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18.某同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏探究凸透镜成像规律，记录物距$ u $、像距$ v $得到的图像如图所示，则（
A.当$ u=10\ \mathrm{cm} $时，成倒立、等大的像
B.当$ u=15\ \mathrm{cm} $时，成正立、放大的像
C.当$ u=20\ \mathrm{cm} $时，成倒立、放大的像
D.当$ u=25\ \mathrm{cm} $时，成倒立、缩小的像
D
）A.当$ u=10\ \mathrm{cm} $时，成倒立、等大的像
B.当$ u=15\ \mathrm{cm} $时，成正立、放大的像
C.当$ u=20\ \mathrm{cm} $时，成倒立、放大的像
D.当$ u=25\ \mathrm{cm} $时，成倒立、缩小的像
答案
18.D
解析
【分析】
要解决本题，需先利用凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$结合图像求出凸透镜的焦距$f$，再根据凸透镜成像规律逐一分析选项。根据图像，当$\frac{1}{v}=0$时，$\frac{1}{u}=10\ \mathrm{m^{-1}}$，代入公式可算出焦距，再结合不同物距对应的成像特点判断选项对错。
【解析】
根据凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，由图像可知：当$\frac{1}{v}=0$时，$\frac{1}{u}=10\ \mathrm{m^{-1}}$，代入公式得$\frac{1}{f}=10\ \mathrm{m^{-1}}$，解得$f=0.1\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{cm}$。
选项A：当$u=10\ \mathrm{cm}$时，$u=f$，凸透镜不成像，A错误；
选项B：当$u=15\ \mathrm{cm}$时，$f＜u＜2f$，成倒立、放大的实像，不是正立的像，B错误；
选项C：当$u=20\ \mathrm{cm}$时，$u=2f$，成倒立、等大的实像，不是放大的像，C错误；
选项D：当$u=25\ \mathrm{cm}$时，$u＞2f$，成倒立、缩小的实像，D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律、凸透镜焦距计算
【点评】
本题结合图像考查凸透镜成像规律，核心是利用图像求出焦距，再依据成像特点分析选项，属于中等难度的基础题。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先利用凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$结合图像求出凸透镜的焦距$f$，再根据凸透镜成像规律逐一分析选项。根据图像，当$\frac{1}{v}=0$时，$\frac{1}{u}=10\ \mathrm{m^{-1}}$，代入公式可算出焦距，再结合不同物距对应的成像特点判断选项对错。
【解析】
根据凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，由图像可知：当$\frac{1}{v}=0$时，$\frac{1}{u}=10\ \mathrm{m^{-1}}$，代入公式得$\frac{1}{f}=10\ \mathrm{m^{-1}}$，解得$f=0.1\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{cm}$。
选项A：当$u=10\ \mathrm{cm}$时，$u=f$，凸透镜不成像，A错误；
选项B：当$u=15\ \mathrm{cm}$时，$f＜u＜2f$，成倒立、放大的实像，不是正立的像，B错误；
选项C：当$u=20\ \mathrm{cm}$时，$u=2f$，成倒立、等大的实像，不是放大的像，C错误；
选项D：当$u=25\ \mathrm{cm}$时，$u＞2f$，成倒立、缩小的实像，D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律、凸透镜焦距计算
【点评】
本题结合图像考查凸透镜成像规律，核心是利用图像求出焦距，再依据成像特点分析选项，属于中等难度的基础题。
【难度系数】
0.5
19.光刻技术的工作原理如图所示，用紫外线照射镂空掩膜，这样镂空掩膜会更明亮，调整镂空掩膜、缩图透镜的位置，恰好能使镂空掩膜缩小的像成在硅片上，从而实现集成电路的“光刻”，下列说法正确的是（
A.缩图透镜相当于凸透镜，凸透镜可以用于矫正近视眼
B.镂空掩膜位于缩图透镜的二倍焦距以内
C.镂空掩膜的像是倒立、放大的实像
D.硅片相当于光屏
D
）A.缩图透镜相当于凸透镜，凸透镜可以用于矫正近视眼
B.镂空掩膜位于缩图透镜的二倍焦距以内
C.镂空掩膜的像是倒立、放大的实像
D.硅片相当于光屏
答案
19.D
解析
【分析】
本题考查凸透镜成像规律及透镜的应用，需结合光刻装置的工作原理分析各选项：首先明确缩图透镜为凸透镜，根据凸透镜成像规律，当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，该原理应用于照相机；同时需区分凸透镜和凹透镜的矫正作用，以及光屏的作用。
【解析】
选项A：缩图透镜是凸透镜，但近视眼需用凹透镜矫正（凹透镜对光线有发散作用，能使像后移到视网膜上），而非凸透镜，故A错误。
选项B：要使镂空掩膜成缩小的像，根据凸透镜成像规律，物距应大于二倍焦距，因此镂空掩膜需位于缩图透镜的二倍焦距以外，故B错误。
选项C：题目明确“使镂空掩膜缩小的像成在硅片上”，说明成的是倒立、缩小的实像，不是放大的实像，故C错误。
选项D：硅片用于承接缩图透镜所成的像，相当于光屏，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜的应用
【点评】
本题结合实际的光刻技术场景，考查凸透镜成像规律的应用，需要学生将理论知识与实际装置结合分析，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题考查凸透镜成像规律及透镜的应用，需结合光刻装置的工作原理分析各选项：首先明确缩图透镜为凸透镜，根据凸透镜成像规律，当物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，该原理应用于照相机；同时需区分凸透镜和凹透镜的矫正作用，以及光屏的作用。
【解析】
选项A：缩图透镜是凸透镜，但近视眼需用凹透镜矫正（凹透镜对光线有发散作用，能使像后移到视网膜上），而非凸透镜，故A错误。
选项B：要使镂空掩膜成缩小的像，根据凸透镜成像规律，物距应大于二倍焦距，因此镂空掩膜需位于缩图透镜的二倍焦距以外，故B错误。
选项C：题目明确“使镂空掩膜缩小的像成在硅片上”，说明成的是倒立、缩小的实像，不是放大的实像，故C错误。
选项D：硅片用于承接缩图透镜所成的像，相当于光屏，故D正确。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律、透镜的应用
【点评】
本题结合实际的光刻技术场景，考查凸透镜成像规律的应用，需要学生将理论知识与实际装置结合分析，难度适中。
【难度系数】
0.5
20.某同学利用图示装置来研究凸透镜成像.
(1)如图1所示,当凸透镜位于光具座上A处时,恰好在光屏上成清晰的像,成的是
(2)在保持(1)中蜡烛和光屏位置不变的情况下,将凸透镜向右移到B处(图中未标出),光屏上再次成清晰的像,成的是
(3)在上述探究活动中,若已知蜡烛与光屏间的距离为$L_0$,与凸透镜第一次所在位置A间的距离为$L$,如图2所示.则该透镜的焦距$f$
(1)如图1所示,当凸透镜位于光具座上A处时,恰好在光屏上成清晰的像,成的是
倒立
(选填“正立”或“倒立”)的像.蜡烛燃烧一段时间后,烛焰的像将位于光屏中心的上
方.(2)在保持(1)中蜡烛和光屏位置不变的情况下,将凸透镜向右移到B处(图中未标出),光屏上再次成清晰的像,成的是
缩小
(选填“放大”“等大”或“缩小”)的像.(3)在上述探究活动中,若已知蜡烛与光屏间的距离为$L_0$,与凸透镜第一次所在位置A间的距离为$L$,如图2所示.则该透镜的焦距$f$
＜
(选填“＞”“=”或“＜”)$L$,透镜先后两次所在位置A、B之间的距离$s=$$L_0-2L$
(用$L_0$、$L$表示).答案
20.(1)倒立 上 (2)缩小 (3)$＜$ $L_0-2L$
解析
【分析】
本题围绕凸透镜成像实验展开，需结合凸透镜成像规律、实像的特点、光路可逆原理分析各问题：首先根据物距与像距的关系判断实像的正倒，再结合过光心光线的传播方向判断蜡烛变短后像的位置；接着利用光路可逆分析移动透镜后的成像性质；最后结合第一次成像的物距、像距关系推导焦距范围和两次透镜的间距。
【解析】
(1) 图1中光屏上成清晰的实像，凸透镜成的实像都是倒立的，故第一空填“倒立”；蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据过凸透镜光心的光线传播方向不变，像会向上移动，因此像位于光屏中心的“上”方。
(2) 保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向右移，此时物距增大、像距减小，根据光路可逆原理，原来的物距和像距互换，此时物距大于像距，根据凸透镜成像规律，当物距大于2倍焦距时成倒立缩小的实像，故填“缩小”。
(3) 第一次成像时，物距$u=L$，像距$v=L_0-L$；由图1知物距小于像距，成倒立放大的实像，根据规律$f＜u＜2f$，即$f＜L＜2f$，故$f＜L$；根据光路可逆，第二次成像时物距为$L_0-L$、像距为$L$，因此两次透镜间距$s=(L_0-L)-L=L_0-2L$。
【答案】
(1)倒立；上 (2)缩小 (3)＜；$L_0-2L$
【知识点】
凸透镜成像规律；实像特点；光路可逆原理
【点评】
本题是凸透镜成像实验的经典题型，综合考查成像规律的应用、实验现象的分析，需要学生熟练掌握相关原理并能灵活推导，是初中物理光学的重点考查内容。
【难度系数】
0.6
本题围绕凸透镜成像实验展开，需结合凸透镜成像规律、实像的特点、光路可逆原理分析各问题：首先根据物距与像距的关系判断实像的正倒，再结合过光心光线的传播方向判断蜡烛变短后像的位置；接着利用光路可逆分析移动透镜后的成像性质；最后结合第一次成像的物距、像距关系推导焦距范围和两次透镜的间距。
【解析】
(1) 图1中光屏上成清晰的实像，凸透镜成的实像都是倒立的，故第一空填“倒立”；蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据过凸透镜光心的光线传播方向不变，像会向上移动，因此像位于光屏中心的“上”方。
(2) 保持蜡烛和光屏位置不变，将凸透镜向右移，此时物距增大、像距减小，根据光路可逆原理，原来的物距和像距互换，此时物距大于像距，根据凸透镜成像规律，当物距大于2倍焦距时成倒立缩小的实像，故填“缩小”。
(3) 第一次成像时，物距$u=L$，像距$v=L_0-L$；由图1知物距小于像距，成倒立放大的实像，根据规律$f＜u＜2f$，即$f＜L＜2f$，故$f＜L$；根据光路可逆，第二次成像时物距为$L_0-L$、像距为$L$，因此两次透镜间距$s=(L_0-L)-L=L_0-2L$。
【答案】
(1)倒立；上 (2)缩小 (3)＜；$L_0-2L$
【知识点】
凸透镜成像规律；实像特点；光路可逆原理
【点评】
本题是凸透镜成像实验的经典题型，综合考查成像规律的应用、实验现象的分析，需要学生熟练掌握相关原理并能灵活推导，是初中物理光学的重点考查内容。
【难度系数】
0.6
21.(2024·福建)我国某新型战斗机配有光电搜索跟踪系统，系统中的光学元件相当于晶状体，内置光电传感器相当于视网膜，成像原理与人眼相似.从空中拍摄地面物体时，物体在光电传感器上形成的像是（
A.倒立、缩小的实像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.正立、放大的虚像
A
）A.倒立、缩小的实像
B.倒立、等大的实像
C.倒立、放大的实像
D.正立、放大的虚像
答案
21.A
解析
【分析】首先明确题目中光学元件相当于晶状体，光电传感器相当于视网膜，成像与人眼相似，而人眼（或照相机）的成像原理基于凸透镜成像规律。当物体位于凸透镜2倍焦距以外时，会成倒立、缩小的实像；空中拍摄地面物体时，物体距离光学元件的距离远大于2倍焦距，据此结合凸透镜成像规律判断选项。
【解析】光学元件相当于凸透镜，根据凸透镜成像规律：当物距$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像。从空中拍摄地面物体时，物体到光学元件（晶状体）的距离（物距）远大于2倍焦距，因此在光电传感器（相当于视网膜）上形成倒立、缩小的实像，对应选项A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题结合人眼成像原理考查凸透镜成像规律的应用，贴近生活实际，属于基础应用类题目，难度适中，需学生掌握凸透镜成像的基本规律并能结合实际场景分析。
【难度系数】0.8
【解析】光学元件相当于凸透镜，根据凸透镜成像规律：当物距$u＞2f$时，成倒立、缩小的实像。从空中拍摄地面物体时，物体到光学元件（晶状体）的距离（物距）远大于2倍焦距，因此在光电传感器（相当于视网膜）上形成倒立、缩小的实像，对应选项A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题结合人眼成像原理考查凸透镜成像规律的应用，贴近生活实际，属于基础应用类题目，难度适中，需学生掌握凸透镜成像的基本规律并能结合实际场景分析。
【难度系数】0.8
