凸透镜成像各种类型题专题复习练习题

凸透镜成像各种类型题专题复习练习题同学们，在光学世界里，凸透镜成像规律无疑是一块基石，它不仅是我们理解透镜应用的钥匙，也是各类考试中的常客。从最初的实验探究，到后来的规律应用，再到复杂的动态分析，每一步都需要我们扎实掌握。本次专题复习，我们将通过一系列典型练习题，帮助大家梳理思路，巩固知识，提升解题能力。请记住，理解规律的来龙去脉，远比死记硬背结论更为重要。一、基础概念辨析与理解1.关于凸透镜的焦点和焦距，下列说法正确的是（）A.凸透镜有且只有一个焦点B.平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚于焦点C.焦距越小的凸透镜，对光的会聚作用越弱D.凸透镜的焦点一定在透镜的中心处*解析：凸透镜有两个焦点，分别位于透镜的两侧，A错误。平行于主光轴的光线经凸透镜折射后确实会聚于焦点，这是焦点的定义，B正确。焦距越小，说明凸透镜对光线的偏折能力越强，会聚作用越强，C错误。焦点在主光轴上，与透镜中心（光心）有一定距离，并非在中心处，D错误。答案：B。*2.在“探究凸透镜成像规律”的实验中，我们通常将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上。点燃蜡烛后，我们需要调整三者的高度，其目的是（）A.使蜡烛的像成在光屏的中央B.使蜡烛的像更清晰C.使凸透镜的焦点与烛焰和光屏的中心在同一高度D.以上说法都正确*解析：调整蜡烛、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度，其核心目的是为了确保烛焰的像能够成在光屏的中央，便于观察和测量。像的清晰程度主要与物距和像距的调节有关，B不准确。焦点是透镜的固有属性，与三者高度无关，C错误。答案：A。*二、成像规律应用与判断3.一凸透镜的焦距为10厘米。当物体沿主光轴从距透镜30厘米处向15厘米处移动时，像的大小和像距的变化情况是（）A.像变大，像距变大B.像变小，像距变小C.像变大，像距变小D.像变小，像距变大*解析：首先明确焦距f=10cm。物体在30cm处时，物距u=30cm>2f，成倒立、缩小的实像，像距f<v<2f。当物体向15cm处移动时，物距u=15cm，此时f<u<2f，成倒立、放大的实像，像距v>2f。在此过程中，物距减小，根据“物近像远像变大”的规律，像逐渐变大，像距也逐渐变大。答案：A。*4.某同学用焦距为15厘米的凸透镜观察书上的字，他应将书放在凸透镜的（）A.15厘米以内B.15厘米到30厘米之间C.30厘米处D.30厘米以外*解析：用凸透镜观察书上的字，目的是得到正立、放大的虚像，这是放大镜的原理。此时物体应放在凸透镜的一倍焦距以内。f=15cm，所以物距u<15cm。答案：A。*5.当物体通过凸透镜成实像时，若将物体向透镜方向移动，为了在光屏上再次得到清晰的像，光屏应（）A.向透镜方向移动B.远离透镜方向移动C.保持不动D.无法确定*解析：成实像时，遵循“物近像远像变大”的规律。物体向透镜移动（物距减小），则像距应变大，像也变大。因此，光屏应远离透镜方向移动。答案：B。*三、动态变化分析6.在探究凸透镜成像规律的实验中，当烛焰、凸透镜、光屏处于如图所示的位置时，恰能在光屏上得到一个清晰的像。若保持凸透镜位置不动，将烛焰向右移动一小段距离，要想在光屏上再次得到清晰的像，光屏应向______（选填“左”或“右”）移动，此时像的大小比原来的像要______（选填“大”或“小”）。(假设图中初始位置物距大于二倍焦距)*解析：初始位置物距大于二倍焦距，成倒立缩小实像，像距在一倍焦距和二倍焦距之间。烛焰向右移动，即物距减小。根据“物近像远像变大”，像距应变大，所以光屏应向右移动，像的大小比原来大。答案：右，大。*7.一个物体在凸透镜前某处时，在透镜另一侧的光屏上得到一个与物体等大的像。若将物体向透镜移近5厘米，则需将光屏向远离透镜的方向移动10厘米才能再次得到清晰的像，此时所成的像是______（选填“放大”或“缩小”）的______（选填“实”或“虚”）像。*解析：首先，成等大的像，说明此时物距u=2f，像距v=2f。设初始物距为u=2f，像距v=2f。物体向透镜移近5cm后，物距变为u'=2f-5cm。光屏远离透镜10cm后，像距变为v'=2f+10cm。根据凸透镜成像公式1/f=1/u+1/v，两次成像的焦距f相同，可得：1/f=1/(2f)+1/(2f)（初始状态，此式恒成立，用于验证）1/f=1/(2f-5)+1/(2f+10)解此方程（过程略，可假设f为具体数值代入尝试，如f=10cm，发现等式成立），可得f=10cm。则第二次物距u'=2*10-5=15cm(f<u'<2f)，像距v'=2*10+10=30cm(v'>2f)，此时成倒立、放大的实像。答案：放大，实。*四、实验探究与误差分析8.某同学在做“探究凸透镜成像规律”实验时，无论怎样移动光屏，都无法在光屏上得到烛焰的像，可能的原因有哪些？（至少写出两条）*解析：无法在光屏上成像的原因较多，常见的有：1.烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度，导致像成在光屏之外。2.物体位于凸透镜的一倍焦距以内（u<f），成虚像，虚像不能呈现在光屏上。3.物体位于凸透镜的焦点上（u=f），此时不成像（或成像在无穷远处）。4.光具座的长度不够，当物距较小时，像距很大，光屏无法移到相应位置。5.凸透镜或光屏损坏、有污渍等。（写出两条即可）*五、综合应用题9.如图所示是一种常见的视力矫正眼镜的示意图。这种眼镜的镜片是______（选填“凸透镜”或“凹透镜”），它可以用来矫正______（选填“近视眼”或“远视眼”）。若将该镜片放在蜡烛和凸透镜之间，且保持蜡烛和凸透镜的位置不变，光屏上原来清晰的像变模糊了，若想再次得到清晰的像，应将光屏向______（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动。*解析：视力矫正眼镜中，凸透镜用于矫正远视眼（老花眼），凹透镜用于矫正近视眼。图中未给出，但根据常见题型和后续描述分析。假设该镜片是凸透镜（远视眼镜），它对光线有会聚作用，会使像提前会聚。原蜡烛和凸透镜位置不变，加入凸透镜后，相当于减小了原凸透镜的焦距（或说光线提前会聚），像距会变小，因此光屏应靠近凸透镜才能再次得到清晰的像。如果是凹透镜（近视眼镜），则会使光线发散，像距变大，光屏应远离。但通常此类题若未明确，且后续问法倾向于会聚，则多为远视眼镜。答案：凸透镜，远视眼，靠近。*(请根据实际图示判断，此处为常见情况分析)10.小明同学用一个未知焦距的凸透镜做实验。当烛焰距凸透镜18厘米时，在透镜另一侧距透镜12厘米处的光屏上得到一个清晰的像。(1)这个像的性质是怎样的？(2)该凸透镜的焦距可能是多少？（写出计算过程或推理依据）(3)若将烛焰向透镜方向移动6厘米，此时光屏应如何移动才能再次得到清晰的像？*解析：(1)物距u=18cm，像距v=12cm。物距大于像距（u>v）。在实像中，当u>v时，成的是倒立、缩小的实像。（若u<v，则是倒立、放大的实像）。所以此像的性质是倒立、缩小的实像。(2)因为成倒立、缩小的实像，所以此时物距u>2f，像距f<v<2f。即：18cm>2f-->f<9cmf<12cm<2f-->6cm<f<12cm综合两个不等式，可得6cm<f<9cm。因此，该凸透镜的焦距在6厘米到9厘米之间。例如，f=7cm、8cm等。(3)烛焰向透镜方向移动6厘米后，新的物距u'=18cm-6cm=12cm。原来的像距v=12cm，此时物距变为12cm。由于光路可逆，当u'=v=12cm时，新的像距v'=u=18cm。因此，光屏应向