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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的规律，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】要解决此题，需先根据凸透镜成像公式$\frac{1}{f}=\frac{1}{u}+\frac{1}{v}$，结合图像求出凸透镜的焦距$f$，再依据凸透镜成像规律逐一分析各选项。首先观察图像确定$\frac{1}{u}$与$\frac{1}{v}$的关系，代入公式计算焦距，再根据物距与焦距的对应关系判断成像性质。
【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$\frac{1}{v}=10\ \mathrm{m^{-1}}$时，$\frac{1}{u}=0$，代入公式得$\frac{1}{f}=0 + 10\ \mathrm{m^{-1}}$，解得$f=0.1\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{cm}$。
结合凸透镜成像规律分析选项：
选项A：当$u=10\ \mathrm{cm}$时，$u=f$，此时凸透镜不成像，故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，故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，故C错误；
选项D：当$u=25\ \mathrm{cm}$时，$u＞2f$，成倒立、缩小的实像，故D正确。
【答案】D
【知识点】凸透镜成像规律；凸透镜成像公式
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是从图像中准确推导焦距，再结合物距与焦距的关系判断成像特点，需熟练掌握成像规律的内容。
【难度系数】0.4
【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$\frac{1}{v}=10\ \mathrm{m^{-1}}$时，$\frac{1}{u}=0$，代入公式得$\frac{1}{f}=0 + 10\ \mathrm{m^{-1}}$，解得$f=0.1\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{cm}$。
结合凸透镜成像规律分析选项：
选项A：当$u=10\ \mathrm{cm}$时，$u=f$，此时凸透镜不成像，故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，故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，故C错误；
选项D：当$u=25\ \mathrm{cm}$时，$u＞2f$，成倒立、缩小的实像，故D正确。
【答案】D
【知识点】凸透镜成像规律；凸透镜成像公式
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是从图像中准确推导焦距，再结合物距与焦距的关系判断成像特点，需熟练掌握成像规律的内容。
【难度系数】0.4
19.光刻技术的工作原理如图所示，用紫外光照射镂空掩膜，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，需逐一分析选项：首先回忆凸透镜成像规律（物距与像的性质的关系），以及透镜矫正视力的知识，再结合题目中“缩图透镜成缩小的像在硅片上”的条件判断各选项对错。
【解析】
选项A：缩图透镜是凸透镜，但近视眼的成因是晶状体折光能力过强，像成在视网膜前方，需用凹透镜矫正；凸透镜用于矫正远视眼，故A错误。
选项B：根据凸透镜成像规律，当物体成倒立、缩小的实像时，物距需大于二倍焦距（$u＞2f$），因此镂空掩膜应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，而非放大的实像，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】
本题结合光刻技术的实际场景，考查凸透镜成像规律的应用，属于基础光学题，需学生掌握凸透镜成像条件及透镜矫正视力的基础知识，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，需逐一分析选项：首先回忆凸透镜成像规律（物距与像的性质的关系），以及透镜矫正视力的知识，再结合题目中“缩图透镜成缩小的像在硅片上”的条件判断各选项对错。
【解析】
选项A：缩图透镜是凸透镜，但近视眼的成因是晶状体折光能力过强，像成在视网膜前方，需用凹透镜矫正；凸透镜用于矫正远视眼，故A错误。
选项B：根据凸透镜成像规律，当物体成倒立、缩小的实像时，物距需大于二倍焦距（$u＞2f$），因此镂空掩膜应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，而非放大的实像，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】
本题结合光刻技术的实际场景，考查凸透镜成像规律的应用，属于基础光学题，需学生掌握凸透镜成像条件及透镜矫正视力的基础知识，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)如图甲所示，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)在保持图甲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 $，如图乙所示.则该透镜的焦距$ f $
(1)如图甲所示，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)在保持图甲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 $，如图乙所示.则该透镜的焦距$ 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】
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律、实像特点及光路可逆原理分析：
1. 图甲中光屏上的像是实像，实像均为倒立；蜡烛变短后，根据过光心的光线传播方向不变，像会向上移动。
2. 保持蜡烛和光屏位置不变，凸透镜右移时，利用光路可逆，第一次的物距和像距互换，结合第一次成像的放大特点，可判断第二次成像的性质。
3. 第一次物距为L，成放大实像需满足f＜u＜2f，故f＜L；再结合蜡烛与光屏总距离L0，利用光路可逆推导A、B间的距离。
【解析】
(1) 光屏上能承接的像是实像，凸透镜成实像时一定是倒立的，故第一空填“倒立”；蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据“过光心的光线传播方向不变”，烛焰的像会向上移动，位于光屏中心的上方，故第二空填“上”。
(2) 保持蜡烛和光屏位置不变，凸透镜向右移动，根据光路可逆原理，第一次成像的物距和像距会互换。第一次成清晰像时，物距小于像距（成放大实像的条件），互换后物距大于像距，此时成倒立、缩小的实像，故填“缩小”。
(3) 第一次凸透镜在A处时，物距u=L，成倒立、放大的实像，根据凸透镜成像规律，成放大实像需满足f＜u＜2f，因此f＜L；蜡烛与光屏间的距离为L0，第一次的像距v=L0-L。根据光路可逆，凸透镜移到B处时，新物距等于第一次的像距v=L0-L，新像距等于第一次的物距u=L，所以A、B之间的距离s=(L0-L)-L=L0-2L，故焦距f＜L，距离s=L0-2L。
【答案】
(1)倒立；上 (2)缩小 (3)＜；$L_0-2L$
【知识点】
凸透镜成像规律；光路可逆
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，结合光路可逆分析凸透镜移动后的成像情况，需学生理解实像特点、成像规律及光路可逆原理，是初中物理光学的常规题型。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律、实像特点及光路可逆原理分析：
1. 图甲中光屏上的像是实像，实像均为倒立；蜡烛变短后，根据过光心的光线传播方向不变，像会向上移动。
2. 保持蜡烛和光屏位置不变，凸透镜右移时，利用光路可逆，第一次的物距和像距互换，结合第一次成像的放大特点，可判断第二次成像的性质。
3. 第一次物距为L，成放大实像需满足f＜u＜2f，故f＜L；再结合蜡烛与光屏总距离L0，利用光路可逆推导A、B间的距离。
【解析】
(1) 光屏上能承接的像是实像，凸透镜成实像时一定是倒立的，故第一空填“倒立”；蜡烛燃烧变短，烛焰向下移动，根据“过光心的光线传播方向不变”，烛焰的像会向上移动，位于光屏中心的上方，故第二空填“上”。
(2) 保持蜡烛和光屏位置不变，凸透镜向右移动，根据光路可逆原理，第一次成像的物距和像距会互换。第一次成清晰像时，物距小于像距（成放大实像的条件），互换后物距大于像距，此时成倒立、缩小的实像，故填“缩小”。
(3) 第一次凸透镜在A处时，物距u=L，成倒立、放大的实像，根据凸透镜成像规律，成放大实像需满足f＜u＜2f，因此f＜L；蜡烛与光屏间的距离为L0，第一次的像距v=L0-L。根据光路可逆，凸透镜移到B处时，新物距等于第一次的像距v=L0-L，新像距等于第一次的物距u=L，所以A、B之间的距离s=(L0-L)-L=L0-2L，故焦距f＜L，距离s=L0-2L。
【答案】
(1)倒立；上 (2)缩小 (3)＜；$L_0-2L$
【知识点】
凸透镜成像规律；光路可逆
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，结合光路可逆分析凸透镜移动后的成像情况，需学生理解实像特点、成像规律及光路可逆原理，是初中物理光学的常规题型。
【难度系数】
0.5
21.(2023·宿豫区期末)如图所示，AC为入射光线，CB为折射光线，且AO＜(OB).已知AO=8 cm，该凸透镜的焦距可能是（
A.$f=8\ \mathrm{cm}$
B.$f=4\ \mathrm{cm}$
C.$f=6\ \mathrm{cm}$
D.$f=9\ \mathrm{cm}$
C
）A.$f=8\ \mathrm{cm}$
B.$f=4\ \mathrm{cm}$
C.$f=6\ \mathrm{cm}$
D.$f=9\ \mathrm{cm}$
答案
21.C
解析
【分析】
要解决本题，需结合凸透镜成像规律分析：已知AC为入射光线，CB为折射光线，AO是物距$u=8\ \mathrm{cm}$，OB是像距$v$，且$AO＜OB$即$v＞u$。根据凸透镜成像规律，当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，像距大于二倍焦距，此时成倒立放大的实像，像距大于物距，符合题目中$AO＜OB$的条件，据此推导焦距范围并匹配选项。
【解析】
已知物距$u=AO=8\ \mathrm{cm}$，且$AO＜OB$，即像距$v＞8\ \mathrm{cm}$。根据凸透镜成像规律：
当物体位于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，满足$f＜u＜2f$，此时像距$v＞2f$，成倒立、放大的实像，对应像距大于物距的情况。
代入$u=8\ \mathrm{cm}$，可得：
1. 由$f＜u＜2f$，得$f＜8\ \mathrm{cm}＜2f$，即$4\ \mathrm{cm}＜f＜8\ \mathrm{cm}$；
2. 结合$v＞2f$且$v＞8\ \mathrm{cm}$，验证选项：
A选项$f=8\ \mathrm{cm}$：此时$u=8\ \mathrm{cm}=2f$，像距$v=2f=8\ \mathrm{cm}$，即$AO=OB$，不符合$AO＜OB$，排除；
B选项$f=4\ \mathrm{cm}$：此时$u=8\ \mathrm{cm}=2f$，像距$v=8\ \mathrm{cm}$，同样$AO=OB$，不符合，排除；
C选项$f=6\ \mathrm{cm}$：满足$4\ \mathrm{cm}＜6\ \mathrm{cm}＜8\ \mathrm{cm}$，此时$2f=12\ \mathrm{cm}$，像距$v＞12\ \mathrm{cm}＞8\ \mathrm{cm}$，符合条件；
D选项$f=9\ \mathrm{cm}$：此时$u=8\ \mathrm{cm}＜f$，物体在一倍焦距内，成虚像，折射光线不会会聚到主光轴另一侧的B点，不符合，排除。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是根据物距与像距的大小关系判断成像位置，进而推导焦距范围，需熟练掌握凸透镜成实像时物距、像距与焦距的对应关系。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需结合凸透镜成像规律分析：已知AC为入射光线，CB为折射光线，AO是物距$u=8\ \mathrm{cm}$，OB是像距$v$，且$AO＜OB$即$v＞u$。根据凸透镜成像规律，当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，像距大于二倍焦距，此时成倒立放大的实像，像距大于物距，符合题目中$AO＜OB$的条件，据此推导焦距范围并匹配选项。
【解析】
已知物距$u=AO=8\ \mathrm{cm}$，且$AO＜OB$，即像距$v＞8\ \mathrm{cm}$。根据凸透镜成像规律：
当物体位于凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间时，满足$f＜u＜2f$，此时像距$v＞2f$，成倒立、放大的实像，对应像距大于物距的情况。
代入$u=8\ \mathrm{cm}$，可得：
1. 由$f＜u＜2f$，得$f＜8\ \mathrm{cm}＜2f$，即$4\ \mathrm{cm}＜f＜8\ \mathrm{cm}$；
2. 结合$v＞2f$且$v＞8\ \mathrm{cm}$，验证选项：
A选项$f=8\ \mathrm{cm}$：此时$u=8\ \mathrm{cm}=2f$，像距$v=2f=8\ \mathrm{cm}$，即$AO=OB$，不符合$AO＜OB$，排除；
B选项$f=4\ \mathrm{cm}$：此时$u=8\ \mathrm{cm}=2f$，像距$v=8\ \mathrm{cm}$，同样$AO=OB$，不符合，排除；
C选项$f=6\ \mathrm{cm}$：满足$4\ \mathrm{cm}＜6\ \mathrm{cm}＜8\ \mathrm{cm}$，此时$2f=12\ \mathrm{cm}$，像距$v＞12\ \mathrm{cm}＞8\ \mathrm{cm}$，符合条件；
D选项$f=9\ \mathrm{cm}$：此时$u=8\ \mathrm{cm}＜f$，物体在一倍焦距内，成虚像，折射光线不会会聚到主光轴另一侧的B点，不符合，排除。
【答案】
C
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是根据物距与像距的大小关系判断成像位置，进而推导焦距范围，需熟练掌握凸透镜成实像时物距、像距与焦距的对应关系。
【难度系数】
0.5
