律1:當物距大于2倍焦距時，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實像。此時像距小于物距，像比物小，物像異側。應用:照相機、攝像機。
規律2:當物距等于2倍焦距時，則像距也在2倍焦距， 成倒立、等大的實像。此時物距等于像距，像與物大小相等，物像異側。應用:測焦距。
規律3:當物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時，則像距大于2倍焦距， 成倒立、放大的實像。此時像距大于物距，像比物大，物像異側。應用:投影儀、幻燈機、電影放映機。
規律4:當物距等于1倍焦距時，則不成像，成平行光射出。
規律5:當物距小于1倍焦距時，則成正立、放大的虛像。此時像距大于物距，像比物大，物像同側。應用:放大鏡。
知識點二、探究凸透鏡成像的規律
【實驗目的】透鏡凸透鏡成像規律。像與物的大小關系、物距變化成像規律變化、像的虛實。
【實驗器材】凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴等。
【實驗步驟】
1、按圖組裝器材。調整蠟燭、凸透鏡、光屏在同一水平線上。
2、將蠟燭放在遠處（此時u>2f），移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測量物距和像距；數據記錄實驗表格。
3、將蠟燭往凸透鏡方向移動，使2f>u>f，移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測量物距和像距；數據記錄實驗表格。
4、將蠟燭繼續往凸透鏡方向移動，使u=f，移動光屏，看能否成像。
5、將蠟燭繼續往凸透鏡方向移動，使u6、實驗表格
物距與焦距關系 物距（cm） 像的性質 像距（cm）
大小 正倒 虛實
u>2f
u=2f
2f>u>f
u=f
u7、整理器材。
【實驗結論】等大、等距、對稱、反向、虛像。
物距 像的性質 像距（cm） 應用
大小 正倒 虛實
u>2f 縮小 倒立 實像 2f2f>u>f 放大 倒立 實像 v>2f 投影儀
u（2023 衡陽）小明同學利用光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏等實驗器材探究凸透鏡成像的規律：
（1）如圖甲所示，小明將一束平行光正對凸透鏡，移動光屏，直到光屏上形成一個最小最亮的光斑，該凸透鏡的焦距為 cm。
（2）實驗時，把凸透鏡固定在光具座50cm刻度線處，為使像成在光屏中央，應將燭焰、凸透鏡和光屏三者中心調到 。
（3）小明將蠟燭移至光具座20cm刻度線處，如圖乙所示，移動光屏，直到燭焰在光屏上成清晰的像，則該像是倒立、 的實像。生活中的 （選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機”）就是利用這種成像規律工作的。
（4）接著，小明保持凸透鏡在光具座上的位置不動，如果僅將圖乙中蠟燭和光屏的位置互換，發現光屏上仍能觀察到燭焰清晰的像。這是因為在光的折射現象中，光路是 的。
（5）在如圖乙所示實驗情形下，如果保持凸透鏡和光屏的位置不變，將蠟燭適當遠離凸透鏡，發現光屏上燭焰的像變得模糊不清，此現象可以體現 （選填“近視眼”或“遠視眼”）的成像情況。
【解答】解：（1）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是：f＝30.0cm﹣20.0cm＝10.0cm；
（3）小明將蠟燭移至光具座20cm刻度線處，此時物距u＝50cm﹣20cm＝30cm＞2f，根據u＞2f，成倒立縮小的實像，照相機就是利用此原理制成的；
（4）小明保持凸透鏡在光具座上的位置不動，如果僅將圖乙中蠟燭和光屏的位置互換，發現光屏上仍能觀察到燭焰清晰的像，說明在光的折射現象中，光路是可逆的；
（5）如果保持凸透鏡和光屏的位置不變，將蠟燭適當遠離凸透鏡，根據凸透鏡成實像時，物遠像近像變小，此時像成在光屏的前方，此現象可以體現近視眼的成像情況。
故答案為：（1）10.0；（2）同一高度；（3）縮小；照相機；（4）可逆；（5）近視眼。
（2023 安徽）某小組探究平面鏡和凸透鏡成像的特點，將光源和光屏分別豎直放置在水平光具座上的A、C位置，B是AC的中點，如圖1所示。在AB之間朝向A觀察，看到的光源形狀如圖2中的甲所示。
（1）在B處豎直放置一塊平面鏡，鏡面朝向光源，小麗在AB之間觀察平面鏡中的像，小明在BC之間觀察光屏。此后，小亮將平面鏡更換為一個凸透鏡，恰能在光屏上成等大的像，他在BC之間觀察光屏上的像。上述實驗過程中，小麗、小明和小亮觀察到的分別是圖2中的 （選填“①”“②”“③”或“④”）。
①甲、丙、戊
②乙、丙、丁
③乙、乙、丁
④乙、乙、戊
（2）小亮繼續實驗，要在光屏上得到一個縮小的像，可保持光源位置不變，將凸透鏡向 （選填“A”或“C”）移動，并調節光屏的位置直到呈現清晰的像。
【解答】解：（1）在B處豎直放置一塊平面鏡，鏡面朝向光源，小麗在AB之間觀察平面鏡中的像，平面鏡成正立等大的虛像，且左右相反，所以小麗看到的像是圖2中乙；
小明在BC之間觀察光屏，由于平面鏡成的是虛像，不能用光屏承接，所以小明看到的是圖2中丙；
小亮將平面鏡更換為一個凸透鏡，恰能在光屏上成等大的像，當u＝v＝2f時，凸透鏡成倒立等大的實像，且左右相反，所以小亮看到的像是圖2中丁；故選②；
（2）小亮繼續實驗，要在光屏上得到一個縮小的像，可保持光源位置不變，根據凸透鏡成實像時，物遠像近像變小可知，將凸透鏡向C移動，并調節光屏的位置直到呈現清晰的像。
故答案為：②；C。
（2023 沈陽）在“探究凸透鏡成像的規律”的實驗中，選用的凸透鏡焦距為10cm，將實驗器材調節好，把點燃的蠟燭放在距凸透鏡較遠的地方，然后逐漸移近，觀察燭焰成像情況并記錄物距和像距。
（1）蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上的位置如圖1所示，此時燭焰的像成在光屏的中央，燭焰的像是倒立、 的實像；若只將凸透鏡調高，則光屏上燭焰的像會向 移動；
（2）如圖1，保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭移動到光具座上30cm刻度處，移動光屏直到光屏上再次出現清晰的像，則像移動的距離 （填“大于”、“等于”或“小于”）蠟燭移動的距離；
（3）實驗中，小麗觀察到圖2中的物點S的虛像S'，請根據凸透鏡成像原理，在圖中完成物點S發出的光線a經過凸透鏡后的折射光線；
（4）畢業典禮上，小麗想拍攝教學樓的全景，但她所在的位置只能拍攝到教學樓的一部分，由于無法改變拍攝位置，她只能通過改變照相機鏡頭焦距使像變小，從而拍攝到全景。小麗的照相機鏡頭相當于一個焦距可變的凸透鏡，為了拍攝到全景，她應該調節照相機鏡頭的焦距，使其適當 （填“變大”或“變小”）。
【解答】解：（1）蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上的位置如圖1所示，此時物距u＝50cm﹣15cm＝35cm＞2f，根據u＞2f，成倒立、縮小的實像；
若只將凸透鏡調高，根據過光心的光線傳播方向不變可知，光屏上燭焰的像會向上移動；
（2）如圖1，保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭移動到光具座上30cm刻度處，此時物距u＝50cm﹣30cm＝20cm＝2f，根據u＝v＝2f，成倒立、等大的實像，即像距v＝2f＝20cm，則蠟燭移動的距離為30cm﹣15cm＝15cm，光屏移動的距離為70cm﹣65cm＝5cm，故像移動的距離小于蠟燭移動的距離；
（3）物體發出的光線經過凸透鏡折射后是從其像點發出的，如下圖所示：
；
（4）為了拍攝到全景，她應該將照相機鏡頭的焦距變小，因凸透鏡焦距變小，相當于增大物距，減小像距，像隨之變小。
故答案為：（1）縮小；上；（2）小于；（3）見解答圖；（4）變小。
（2023 朝陽）某實驗小組在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中：
　（1）實驗前要調整燭焰、透鏡和光屏的中心大致在 ，目的是使像成在光屏的中央。
（2）移動蠟燭和光屏到如圖所示位置，光屏上出現了燭焰清晰的像（像未畫出），生活中的 （選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）就是這一成像原理的應用。
（3）實驗過程中，小明同學不小心用手指指尖觸摸到了凸透鏡，這時光屏上 （選填“會”或“不會”）出現指尖的像。
（4）實驗一段時間后，蠟燭燃燒變短。要使像仍然成在光屏的中央，應將光屏向 移動。
（5）另外一個實驗小組用由幾個發光二極管做成的“F”字樣的發光體代替蠟燭進行實驗，你認為其好處是 （寫出一點即可）。
【解答】解：（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏依次放在光具座上，點燃蠟燭后，為了使像成在光屏的中央，應該調整燭焰、透鏡和光屏的中心大致在同一高度；
（2）由圖可知，此時物距小于像距，凸透鏡成倒立、放大的實像，應用為投影儀；
（3）用手指指尖觸摸到了凸透鏡，手指處于凸透鏡的1倍焦距以內，故此時成虛像，不能成在光屏上，所以在光屏上不能看到手指尖的像；
（4）蠟燭變短了，光屏上的像會向上移動，要使像成在光屏的中央，根據過光心不改變方向，凸透鏡向下移動，或光屏向上移動；
（5）發光二極管比燭焰的亮度更大、更環保，更容易看出倒立實像不僅是上下相反、而且是左右相反；同時蠟燭燃燒有火焰，不如發光二極管安全；火焰在有風的時候會晃動，同時蠟燭會越燒越短，而二極管不會。
故答案為：（1）同一高度；（2）投影儀；（3）不會；（4）上；（5）可以增加物體的亮度，使成像更清晰。
（2023 哈爾濱）在觀察“凸透鏡對光的作用”實驗中，小明做了如圖所示的實驗。
（1）對比兩圖可以得到結論：光從空氣射入凸透鏡時， 。
（2）小明利用此凸透鏡、蠟燭、光屏等器材繼續探究凸透鏡成像規律，記錄部分數據如表。
實驗序號 物距u/cm 像距v/cm 像的性質
1 60.0 12.0 倒立縮小實像
2 35.0 14.0 倒立縮小實像
3 30.0 15.0 倒立縮小實像
4 20.0 20.0 倒立等大實像
5 12.5 50.0
小明根據表中數據發現：
①凸透鏡成縮小實像時，像距和物距的大小關系是 。
②當像距等于物距時，成像的性質是 。
③小明進一步猜想，當物距為12.5cm時，成像的性質是 。
④觀察前三組數據，小明發現同一物體都成縮小的像，那么隨著像距的增加，像會變大嗎？為了探究這個問題，原表格中還需要增加的項目是 。
【解答】解：（1）對比兩圖可知：光從空氣射入凸透鏡時，凸透鏡對光線具有會聚作用；
（2）①分析1、2、3組實驗數據可知，凸透鏡成縮小實像時，像距小于物距；
②根據第4組實驗數據可知，當像距等于物距時，成倒立等大的實像；
③分析比較實驗序號1～4中的物距u、像距v以及像的性質隨物距u的變化情況，可得出的初步結論是：同一凸透鏡成實像時，物距越小，像距越大，像越大，因此當物距為12.5cm時，成倒立放大實像；
④探究“同一物體都成縮小的像，隨著像距的增加，像會變大”時，需測量像的高度，因此原表格中還需要增加的項目是像的高度。
故答案為：（1）凸透鏡對光有會聚作用；
（2）①像距小于物距；②倒立等大實像；③倒立放大實像；④像的高度。
（2023 蔡甸區校級模擬）某同學為進一步了解“視力矯正”的原理，利用如圖所示的探究凸透鏡成像規律的裝置做了實驗。他在發光體和凸透鏡之間放置不同類型的眼鏡片，觀察到了如下現象。
（1）將遠視眼鏡片放在發光體與凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像變模糊了；使光屏 （選填“靠近”或“遠離”）透鏡，又能在光屏上看到發光體清晰的像。由此可知，在遠視眼得到矯正之前，物體的像成在視網膜的 （選填“前方”或“后方）。
（2）取下遠視眼鏡片，重新調整光屏的位置，使它上面的像再次變得清晰，然后將另一只近視眼鏡片放在發光體和凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像又變模糊了；再使光屏 （選填“靠近”或“遠離”）透鏡，又可以在光屏上看到發光體清晰的像。這說明矯正近視眼的眼鏡片對光有 作用（選填“會聚”或“發散”）。
【解答】解：（1）遠視眼鏡是凸透鏡，凸透鏡對光線有會聚作用；將遠視眼鏡片放在發光體與凸透鏡之間，遠視眼鏡片使原來會聚成像的光線提前會聚，像距變小，所以光屏應靠近凸透鏡，才能得到清晰的像；
遠視眼鏡片可以使像靠近凸透鏡，故遠視眼得到矯正之前，物體的像成在視網膜的后方；
（2）取下遠視鏡片，重新調整光屏的位置，使它上面的像再次變得清晰，然后將另一個近視眼鏡片（凹透鏡）放在發光體和凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像又變模糊了；近視眼鏡片（凹透鏡）對光線有發散作用，會使原來會聚成像的光線推遲會聚，所以應使光屏遠離凸透鏡，才能在光屏上看到發光體清晰的像。
故答案為：（1）靠近；后方；（2）遠離；發散。
（2023 興慶區校級二模）小明在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，所用凸透鏡的焦距為15cm。
（1）如圖甲所示，移動光屏找到清晰的蠟燭的像，這個像是圖乙中的 ，利用此原理可以制成 。（選填“照相機”、“幻燈片”、“放大鏡”）
（2）小明把蠟燭依次放在 A、B位置，在坐標紙上記錄了光屏上像的大小。如圖丙所示（A′、B′分別表示蠟燭在 A、B處所成的像）。跟同學們交流后發現：
①成倒立放大像的條件是物距 ，像距 。（填寫與焦距的關系）
②成實像時，物距減小，像距 。
（3）甲圖中保持凸透鏡位置不動，小明又把蠟燭放在距凸透鏡10cm處，在光具座上無論怎樣移動光屏，都找不到清晰的像，原因可能是 。
（4）甲圖中若小明拿起一副眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，在光具座上向左移動光屏，光屏上出現了清晰的像，則小明拿起的眼鏡是 。（選填“近視鏡”或“遠視鏡”）
【解答】解：（1）已知凸透鏡的焦距為15cm，由圖甲可知，物距為40cm，則u＞2f，所以，凸透鏡成倒立縮小的實像，這個像是圖乙中的D，利用此原理可以制成照相機；
（2）①成倒立放大像的條件是：2f＞u＞f，像距v＞2f；
②由圖丙可知，凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大；
（3）把蠟燭放在距凸透鏡10cm處（即u＝10cm），物距小于一倍焦距，凸透鏡成虛像，所以在光具座上無論怎樣移動光屏，都找不到清晰的像。
（4）實驗中，小明拿起一副眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，在光具座上移動光屏，光屏上出現了清晰的像，即說明該眼鏡對光線有會聚作用（使光線提前會聚而成像在光屏上），故這副眼鏡是凸透鏡，即是遠視眼鏡。
故答案為：（1）D；照相機；（2）①2f＞u＞f；v＞2f；②增大；（3）凸透鏡成虛像；（4）遠視鏡。
（2023 寧津縣三模）小莉同學用焦距為10cm的凸透鏡做“探究凸透鏡成像的規律”實驗：
（1）實驗過程中，當蠟燭與凸透鏡的距離如圖甲所示時，在光屏上可得到一個清晰的倒立、 的實像，若保持蠟燭和光屏位置不變，移動透鏡至 cm刻度線處，光屏上能再次呈現清晰的像。
（2）如圖乙所示，保持蠟燭位置不變，移動透鏡至16cm刻度線處，則人眼在 （填“A、B、C”）處能觀察到蠟燭的像，像是如圖丙中的 （填“1、2、3、4”）。
（3）實驗完成之后，小莉把自己的近視眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像變得模糊了，若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改變蠟燭和凸透鏡位置的情況下，應將光屏 凸透鏡。（填“靠近”或“遠離”）
【解答】解：（1）由圖乙知，當蠟燭在刻度尺的10cm處，u＝15cm，2f＞u＞f，凸透鏡成倒立放大的實像，v＝55cm﹣25cm＝30cm，根據折射中光路可逆可知，保持蠟燭和光屏位置不變，當u＝30cm時，即凸透鏡移動至40cm刻度線處，在屏上能再次呈現清晰的像；
（2）u＜f時，凸透鏡成正立放大的虛像，光屏上接不到，透過凸透鏡觀察蠟燭看到正立放大的虛像，故4圖符合像的性質；虛像與成像物體同側，所以應從B處觀察；
（3）將一副近視眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，近視眼鏡是凹透鏡，對光線有發散作用，即像推遲會聚，故應將光屏遠離凸透鏡。
故答案為：（1）放大；40；（2）B；4；（3）遠離。
（2023 臨澧縣模擬）小宇在做“探究凸透鏡成像規律實驗，其實驗裝置的示意圖如圖1所示a、b、c、d、c是主光軸上的五個點，F點和2F點分別是凸透鏡的焦點和二倍焦距點。
（1）在a、b、c、d、e這五個點中：
①蠟燭在c點的成像特點是 ，它的典型應用是 ；
②把燭焰從d點向a點移動過程中，它的像的大小變化情況是 ；
③把燭焰放在 點上，光屏上承接不到像。
（2）把點光源放在 點，在透鏡右側放一個光屏，左右移動光屏，在光屏上看到的現象是與透鏡等大的圓形光斑；
（3）小宇做完實驗后，又用手表代替蠟燭，想看在光屏上能成什么樣的像，于是他在透明的玻璃板上用黑色筆畫了個手表盤，如圖（甲）所示把這個玻璃板放在蠟燭的位置上，并用平行光源對著玻璃板上的表盤照射，如圖（乙）所示移動光屏直到成清晰像為止，此時表盤在光屏上所成的像是圖（丙）中 圖。
【解答】解：（1）由圖可知：a、b在二倍焦距以外，成倒立實像，a較遠，所成的像最小。
c、d在一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立放大實像，d較近，所成的像最大。
e在一倍焦距以內，則成正立放大虛像，
①把燭焰放在c點上，可以成倒立、放大的實像，應用于投影儀；
②當物體在一倍焦距以外時，物距越小，像距越大，像逐漸變大，當物距小于焦距時，物體離凸透鏡越近，成的像越小，
所以當他把蠟燭從d點向a點移動的過程中，像的大小變化情況是變小。
③把燭焰放在e點上，可以成正立、放大的虛像，虛像在光屏上承接不到；
（2）把蠟燭放在某個位置，此時無論怎樣調整光屏的位置，只能在光屏上看到一個與透鏡等大且大小不變的亮斑，即說明此時得到的是平行光線，所以此時蠟燭處于焦點處，由圖可知，把點光源放在F點；
（3）因為凸透鏡成倒立的實像，不僅左右相反，而且上下相反。根據丁圖，首先找出左右相反的像即B，然后確定與B上下相反的像即D。
故答案為：（1）①倒立放大實像；投影儀；②變小；③e；（2）F；（3）D。
（2023 萊陽市模擬）請根據“探究凸透鏡成像規律”的實驗回答以下問題：
（1）小明在光具座上調整凸透鏡、光屏和燭焰，使它們的中心不在同一高度，但是在同一條直線上，這樣 （選填“也可能”或“不可能”）使像成在光屏中央，但是小華認為必須讓凸透鏡、光屏和燭焰中心在同一高度才有利于多次實驗，小華的理由是 。
（2）為了確定凸透鏡的焦距，小華同學讓一束平行光射向凸透鏡，移動光屏，直到在光屏上會聚成一點，如圖甲所示，則該凸透鏡的焦距為 cm，小明測量并繪制出物距u和像距v關系圖象如圖乙所示，也得到了該透鏡的焦距。請說明小明得到焦距的理論依據是什么？
（3）當蠟燭、凸透鏡和光屏按如圖丙所示的位置放置時，光屏上得到清晰的像，則：
①生活中 （選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）就是應用了這個成像規律。若要使光屏上的像變得再大些，在不改變凸透鏡位置的情況下，應如何調整蠟燭和光屏的位置來得到符合要求的清晰的像？
②若保持蠟燭和光屏的位置不動，只需將凸透鏡移動到 cm的刻度處，又可在光屏上成清晰的像，此時成像的特點是 。
③保持三個元件位置不動，僅將原凸透鏡更換為一個焦距較小的凸透鏡后，為了使光屏上再次得到清晰的像，可以在蠟燭和凸透鏡之間放置一個 （選填“凸”或“凹”）透鏡。
（4）小紅在實驗中將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠離凸透鏡，該過程中物距u隨時間t的圖象如圖丁所示，則像距v與t的大致變化關系為圖戊中的 。
【解答】解：（1）燭焰、凸透鏡、光屏的中心在同一條件直線上時，根據光線過光心不改變方向，像也可能成在光屏的中央位置；凸透鏡、光屏和燭焰三者的中心不在同一高度，但是在同一條直線上，像雖然能成在光屏的中央，但物距改變后，像不一定還在光屏的中央，不利于多次實驗，故必須讓凸透鏡、光屏和燭焰中心在同一高度；
（2）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是：f＝30.0cm﹣20.0cm＝10.0cm；
由物距u和像距v關系圖象可知，當u＝v時，根據u＝v＝2f，成倒立、等大的實像，據此可以確定凸透鏡的焦距；
（3）①由圖丙可知，此時物距小于像距，根據凸透鏡成實像時，物距小于像距，成倒立、放大的實像，投影儀就是利用此原理制成的；
若要使光屏上的像變得再大些，在不改變凸透鏡位置的情況下，根據凸透鏡成實像時，物近像遠像變大可知，應將蠟燭適當靠近凸透鏡，光屏適當遠離凸透鏡，才能得到符合要求的清晰的像；
②若保持蠟燭和光屏的位置不動，只需將凸透鏡移動到35cm的刻度處，此時物距等于原來的像距，像距等于原來的物距，根據在光的折射中，光路是可逆的可知，光屏上能再次得到清晰的像，由于此時物距大于像距，根據凸透鏡成像規律可知，光屏上成像的特點是倒立、縮小的實像；
③將原凸透鏡更換為一個焦距較小的凸透鏡后，由于焦距變小，折光能力變強，像會成在光屏的前方，所以需要在蠟燭和凸透鏡之間放置一個可以使光線發散的凹透鏡；
（4）將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠離凸透，物距逐漸增大，根據凸透鏡成的實像時，物遠（物距變大）像近（像距變小）像變小，像距逐漸減小，從v＞2f到f＜v＜2f，但像距只能接近1倍焦距，而不能小于1倍焦距，故選：C。
故答案為：（1）也可能；物距改變后，像不一定還在光屏的中央；（2）10.0；根據u＝v＝2f，成倒立、等大的實像；（3）①投影儀；將蠟燭適當靠近凸透鏡，光屏適當遠離凸透鏡，才能得到符合要求的清晰的像；②35；倒立、縮小的實像；③凹；（4）C。
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實驗3 探究凸透鏡成像的規律
知識點一、凸透鏡成像的規律
1.凸透鏡成像規律：
如圖是常見凸透鏡成像規律光路圖，詳見下表（1）。
表（1）凸透鏡成像規律表
成像條件物距（u） 成像的性質 像距（v） 應用
u﹥2f 倒立、縮小的實像 f﹤v﹤2f 照相機（圖a）
u=2f 倒立、等大的實像 v=2f 圖d
f﹤u﹤2f 倒立、放大的實像 v﹥2f 投影儀（圖b）
u=f 不成像 射出的是平行光線
0﹤u﹤f 正立、放大的虛像 v﹥f 放大鏡（圖c）
a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f
c.0﹤u﹤f d.u=2f
凸透鏡成像光路圖
2.凸透鏡成像的規律口訣
規律1:當物距大于2倍焦距時，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實像。此時像距小于物距，像比物小，物像異側。應用:照相機、攝像機。
規律2:當物距等于2倍焦距時，則像距也在2倍焦距， 成倒立、等大的實像。此時物距等于像距，像與物大小相等，物像異側。應用:測焦距。
規律3:當物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時，則像距大于2倍焦距， 成倒立、放大的實像。此時像距大于物距，像比物大，物像異側。應用:投影儀、幻燈機、電影放映機。
規律4:當物距等于1倍焦距時，則不成像，成平行光射出。
規律5:當物距小于1倍焦距時，則成正立、放大的虛像。此時像距大于物距，像比物大，物像同側。應用:放大鏡。
知識點二、探究凸透鏡成像的規律
【實驗目的】透鏡凸透鏡成像規律。像與物的大小關系、物距變化成像規律變化、像的虛實。
【實驗器材】凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴等。
【實驗步驟】
1、按圖組裝器材。調整蠟燭、凸透鏡、光屏在同一水平線上。
2、將蠟燭放在遠處（此時u>2f），移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測量物距和像距；數據記錄實驗表格。
3、將蠟燭往凸透鏡方向移動，使2f>u>f，移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測量物距和像距；數據記錄實驗表格。
4、將蠟燭繼續往凸透鏡方向移動，使u=f，移動光屏，看能否成像。
5、將蠟燭繼續往凸透鏡方向移動，使u6、實驗表格
物距與焦距關系 物距（cm） 像的性質 像距（cm）
大小 正倒 虛實
u>2f
u=2f
2f>u>f
u=f
u7、整理器材。
【實驗結論】等大、等距、對稱、反向、虛像。
物距 像的性質 像距（cm） 應用
大小 正倒 虛實
u>2f 縮小 倒立 實像 2f2f>u>f 放大 倒立 實像 v>2f 投影儀
u（2023 衡陽）小明同學利用光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏等實驗器材探究凸透鏡成像的規律：
（1）如圖甲所示，小明將一束平行光正對凸透鏡，移動光屏，直到光屏上形成一個最小最亮的光斑，該凸透鏡的焦距為 cm。
（2）實驗時，把凸透鏡固定在光具座50cm刻度線處，為使像成在光屏中央，應將燭焰、凸透鏡和光屏三者中心調到 。
（3）小明將蠟燭移至光具座20cm刻度線處，如圖乙所示，移動光屏，直到燭焰在光屏上成清晰的像，則該像是倒立、 的實像。生活中的 （選填“放大鏡”、“投影儀”或“照相機”）就是利用這種成像規律工作的。
（4）接著，小明保持凸透鏡在光具座上的位置不動，如果僅將圖乙中蠟燭和光屏的位置互換，發現光屏上仍能觀察到燭焰清晰的像。這是因為在光的折射現象中，光路是 的。
（5）在如圖乙所示實驗情形下，如果保持凸透鏡和光屏的位置不變，將蠟燭適當遠離凸透鏡，發現光屏上燭焰的像變得模糊不清，此現象可以體現 （選填“近視眼”或“遠視眼”）的成像情況。
（2023 安徽）某小組探究平面鏡和凸透鏡成像的特點，將光源和光屏分別豎直放置在水平光具座上的A、C位置，B是AC的中點，如圖1所示。在AB之間朝向A觀察，看到的光源形狀如圖2中的甲所示。
（1）在B處豎直放置一塊平面鏡，鏡面朝向光源，小麗在AB之間觀察平面鏡中的像，小明在BC之間觀察光屏。此后，小亮將平面鏡更換為一個凸透鏡，恰能在光屏上成等大的像，他在BC之間觀察光屏上的像。上述實驗過程中，小麗、小明和小亮觀察到的分別是圖2中的 （選填“①”“②”“③”或“④”）。
①甲、丙、戊
②乙、丙、丁
③乙、乙、丁
④乙、乙、戊
（2）小亮繼續實驗，要在光屏上得到一個縮小的像，可保持光源位置不變，將凸透鏡向 （選填“A”或“C”）移動，并調節光屏的位置直到呈現清晰的像。
（2023 沈陽）在“探究凸透鏡成像的規律”的實驗中，選用的凸透鏡焦距為10cm，將實驗器材調節好，把點燃的蠟燭放在距凸透鏡較遠的地方，然后逐漸移近，觀察燭焰成像情況并記錄物距和像距。
（1）蠟燭、凸透鏡、光屏在光具座上的位置如圖1所示，此時燭焰的像成在光屏的中央，燭焰的像是倒立、 的實像；若只將凸透鏡調高，則光屏上燭焰的像會向 移動；
（2）如圖1，保持凸透鏡的位置不變，將蠟燭移動到光具座上30cm刻度處，移動光屏直到光屏上再次出現清晰的像，則像移動的距離 （填“大于”、“等于”或“小于”）蠟燭移動的距離；
（3）實驗中，小麗觀察到圖2中的物點S的虛像S'，請根據凸透鏡成像原理，在圖中完成物點S發出的光線a經過凸透鏡后的折射光線；
（4）畢業典禮上，小麗想拍攝教學樓的全景，但她所在的位置只能拍攝到教學樓的一部分，由于無法改變拍攝位置，她只能通過改變照相機鏡頭焦距使像變小，從而拍攝到全景。小麗的照相機鏡頭相當于一個焦距可變的凸透鏡，為了拍攝到全景，她應該調節照相機鏡頭的焦距，使其適當 （填“變大”或“變小”）。
（2023 朝陽）某實驗小組在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中：
　（1）實驗前要調整燭焰、透鏡和光屏的中心大致在 ，目的是使像成在光屏的中央。
（2）移動蠟燭和光屏到如圖所示位置，光屏上出現了燭焰清晰的像（像未畫出），生活中的 （選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）就是這一成像原理的應用。
（3）實驗過程中，小明同學不小心用手指指尖觸摸到了凸透鏡，這時光屏上 （選填“會”或“不會”）出現指尖的像。
（4）實驗一段時間后，蠟燭燃燒變短。要使像仍然成在光屏的中央，應將光屏向 移動。
（5）另外一個實驗小組用由幾個發光二極管做成的“F”字樣的發光體代替蠟燭進行實驗，你認為其好處是 （寫出一點即可）。
（2023 哈爾濱）在觀察“凸透鏡對光的作用”實驗中，小明做了如圖所示的實驗。
（1）對比兩圖可以得到結論：光從空氣射入凸透鏡時， 。
（2）小明利用此凸透鏡、蠟燭、光屏等器材繼續探究凸透鏡成像規律，記錄部分數據如表。
實驗序號 物距u/cm 像距v/cm 像的性質
1 60.0 12.0 倒立縮小實像
2 35.0 14.0 倒立縮小實像
3 30.0 15.0 倒立縮小實像
4 20.0 20.0 倒立等大實像
5 12.5 50.0
小明根據表中數據發現：
①凸透鏡成縮小實像時，像距和物距的大小關系是 。
②當像距等于物距時，成像的性質是 。
③小明進一步猜想，當物距為12.5cm時，成像的性質是 。
④觀察前三組數據，小明發現同一物體都成縮小的像，那么隨著像距的增加，像會變大嗎？為了探究這個問題，原表格中還需要增加的項目是 。
（2023 蔡甸區校級模擬）某同學為進一步了解“視力矯正”的原理，利用如圖所示的探究凸透鏡成像規律的裝置做了實驗。他在發光體和凸透鏡之間放置不同類型的眼鏡片，觀察到了如下現象。
（1）將遠視眼鏡片放在發光體與凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像變模糊了；使光屏 （選填“靠近”或“遠離”）透鏡，又能在光屏上看到發光體清晰的像。由此可知，在遠視眼得到矯正之前，物體的像成在視網膜的 （選填“前方”或“后方）。
（2）取下遠視眼鏡片，重新調整光屏的位置，使它上面的像再次變得清晰，然后將另一只近視眼鏡片放在發光體和凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像又變模糊了；再使光屏 （選填“靠近”或“遠離”）透鏡，又可以在光屏上看到發光體清晰的像。這說明矯正近視眼的眼鏡片對光有 作用（選填“會聚”或“發散”）。
（2023 興慶區校級二模）小明在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，所用凸透鏡的焦距為15cm。
（1）如圖甲所示，移動光屏找到清晰的蠟燭的像，這個像是圖乙中的 ，利用此原理可以制成 。（選填“照相機”、“幻燈片”、“放大鏡”）
（2）小明把蠟燭依次放在 A、B位置，在坐標紙上記錄了光屏上像的大小。如圖丙所示（A′、B′分別表示蠟燭在 A、B處所成的像）。跟同學們交流后發現：
①成倒立放大像的條件是物距 ，像距 。（填寫與焦距的關系）
②成實像時，物距減小，像距 。
（3）甲圖中保持凸透鏡位置不動，小明又把蠟燭放在距凸透鏡10cm處，在光具座上無論怎樣移動光屏，都找不到清晰的像，原因可能是 。
（4）甲圖中若小明拿起一副眼鏡放在蠟燭和凸透鏡之間，在光具座上向左移動光屏，光屏上出現了清晰的像，則小明拿起的眼鏡是 。（選填“近視鏡”或“遠視鏡”）
（2023 寧津縣三模）小莉同學用焦距為10cm的凸透鏡做“探究凸透鏡成像的規律”實驗：
（1）實驗過程中，當蠟燭與凸透鏡的距離如圖甲所示時，在光屏上可得到一個清晰的倒立、 的實像，若保持蠟燭和光屏位置不變，移動透鏡至 cm刻度線處，光屏上能再次呈現清晰的像。
（2）如圖乙所示，保持蠟燭位置不變，移動透鏡至16cm刻度線處，則人眼在 （填“A、B、C”）處能觀察到蠟燭的像，像是如圖丙中的 （填“1、2、3、4”）。
（3）實驗完成之后，小莉把自己的近視眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間，光屏上原來清晰的像變得模糊了，若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改變蠟燭和凸透鏡位置的情況下，應將光屏 凸透鏡。（填“靠近”或“遠離”）
（2023 臨澧縣模擬）小宇在做“探究凸透鏡成像規律實驗，其實驗裝置的示意圖如圖1所示a、b、c、d、c是主光軸上的五個點，F點和2F點分別是凸透鏡的焦點和二倍焦距點。
（1）在a、b、c、d、e這五個點中：
①蠟燭在c點的成像特點是 ，它的典型應用是 ；
②把燭焰從d點向a點移動過程中，它的像的大小變化情況是 ；
③把燭焰放在 點上，光屏上承接不到像。
（2）把點光源放在 點，在透鏡右側放一個光屏，左右移動光屏，在光屏上看到的現象是與透鏡等大的圓形光斑；
（3）小宇做完實驗后，又用手表代替蠟燭，想看在光屏上能成什么樣的像，于是他在透明的玻璃板上用黑色筆畫了個手表盤，如圖（甲）所示把這個玻璃板放在蠟燭的位置上，并用平行光源對著玻璃板上的表盤照射，如圖（乙）所示移動光屏直到成清晰像為止，此時表盤在光屏上所成的像是圖（丙）中 圖。
（2023 萊陽市模擬）請根據“探究凸透鏡成像規律”的實驗回答以下問題：
（1）小明在光具座上調整凸透鏡、光屏和燭焰，使它們的中心不在同一高度，但是在同一條直線上，這樣 （選填“也可能”或“不可能”）使像成在光屏中央，但是小華認為必須讓凸透鏡、光屏和燭焰中心在同一高度才有利于多次實驗，小華的理由是 。
（2）為了確定凸透鏡的焦距，小華同學讓一束平行光射向凸透鏡，移動光屏，直到在光屏上會聚成一點，如圖甲所示，則該凸透鏡的焦距為 cm，小明測量并繪制出物距u和像距v關系圖象如圖乙所示，也得到了該透鏡的焦距。請說明小明得到焦距的理論依據是什么？
（3）當蠟燭、凸透鏡和光屏按如圖丙所示的位置放置時，光屏上得到清晰的像，則：
①生活中 （選填“照相機”、“投影儀”或“放大鏡”）就是應用了這個成像規律。若要使光屏上的像變得再大些，在不改變凸透鏡位置的情況下，應如何調整蠟燭和光屏的位置來得到符合要求的清晰的像？
②若保持蠟燭和光屏的位置不動，只需將凸透鏡移動到 cm的刻度處，又可在光屏上成清晰的像，此時成像的特點是 。
③保持三個元件位置不動，僅將原凸透鏡更換為一個焦距較小的凸透鏡后，為了使光屏上再次得到清晰的像，可以在蠟燭和凸透鏡之間放置一個 （選填“凸”或“凹”）透鏡。
（4）小紅在實驗中將蠟燭從略大于一倍焦距處逐漸遠離凸透鏡，該過程中物距u隨時間t的圖象如圖丁所示，則像距v與t的大致變化關系為圖戊中的 。
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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