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实验 探究凸透镜成像的规律
小宋进入实验室准备做探究凸透镜成像规律的实验时，恰好看到窗户通过凸透镜在光屏上所成的清晰的像，如图甲所示，此时凸透镜和光屏分别在光具座的50 cm、61 cm刻度线处，如图乙所示。
(1)图甲光屏上窗户的像是倒立、的实像，生活中就是应用这一成像原理工作的。如果实验室只有焦距为10 cm和20 cm两种规格的凸透镜，根据他观察到的现象，可知光具座上凸透镜的焦距为cm。
(2)把点燃的蜡烛放在光具座的20 cm刻度线处，凸透镜、光屏保持如图乙所示的位置不变，调整烛焰、凸透镜和光屏高度，使三者的中心在。可以适当地向（选填“左”或“右”）移动光屏，使光屏上得到烛焰清晰的像。
(3)在(2)的基础上，把蜡烛向右移动一段距离，光屏上的像模糊了，可以在凸透镜和蜡烛之间适当位置放一个度数合适的（选填“近视”或“远视”）镜片，使光屏上再次呈现烛焰清晰的像。
小宋进入实验室准备做探究凸透镜成像规律的实验时，恰好看到窗户通过凸透镜在光屏上所成的清晰的像，如图甲所示，此时凸透镜和光屏分别在光具座的50 cm、61 cm刻度线处，如图乙所示。
(1)图甲光屏上窗户的像是倒立、的实像，生活中就是应用这一成像原理工作的。如果实验室只有焦距为10 cm和20 cm两种规格的凸透镜，根据他观察到的现象，可知光具座上凸透镜的焦距为cm。
(2)把点燃的蜡烛放在光具座的20 cm刻度线处，凸透镜、光屏保持如图乙所示的位置不变，调整烛焰、凸透镜和光屏高度，使三者的中心在。可以适当地向（选填“左”或“右”）移动光屏，使光屏上得到烛焰清晰的像。
(3)在(2)的基础上，把蜡烛向右移动一段距离，光屏上的像模糊了，可以在凸透镜和蜡烛之间适当位置放一个度数合适的（选填“近视”或“远视”）镜片，使光屏上再次呈现烛焰清晰的像。
答案
解：
(1) 窗户到凸透镜的距离远大于凸透镜到光屏的距离，此时成倒立、缩小的实像，生活中照相机就是应用这一成像原理工作的。
已知像距$v=61\mathrm{cm}-50\mathrm{cm}=11\mathrm{cm}$，成倒立缩小实像时满足$f＜v＜2f$：
若焦距为10cm，可得$10\mathrm{cm}＜11\mathrm{cm}＜20\mathrm{cm}$，符合条件；
若焦距为20cm，$v=11\mathrm{cm}＜f$，无法成实像，不符合要求，因此凸透镜焦距为10cm。
答案：缩小；照相机；10。
(2) 实验中调整烛焰、凸透镜和光屏高度，使三者的中心在同一高度，保证像成在光屏中央。
蜡烛放在20cm刻度线处，此时物距$u=50\mathrm{cm}-20\mathrm{cm}=30\mathrm{cm}$，$u＞2f$，物距相比窗户成像时减小，像距需要增大，因此适当向右移动光屏，可得到烛焰清晰的像。
答案：同一高度；右。
(3) 蜡烛向右移动，物距减小，像距会变大，像成在光屏后方，要使光屏上重新得到清晰的像，需要在凸透镜和蜡烛之间放置对光线有会聚作用的透镜，远视镜片是对光线有会聚作用的凸透镜，因此选远视。
答案：远视。
(1) 窗户到凸透镜的距离远大于凸透镜到光屏的距离，此时成倒立、缩小的实像，生活中照相机就是应用这一成像原理工作的。
已知像距$v=61\mathrm{cm}-50\mathrm{cm}=11\mathrm{cm}$，成倒立缩小实像时满足$f＜v＜2f$：
若焦距为10cm，可得$10\mathrm{cm}＜11\mathrm{cm}＜20\mathrm{cm}$，符合条件；
若焦距为20cm，$v=11\mathrm{cm}＜f$，无法成实像，不符合要求，因此凸透镜焦距为10cm。
答案：缩小；照相机；10。
(2) 实验中调整烛焰、凸透镜和光屏高度，使三者的中心在同一高度，保证像成在光屏中央。
蜡烛放在20cm刻度线处，此时物距$u=50\mathrm{cm}-20\mathrm{cm}=30\mathrm{cm}$，$u＞2f$，物距相比窗户成像时减小，像距需要增大，因此适当向右移动光屏，可得到烛焰清晰的像。
答案：同一高度；右。
(3) 蜡烛向右移动，物距减小，像距会变大，像成在光屏后方，要使光屏上重新得到清晰的像，需要在凸透镜和蜡烛之间放置对光线有会聚作用的透镜，远视镜片是对光线有会聚作用的凸透镜，因此选远视。
答案：远视。
解析
【分析】
首先分析第(1)问：窗户作为物体，到凸透镜的距离远大于像距，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，该原理应用于照相机；再结合像距与焦距的关系，缩小实像时像距满足f＜v＜2f，计算像距后验证两种焦距，确定凸透镜焦距。
第(2)问：实验前需调整三者中心在同一高度，保证像成在光屏中央；蜡烛移动后物距减小，根据“物近像远像变大”，需增大像距，因此移动光屏方向可确定。
第(3)问：蜡烛右移后像成在光屏后方，需放置会聚光线的透镜，结合近视、远视镜片的作用，选择合适镜片。
【解析】
(1) 窗户到凸透镜的距离远大于像距，像距v=61cm-50cm=11cm，根据凸透镜成像规律，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，生活中照相机应用此原理；成倒立缩小实像时，像距满足f＜v＜2f，若焦距为10cm，10cm＜11cm＜20cm，符合条件；若焦距为20cm，11cm＜20cm，无法成实像，故凸透镜焦距为10cm。
(2) 实验时需调整烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，确保像成在光屏中央；蜡烛放在20cm刻度线处，物距u=50cm-20cm=30cm，物距减小，根据凸透镜成像规律，物近像远像变大，需增大像距，因此向右移动光屏。
(3) 蜡烛向右移动，物距减小，像距变大，像成在光屏后方，要使像重新成在光屏上，需放置对光线有会聚作用的透镜，远视镜片是凸透镜，对光线有会聚作用，故选远视。
【答案】
(1) 缩小；照相机；10
(2) 同一高度；右
(3) 远视
【知识点】
凸透镜成像规律；实验器材调整；透镜的应用
【点评】
本题围绕探究凸透镜成像规律的实验展开，考查成像规律应用、实验操作要求及透镜作用，属于基础实验题，侧重核心知识点的理解与应用。
【难度系数】
0.7
首先分析第(1)问：窗户作为物体，到凸透镜的距离远大于像距，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，该原理应用于照相机；再结合像距与焦距的关系，缩小实像时像距满足f＜v＜2f，计算像距后验证两种焦距，确定凸透镜焦距。
第(2)问：实验前需调整三者中心在同一高度，保证像成在光屏中央；蜡烛移动后物距减小，根据“物近像远像变大”，需增大像距，因此移动光屏方向可确定。
第(3)问：蜡烛右移后像成在光屏后方，需放置会聚光线的透镜，结合近视、远视镜片的作用，选择合适镜片。
【解析】
(1) 窗户到凸透镜的距离远大于像距，像距v=61cm-50cm=11cm，根据凸透镜成像规律，当u＞2f时，成倒立、缩小的实像，生活中照相机应用此原理；成倒立缩小实像时，像距满足f＜v＜2f，若焦距为10cm，10cm＜11cm＜20cm，符合条件；若焦距为20cm，11cm＜20cm，无法成实像，故凸透镜焦距为10cm。
(2) 实验时需调整烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，确保像成在光屏中央；蜡烛放在20cm刻度线处，物距u=50cm-20cm=30cm，物距减小，根据凸透镜成像规律，物近像远像变大，需增大像距，因此向右移动光屏。
(3) 蜡烛向右移动，物距减小，像距变大，像成在光屏后方，要使像重新成在光屏上，需放置对光线有会聚作用的透镜，远视镜片是凸透镜，对光线有会聚作用，故选远视。
【答案】
(1) 缩小；照相机；10
(2) 同一高度；右
(3) 远视
【知识点】
凸透镜成像规律；实验器材调整；透镜的应用
【点评】
本题围绕探究凸透镜成像规律的实验展开，考查成像规律应用、实验操作要求及透镜作用，属于基础实验题，侧重核心知识点的理解与应用。
【难度系数】
0.7
1.校园内外安装了许多监控探头，监控探头中的镜头相当于（）
A.凸透镜
B.凹透镜
C.凸面镜
D.三棱镜
A.凸透镜
B.凹透镜
C.凸面镜
D.三棱镜
答案
A
解析
【分析】首先明确监控探头的功能是拍摄景物，需要成清晰的实像。回忆各光学元件的成像特点：凸透镜可成实像，当物距大于2倍焦距时成倒立缩小的实像，符合监控探头的成像需求；凹透镜成正立缩小的虚像，无法用于拍摄实像；凸面镜是反射镜，成虚像，主要用于扩大视野；三棱镜用于光的色散，不用于成像。据此判断选项。
【解析】监控探头的成像原理与照相机一致，其镜头相当于凸透镜，利用凸透镜物距大于2倍焦距时成倒立、缩小实像的原理工作。选项B凹透镜成虚像，不符合拍摄实像的要求；选项C凸面镜是反射元件，成虚像，不用于成像拍摄；选项D三棱镜用于光的色散，不具备成像功能。因此正确答案为A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像应用、常见光学元件识别
【点评】本题考查生活中常见光学元件的应用，属于初中物理光学基础题，需要学生掌握凸透镜在实际设备中的应用实例，难度较低。
【难度系数】0.8
【解析】监控探头的成像原理与照相机一致，其镜头相当于凸透镜，利用凸透镜物距大于2倍焦距时成倒立、缩小实像的原理工作。选项B凹透镜成虚像，不符合拍摄实像的要求；选项C凸面镜是反射元件，成虚像，不用于成像拍摄；选项D三棱镜用于光的色散，不具备成像功能。因此正确答案为A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像应用、常见光学元件识别
【点评】本题考查生活中常见光学元件的应用，属于初中物理光学基础题，需要学生掌握凸透镜在实际设备中的应用实例，难度较低。
【难度系数】0.8
2. 2026年5月24日，搭载神舟二十三号载人飞船的长征二号F遥二十三运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，我国空间站建设又跨出了关键一步。王大爷从报纸上看到这一消息时，感到无比自豪。他用放大镜读报时透过镜片看到的文字是（）
A.倒立、缩小的实像
B.正立、放大的虚像
C.倒立、放大的实像
D.正立、缩小的虚像
A.倒立、缩小的实像
B.正立、放大的虚像
C.倒立、放大的实像
D.正立、缩小的虚像
答案
B
解析
【分析】首先明确放大镜是利用凸透镜成像原理工作的，需回忆凸透镜成像规律：当物体位于凸透镜一倍焦距以内时，成正立、放大的虚像；当物体在一倍到二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像；当物体在二倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像。用放大镜读报时，报纸上的文字到放大镜的距离小于一倍焦距，成像符合正立、放大虚像的特点，据此判断选项。
【解析】放大镜属于凸透镜，其成像规律为：当物距$u ＜$焦距$f$时，成正立、放大的虚像。用放大镜读报时，报纸上的文字作为物体，到放大镜的距离小于一倍焦距，因此透过镜片看到的是正立、放大的虚像，对应选项B。
【答案】B
【知识点】凸透镜成像规律、放大镜原理
【点评】本题考查凸透镜成像规律在放大镜中的应用，属于光学基础知识点，难度较低，只要掌握放大镜的成像特点即可快速选出正确答案。
【难度系数】0.7
【解析】放大镜属于凸透镜，其成像规律为：当物距$u ＜$焦距$f$时，成正立、放大的虚像。用放大镜读报时，报纸上的文字作为物体，到放大镜的距离小于一倍焦距，因此透过镜片看到的是正立、放大的虚像，对应选项B。
【答案】B
【知识点】凸透镜成像规律、放大镜原理
【点评】本题考查凸透镜成像规律在放大镜中的应用，属于光学基础知识点，难度较低，只要掌握放大镜的成像特点即可快速选出正确答案。
【难度系数】0.7
3.某兴趣小组开展“创新服务生活，科技改变未来”的科技创新活动，模拟制作一款智能行驶玩具车。该玩具车利用车载传感器（摄像头、雷达）采集并生成道路特征数据，完成自动驾驶。对于作为传感器之一的摄像头，下列说法正确的是（）
A.摄像头的镜头相当于一个凹透镜
B.遇到障碍物时，要想生成更大的像，镜头应该向前伸
C.摄像头成的像是正立的虚像
D.成像时障碍物到镜头的距离小于2倍焦距
A.摄像头的镜头相当于一个凹透镜
B.遇到障碍物时，要想生成更大的像，镜头应该向前伸
C.摄像头成的像是正立的虚像
D.成像时障碍物到镜头的距离小于2倍焦距
答案
B
解析
【分析】
首先明确摄像头的镜头属于凸透镜，需结合凸透镜成像规律分析各选项：凸透镜成像时，当物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像（对应摄像头、照相机的成像原理），且遵循“物近像远像变大，物远像近像变小”的规律。接下来逐一判断选项的正误。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：摄像头的镜头相当于凸透镜，而非凹透镜，A错误；
2. 选项B：根据凸透镜成像“物近像远像变大”，要生成更大的像，需增大像距，即镜头向前伸（靠近障碍物的同时，像距变大），B正确；
3. 选项C：摄像头成的是倒立、缩小的实像，不是正立的虚像，C错误；
4. 选项D：摄像头成像时，障碍物到镜头的距离（物距）需大于2倍焦距，才能成倒立缩小的实像，D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律、照相机原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律在摄像头中的实际应用，属于初中物理光学部分的基础考点，需牢记凸透镜成像规律及对应应用场景。
【难度系数】
0.7
首先明确摄像头的镜头属于凸透镜，需结合凸透镜成像规律分析各选项：凸透镜成像时，当物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像（对应摄像头、照相机的成像原理），且遵循“物近像远像变大，物远像近像变小”的规律。接下来逐一判断选项的正误。
【解析】
逐一分析各选项：
1. 选项A：摄像头的镜头相当于凸透镜，而非凹透镜，A错误；
2. 选项B：根据凸透镜成像“物近像远像变大”，要生成更大的像，需增大像距，即镜头向前伸（靠近障碍物的同时，像距变大），B正确；
3. 选项C：摄像头成的是倒立、缩小的实像，不是正立的虚像，C错误；
4. 选项D：摄像头成像时，障碍物到镜头的距离（物距）需大于2倍焦距，才能成倒立缩小的实像，D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律、照相机原理
【点评】
本题考查凸透镜成像规律在摄像头中的实际应用，属于初中物理光学部分的基础考点，需牢记凸透镜成像规律及对应应用场景。
【难度系数】
0.7
