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初中物理人教版（2024）八年级上册第五章 透镜及其应用第3节 凸透镜成像的规律习题
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这是一份初中物理人教版（2024）八年级上册第五章 透镜及其应用第3节 凸透镜成像的规律习题，共20页。试卷主要包含了理解凸透镜成像规律；，会进行凸透镜成像分析；，会进行凸透镜成像的动态分析；，0cm，凸透镜的位置保持不变等内容，欢迎下载使用。
1.理解凸透镜成像规律；
2.进一步认识成像“实”与“虚”的概念；
3.会进行凸透镜成像分析；
4.会进行凸透镜成像的动态分析；
5.利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。
要点一 凸透镜成像的规律
知识点一、凸透镜成像规律
1.凸透镜成像的规律和应用见下表：
2.凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记住凸透镜成像的规律了。
要点诠释：
1.总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”
（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。
（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。
（4）“成虚像时，物近像近像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。
【例】（2023·齐齐哈尔）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为10cm，下列说法正确的是（ ）。
A. 烛焰在如图所示位置所成像的特点与照相机成像特点相同；
B. 将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，向右移动光屏可得到烛焰所成清晰的像；
C. 将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处，烛焰所成的像是倒立、放大的；
D. 将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处，移动光屏至适当位置，光屏上可得到等大的像
【变式1】（2023·绥化）如图所示，小明通过焦距为15cm的凸透镜观察到邮票正立放大的像。下列说法正确的是（ ）。
A. 通过凸透镜观察到的像是实像；
B. 邮票到凸透镜的距离等于15cm；
C. 邮票到凸透镜的距离小于15cm；
D. 邮票到凸透镜的距离大于30cm
【变式2】（2023·郴州）如图所示，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，该凸透镜的焦距为10.0cm，凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是（ ）。
A. 当蜡烛放在图中A区域时，光屏应放在图中D区域才可能呈现清晰的像；
B. 蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小；
C. 若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可能放在图中B区域；
D. 若光屏上要得到一个放大的像，则蜡烛应该放在图中C区域
【变式3】（2023·临沂）在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像，下列判断正确的是（ ）。
A. 实验用凸透镜的焦距为15.0cm；
B. 光屏上的像是烛焰放大的实像；
C. 仅将凸透镜左移不能再次成像；
D. 仅将光屏右移可模拟近视眼成像
要点二 探究凸透镜成像的规律
知识点二、探究凸透镜成像规律
实验目的：观察凸透镜成各种像的条件
实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
3、实验步骤：
（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（2）把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像；
（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?
（7）表格：透镜焦距f= cm。
要点诠释：
1.测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。
2.操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。
3.当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。
4.探究实验考查内容
【例】 （2023·广东省）小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如题图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像；
（1）光屏上的像是实像还是虚像？___________；
（2）一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向___________调节可以使烛焰的像移到光屏中央；
（3）小明选的凸透镜焦距为___________cm；
（4）小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如题图所示，则小明看到的像应是___________（选填字母）；
（5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关；若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为___________两个凸透镜进行实验验证。
【变式1】（2023·牡丹江）小明利用光具座复习光学实验。
（1）在研究凸透镜成像规律的实验中，把蜡烛、凸透镜（）和光屏依次放在光具座上、点燃蜡烛，调整它们的高度和位置，直至光屏上成清晰的像，如图甲所示，光屏上成倒立、______的实像，______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这条规律；
（2）为研究平面镜成像特点，用薄玻璃板替换凸透镜放到光具座上，撤去光屏；
①在玻璃板前观察，可以看到蜡烛清晰的像。拿另一支完全相同但不点燃的蜡烛，放在玻璃板后面，前后移动直到看上去与前面那支蜡烛的像完全重合，如图乙所示。此时，像的大小与物体的大小______，像与物体到平面镜的距离______；
②用光具座研究平面镜成像特点，只能研究物体和像同时沿光具座移动的情况，这样实验得出的结论缺乏______；
③请在图丙中画出烛焰上的一点A在平面镜中的像______。
【变式2】（2023·大庆）某实验小组进行探究凸透镜成像的实验， 操作如下：
（1）实验前，调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的光心在同一高度；
（2）正确测出凸透镜的焦距f， 当物距uf时，烛焰成________（填“正立实像”、“正立虚像”、“倒立实像”或“倒立虚像”）。同学们分析得出：像的虚实由________大小关系决定；
（3）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上所成像的特点与________（填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）原理相同；
（4）若仅将图甲中凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，光屏上所成的像与原来相比________（填“变小”、“变暗”或“变不完整”）了；
（5）若仅将图甲中凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，则需将光屏________（填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像；
（6）如图乙所示， 凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变， 让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度，同时沿光具座匀速向左运动，经过2.5s，光屏上成清晰________（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。
【变式3】（2023·衡阳）小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像规律：
（1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为___________cm；
（2）实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，为使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到___________；
（3）小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、___________的实像。生活中的___________（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）就是利用这种成像规律工作的；
（4）接着，小明保持凸透镜在光具座上的位置不动，如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中，光路是___________的；
（5）在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当远离凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清，此现象可以体现___________（选填“近视眼”或“远视眼”）的成像情况。
5.3 凸透镜成像的规律（解析版）
本节学习目标
1.理解凸透镜成像规律；
2.进一步认识成像“实”与“虚”的概念；
3.会进行凸透镜成像分析；
4.会进行凸透镜成像的动态分析；
5.利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。
要点一 凸透镜成像的规律
知识点一、凸透镜成像规律
1.凸透镜成像的规律和应用见下表：
2.凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记住凸透镜成像的规律了。
要点诠释：
1.总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”
（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。
（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。
（4）“成虚像时，物近像近像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。
【例】（2023·齐齐哈尔）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为10cm，下列说法正确的是（ ）。
A. 烛焰在如图所示位置所成像的特点与照相机成像特点相同；
B. 将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，向右移动光屏可得到烛焰所成清晰的像；
C. 将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处，烛焰所成的像是倒立、放大的；
D. 将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处，移动光屏至适当位置，光屏上可得到等大的像
【答案】D。
【解析】A．由图可知，此时物距u=15.0cm，由凸透镜焦距可知f成倒立、放大的实像，投影仪及幻灯机是利用此原理制成的，故A错误；
B．将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，物距增大，则像距减小，向左移动光屏可得到烛焰所成清晰的像，故B错误；
C．将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处u=8cm烛焰成正立、放大的虚像，故C错误；
D．将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处u=20cm=2f
可在光屏上成倒立、等大的实像，故D正确。
故选D。
【变式1】（2023·绥化）如图所示，小明通过焦距为15cm的凸透镜观察到邮票正立放大的像。下列说法正确的是（ ）。
A. 通过凸透镜观察到的像是实像；
B. 邮票到凸透镜的距离等于15cm；
C. 邮票到凸透镜的距离小于15cm；
D. 邮票到凸透镜的距离大于30cm
【答案】C。
【解析】A．通过凸透镜观察到邮票正立放大的像，说明此时物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，故A错误，
B．邮票到凸透镜的距离即是物距，因为焦距等于15cm，当物距等于焦距时，经凸透镜折射后成平行光射出，所以不成像，故B错误；
C．通过凸透镜观察到邮票正立放大的像，说明此时物距小于一倍焦距，即是邮票到凸透镜的距离小于15cm，故C正确；
D．如果邮票到凸透镜的距离大于30cm，即是物距大于二倍焦距，应在光屏上成缩小、倒立的实像，故D错误。
故选C。
【变式2】（2023·郴州）如图所示，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，该凸透镜的焦距为10.0cm，凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是（ ）。
A. 当蜡烛放在图中A区域时，光屏应放在图中D区域才可能呈现清晰的像；
B. 蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小；
C. 若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可能放在图中B区域；
D. 若光屏上要得到一个放大的像，则蜡烛应该放在图中C区域
【答案】B。
【解析】A．蜡烛放在图中A区域，即蜡烛在该透镜的两倍焦距以外，此时成倒立、缩小的实像，像在透镜另一侧的一倍焦距和两倍焦距之间，即图中的E区域，故A错误；
B．凸透镜成实像时，物体离透镜越远，所成的实像越小，图中蜡烛位于该透镜的两倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，所以蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的实像会逐渐变小，故B正确；
C．蜡烛放在图中B区域，即该透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，此时成倒立、放大的实像，像的位置在透镜另一侧的两倍焦距以外，即如果蜡烛放在图中B区域，则在图中的F区域的光屏上能找到像，故C错误；
D．当蜡烛放在图中C区域，即该透镜的一倍焦距以内，此时成正立、放大的虚像，虚像是用光屏承接不到的，故D错误。
故选B。
【变式3】（2023·临沂）在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像，下列判断正确的是（ ）。
A. 实验用凸透镜的焦距为15.0cm；
B. 光屏上的像是烛焰放大的实像；
C. 仅将凸透镜左移不能再次成像；
D. 仅将光屏右移可模拟近视眼成像
【答案】D。
【解析】AB．由图可知，此时的物距为
像距为
即，根据凸透镜成像规律可知此时：，，则
由上述式子可知，焦距范围为
成的是倒立缩小的实像，故AB错误；
C．仅将凸透镜左移，此时物距减小，像距增大，由凸透镜成像规律可知，成实像时，物距减小，像距增大，所以仅将凸透镜左移能再次成像，故C错误；
D．近视眼成像是光提前会聚，在视网膜前方会聚成像，仅将光屏右移，此时像距减小，相当于光提前会聚，故D正确。
故选D。
要点二 探究凸透镜成像的规律
知识点二、探究凸透镜成像规律
实验目的：观察凸透镜成各种像的条件
实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
3、实验步骤：
（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（2）把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像；
（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?
（7）表格：透镜焦距f= cm。
要点诠释：
1.测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。
2.操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。
3.当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。
4.探究实验考查内容
【例】 （2023·广东省）小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如题图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像；
（1）光屏上的像是实像还是虚像？___________；
（2）一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向___________调节可以使烛焰的像移到光屏中央；
（3）小明选的凸透镜焦距为___________cm；
（4）小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如题图所示，则小明看到的像应是___________（选填字母）；
（5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关；若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为___________两个凸透镜进行实验验证。
【答案】①. 实像；②. 上；③. 10；④. C；⑤. ①、②。
【解析】（1）[1]如图甲所示，物距小于像距，此时烛焰在光屏上成放大的像，为投影仪的成像原理，成倒立、放大的实像。
（2）[2]一段时间后，蜡烛越烧越短，此时烛焰的像在光屏上方呈现，为了使烛焰的像移到光屏中央可以将蜡烛上移，使得烛焰，透镜的光心和光屏中央在同一水平直线上。
（3）[3]由甲图可知，此时物距小于像距，为投影仪的成像原理，此时物距为15.0cm，在一倍到两倍焦距之间，像距为30.0cm，像距在两倍焦距之外，根据表格可知，小明选的凸透镜焦距为10cm。
（4）[4]将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，此时物距大于像距，为照相机的成像原理，成倒立、缩小的实像，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
（5）[5]若要验证凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关，则需要控制凸透镜的焦距相等，故可在题表中选取编号为①、②两个凸透镜进行实验验证。
【变式1】（2023·牡丹江）小明利用光具座复习光学实验。
（1）在研究凸透镜成像规律的实验中，把蜡烛、凸透镜（）和光屏依次放在光具座上、点燃蜡烛，调整它们的高度和位置，直至光屏上成清晰的像，如图甲所示，光屏上成倒立、______的实像，______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这条规律；
（2）为研究平面镜成像特点，用薄玻璃板替换凸透镜放到光具座上，撤去光屏；
①在玻璃板前观察，可以看到蜡烛清晰的像。拿另一支完全相同但不点燃的蜡烛，放在玻璃板后面，前后移动直到看上去与前面那支蜡烛的像完全重合，如图乙所示。此时，像的大小与物体的大小______，像与物体到平面镜的距离______；
②用光具座研究平面镜成像特点，只能研究物体和像同时沿光具座移动的情况，这样实验得出的结论缺乏______；
③请在图丙中画出烛焰上的一点A在平面镜中的像______。
【答案】①. 缩小；②. 照相机；③. 相等；④. 相等；⑤. 普遍性；⑥如图。
【解析】（1）[1][2]由图甲可知，此时物距为30cm，物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小实像，照相机利用此规律制成。
（2）[3]由题意可知，像和物完全重合，所以像的大小与物的大小相等。
[4]由图乙可知，像距等于物距，所以像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离。
[5]只研究特殊位置的移动，实验不具有普遍性，无法得出普遍规律。
[6]根据平面镜成像特点可知，像与物关于平面镜对称，做A点关于镜面的对称点即为像A'如图所示：
【变式2】（2023·大庆）某实验小组进行探究凸透镜成像的实验， 操作如下：
（1）实验前，调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的光心在同一高度；
（2）正确测出凸透镜的焦距f， 当物距uf时，烛焰成________（填“正立实像”、“正立虚像”、“倒立实像”或“倒立虚像”）。同学们分析得出：像的虚实由________大小关系决定；
（3）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上所成像的特点与________（填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）原理相同；
（4）若仅将图甲中凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，光屏上所成的像与原来相比________（填“变小”、“变暗”或“变不完整”）了；
（5）若仅将图甲中凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，则需将光屏________（填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像；
（6）如图乙所示， 凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变， 让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度，同时沿光具座匀速向左运动，经过2.5s，光屏上成清晰________（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。
【答案】①. 不能；②. 倒立实像；③. 物距；④. 投影仪；⑤. 变暗；⑥. 向左；⑦. 等大。
【解析】（2）[1][2][3]根据凸透镜成像规律可知，正确测出凸透镜的焦距f，当物距u< f时，烛焰成正立放大虚像；当u = f时，不能观察到烛焰的像；当u>f时，烛焰成倒立实像；分析得出：像的虚实由物距大小关系决定。
（3）[4]像距大于物距，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，此时光屏上所成像的特点是倒立放大的实像，与投影仪原理相同。
（4）[5]用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，成像大小不会变化，但经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗。
（5）[6]如果将凸透镜换成镜面直径相同、但焦距稍小的凸透镜，比起原来就相当于将物距变大了，那么像距就要减小，像变小；光屏要靠近凸透镜，即向左移动。
（6）[7]由乙图可知，原物距u=15cm，像距v=15cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度，同时匀速向左运动，则经过2.5s时，物距为u′=15cm+（4cm/s-2cm/s）×2.5s= 20cm
像距为v′=15cm+2cm/s×2.5s=20cm
此时u′= v′=20cm
由凸透镜成像规律可知，此时成倒立等大的实像。
【变式3】（2023·衡阳）小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像规律：
（1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为___________cm；
（2）实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，为使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到___________；
（3）小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、___________的实像。生活中的___________（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）就是利用这种成像规律工作的；
（4）接着，小明保持凸透镜在光具座上的位置不动，如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中，光路是___________的；
（5）在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当远离凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清，此现象可以体现___________（选填“近视眼”或“远视眼”）的成像情况。
【答案】①. 10.0；②. 同一水平高度上；③. 缩小；④. 照相机；⑤. 可逆；⑥. 近视眼。
【解析】（1）[1]根据凸透镜焦距的定义可知，此时光屏到凸透镜的距离为焦距，即
f=30.0cm-20.0cm=10.0cm
（2）[2]在光具座上将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，调节它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一水平高度上，这样做的目的是使像呈现在光屏中央。
（3）[3][4]将蜡烛移至光具座20cm刻度线处时，此时的物距为
即物距大于两倍焦距，成的是倒立缩小的实像，生活中照相机就是利用这个原理工作的。
（4）[5]在（3）的基础上，保持凸透镜在光具座上的位置不动，将蜡烛和光屏的位置互换，互换后物距应是大于一倍焦距而小于两倍焦距，成的是倒立放大的实像，在光屏上像是清晰的，由此可知，在光的折射现象中，光路是可逆的。
（5）[6]如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当远离凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清。根据凸透镜成像规律，物远像近像变小，像成在光屏的前方，此现象可以体现近视眼的成像情况。
物的位置
像的位置
像的性质
应用举例
u＞2f
2f＞v＞f
物像
异侧
缩小、倒立、实像
照相机，眼睛
u=2f
v=2f
等大、倒立、实像
特点：实像大小转折点
2f＞u＞f
v＞2f
放大、倒立、实像
幻灯机，电影机
u=f
不成像
特点：像的虚实转折点
u＜f
物像同侧
放大、正立、虚像
放大镜
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
像距v/cm
实虚
大小
正倒
考查方向
解答思路
如何测量焦距
一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距
保障实验成功
蜡烛、凸透镜不动，移动光屏直至在光屏上成清晰的像
如何判断成虚像
物距小于焦距时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像
无法成像的原因
蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上
成像位置如何移动
可调节蜡烛或凸透镜
蜡烛变短
成像上移
像的明暗变化
用遮光板挡住部分光线，成像完整但像变暗
凸透镜编号
焦距/cm
直径/cm
①
5
3.5
②
5
4.5
③
10
4.5
④
15
4.5
物的位置
像的位置
像的性质
应用举例
u＞2f
2f＞v＞f
物像
异侧
缩小、倒立、实像
照相机，眼睛
u=2f
v=2f
等大、倒立、实像
特点：实像大小转折点
2f＞u＞f
v＞2f
放大、倒立、实像
幻灯机，电影机
u=f
不成像
特点：像的虚实转折点
u＜f
物像同侧
放大、正立、虚像
放大镜
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
像距v/cm
实虚
大小
正倒
考查方向
解答思路
如何测量焦距
一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距
保障实验成功
蜡烛、凸透镜不动，移动光屏直至在光屏上成清晰的像
如何判断成虚像
物距小于焦距时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像
无法成像的原因
蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上
成像位置如何移动
可调节蜡烛或凸透镜
蜡烛变短
成像上移
像的明暗变化
用遮光板挡住部分光线，成像完整但像变暗
凸透镜编号
焦距/cm
直径/cm
①
5
3.5
②
5
4.5
③
10
4.5
④
15
4.5
1.理解凸透镜成像规律；
2.进一步认识成像“实”与“虚”的概念；
3.会进行凸透镜成像分析；
4.会进行凸透镜成像的动态分析；
5.利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。
要点一 凸透镜成像的规律
知识点一、凸透镜成像规律
1.凸透镜成像的规律和应用见下表：
2.凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记住凸透镜成像的规律了。
要点诠释：
1.总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”
（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。
（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。
（4）“成虚像时，物近像近像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。
【例】（2023·齐齐哈尔）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为10cm，下列说法正确的是（ ）。
A. 烛焰在如图所示位置所成像的特点与照相机成像特点相同；
B. 将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，向右移动光屏可得到烛焰所成清晰的像；
C. 将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处，烛焰所成的像是倒立、放大的；
D. 将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处，移动光屏至适当位置，光屏上可得到等大的像
【变式1】（2023·绥化）如图所示，小明通过焦距为15cm的凸透镜观察到邮票正立放大的像。下列说法正确的是（ ）。
A. 通过凸透镜观察到的像是实像；
B. 邮票到凸透镜的距离等于15cm；
C. 邮票到凸透镜的距离小于15cm；
D. 邮票到凸透镜的距离大于30cm
【变式2】（2023·郴州）如图所示，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，该凸透镜的焦距为10.0cm，凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是（ ）。
A. 当蜡烛放在图中A区域时，光屏应放在图中D区域才可能呈现清晰的像；
B. 蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小；
C. 若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可能放在图中B区域；
D. 若光屏上要得到一个放大的像，则蜡烛应该放在图中C区域
【变式3】（2023·临沂）在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像，下列判断正确的是（ ）。
A. 实验用凸透镜的焦距为15.0cm；
B. 光屏上的像是烛焰放大的实像；
C. 仅将凸透镜左移不能再次成像；
D. 仅将光屏右移可模拟近视眼成像
要点二 探究凸透镜成像的规律
知识点二、探究凸透镜成像规律
实验目的：观察凸透镜成各种像的条件
实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
3、实验步骤：
（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（2）把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像；
（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?
（7）表格：透镜焦距f= cm。
要点诠释：
1.测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。
2.操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。
3.当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。
4.探究实验考查内容
【例】 （2023·广东省）小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如题图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像；
（1）光屏上的像是实像还是虚像？___________；
（2）一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向___________调节可以使烛焰的像移到光屏中央；
（3）小明选的凸透镜焦距为___________cm；
（4）小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如题图所示，则小明看到的像应是___________（选填字母）；
（5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关；若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为___________两个凸透镜进行实验验证。
【变式1】（2023·牡丹江）小明利用光具座复习光学实验。
（1）在研究凸透镜成像规律的实验中，把蜡烛、凸透镜（）和光屏依次放在光具座上、点燃蜡烛，调整它们的高度和位置，直至光屏上成清晰的像，如图甲所示，光屏上成倒立、______的实像，______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这条规律；
（2）为研究平面镜成像特点，用薄玻璃板替换凸透镜放到光具座上，撤去光屏；
①在玻璃板前观察，可以看到蜡烛清晰的像。拿另一支完全相同但不点燃的蜡烛，放在玻璃板后面，前后移动直到看上去与前面那支蜡烛的像完全重合，如图乙所示。此时，像的大小与物体的大小______，像与物体到平面镜的距离______；
②用光具座研究平面镜成像特点，只能研究物体和像同时沿光具座移动的情况，这样实验得出的结论缺乏______；
③请在图丙中画出烛焰上的一点A在平面镜中的像______。
【变式2】（2023·大庆）某实验小组进行探究凸透镜成像的实验， 操作如下：
（1）实验前，调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的光心在同一高度；
（2）正确测出凸透镜的焦距f， 当物距u
（3）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上所成像的特点与________（填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）原理相同；
（4）若仅将图甲中凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，光屏上所成的像与原来相比________（填“变小”、“变暗”或“变不完整”）了；
（5）若仅将图甲中凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，则需将光屏________（填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像；
（6）如图乙所示， 凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变， 让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度，同时沿光具座匀速向左运动，经过2.5s，光屏上成清晰________（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。
【变式3】（2023·衡阳）小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像规律：
（1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为___________cm；
（2）实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，为使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到___________；
（3）小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、___________的实像。生活中的___________（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）就是利用这种成像规律工作的；
（4）接着，小明保持凸透镜在光具座上的位置不动，如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中，光路是___________的；
（5）在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当远离凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清，此现象可以体现___________（选填“近视眼”或“远视眼”）的成像情况。
5.3 凸透镜成像的规律（解析版）
本节学习目标
1.理解凸透镜成像规律；
2.进一步认识成像“实”与“虚”的概念；
3.会进行凸透镜成像分析；
4.会进行凸透镜成像的动态分析；
5.利用凸透镜成像规律解释生活中的问题。
要点一 凸透镜成像的规律
知识点一、凸透镜成像规律
1.凸透镜成像的规律和应用见下表：
2.凸透镜的成像规律可以联想它的应用来加以记忆，典型的三个应用是：照相机、幻灯机和放大镜，它们都是利用凸透镜成像规律制成的。弄清这些仪器的原理，头脑中有使用这些仪器时的情景，就不难记住凸透镜成像的规律了。
要点诠释：
1.总结凸透镜成像规律，可简要归纳成“一焦分虚实，二焦分大小；成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近，像变小。”
（1）“一焦分虚实”：物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外成实像。
（2）“二焦分大小”：物距小于二倍焦距，成放大的像，（焦点除外）；物距大于二倍焦距成缩小的。
（3）“成实像时，物近像远像变大”：成实像时，物体靠近透镜，像远离透镜，像逐渐变大。
（4）“成虚像时，物近像近像变小”：成虚像时，物体靠近透镜，像也靠近透镜，像逐渐变小。
【例】（2023·齐齐哈尔）用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为10cm，下列说法正确的是（ ）。
A. 烛焰在如图所示位置所成像的特点与照相机成像特点相同；
B. 将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，向右移动光屏可得到烛焰所成清晰的像；
C. 将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处，烛焰所成的像是倒立、放大的；
D. 将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处，移动光屏至适当位置，光屏上可得到等大的像
【答案】D。
【解析】A．由图可知，此时物距u=15.0cm，由凸透镜焦距可知f
B．将蜡烛向远离凸透镜的方向移动，物距增大，则像距减小，向左移动光屏可得到烛焰所成清晰的像，故B错误；
C．将蜡烛移动到光具座42cm刻度线处u=8cm
D．将蜡烛移动到光具座30cm刻度线处u=20cm=2f
可在光屏上成倒立、等大的实像，故D正确。
故选D。
【变式1】（2023·绥化）如图所示，小明通过焦距为15cm的凸透镜观察到邮票正立放大的像。下列说法正确的是（ ）。
A. 通过凸透镜观察到的像是实像；
B. 邮票到凸透镜的距离等于15cm；
C. 邮票到凸透镜的距离小于15cm；
D. 邮票到凸透镜的距离大于30cm
【答案】C。
【解析】A．通过凸透镜观察到邮票正立放大的像，说明此时物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，故A错误，
B．邮票到凸透镜的距离即是物距，因为焦距等于15cm，当物距等于焦距时，经凸透镜折射后成平行光射出，所以不成像，故B错误；
C．通过凸透镜观察到邮票正立放大的像，说明此时物距小于一倍焦距，即是邮票到凸透镜的距离小于15cm，故C正确；
D．如果邮票到凸透镜的距离大于30cm，即是物距大于二倍焦距，应在光屏上成缩小、倒立的实像，故D错误。
故选C。
【变式2】（2023·郴州）如图所示，烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，该凸透镜的焦距为10.0cm，凸透镜的位置保持不变。以下说法正确的是（ ）。
A. 当蜡烛放在图中A区域时，光屏应放在图中D区域才可能呈现清晰的像；
B. 蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的像会逐渐变小；
C. 若无论怎么移动光屏，在光屏上都找不到像，则蜡烛可能放在图中B区域；
D. 若光屏上要得到一个放大的像，则蜡烛应该放在图中C区域
【答案】B。
【解析】A．蜡烛放在图中A区域，即蜡烛在该透镜的两倍焦距以外，此时成倒立、缩小的实像，像在透镜另一侧的一倍焦距和两倍焦距之间，即图中的E区域，故A错误；
B．凸透镜成实像时，物体离透镜越远，所成的实像越小，图中蜡烛位于该透镜的两倍焦距以外，成倒立、缩小的实像，所以蜡烛从图中位置逐渐远离透镜时，所成的实像会逐渐变小，故B正确；
C．蜡烛放在图中B区域，即该透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，此时成倒立、放大的实像，像的位置在透镜另一侧的两倍焦距以外，即如果蜡烛放在图中B区域，则在图中的F区域的光屏上能找到像，故C错误；
D．当蜡烛放在图中C区域，即该透镜的一倍焦距以内，此时成正立、放大的虚像，虚像是用光屏承接不到的，故D错误。
故选B。
【变式3】（2023·临沂）在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像，下列判断正确的是（ ）。
A. 实验用凸透镜的焦距为15.0cm；
B. 光屏上的像是烛焰放大的实像；
C. 仅将凸透镜左移不能再次成像；
D. 仅将光屏右移可模拟近视眼成像
【答案】D。
【解析】AB．由图可知，此时的物距为
像距为
即，根据凸透镜成像规律可知此时：，，则
由上述式子可知，焦距范围为
成的是倒立缩小的实像，故AB错误；
C．仅将凸透镜左移，此时物距减小，像距增大，由凸透镜成像规律可知，成实像时，物距减小，像距增大，所以仅将凸透镜左移能再次成像，故C错误；
D．近视眼成像是光提前会聚，在视网膜前方会聚成像，仅将光屏右移，此时像距减小，相当于光提前会聚，故D正确。
故选D。
要点二 探究凸透镜成像的规律
知识点二、探究凸透镜成像规律
实验目的：观察凸透镜成各种像的条件
实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴
3、实验步骤：
（1）共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。
（2）把蜡烛放在较远处，使，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的，是放大的还是缩小。测量像距和物距。
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离等于，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（4）把蜡烛再靠近凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在，移动光屏，直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛在凸透镜的焦点上，移动光屏，看是否能够成像；
（6）把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内，移动光屏，在光屏上还能看到烛焰的像吗?
（7）表格：透镜焦距f= cm。
要点诠释：
1.测量凸透镜的焦距：利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。（实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm，我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间，太大或太小都不方便）。
2.操作过程中，应固定好蜡烛、凸透镜，然后移动光屏，直到在光屏上得到一个清晰的像为止，读出物距与像距的大小。
3.当物距小于焦距时，无论怎样移动光屏，在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏，透过凸透镜观察火焰的成像情况。
4.探究实验考查内容
【例】 （2023·广东省）小明在学习了凸透镜成像的规律后，继续深入探究，选用题表中某一规格的凸透镜做实验，调整好器材后如题图甲所示，此时烛焰在光屏上成放大的像；
（1）光屏上的像是实像还是虚像？___________；
（2）一段时间后，小明发现烛焰的像如图乙所示，此时将蜡烛向___________调节可以使烛焰的像移到光屏中央；
（3）小明选的凸透镜焦距为___________cm；
（4）小明将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，如题图所示，则小明看到的像应是___________（选填字母）；
（5）小明认为凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关；若要验证其猜想，则可在题表中选取编号为___________两个凸透镜进行实验验证。
【答案】①. 实像；②. 上；③. 10；④. C；⑤. ①、②。
【解析】（1）[1]如图甲所示，物距小于像距，此时烛焰在光屏上成放大的像，为投影仪的成像原理，成倒立、放大的实像。
（2）[2]一段时间后，蜡烛越烧越短，此时烛焰的像在光屏上方呈现，为了使烛焰的像移到光屏中央可以将蜡烛上移，使得烛焰，透镜的光心和光屏中央在同一水平直线上。
（3）[3]由甲图可知，此时物距小于像距，为投影仪的成像原理，此时物距为15.0cm，在一倍到两倍焦距之间，像距为30.0cm，像距在两倍焦距之外，根据表格可知，小明选的凸透镜焦距为10cm。
（4）[4]将蜡烛换成F字光源，调整了光源和光屏的位置，在光屏上仍可观察到清晰的像，此时物距大于像距，为照相机的成像原理，成倒立、缩小的实像，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
（5）[5]若要验证凸透镜成像的规律还可能与凸透镜的直径有关，则需要控制凸透镜的焦距相等，故可在题表中选取编号为①、②两个凸透镜进行实验验证。
【变式1】（2023·牡丹江）小明利用光具座复习光学实验。
（1）在研究凸透镜成像规律的实验中，把蜡烛、凸透镜（）和光屏依次放在光具座上、点燃蜡烛，调整它们的高度和位置，直至光屏上成清晰的像，如图甲所示，光屏上成倒立、______的实像，______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）就是利用了这条规律；
（2）为研究平面镜成像特点，用薄玻璃板替换凸透镜放到光具座上，撤去光屏；
①在玻璃板前观察，可以看到蜡烛清晰的像。拿另一支完全相同但不点燃的蜡烛，放在玻璃板后面，前后移动直到看上去与前面那支蜡烛的像完全重合，如图乙所示。此时，像的大小与物体的大小______，像与物体到平面镜的距离______；
②用光具座研究平面镜成像特点，只能研究物体和像同时沿光具座移动的情况，这样实验得出的结论缺乏______；
③请在图丙中画出烛焰上的一点A在平面镜中的像______。
【答案】①. 缩小；②. 照相机；③. 相等；④. 相等；⑤. 普遍性；⑥如图。
【解析】（1）[1][2]由图甲可知，此时物距为30cm，物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小实像，照相机利用此规律制成。
（2）[3]由题意可知，像和物完全重合，所以像的大小与物的大小相等。
[4]由图乙可知，像距等于物距，所以像到平面镜的距离等于物体到平面镜的距离。
[5]只研究特殊位置的移动，实验不具有普遍性，无法得出普遍规律。
[6]根据平面镜成像特点可知，像与物关于平面镜对称，做A点关于镜面的对称点即为像A'如图所示：
【变式2】（2023·大庆）某实验小组进行探究凸透镜成像的实验， 操作如下：
（1）实验前，调整烛焰和光屏的中心与凸透镜的光心在同一高度；
（2）正确测出凸透镜的焦距f， 当物距u
（3）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图甲所示位置时，恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上所成像的特点与________（填“照相机”、“放大镜”或“投影仪”）原理相同；
（4）若仅将图甲中凸透镜换成焦距相同直径较小的凸透镜，光屏上所成的像与原来相比________（填“变小”、“变暗”或“变不完整”）了；
（5）若仅将图甲中凸透镜换成直径大小相同、焦距稍小的凸透镜，则需将光屏________（填“向左”或“向右”）移动才能成清晰的像；
（6）如图乙所示， 凸透镜的焦距为10cm，保持光屏位置不变， 让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度，同时沿光具座匀速向左运动，经过2.5s，光屏上成清晰________（填“放大”、“等大”或“缩小”）的像。
【答案】①. 不能；②. 倒立实像；③. 物距；④. 投影仪；⑤. 变暗；⑥. 向左；⑦. 等大。
【解析】（2）[1][2][3]根据凸透镜成像规律可知，正确测出凸透镜的焦距f，当物距u< f时，烛焰成正立放大虚像；当u = f时，不能观察到烛焰的像；当u>f时，烛焰成倒立实像；分析得出：像的虚实由物距大小关系决定。
（3）[4]像距大于物距，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，此时光屏上所成像的特点是倒立放大的实像，与投影仪原理相同。
（4）[5]用另一只与原实验中焦距相同但镜面直径较小的凸透镜，替代原来的凸透镜再次实验，成像大小不会变化，但经凸透镜的光线变少，所成的像与原来的像相比，比原来暗。
（5）[6]如果将凸透镜换成镜面直径相同、但焦距稍小的凸透镜，比起原来就相当于将物距变大了，那么像距就要减小，像变小；光屏要靠近凸透镜，即向左移动。
（6）[7]由乙图可知，原物距u=15cm，像距v=15cm，保持光屏位置不变，让蜡烛和凸透镜分别以4cm/s和2cm/s的速度，同时匀速向左运动，则经过2.5s时，物距为u′=15cm+（4cm/s-2cm/s）×2.5s= 20cm
像距为v′=15cm+2cm/s×2.5s=20cm
此时u′= v′=20cm
由凸透镜成像规律可知，此时成倒立等大的实像。
【变式3】（2023·衡阳）小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像规律：
（1）如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为___________cm；
（2）实验时，把凸透镜固定在光具座50cm刻度线处，为使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者中心调到___________；
（3）小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，如图乙所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是倒立、___________的实像。生活中的___________（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）就是利用这种成像规律工作的；
（4）接着，小明保持凸透镜在光具座上的位置不动，如果仅将图乙中蜡烛和光屏的位置互换，发现光屏上仍能观察到烛焰清晰的像。这是因为在光的折射现象中，光路是___________的；
（5）在如图乙所示实验情形下，如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当远离凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清，此现象可以体现___________（选填“近视眼”或“远视眼”）的成像情况。
【答案】①. 10.0；②. 同一水平高度上；③. 缩小；④. 照相机；⑤. 可逆；⑥. 近视眼。
【解析】（1）[1]根据凸透镜焦距的定义可知，此时光屏到凸透镜的距离为焦距，即
f=30.0cm-20.0cm=10.0cm
（2）[2]在光具座上将点燃的蜡烛、光屏放在凸透镜的两侧，调节它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一水平高度上，这样做的目的是使像呈现在光屏中央。
（3）[3][4]将蜡烛移至光具座20cm刻度线处时，此时的物距为
即物距大于两倍焦距，成的是倒立缩小的实像，生活中照相机就是利用这个原理工作的。
（4）[5]在（3）的基础上，保持凸透镜在光具座上的位置不动，将蜡烛和光屏的位置互换，互换后物距应是大于一倍焦距而小于两倍焦距，成的是倒立放大的实像，在光屏上像是清晰的，由此可知，在光的折射现象中，光路是可逆的。
（5）[6]如果保持凸透镜和光屏的位置不变，将蜡烛适当远离凸透镜，发现光屏上烛焰的像变得模糊不清。根据凸透镜成像规律，物远像近像变小，像成在光屏的前方，此现象可以体现近视眼的成像情况。
物的位置
像的位置
像的性质
应用举例
u＞2f
2f＞v＞f
物像
异侧
缩小、倒立、实像
照相机，眼睛
u=2f
v=2f
等大、倒立、实像
特点：实像大小转折点
2f＞u＞f
v＞2f
放大、倒立、实像
幻灯机，电影机
u=f
不成像
特点：像的虚实转折点
u＜f
物像同侧
放大、正立、虚像
放大镜
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
像距v/cm
实虚
大小
正倒
考查方向
解答思路
如何测量焦距
一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距
保障实验成功
蜡烛、凸透镜不动，移动光屏直至在光屏上成清晰的像
如何判断成虚像
物距小于焦距时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像
无法成像的原因
蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上
成像位置如何移动
可调节蜡烛或凸透镜
蜡烛变短
成像上移
像的明暗变化
用遮光板挡住部分光线，成像完整但像变暗
凸透镜编号
焦距/cm
直径/cm
①
5
3.5
②
5
4.5
③
10
4.5
④
15
4.5
物的位置
像的位置
像的性质
应用举例
u＞2f
2f＞v＞f
物像
异侧
缩小、倒立、实像
照相机，眼睛
u=2f
v=2f
等大、倒立、实像
特点：实像大小转折点
2f＞u＞f
v＞2f
放大、倒立、实像
幻灯机，电影机
u=f
不成像
特点：像的虚实转折点
u＜f
物像同侧
放大、正立、虚像
放大镜
物距与焦距的关系
物距u/cm
像的性质
像距v/cm
实虚
大小
正倒
考查方向
解答思路
如何测量焦距
一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距
保障实验成功
蜡烛、凸透镜不动，移动光屏直至在光屏上成清晰的像
如何判断成虚像
物距小于焦距时，无论怎么移动光屏都无法在光屏上成像
无法成像的原因
蜡烛在焦点上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上
成像位置如何移动
可调节蜡烛或凸透镜
蜡烛变短
成像上移
像的明暗变化
用遮光板挡住部分光线，成像完整但像变暗
凸透镜编号
焦距/cm
直径/cm
①
5
3.5
②
5
4.5
③
10
4.5
④
15
4.5
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