登录
5. [北京期中]如图所示是“探究凸透镜成像的规律”实验，O为凸透镜光心，位于“50 cm”刻度线处，刻度尺与主光轴重合。来自蜡烛的光束a、b均平行于主光轴，光束a经透镜折射后，折射光线过主光轴上“60 cm”刻度线处。下列说法中正确的是（
A.该凸透镜的焦距为60 cm
B.烛焰经透镜成像的特点与照相机成像特点相同
C.光束b经透镜折射后，折射光交主光轴上“50～60 cm”刻度线之间
D.仅改用焦距为15 cm的凸透镜继续实验，蜡烛的像将左移
B
）A.该凸透镜的焦距为60 cm
B.烛焰经透镜成像的特点与照相机成像特点相同
C.光束b经透镜折射后，折射光交主光轴上“50～60 cm”刻度线之间
D.仅改用焦距为15 cm的凸透镜继续实验，蜡烛的像将左移
答案
5.B 【点拨】平行于主光轴的光经凸透镜折射后过焦点，焦点到光心的距离为焦距，由图可知，焦距f＝10.0 cm，故A错误；此时物距u＝30.0 cm，大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，与照相机成像特点一致，故B正确；光束b与主光轴平行，折射后应该过焦点，故应该过主光轴上60 cm刻度线处，故C错误；改用焦距为15 cm的凸透镜继续实验，凸透镜折光能力变弱，使成像远离凸透镜，即蜡烛的像将右移，故D错误。
解析
【分析】
本题考查凸透镜成像规律的应用，解题思路如下：①利用“平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点”的规律，先计算凸透镜的焦距；②确定物距，结合焦距判断成像特点，对应照相机的成像原理；③分析平行于主光轴的光线b的折射路径，判断选项C；④分析更换不同焦距的凸透镜时，像的位置变化，判断选项D。
【解析】
1. 计算焦距：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，由图可知，焦点在60cm刻度线处，光心O在50cm刻度线处，因此焦距$f=60\mathrm{cm}-50\mathrm{cm}=10\mathrm{cm}$，故A选项错误。
2. 判断成像特点：蜡烛在20cm刻度线处，物距$u=50\mathrm{cm}-20\mathrm{cm}=30\mathrm{cm}$，满足$u＞2f$，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，与照相机成像特点一致，故B选项正确。
3. 分析光线b的折射：光束b平行于主光轴，经凸透镜折射后应过焦点（60cm刻度线处），而非50~60cm之间，故C选项错误。
4. 分析焦距变化的影响：改用焦距为15cm的凸透镜，焦距变大，会聚能力变弱，像距会增大，蜡烛的像将右移，故D选项错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律、凸透镜焦距、凸透镜特殊光线
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础应用题，核心考查平行于主光轴的光线的折射规律、物距与焦距的关系对成像特点的影响，以及焦距变化对像位置的影响，属于常规题型，需熟练掌握相关知识点。
【难度系数】
0.6
本题考查凸透镜成像规律的应用，解题思路如下：①利用“平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点”的规律，先计算凸透镜的焦距；②确定物距，结合焦距判断成像特点，对应照相机的成像原理；③分析平行于主光轴的光线b的折射路径，判断选项C；④分析更换不同焦距的凸透镜时，像的位置变化，判断选项D。
【解析】
1. 计算焦距：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点，由图可知，焦点在60cm刻度线处，光心O在50cm刻度线处，因此焦距$f=60\mathrm{cm}-50\mathrm{cm}=10\mathrm{cm}$，故A选项错误。
2. 判断成像特点：蜡烛在20cm刻度线处，物距$u=50\mathrm{cm}-20\mathrm{cm}=30\mathrm{cm}$，满足$u＞2f$，此时凸透镜成倒立、缩小的实像，与照相机成像特点一致，故B选项正确。
3. 分析光线b的折射：光束b平行于主光轴，经凸透镜折射后应过焦点（60cm刻度线处），而非50~60cm之间，故C选项错误。
4. 分析焦距变化的影响：改用焦距为15cm的凸透镜，焦距变大，会聚能力变弱，像距会增大，蜡烛的像将右移，故D选项错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律、凸透镜焦距、凸透镜特殊光线
【点评】
本题是凸透镜成像规律的基础应用题，核心考查平行于主光轴的光线的折射规律、物距与焦距的关系对成像特点的影响，以及焦距变化对像位置的影响，属于常规题型，需熟练掌握相关知识点。
【难度系数】
0.6
6. 某同学在做“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离$v$与物到凸透镜的距离$u$的关系图像，如图所示。下列说法正确的是（
A.该凸透镜的焦距$f=16\ \mathrm{cm}$
B.$u=10\ \mathrm{cm}$时，光屏上得到的是放大的像
C.当$u=6\ \mathrm{cm}$时，在光屏上得到的是倒立、缩小的实像
D.把物体从距凸透镜$30\ \mathrm{cm}$处移动到距凸透镜$10\ \mathrm{cm}$处的过程中，像逐渐变小
B
）A.该凸透镜的焦距$f=16\ \mathrm{cm}$
B.$u=10\ \mathrm{cm}$时，光屏上得到的是放大的像
C.当$u=6\ \mathrm{cm}$时，在光屏上得到的是倒立、缩小的实像
D.把物体从距凸透镜$30\ \mathrm{cm}$处移动到距凸透镜$10\ \mathrm{cm}$处的过程中，像逐渐变小
答案
6.B
解析
【分析】
要解决这道题，首先利用凸透镜成像规律中“当物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距（u=v=2f）”的特点，从v-u图像中找到u=v的点，计算出凸透镜的焦距；再根据焦距，分析每个选项中物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律判断选项的正误。
【解析】
1. 计算焦距：根据凸透镜成像规律，当u=2f时，v=2f，即物距等于像距时，u=v=2f。从图像可知，当u=16cm时，v=16cm，因此2f=16cm，解得f=8cm。
2. 分析各选项：
选项A：由上述计算得f=8cm，不是16cm，A错误。
选项B：当u=10cm时，f=8cm，满足f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，实像可呈现在光屏上，B正确。
选项C：当u=6cm时，u＜f，根据成像规律，此时成正立、放大的虚像，虚像不能在光屏上呈现，C错误。
选项D：物体从距凸透镜30cm（u＞2f）移动到10cm（f＜u＜2f）的过程中，根据“物近像远像变大”的规律，像应逐渐变大，D错误。
【答案】
6.B
【知识点】
凸透镜成像规律，v-u图像分析
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是从v-u图像中确定焦距，再结合成像规律分析各选项，属于基础题型，需熟练掌握成像规律的内容。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，首先利用凸透镜成像规律中“当物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距（u=v=2f）”的特点，从v-u图像中找到u=v的点，计算出凸透镜的焦距；再根据焦距，分析每个选项中物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律判断选项的正误。
【解析】
1. 计算焦距：根据凸透镜成像规律，当u=2f时，v=2f，即物距等于像距时，u=v=2f。从图像可知，当u=16cm时，v=16cm，因此2f=16cm，解得f=8cm。
2. 分析各选项：
选项A：由上述计算得f=8cm，不是16cm，A错误。
选项B：当u=10cm时，f=8cm，满足f＜u＜2f，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像，实像可呈现在光屏上，B正确。
选项C：当u=6cm时，u＜f，根据成像规律，此时成正立、放大的虚像，虚像不能在光屏上呈现，C错误。
选项D：物体从距凸透镜30cm（u＞2f）移动到10cm（f＜u＜2f）的过程中，根据“物近像远像变大”的规律，像应逐渐变大，D错误。
【答案】
6.B
【知识点】
凸透镜成像规律，v-u图像分析
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是从v-u图像中确定焦距，再结合成像规律分析各选项，属于基础题型，需熟练掌握成像规律的内容。
【难度系数】
0.5
7. （实验数据分析）[无锡模拟改编]探究凸透镜成像规律的实验中，实验装置如图所示。小鹿利用图中器材进行实验，下表是他记录的几组数据，小鸣认为其中的第
5
组数据不是在真实实验情境中获得的，依据是该组数据像距为110.0 cm，光具座长度不够
。若实验中烛焰的高度大于凸透镜的直径，在足够大的光屏上能
（选填“能”或“不能”）成清晰且完整的像。答案
7. 5；该组数据像距为110.0 cm，光具座长度不够；能
解析
【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律和实验实际情况分析：首先根据实验数据确定凸透镜焦距，再结合光具座的量程判断数据是否合理；最后根据凸透镜成像的本质，分析烛焰高度大于透镜直径时的成像情况。步骤1：从实验数据中找到物距等于2倍焦距的组，计算凸透镜焦距；步骤2：结合光具座常见量程，判断各组像距是否在量程内，找出不符合实际的组；步骤3：根据凸透镜成像原理，分析烛焰高度大于透镜直径时的成像情况。
【解析】
1. 确定凸透镜焦距：根据凸透镜成像规律，当物距$u=2f$时，像距$v=2f$，成倒立、等大的实像。从实验数据可知，当$u=30\ \mathrm{cm}$时，$v=30\ \mathrm{cm}$，因此$2f=30\ \mathrm{cm}$，解得焦距$f=15\ \mathrm{cm}$。
2. 判断不合理的数据：实验所用光具座的最大量程通常为$100\ \mathrm{cm}$，第5组数据的像距为$110.0\ \mathrm{cm}$，超过光具座量程，无法在实验中实现，因此第5组数据不是真实实验获得的。
3. 分析成像情况：凸透镜成像是物体发出的光线经透镜折射后会聚形成的，烛焰高度大于凸透镜直径时，透镜仍能折射烛焰各部分的光线，只要光屏足够大，就能会聚成清晰、完整的像，因此光屏上能成清晰且完整的像。
【答案】
5；该组数据像距为110.0 cm，光具座长度不够；能
【知识点】
凸透镜成像规律；实验器材使用；实像形成原理
【点评】
本题结合凸透镜成像规律与实验实际情境，考查学生对实验数据合理性的分析能力，以及对成像本质的理解，需将理论知识与实验操作实际结合，难度适中。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律和实验实际情况分析：首先根据实验数据确定凸透镜焦距，再结合光具座的量程判断数据是否合理；最后根据凸透镜成像的本质，分析烛焰高度大于透镜直径时的成像情况。步骤1：从实验数据中找到物距等于2倍焦距的组，计算凸透镜焦距；步骤2：结合光具座常见量程，判断各组像距是否在量程内，找出不符合实际的组；步骤3：根据凸透镜成像原理，分析烛焰高度大于透镜直径时的成像情况。
【解析】
1. 确定凸透镜焦距：根据凸透镜成像规律，当物距$u=2f$时，像距$v=2f$，成倒立、等大的实像。从实验数据可知，当$u=30\ \mathrm{cm}$时，$v=30\ \mathrm{cm}$，因此$2f=30\ \mathrm{cm}$，解得焦距$f=15\ \mathrm{cm}$。
2. 判断不合理的数据：实验所用光具座的最大量程通常为$100\ \mathrm{cm}$，第5组数据的像距为$110.0\ \mathrm{cm}$，超过光具座量程，无法在实验中实现，因此第5组数据不是真实实验获得的。
3. 分析成像情况：凸透镜成像是物体发出的光线经透镜折射后会聚形成的，烛焰高度大于凸透镜直径时，透镜仍能折射烛焰各部分的光线，只要光屏足够大，就能会聚成清晰、完整的像，因此光屏上能成清晰且完整的像。
【答案】
5；该组数据像距为110.0 cm，光具座长度不够；能
【知识点】
凸透镜成像规律；实验器材使用；实像形成原理
【点评】
本题结合凸透镜成像规律与实验实际情境，考查学生对实验数据合理性的分析能力，以及对成像本质的理解，需将理论知识与实验操作实际结合，难度适中。
【难度系数】
0.5
8. ★★★(小制作)[南通模拟] 小明用两个粗细相差不多的纸筒M、N、焦距为$f$的凸透镜、半透明薄膜制作模型照相机，如图所示。
(1)薄膜相当于
(2)通过调节，使薄膜位于凸透镜的
(3)要在薄膜上看到近处景物清晰的像，小明的操作是
(1)薄膜相当于
光屏
的作用，它应蒙在图中纸筒N的左
端。(2)通过调节，使薄膜位于凸透镜的
$f∼2f$
（选填“$f∼2f$”或“$2f$”）范围内，可在薄膜上看到远处景物清晰倒立的像，像是缩小
（选填“缩小”或“放大”）的。(3)要在薄膜上看到近处景物清晰的像，小明的操作是
使半透明薄膜远离凸透镜
。答案
8.(1)光屏；左 (2)$f～2f$；缩小 (3)使半透明薄膜远离凸透镜
解析
【分析】
本题考查模型照相机的制作及凸透镜成像规律的应用。解题思路：首先明确实际照相机的结构与成像原理，对应模型中各部分的作用；再根据凸透镜成像规律，分析不同物距下像距的范围及像的特点，最后结合“物近像远像变大”的规律，判断看近处景物时的操作。
【解析】
(1) 实际照相机中，光屏用于承接实像，模型里的半透明薄膜作用与光屏相同；观察装置，凸透镜在左侧纸筒M的左端，为了在凸透镜的像侧承接像，薄膜应蒙在纸筒N的左端。
(2) 远处景物的物距大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律，当物距$u＞2f$时，像距$v$满足$f＜v＜2f$，成倒立、缩小的实像，因此薄膜需位于凸透镜的$f～2f$范围内，成缩小的像。
(3) 看近处景物时，物距减小，根据“物近像远像变大”的规律，像距需增大，因此要使半透明薄膜远离凸透镜，才能得到清晰的像。
【答案】
(1)光屏；左 (2)$f～2f$；缩小 (3)使半透明薄膜远离凸透镜
【知识点】
凸透镜成像规律；照相机原理
【点评】
本题结合模型小制作考查凸透镜成像规律的应用，将物理知识与实际操作结合，需理解物距、像距的变化关系，难度适中。
【难度系数】
0.5
本题考查模型照相机的制作及凸透镜成像规律的应用。解题思路：首先明确实际照相机的结构与成像原理，对应模型中各部分的作用；再根据凸透镜成像规律，分析不同物距下像距的范围及像的特点，最后结合“物近像远像变大”的规律，判断看近处景物时的操作。
【解析】
(1) 实际照相机中，光屏用于承接实像，模型里的半透明薄膜作用与光屏相同；观察装置，凸透镜在左侧纸筒M的左端，为了在凸透镜的像侧承接像，薄膜应蒙在纸筒N的左端。
(2) 远处景物的物距大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律，当物距$u＞2f$时，像距$v$满足$f＜v＜2f$，成倒立、缩小的实像，因此薄膜需位于凸透镜的$f～2f$范围内，成缩小的像。
(3) 看近处景物时，物距减小，根据“物近像远像变大”的规律，像距需增大，因此要使半透明薄膜远离凸透镜，才能得到清晰的像。
【答案】
(1)光屏；左 (2)$f～2f$；缩小 (3)使半透明薄膜远离凸透镜
【知识点】
凸透镜成像规律；照相机原理
【点评】
本题结合模型小制作考查凸透镜成像规律的应用，将物理知识与实际操作结合，需理解物距、像距的变化关系，难度适中。
【难度系数】
0.5
9. （科学推理）[苏州中考]探究凸透镜成像的规律时，把蜡烛、凸透镜和光屏置于光具座上，先固定好点燃的蜡烛和光屏，再移动凸透镜。当凸透镜距离蜡烛为16 cm和24 cm时，光屏上先后两次都呈现烛焰清晰的像。下列说法正确的是（
A.第一次的像是缩小的
B.第二次的像比第一次大
C.蜡烛和光屏间的距离是40 cm
D.凸透镜的焦距是20 cm
C
）A.第一次的像是缩小的
B.第二次的像比第一次大
C.蜡烛和光屏间的距离是40 cm
D.凸透镜的焦距是20 cm
答案
9.C 【点拨】当凸透镜距离蜡烛为16 cm和24 cm时，均可在光屏上得到清晰像，是两个互逆的光路，所以$u_1＝v_2$，$v_1＝u_2$，蜡烛和光屏间的距离是16 cm＋24 cm＝40 cm，根据凸透镜成实像的特点可以得到：当凸透镜距离蜡烛为16 cm时，应该为$f＜16\ \mathrm{cm}＜2f$①，即物距大于1倍焦距小于2倍焦距，成倒立、放大的实像；当凸透镜距离蜡烛为24 cm时，应该为$24\ \mathrm{cm}＞2f$②，即物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，根据①②可得$8\ \mathrm{cm}＜f＜12\ \mathrm{cm}$，根据成像分析可知，第一次的像是放大的，第二次的像比第一次小，故AB错误，C正确；凸透镜的焦距范围是$8\ \mathrm{cm}＜f＜12\ \mathrm{cm}$，故D错误。故选C。
解析
【分析】首先明确题目中“蜡烛和光屏固定，移动凸透镜两次成清晰实像”的条件，利用凸透镜成像时光路可逆的规律，可知两次成像的物距与像距互换，即第一次的物距等于第二次的像距，第一次的像距等于第二次的物距，由此可先算出蜡烛和光屏间的距离；再结合凸透镜成实像的规律（物距与焦距的关系对应像的性质），分别分析两次成像的物距、像距与焦距的关系，进而判断各选项的正误。
【解析】根据凸透镜成像的光路可逆原理，当凸透镜两次成清晰实像时，第一次的物距$u_1=16\ \mathrm{cm}$对应第二次的像距$v_2=16\ \mathrm{cm}$，第一次的像距$v_1$对应第二次的物距$u_2=24\ \mathrm{cm}$，因此蜡烛和光屏间的距离为$u_1 + v_1 = 16\ \mathrm{cm} + 24\ \mathrm{cm} = 40\ \mathrm{cm}$，故选项C正确。
接下来分析焦距范围和像的性质：
1. 第一次成像时，物距$u_1=16\ \mathrm{cm}$，像距$v_1=40\ \mathrm{cm} - 16\ \mathrm{cm}=24\ \mathrm{cm}$，成实像满足$f ＜ u_1 ＜ 2f$，即$f ＜ 16\ \mathrm{cm} ＜ 2f$，解得$8\ \mathrm{cm} ＜ f ＜ 16\ \mathrm{cm}$；同时像距$v_1=24\ \mathrm{cm} ＞ 2f$，即$24\ \mathrm{cm} ＞ 2f$，解得$f ＜ 12\ \mathrm{cm}$，综合得$8\ \mathrm{cm} ＜ f ＜ 12\ \mathrm{cm}$，故选项D（焦距20cm）错误。
2. 第一次成像时，$f ＜ 16\ \mathrm{cm} ＜ 2f$，成倒立、放大的实像，故选项A（第一次像缩小）错误。
3. 第二次成像时，物距$u_2=24\ \mathrm{cm} ＞ 2f$，成倒立、缩小的实像，因此第二次的像比第一次小，选项B错误。
综上，正确答案为C。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律；光路可逆原理
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是利用光路可逆判断两次成像的物距与像距关系，进而推导总距离和焦距范围，需熟练掌握实像时物距、像距与焦距的对应关系，属于中考常规题型，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】根据凸透镜成像的光路可逆原理，当凸透镜两次成清晰实像时，第一次的物距$u_1=16\ \mathrm{cm}$对应第二次的像距$v_2=16\ \mathrm{cm}$，第一次的像距$v_1$对应第二次的物距$u_2=24\ \mathrm{cm}$，因此蜡烛和光屏间的距离为$u_1 + v_1 = 16\ \mathrm{cm} + 24\ \mathrm{cm} = 40\ \mathrm{cm}$，故选项C正确。
接下来分析焦距范围和像的性质：
1. 第一次成像时，物距$u_1=16\ \mathrm{cm}$，像距$v_1=40\ \mathrm{cm} - 16\ \mathrm{cm}=24\ \mathrm{cm}$，成实像满足$f ＜ u_1 ＜ 2f$，即$f ＜ 16\ \mathrm{cm} ＜ 2f$，解得$8\ \mathrm{cm} ＜ f ＜ 16\ \mathrm{cm}$；同时像距$v_1=24\ \mathrm{cm} ＞ 2f$，即$24\ \mathrm{cm} ＞ 2f$，解得$f ＜ 12\ \mathrm{cm}$，综合得$8\ \mathrm{cm} ＜ f ＜ 12\ \mathrm{cm}$，故选项D（焦距20cm）错误。
2. 第一次成像时，$f ＜ 16\ \mathrm{cm} ＜ 2f$，成倒立、放大的实像，故选项A（第一次像缩小）错误。
3. 第二次成像时，物距$u_2=24\ \mathrm{cm} ＞ 2f$，成倒立、缩小的实像，因此第二次的像比第一次小，选项B错误。
综上，正确答案为C。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律；光路可逆原理
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是利用光路可逆判断两次成像的物距与像距关系，进而推导总距离和焦距范围，需熟练掌握实像时物距、像距与焦距的对应关系，属于中考常规题型，难度适中。
【难度系数】0.6
