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例3 某凸透镜的焦距为10 cm，把点燃的蜡烛沿主光轴从透镜焦点处向远处移动的过程中，下述凸透镜所成像的变化情况中，正确的是（
A.像始终变大
B.像始终变小
C.像先变小后变大
D.像先变大后变小
B
）A.像始终变大
B.像始终变小
C.像先变小后变大
D.像先变大后变小
答案
B
解析
【分析】
要解决这道题，需先明确凸透镜成像的核心规律：当物体在一倍焦距以外时，成实像，实像的大小变化遵循“物远像近像变小”的规律。本题中，凸透镜焦距为10cm，蜡烛从焦点处（物距u=f=10cm）向远处移动，物距u逐渐增大，且全程物距都大于一倍焦距（成实像），只需结合实像的变化规律判断像的大小变化即可。
【解析】
1. 确定物距范围：已知凸透镜焦距f=10cm，蜡烛从焦点（u=10cm）向远处移动，物距u持续增大，且始终满足u＞f，成倒立实像。
2. 应用实像变化规律：凸透镜成实像时，物距越大，像距越小，所成的像越小。
3. 本题中蜡烛移动过程物距一直增大，因此像的大小始终变小，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律；实像的变化规律
【点评】
本题考查凸透镜成实像时物距与像大小的关系，属于基础知识点的直接应用，只要掌握“物远像近像变小”的规律即可快速解答，难度较低。
【难度系数】
0.7
要解决这道题，需先明确凸透镜成像的核心规律：当物体在一倍焦距以外时，成实像，实像的大小变化遵循“物远像近像变小”的规律。本题中，凸透镜焦距为10cm，蜡烛从焦点处（物距u=f=10cm）向远处移动，物距u逐渐增大，且全程物距都大于一倍焦距（成实像），只需结合实像的变化规律判断像的大小变化即可。
【解析】
1. 确定物距范围：已知凸透镜焦距f=10cm，蜡烛从焦点（u=10cm）向远处移动，物距u持续增大，且始终满足u＞f，成倒立实像。
2. 应用实像变化规律：凸透镜成实像时，物距越大，像距越小，所成的像越小。
3. 本题中蜡烛移动过程物距一直增大，因此像的大小始终变小，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律；实像的变化规律
【点评】
本题考查凸透镜成实像时物距与像大小的关系，属于基础知识点的直接应用，只要掌握“物远像近像变小”的规律即可快速解答，难度较低。
【难度系数】
0.7
【方法规律】
(1)凸透镜静态成像规律
焦点分虚实，内虚外实；二倍焦距分大小，近大远小。
(2)凸透镜动态成像规律(成实像)
①物近像远像变大——物体靠近透镜，像远离透镜，像变大；
②物远像近像变小——物体远离透镜，像靠近透镜，像变小。
学习任务二 凸透镜成像规律的应用
在调试投影仪时，重要的依据是 $2f＞u＞f$，因此在制作投影仪时，注意物距、焦距、像距之间的关系。
学以致用
(1)凸透镜静态成像规律
焦点分虚实，内虚外实；二倍焦距分大小，近大远小。
(2)凸透镜动态成像规律(成实像)
①物近像远像变大——物体靠近透镜，像远离透镜，像变大；
②物远像近像变小——物体远离透镜，像靠近透镜，像变小。
学习任务二 凸透镜成像规律的应用
在调试投影仪时，重要的依据是 $2f＞u＞f$，因此在制作投影仪时，注意物距、焦距、像距之间的关系。
学以致用
答案
解：
物距$u＞2f$对应的应用：照相机
物距$2f＞u＞f$对应的应用：投影仪（或幻灯机）
物距$u＜f$对应的应用：放大镜
物距$u＞2f$对应的应用：照相机
物距$2f＞u＞f$对应的应用：投影仪（或幻灯机）
物距$u＜f$对应的应用：放大镜
解析
【分析】
要解答本题，需牢记凸透镜成像的规律，明确不同物距下的成像性质，再将成像性质与对应的光学应用匹配。首先回忆：物距u＞2f时成倒立缩小实像，对应照相机；2f＞u＞f时成倒立放大实像，对应投影仪（或幻灯机）；u＜f时成正立放大虚像，对应放大镜。解题时只需将各物距的成像特点与常见光学设备对应即可。
【解析】
根据凸透镜成像规律：
1. 当物距u＞2f时，成倒立、缩小的实像，这一规律应用于照相机；
2. 当物距2f＞u＞f时，成倒立、放大的实像，该特性用于投影仪（或幻灯机）；
3. 当物距u＜f时，成正立、放大的虚像，对应应用为放大镜。
【答案】
照相机；投影仪（或幻灯机）；放大镜
【知识点】
凸透镜成像规律、光学仪器应用
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实际应用，属于基础识记题，难度较低，主要考查学生对凸透镜成像规律的掌握情况。
【难度系数】
0.3
要解答本题，需牢记凸透镜成像的规律，明确不同物距下的成像性质，再将成像性质与对应的光学应用匹配。首先回忆：物距u＞2f时成倒立缩小实像，对应照相机；2f＞u＞f时成倒立放大实像，对应投影仪（或幻灯机）；u＜f时成正立放大虚像，对应放大镜。解题时只需将各物距的成像特点与常见光学设备对应即可。
【解析】
根据凸透镜成像规律：
1. 当物距u＞2f时，成倒立、缩小的实像，这一规律应用于照相机；
2. 当物距2f＞u＞f时，成倒立、放大的实像，该特性用于投影仪（或幻灯机）；
3. 当物距u＜f时，成正立、放大的虚像，对应应用为放大镜。
【答案】
照相机；投影仪（或幻灯机）；放大镜
【知识点】
凸透镜成像规律、光学仪器应用
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实际应用，属于基础识记题，难度较低，主要考查学生对凸透镜成像规律的掌握情况。
【难度系数】
0.3
例4 2024年1月18日，我国发射的天舟七号货运飞船与空间站组合体成功交会对接。空间站组合体上的摄像机完整记录了交会对接过程。下列说法正确的是 （
A.光通过摄像机的镜头前后传播方向不变
B.摄像机所成的像是实像
C.摄像机的工作原理与投影仪的工作原理相同
D.天舟七号靠近空间站组合体时，摄像机成的像逐渐变小
B
）A.光通过摄像机的镜头前后传播方向不变
B.摄像机所成的像是实像
C.摄像机的工作原理与投影仪的工作原理相同
D.天舟七号靠近空间站组合体时，摄像机成的像逐渐变小
答案
B
解析
【分析】
本题考查凸透镜成像的应用，需明确摄像机镜头为凸透镜，结合凸透镜成像规律分析各选项：光通过凸透镜会发生折射，不同物距下凸透镜成像特点不同，据此逐一判断选项正误。
【解析】
摄像机的镜头是凸透镜，利用凸透镜成像原理工作：
选项A：光通过凸透镜时会发生折射，传播方向改变，并非不变，故A错误；
选项B：摄像机成像时，物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，符合成像规律，故B正确；
选项C：投影仪成倒立、放大的实像，与摄像机成缩小实像的特点不同，工作原理不相同，故C错误；
选项D：天舟七号靠近空间站时，物距减小，根据凸透镜成像“物近像远像变大”的规律，摄像机成的像会逐渐变大，而非变小，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题结合航天实际场景考查凸透镜成像的应用，需要学生掌握摄像机、投影仪等光学仪器的成像特点，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
本题考查凸透镜成像的应用，需明确摄像机镜头为凸透镜，结合凸透镜成像规律分析各选项：光通过凸透镜会发生折射，不同物距下凸透镜成像特点不同，据此逐一判断选项正误。
【解析】
摄像机的镜头是凸透镜，利用凸透镜成像原理工作：
选项A：光通过凸透镜时会发生折射，传播方向改变，并非不变，故A错误；
选项B：摄像机成像时，物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，符合成像规律，故B正确；
选项C：投影仪成倒立、放大的实像，与摄像机成缩小实像的特点不同，工作原理不相同，故C错误；
选项D：天舟七号靠近空间站时，物距减小，根据凸透镜成像“物近像远像变大”的规律，摄像机成的像会逐渐变大，而非变小，故D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题结合航天实际场景考查凸透镜成像的应用，需要学生掌握摄像机、投影仪等光学仪器的成像特点，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】
0.6
例5 人脸识别系统是一项新兴的识别技术。
在车站，当旅客距安检口0.5~1.2 m时，安装在安检口的人脸识别系统的摄像机就可以对其面部特征进行快速核对。由此判断，人脸识别系统的摄像机的镜头 （
A.相当于凸透镜，焦距可能为0.2 m
B.相当于凹透镜，焦距可能为0.8 m
C.相当于凸透镜，焦距可能为0.8 m
D.相当于凹透镜，焦距可能为0.2 m
在车站，当旅客距安检口0.5~1.2 m时，安装在安检口的人脸识别系统的摄像机就可以对其面部特征进行快速核对。由此判断，人脸识别系统的摄像机的镜头 （
A
）A.相当于凸透镜，焦距可能为0.2 m
B.相当于凹透镜，焦距可能为0.8 m
C.相当于凸透镜，焦距可能为0.8 m
D.相当于凹透镜，焦距可能为0.2 m
答案
A
解析
【分析】首先明确人脸识别系统的摄像机镜头为凸透镜，利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理工作，此时物距需满足$u＞2f$（$u$为物距，$f$为焦距）。题目给出物距范围是0.5m~1.2m，需该范围内的物距都满足$u＞2f$，据此判断焦距的可能值，同时排除凹透镜的错误选项。
【解析】摄像机镜头相当于凸透镜，成倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像规律，物距需满足$u＞2f$。已知物距范围为0.5m~1.2m，为使该范围内物距都满足条件，需最小物距$0.5m＞2f$，即$f＜0.25m$。分析选项：B、D为凹透镜，不符合摄像机镜头为凸透镜的特点，排除；C选项焦距0.8m，$2f=1.6m$，最大物距1.2m＜1.6m，不满足$u＞2f$，排除；A选项焦距0.2m，$2f=0.4m$，最小物距0.5m＞0.4m，满足条件。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律、透镜的应用
【点评】本题考查凸透镜成像规律在生活中的应用，核心是牢记摄像机的成像原理（物距大于2倍焦距成缩小实像），结合题目物距范围推导焦距，难度适中，需准确区分透镜类型和成像条件。
【难度系数】0.6
【解析】摄像机镜头相当于凸透镜，成倒立、缩小的实像，根据凸透镜成像规律，物距需满足$u＞2f$。已知物距范围为0.5m~1.2m，为使该范围内物距都满足条件，需最小物距$0.5m＞2f$，即$f＜0.25m$。分析选项：B、D为凹透镜，不符合摄像机镜头为凸透镜的特点，排除；C选项焦距0.8m，$2f=1.6m$，最大物距1.2m＜1.6m，不满足$u＞2f$，排除；A选项焦距0.2m，$2f=0.4m$，最小物距0.5m＞0.4m，满足条件。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律、透镜的应用
【点评】本题考查凸透镜成像规律在生活中的应用，核心是牢记摄像机的成像原理（物距大于2倍焦距成缩小实像），结合题目物距范围推导焦距，难度适中，需准确区分透镜类型和成像条件。
【难度系数】0.6
