-备战中考物理培优含解析之凸透镜成像的规律

一、初中物理凸透镜成像的规律1.如图所示,购物支付已进入"刷脸"时代,消费者结账时站在摄像头(相当于一个凸透镜)前约1m的位置,面对镜头,经系统自动拍照、扫描等,确认信息后,即可进行后续工作。则下列说法正确的是()A.人脸通过摄像头成像是利用了光的反射B."刷脸"时,面部经摄像头成正立缩小的实像C．“刷脸"时,面部应位于摄像头的一倍焦距和两倍焦距之间D.摄像头的焦距可能是30cm【答案】D【解析】【分析】【详解】A.人脸通过摄像头成像是利用了光的折射,A错误;B."刷脸"时,面部经摄像头成倒立缩小的实像,B错误;C.“刷脸”时,根据凸透镜的成像规律可知,成倒立缩小的实像,那么物距应该大于两倍焦距,C错误；D．由于人站在距离镜头1m处,即物距等于1m,成倒立缩小的实像,根据凸透镜的成像规律可知,
,解得
,所以摄像头的焦距可能是30cm,D正确。故选D。2.凸透镜成像实验中,移动物体到某位置时,能在光屏上成清晰放大的像,则下面说法正确的是A.将物体靠近透镜后,无论如何移动光屏,光屏上都不能呈现物体的像,则一定成虚像B.保持透镜位置不变,将物体和光屏位置互换,一定可以在光屏上得到清晰缩小的像C.如果物体靠近透镜,仍要在光屏上得到清晰的像,光屏必须远离透镜且光屏移动距离小于物体移动距离D．将透镜遮挡一部分,则一定不能成完整的像【答案】B【解析】【详解】A.由题意可知,移动物体到某位置时,能在光屏上成清晰放大的像,说明此时
,
;将物体靠近透镜后,只要物距仍在
这个范围,此时只需要把光屏远离凸透镜,还可以成放大的实像;故A项错误;B.保持透镜位置不变,将物体和光屏位置互换后,此时
,
,故此一定可以在光屏上得到清晰缩小的像;故B项正确;C.物体靠近透镜即物距减小,像距增大,光屏应远离透镜,当
时光屏移动距离小于物体移动距离,当
时光屏移动距离大于物体移动距离,故C项错误；D．凸透镜成实像时,所有透过透镜的光会聚到光屏上成像,当将透镜的下半部分挡住后,整个物体发出的光虽有一部分被挡住,但总会有一部分光通过上半部分凸透镜而会聚成像,因此,像与原来相同,仍然完整；由于透镜的一半被遮住,因此折射出的光线与原来相比减少了一半,故亮度会减弱,像会变暗。故D项错误；3.小明探究"凸透镜成像规律",当蜡烛到透镜的距离是30cm时,调节透镜另一侧的光屏,屏上得到清晰放大的像。下列判断中正确的是()A.此时的像是正立放大的虚像B.该透镜的焦距是15cmC.当蜡烛到透镜的距离是60cm时,调节光屏,屏上可得缩小的像D．当蜡烛到透镜的距离是15cm时,调节光屏,屏上可得放大的像【答案】C【解析】【详解】AB.像能用光屏承接,说明像是实像,虚像不能用光屏承接,凸透镜成放大的实像时,v>2f,f<u<2f,即f<30cm<2f。故AB错误;C.当u=60cm时,由f<30cm可知2f<60cm,即u>2f。当物距大于2f时,f<v<2f,光屏上得到倒立缩小的实像。故C正确;D．当u=15cm时,由30cm<2f可知15cm<f,即u<f,当物距小于f时,成正立放大的虚像,光屏上将承接不到像。故D错误。4.如图所示,将点燃的蜡烛放在距凸透镜20cm处时,在另一侧距凸透镜20cm处的光屏上出现了一个与烛焰等大的清晰像,若保持蜡烛的位置不变,更换一个焦距为15cm的凸透镜,要想在屏上出现清晰像,下列操作可行的是A.使屏远离透镜 B.使屏靠近透镜C.使屏向上移动 D.使屏向下移动【答案】A【解析】【详解】根据题意,当物距20cm时,在另一侧距凸透镜20cm处的光屏上可以得到一个与蜡烛等大的像,由凸透镜成像规律知,此时u=v=2f=20cm,则焦距为f=10cm;更换凸透镜焦距为15cm时,15cm＜20cm＜30cm,即蜡烛在凸透镜一倍焦距和二倍焦距之间,此时凸透镜成倒立、放大的实像,像距为v＞2f=30cm,则屏应远离透镜才能出现清晰像.故A正确.5.如图所示,竖直放置的不透光物体(足够大)中紧密嵌有一凸透镜,透镜左侧两倍焦距处,有一个与主光轴垂直的物体AB,在透镜右侧三倍焦距处竖直放置一平面镜MN,镜面与凸透镜的主光轴垂直,B.N两点都在主光轴上,AB与MN高度相等,且与透镜上半部分等高.遮住透镜的下半部分,则该光具组中,物体AB的成像情况是()A.两个实像,一个虚像 B.一个实像,两个虚像C.只有一个虚像 D.只有一个实像【答案】D【解析】【详解】①按题意,AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像.②由于成像后的光线是射向右下方的,所以不能在平面镜上成像(平面镜只在主光轴的上方),所以只能成一个实像.③如果平面镜足够大,则“AB在凸透镜右侧距离透镜2f处成一个倒立的等大的实像"又会在平面镜上成一个等大的虚像,平面像反射后的光线又会经凸透镜成一个缩小的倒立的实像（成在凸透镜左侧f与2f之间．此时相当于物距为4f．当然,也要满足凸透镜是足够大了才有此种情况）．故选D.【点睛】此题主要考查凸透镜成像规律及其应用,此题的突破点是,AB只有在主光轴上的那点折射后入MN,其它均没有,故只有一个实像.6.用三块凸透镜做成像实验,在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下,得到的实验结果如下:透镜甲成放大、倒立、实像;透镜乙成缩小、倒立、实像;透镜丙成放大、正立、虚像。由此可知甲、乙、丙三个透镜的焦距关系为()A.
B.
C.
D.
【答案】B【解析】【详解】在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下,说明物距u相等,甲透镜成放大、倒立的实像,说明
,所以
;乙透镜成缩小、倒立的实像,说明
,所以
;丙透镜成放大、正立的虚像,说明
;所以,
。故选B。7.如图所示,有一圆柱体PQ,放在凸透镜前图示的位置,它所成像P′Q′的形状应该是下列图中的()A.
B.
C.
D.
【答案】B【解析】【分析】【详解】圆柱体的右边Q在f和2f之间,所成的像是倒立放大的实像;圆柱体的左边P在2f以外,所成的像是倒立缩小的实像.当u＞f时,物距减小,像距变大像变大.右边的像距比左边的像距远,符合要求的只有图B.8.小明用放大镜看自己的指纹,如图所示。随后小明拿着同一个放大镜看窗外的物体,并且离窗外的物体越来越远,如图所示。以下说法正确的是()A.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是正立、放大的实像B.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是倒立、放大的虚像C.小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,看到的是像越来越小D．小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,看到的是像虚像【答案】C【解析】【分析】【详解】AB.小明用放大镜看自己的指纹,看到的是正立、放大的虚像,不是实像,也不是倒立的,A.B错误;CD．小明拿同一个放大镜看窗外的物体,离窗外的物体越来越远时,根据凸透镜的动态成像规律可知,物体到凸透镜的距离越大时,像到凸透镜的距离越小,所成的像是越来越小的,并且是实像；C正确、D错误。故选C。9.小明和小红用焦距相等的相同照相机对小强同学拍照,洗出的底片分别为图中的甲和乙,则A.小红离小强的距离近B.小明和小红离小强的距离相同C.小红要使底片上的像与小明的一样大,小红移动位置后,再减小镜头对底片的距离D.小红要使底片上的像与小明的一样大,小红移动位置后,再增大镜头到底片的距离【答案】D【解析】【分析】【详解】由图知,小红拍的像比小明拍的像小,根据凸透镜成像的规律,成的像越小,此时的物距越大,像距越小.所以小红拍摄时,相机与物体的距离较大.即小明离小强同学的距离近,小红离小强同学的距离远;所以选项AB是错误的;有凸透镜成像规律知,小红要使底片上的像与小明拍的一样大,小红移动位置后,再增大镜头到底片的距离即可,即镜头要往前伸,小明要使底片上的像与小红的一样大,小明移动位置后,镜头要往后缩.所以选项C错误,D正确．故选D．【点睛】要解决此题,除了要知道照相机是根据凸透镜成像原理制成的和需要掌握凸透镜成像的规律.还要知道成实像时的动态变化规律是:物近像远像变大,物远像近像变小.10.某物理兴趣小组在研究凸透镜成像实验时,如图所示,当蜡烛距透镜10cm时,在另一侧距凸透镜6cm处的光屏上得到一个清晰的像,下列说法正确的是()A.像一定是倒立缩小的实像B.该凸透镜的焦距可能为6cmC.当蜡烛向凸透镜靠近时,像一定会变小D．当蜡烛到透镜的距离是4cm时,无论怎样移动光屏都不可能得到烛焰的像【答案】A【解析】【分析】【详解】A.由题意可知,物体经凸透镜后成的是实像。物距为10cm,像距为6cm,物距大于像距,此时物体在二倍焦距以外,成的是倒立、缩小的实像,故A正确;B.根据凸透镜成像的规律可知10cm＞2ff＜5cm①此时像成在一倍焦距和二倍焦距之间,即f＜6cm＜2f3cm＜f＜6cm②综合①②得3cm＜f＜5cm故B错误;C.凸透镜成实像时,物近像远像变大,当蜡烛向凸透镜靠近时,像一定会变大,故C错误;D．当蜡烛到透镜的距离是4cm时,如果3cm＜f＜4cm物体在一倍焦距和二倍焦距之间,可以在光屏上成倒立、放大的实像,故D错误。故选A。11.在探究凸透镜成像规律的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,下列说法正确的是()A.该凸透镜的焦距是30cmB.换成焦距为10cm的凸透镜,在蜡烛和光屏不动的情况下,凸透镜从紧靠蜡烛向光屏移动,在光屏上可以得到两次清晰倒立的像C.在凸透镜左侧放一凹透镜,将光屏向右移动还能接收到清晰的像D．凸透镜与蜡烛不动,去掉光屏,人眼在100cm处能看到蜡烛的像【答案】BCD【解析】【分析】【详解】A.由图可知,此时蜡烛到凸透镜的距离等于光屏到凸透镜的距离,在光屏上恰能成清晰的像,则此时物距等于像距等于二倍焦距,成倒立等大的实像,则则焦距为15cm,故A项错误;B.换成焦距为10cm的凸透镜,在蜡烛和光屏不动的情况下,凸透镜从紧靠蜡烛向光屏移动,当蜡烛到凸透镜的距离在10cm~20cm之间时,光屏到凸透镜的距离在50cm~40cm,移动凸透镜在适当位置能成清晰的像,由光路可逆原理可知,光屏距离凸透镜10cm~20cm之间时,可以再次成清晰的像,故B项正确;C.在凸透镜左侧放一凹透镜,凹透镜对光有发散作用,所以将光屏向右移动还能接收到清晰的像,故C项正确；D．凸透镜与蜡烛不动,去掉光屏,光依然沿原来的方向传播进,人眼在100cm处能看到蜡烛的像,故D项正确。故选BCD。12.如图为一束入射光线经凸透镜折射后的光路,且
,若
,该凸透镜的焦距可能是()A.
B.
C.
D.
【答案】C【解析】【分析】【详解】根据题意AO＜OB可知,A点成像在B点,像距大于物距,满足f＜u＜2f,成倒立、放大的实像。因为AO=10cm,则f＜10cm＜2f即5cm＜f＜10cm故选C。13.如图所示,白板上画有两个黑色箭头(图甲),用玻璃杯装半杯水放在白板前(图乙),人眼观察到位于下方的箭头明显发生了变化,下列判断正确的是()A.玻璃杯下半部相当于一个凹透镜B.下方箭头是凸透镜形成的虚像C.下方箭头成像原理在生活中的应用是照相机D．把玻璃杯移得离白板更远一点,观察到下方的箭头比移动前变得更大【答案】C【解析】【分析】【详解】A.玻璃杯下半部分的中间厚,边缘薄,相当于一个凸透镜,故A错误;B.据图能看出,此时成一个倒立、缩小的实像,故B错误;C.据B可知,成倒立、缩小的实像,所以此时相当于物体处于2倍焦距以外,像成在另一侧的1倍焦距和2倍焦距之间,成倒立、缩小的实像,照相机就是利用该原理制成的,故C正确；D．凸透镜成实像时,增大物距,像距缩短,像变小；把玻璃杯移得离白板更远一点,即增大物距,观察到下方的箭头比移动前变得更小,故D错误。故选C。14.在做"凸透镜成像"实验时,将点燃的蜡烛放在凸透镜前20cm处,在透镜另一侧的光屏上观察到缩小的像.接着又把点燃的蜡烛置于原来的光屏处,则所成像的性质是A.倒立等大的实像 B.正立放大的虚像 C.倒立放大的实像 D.倒立缩小的实像【答案】C【解析】当蜡烛放在凸透镜前20cm处时,光屏上成缩小的像,所以u＞2f,此时f＜v＜2f;若把蜡烛放在光屏的位置,则f＜u＜2f,所以会成放大、倒立的实像．故选C.【点睛】本题是关于凸透镜成像的题目,解答此题的关键是要掌握凸透镜的成像规律；凸透镜成倒立缩小实像的条件是：物距大于两倍焦距,像在一倍到两倍焦距之间；若把蜡烛放在光屏的位置,物距就在一倍到两倍焦距之间,根据凸透镜的成像规律来分析解答．15.小蕊做"研究远视眼的矫正"实验时,她把凸透镜看作眼晴的晶状体,光屏看作眼睛的视网膜,烛焰看作眼睛观察的物体.她拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,如图所示.若拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊.下列操作能使光屏上重新得到清晰像的是A.将光屏适当靠近凸透镜 B.将蜡烛适当靠近凸透镜C.将光屏适当远离凸透镜 D.将蜡烛适当远离凸透镜【答案】CD【解析】【详解】远视眼镜是凸透镜,凸透镜对光线有会聚作用,拿一个远视眼镜放在凸透镜前,光屏上出现烛焰清晰的像,而蜡烛烛焰的像实际上在光屏后;拿走远视镜则烛焰的像变得模糊,原因是烛焰清晰的像在光屏的后面;AB.将光屏适当靠近凸透镜或将蜡烛适当靠近凸透镜,所成的像会更加模糊,故AB不符合题意;CD．可以用增大光屏与凸透镜的距离或增大蜡烛与凸透镜的距离,使得光屏上呈现一个清晰的像的目的,故CD符合题意。16.凸透镜成像实验中,移动蜡烛到某位置时,能在光屏上再次成清晰缩小的像,则下列说法能成立的是A.同时移动蜡烛与光屏,且移动距离相同时,有可能在光屏上再次成清晰缩小的像;B.若将一老花镜放到凸透镜前方,光屏远离透镜时能再次会看到烛焰清晰的像;C.换用焦距较小的凸透镜后,仍要在光屏上得到清晰的像,如果只移动光屏,光屏必须靠近凸透镜：D．保持物体和光屏位置不变,移动凸透镜,一定可以在光屏上得到另一个清晰的像：【答案】CD【解析】【详解】A.物体要成倒立、缩小、实像时物体移动距离应该大于光屏移动距离,故A项不符合题意;B.老花镜是凸透镜,若将一老花镜放到凸透镜前方,则蜡烛发出的光经凸透镜和老花镜后会提前会聚,此时光屏应该靠近透镜才会看到烛焰清晰的像;B项不符合题意;C.换用焦距较小的凸透镜后,相当于增大物距,当物体成实像时,随着物距
增大,像距减小,同时像也在减小。故要在光屏上成清晰的像,应将光屏向靠近透镜方向移动；C项符合题意；D．根据光路可逆性可知,在保持物体和光屏位置不变时,移动凸透镜,可以光屏上成一个倒立、放大、实像,此时物距刚好是原来的像距,像距刚好是原来物距,D项符合题意；17.如图是用来研究凸透镜成像规律的实验图(屏未画出),当蜡烛和透镜放在图示位置时,通过移动光屏,可以在光屏上得到一个缩小的像。若透镜位置不变,将蜡烛移到刻度为30cm处,则A.移动光屏,可能在屏上得到倒立放大的像B.移动光屏,可能在屏上得到倒立缩小的像C.移动光屏,可能在屏上得到正立放大的像D．移动光屏,可能在屏上得到正立等大的像【答案】AB【解析】【详解】如图,物距为u=40cm−10cm=30cm时,成倒立、缩小的实像,这是照相机的成像原理,u
2f,所以30cm2f所以凸透镜的焦距范围为:f15cm若透镜位置不变,将蜡烛移到刻度为30cm处,则此时物距为u=40cm−30cm=10cmA.若
f
cm,此时
u
2f,移动光屏,可能在屏上得到倒立放大的像,故A符合题意;B.若f
cm,此时u
2f,移动光屏,可能在屏上得到倒立缩小的像,故B符合题意;CD．根据凸透镜成像规律可知,无论如何移动光屏,光屏上都不可能此正立的虚像,故CD不符合题意。18.有一个焦距为f的凸透镜,现在将一个物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处,在此过程中()A.物体和像之间的距离一直在减小 B.物体和像之间的最小距离为4fC.像的大小和物体大小的比值先减小后增大 D.像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大【答案】BD【解析】【详解】A.从4f向2f移动过程中,物体和像之间的距离减小,从2f继续向1.5f处移动过程中,物体和像之间的距离增大,物体和像之间的距离先减小后增大,故不符合题意;B.当物距等于2f时,像距等于2f,物体和像之间的距离最小为4f,故符合题意;C.成实像时,物近像远像变大,物体从离凸透镜4f处沿主光轴移动到1.5f处,物大小不变,像一直变大,因此像的大小和物体大小的比值一直变大,故不符合题意；D．从4f向2f移动过程中,物体移动速度大于像的移动速度,从2f继续向1.5f处移动过程中,物体移动速度小于像的移动速度,因此像移动速度与物体移动速度的比值先减小后增大,故符合题意。19.如图所示,小宇将凸透镜(f=10cm)固定在光具座40cm的位置,探究凸透镜成像规律。下列说法正确的是()A.将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,像逐渐变小B.当光屏上成清晰的像时,拿开光屏,眼睛在一定范围内仍能看到像C.将蜡烛放在10cm处,移动光屏,光屏上可得到倒立缩小的清晰像D．蜡烛燃烧一