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1[2025陕西渭南期末,中]在“探究凸透镜成像的规律”实验中,小明用高为4 cm的发光体(由发光二极管组成)作为物体,把凸透镜固定在如图甲所示的光具座50.0 cm刻度线处不动。如表所示是小明记录的凸透镜成实像时的部分实验数据。
丙
A B C D
(1)实验前需要调整发光体、凸透镜和光屏的中心在
(2)根据实验的数据推测,当把发光体放在光具座“0”刻度线处时,保持透镜位置不变,发光体通过凸透镜所成实像的高度
(3)小明用如图乙所示的LED发光灯制成的“F”字样的光源替换图甲中的发光体,保持“F”光源和凸透镜的位置如图甲不变,移动光屏又一次找到了清晰的像,从光屏右侧观察光屏,该像可能是图丙中的
(4)若将该凸透镜换成焦距为30.0 cm的凸透镜,发光体和凸透镜的位置如图甲不变,无论怎样在光具座上移动光屏,光屏上都不能得到清晰的像,原因是
丙
A B C D
(1)实验前需要调整发光体、凸透镜和光屏的中心在
同一高度
,目的是使像成在光屏中央
。分析表中数据可知,实验中所用凸透镜的焦距为10.0
cm。(2)根据实验的数据推测,当把发光体放在光具座“0”刻度线处时,保持透镜位置不变,发光体通过凸透镜所成实像的高度
小于
(填“大于”“小于”或“等于”)2 cm。(3)小明用如图乙所示的LED发光灯制成的“F”字样的光源替换图甲中的发光体,保持“F”光源和凸透镜的位置如图甲不变,移动光屏又一次找到了清晰的像,从光屏右侧观察光屏,该像可能是图丙中的
B
(填字母),该成像规律与照相机
(填“投影仪”或“照相机”)原理相同;另外请你分析小明用“F”光源代替原来发光体完成实验的优点是便于比较成像性质
。(4)若将该凸透镜换成焦距为30.0 cm的凸透镜,发光体和凸透镜的位置如图甲不变,无论怎样在光具座上移动光屏,光屏上都不能得到清晰的像,原因是
物体在焦点处不能成像
。答案
【解析】(1)实验中,为了使像成在光屏中央,应调整发光体、凸透镜和光屏的中心在同一高度上。由题意可知,发光体高4 cm,根据凸透镜成像规律可知,当物距等于像距等于二倍焦距时,成倒立、等大的实像,由表格可知,当像高等于发光体的高度4 cm时,物距等于20.0 cm,即u = 20.0 cm = 2f,故f = 10.0 cm。
(2)由表格数据可知,当物距为30.0 cm时,像高2 cm,当把发光体放在光具座“0”刻度线处时,保持透镜位置不变,则u' = 50.0 cm,根据凸透镜成实像时物远像近像变小的规律可知,像会缩小,因此像的高度小于2 cm。
(3)由图甲可知,物距为50.0 cm-20.0 cm=30.0 cm＞2f;根据凸透镜成像规律可知,此时像距应在一倍焦距与二倍焦距之间,保持光源和凸透镜的位置如图甲不变,移动光屏,使光屏在一倍焦距与二倍焦距之间,可以在光屏上看到倒立、缩小的实像,像与物体的左右、上下均相反,因此从光屏右侧观察光屏,该像可能是图丙中的B。照相机就是根据该成像原理工作的。用“F”光源代替原来的发光体,“F”光源左右、上下不对称,便于比较像与物的左右关系和正倒关系,即便于比较成像性质。
(4)若将该凸透镜换成焦距为30.0 cm的凸透镜,发光体和凸透镜的位置如图甲不变,则物距为30.0 cm,物距等于一倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,此时不能成像,因此无论怎样在光具座上移动光屏,光屏上都不能得到清晰的像。
(2)由表格数据可知,当物距为30.0 cm时,像高2 cm,当把发光体放在光具座“0”刻度线处时,保持透镜位置不变,则u' = 50.0 cm,根据凸透镜成实像时物远像近像变小的规律可知,像会缩小,因此像的高度小于2 cm。
(3)由图甲可知,物距为50.0 cm-20.0 cm=30.0 cm＞2f;根据凸透镜成像规律可知,此时像距应在一倍焦距与二倍焦距之间,保持光源和凸透镜的位置如图甲不变,移动光屏,使光屏在一倍焦距与二倍焦距之间,可以在光屏上看到倒立、缩小的实像,像与物体的左右、上下均相反,因此从光屏右侧观察光屏,该像可能是图丙中的B。照相机就是根据该成像原理工作的。用“F”光源代替原来的发光体,“F”光源左右、上下不对称,便于比较像与物的左右关系和正倒关系,即便于比较成像性质。
(4)若将该凸透镜换成焦距为30.0 cm的凸透镜,发光体和凸透镜的位置如图甲不变,则物距为30.0 cm,物距等于一倍焦距,根据凸透镜成像规律可知,此时不能成像,因此无论怎样在光具座上移动光屏,光屏上都不能得到清晰的像。
解析
【分析】
这道题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开，需结合实验操作要求、凸透镜成像规律逐步分析各问题：
1. 第一问：实验前调整三者中心的目的是让像成在光屏中央，求焦距需利用“物距等于2f时，成倒立等大实像，此时像高等于物高”的规律，从表格中找到对应数据计算焦距；
2. 第二问：根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律，物距越大像越小，对比两次物距大小判断像高变化；
3. 第三问：先计算图甲的物距，结合焦距判断成像性质，实像与物体左右、上下均相反，据此选对应像；再判断成像规律的应用；最后分析“F”光源的优点；
4. 第四问：计算更换透镜后的物距，结合新焦距判断物距与焦距的关系，明确不成像的原因。
【解析】
(1) 实验前调整发光体、凸透镜和光屏的中心在同一高度，目的是使像成在光屏中央，便于观察。当凸透镜成倒立、等大的实像时，物距u=2f，由表格可知，像高等于发光体高度4cm时，物距为20.0cm，即2f=20.0cm，故焦距f=10.0cm。
(2) 由表格数据，物距为30.0cm时像高为2cm；当发光体在0刻度线处时，物距u'=50.0cm，根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”，物距增大，像缩小，因此像的高度小于2cm。
(3) 图甲中物距u=50.0cm-20.0cm=30.0cm，已知f=10.0cm，故u＞2f，成倒立、缩小的实像，实像与物体左右、上下均相反，因此从光屏右侧观察，像为图丙中的B；该成像规律与照相机原理相同。用“F”光源代替发光体的优点是：“F”光源左右、上下不对称，便于比较像与物的左右关系和正倒关系，更清晰观察成像性质。
(4) 更换焦距为30.0cm的凸透镜后，物距仍为30.0cm，此时物距等于一倍焦距，根据凸透镜成像规律，物距等于焦距时不成像，因此光屏上无法得到清晰的像。
【答案】
(1) 同一高度；使像成在光屏中央；10.0
(2) 小于
(3) B；照相机；便于比较像与物的左右、上下关系，更清晰观察成像性质
(4) 物距等于一倍焦距，凸透镜不成像
【知识点】
凸透镜成像规律；凸透镜成像实验操作
【点评】
本题是凸透镜成像规律的综合实验题，考查实验操作要点、成像规律的应用及实验器材优化，需学生熟练掌握凸透镜成像基本规律，结合题目条件逐步分析，难度中等。
【难度系数】
0.5
这道题围绕“探究凸透镜成像的规律”实验展开，需结合实验操作要求、凸透镜成像规律逐步分析各问题：
1. 第一问：实验前调整三者中心的目的是让像成在光屏中央，求焦距需利用“物距等于2f时，成倒立等大实像，此时像高等于物高”的规律，从表格中找到对应数据计算焦距；
2. 第二问：根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”的规律，物距越大像越小，对比两次物距大小判断像高变化；
3. 第三问：先计算图甲的物距，结合焦距判断成像性质，实像与物体左右、上下均相反，据此选对应像；再判断成像规律的应用；最后分析“F”光源的优点；
4. 第四问：计算更换透镜后的物距，结合新焦距判断物距与焦距的关系，明确不成像的原因。
【解析】
(1) 实验前调整发光体、凸透镜和光屏的中心在同一高度，目的是使像成在光屏中央，便于观察。当凸透镜成倒立、等大的实像时，物距u=2f，由表格可知，像高等于发光体高度4cm时，物距为20.0cm，即2f=20.0cm，故焦距f=10.0cm。
(2) 由表格数据，物距为30.0cm时像高为2cm；当发光体在0刻度线处时，物距u'=50.0cm，根据凸透镜成实像时“物远像近像变小”，物距增大，像缩小，因此像的高度小于2cm。
(3) 图甲中物距u=50.0cm-20.0cm=30.0cm，已知f=10.0cm，故u＞2f，成倒立、缩小的实像，实像与物体左右、上下均相反，因此从光屏右侧观察，像为图丙中的B；该成像规律与照相机原理相同。用“F”光源代替发光体的优点是：“F”光源左右、上下不对称，便于比较像与物的左右关系和正倒关系，更清晰观察成像性质。
(4) 更换焦距为30.0cm的凸透镜后，物距仍为30.0cm，此时物距等于一倍焦距，根据凸透镜成像规律，物距等于焦距时不成像，因此光屏上无法得到清晰的像。
【答案】
(1) 同一高度；使像成在光屏中央；10.0
(2) 小于
(3) B；照相机；便于比较像与物的左右、上下关系，更清晰观察成像性质
(4) 物距等于一倍焦距，凸透镜不成像
【知识点】
凸透镜成像规律；凸透镜成像实验操作
【点评】
本题是凸透镜成像规律的综合实验题，考查实验操作要点、成像规律的应用及实验器材优化，需学生熟练掌握凸透镜成像基本规律，结合题目条件逐步分析，难度中等。
【难度系数】
0.5
2[2024四川巴中中考]在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜、光屏位于如图所示位置时，在光屏上出现一个清晰烛焰的像，其成像特点是（
A.倒立、放大的实像
B.倒立、放大的虚像
C.倒立、缩小的实像
D.正立、放大的虚像
A
）A.倒立、放大的实像
B.倒立、放大的虚像
C.倒立、缩小的实像
D.正立、放大的虚像
答案
【解析】虚像不能用光屏承接,故所成像为实像,由图可知,此时物距小于像距,根据凸透镜成像规律可知,成倒立、放大的实像,故A正确。故选A。
解析
【分析】首先，明确凸透镜成像实验中，实像可被光屏承接，虚像不能，据此判断像的类型；接着通过刻度尺读取蜡烛、凸透镜、光屏的位置，计算物距和像距；最后结合凸透镜成像规律，根据物距与像距的关系判断成像特点，进而选出正确选项。
【解析】光屏上出现清晰的烛焰像，说明该像为实像，可排除虚像选项B、D；由图可知，蜡烛位于35cm刻度处，凸透镜位于50cm刻度处，因此物距$ u = 50cm - 35cm = 15cm $；光屏位于90cm刻度处，像距$ v = 90cm - 50cm = 40cm $，可见物距小于像距；根据凸透镜成像规律，当$ f ＜ u ＜ 2f $时，$ v ＞ 2f $，成倒立、放大的实像，对应选项A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律、实像与虚像的区别
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是区分实像与虚像，再结合物距、像距的关系分析成像特点，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
【解析】光屏上出现清晰的烛焰像，说明该像为实像，可排除虚像选项B、D；由图可知，蜡烛位于35cm刻度处，凸透镜位于50cm刻度处，因此物距$ u = 50cm - 35cm = 15cm $；光屏位于90cm刻度处，像距$ v = 90cm - 50cm = 40cm $，可见物距小于像距；根据凸透镜成像规律，当$ f ＜ u ＜ 2f $时，$ v ＞ 2f $，成倒立、放大的实像，对应选项A。
【答案】A
【知识点】凸透镜成像规律、实像与虚像的区别
【点评】本题考查凸透镜成像规律的应用，核心是区分实像与虚像，再结合物距、像距的关系分析成像特点，属于基础应用类题目。
【难度系数】0.5
3[2025山东淄博中考]淄博琉璃烧制技艺是国家级非物质文化遗产。小明在琉璃馆参观时用一个焦距为15 cm的凸透镜观察琉璃瓶的细节，当凸透镜距离瓶子10 cm时，他看到的像是（
A.倒立、放大的实像
B.倒立、缩小的实像
C.正立、放大的虚像
D.正立、放大的实像
C
）A.倒立、放大的实像
B.倒立、缩小的实像
C.正立、放大的虚像
D.正立、放大的实像
答案
【解析】由题意可知,凸透镜的焦距为f=15 cm,物距为u=10 cm,根据凸透镜成像规律可知,u＜f时,凸透镜成正立、放大的虚像。故选C。
解析
【分析】首先明确凸透镜成像的规律，需先确定题目中凸透镜的焦距$ f $和物距$ u $，再比较二者的大小关系，对应成像特点即可得出答案。本题中焦距$ f=15\ \mathrm{cm} $，物距$ u=10\ \mathrm{cm} $，只需判断$ u $与$ f $的大小，再回忆对应成像情况即可。
【解析】已知凸透镜的焦距$ f=15\ \mathrm{cm} $，凸透镜距离瓶子的距离即物距$ u=10\ \mathrm{cm} $，可得$ u ＜ f $。根据凸透镜成像规律：当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，因此对应选项C。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题考查凸透镜成像规律的基础应用，属于初中物理光学部分的常考基础题，只要牢记物距与焦距的关系对应的成像特点，即可快速解答。
【难度系数】0.8
【解析】已知凸透镜的焦距$ f=15\ \mathrm{cm} $，凸透镜距离瓶子的距离即物距$ u=10\ \mathrm{cm} $，可得$ u ＜ f $。根据凸透镜成像规律：当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像，因此对应选项C。
【答案】C
【知识点】凸透镜成像规律
【点评】本题考查凸透镜成像规律的基础应用，属于初中物理光学部分的常考基础题，只要牢记物距与焦距的关系对应的成像特点，即可快速解答。
【难度系数】0.8
4[2026河南郑州期末]将一支高1.5 cm的发光棒立于某焦距为12 cm的凸透镜一侧，在凸透镜另一侧的光屏上成3 cm高的像，则物体到凸透镜的距离可能是（
A.9 cm
B.12 cm
C.18 cm
D.27 cm
刷易错…………小心有坑~
C
）A.9 cm
B.12 cm
C.18 cm
D.27 cm
刷易错…………小心有坑~
答案
【解析】将一支高1.5 cm的发光棒立于某焦距为12 cm的凸透镜一侧,在凸透镜另一侧的光屏上成3 cm高的像,说明凸透镜所成的像是放大的实像,此时2f＞u＞f,即24 cm＞u＞12 cm,故ABD错误,C正确。故选C。
解析
【分析】首先根据“光屏上成像”判断是实像，再由像高大于物高确定是放大的实像；接着回忆凸透镜成像规律，明确成放大实像时的物距范围，最后结合焦距计算物距区间，对比选项得出答案。
【解析】已知物高$h_{物}=1.5\ \mathrm{cm}$，像高$h_{像}=3\ \mathrm{cm}$，因光屏上能承接像，故为实像，且$h_{像}＞h_{物}$，说明凸透镜成放大的实像。根据凸透镜成像规律：成放大实像时，物距满足$f＜u＜2f$。已知焦距$f=12\ \mathrm{cm}$，则$2f=24\ \mathrm{cm}$，因此物距范围为$12\ \mathrm{cm}＜u＜24\ \mathrm{cm}$。分析选项：A选项$9\ \mathrm{cm}＜12\ \mathrm{cm}$，成虚像无法在光屏呈现，错误；B选项$12\ \mathrm{cm}=f$，此时不成像，错误；C选项$18\ \mathrm{cm}$在$12\ \mathrm{cm}～24\ \mathrm{cm}$之间，符合条件，正确；D选项$27\ \mathrm{cm}＞24\ \mathrm{cm}$，成缩小实像，错误。故选C。
【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，核心是根据像的性质确定物距范围，需注意实像与虚像的区别，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】已知物高$h_{物}=1.5\ \mathrm{cm}$，像高$h_{像}=3\ \mathrm{cm}$，因光屏上能承接像，故为实像，且$h_{像}＞h_{物}$，说明凸透镜成放大的实像。根据凸透镜成像规律：成放大实像时，物距满足$f＜u＜2f$。已知焦距$f=12\ \mathrm{cm}$，则$2f=24\ \mathrm{cm}$，因此物距范围为$12\ \mathrm{cm}＜u＜24\ \mathrm{cm}$。分析选项：A选项$9\ \mathrm{cm}＜12\ \mathrm{cm}$，成虚像无法在光屏呈现，错误；B选项$12\ \mathrm{cm}=f$，此时不成像，错误；C选项$18\ \mathrm{cm}$在$12\ \mathrm{cm}～24\ \mathrm{cm}$之间，符合条件，正确；D选项$27\ \mathrm{cm}＞24\ \mathrm{cm}$，成缩小实像，错误。故选C。
【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，核心是根据像的性质确定物距范围，需注意实像与虚像的区别，属于基础应用类题目，难度适中。
【难度系数】0.6
5[中]小明同学在做凸透镜成像规律的实验中，光屏上得到烛焰清晰的像，同组的小华不小心将手指尖触摸到凸透镜，这时光屏上（
A.出现手指的实像
B.出现手指的影子
C.烛焰的像变得不完整
D.烛焰的像完整，但变暗
D
）A.出现手指的实像
B.出现手指的影子
C.烛焰的像变得不完整
D.烛焰的像完整，但变暗
答案
【解析】不小心将手指尖触摸到凸透镜,由于凸透镜的其他部分仍能会聚光线而成像,所以光屏上呈现的仍然是烛焰完整的像,只是此时的像比手指尖触摸前的像要暗一些。故选D。
解析
【分析】
要解决这个问题，需先明确凸透镜成实像的原理：物体发出的光线经凸透镜折射后，由透镜的各个部分共同会聚形成实像。当手指尖触摸凸透镜时，手指位于凸透镜的一倍焦距以内，成的是虚像，虚像无法在光屏上呈现；同时，手指仅遮挡了凸透镜的一部分透光区域，透镜剩余部分仍能折射烛焰的光线，因此需据此判断光屏上的成像情况。
【解析】
凸透镜成实像时，烛焰发出的光线会经过凸透镜的所有透光部分折射后会聚到光屏上形成完整的像。当手指尖触摸凸透镜时，一方面，手指在凸透镜的一倍焦距以内，成虚像，虚像不能呈现在光屏上，因此光屏不会出现手指的实像或影子，排除A、B选项；另一方面，手指仅遮挡了凸透镜的一部分，剩余的透镜部分仍能会聚烛焰的光线，所以烛焰的像依然完整，只是通过的光线减少，像的亮度会变暗，排除C选项，故正确答案为D。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像的基本原理，易错点是误将遮挡透镜的部分当成影响像的完整性，实际遮挡仅减少了会聚的光线，不会破坏像的完整性，需明确实像由物体各部分光线经透镜折射会聚而成的特点。
【难度系数】
0.6
要解决这个问题，需先明确凸透镜成实像的原理：物体发出的光线经凸透镜折射后，由透镜的各个部分共同会聚形成实像。当手指尖触摸凸透镜时，手指位于凸透镜的一倍焦距以内，成的是虚像，虚像无法在光屏上呈现；同时，手指仅遮挡了凸透镜的一部分透光区域，透镜剩余部分仍能折射烛焰的光线，因此需据此判断光屏上的成像情况。
【解析】
凸透镜成实像时，烛焰发出的光线会经过凸透镜的所有透光部分折射后会聚到光屏上形成完整的像。当手指尖触摸凸透镜时，一方面，手指在凸透镜的一倍焦距以内，成虚像，虚像不能呈现在光屏上，因此光屏不会出现手指的实像或影子，排除A、B选项；另一方面，手指仅遮挡了凸透镜的一部分，剩余的透镜部分仍能会聚烛焰的光线，所以烛焰的像依然完整，只是通过的光线减少，像的亮度会变暗，排除C选项，故正确答案为D。
【答案】
D
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题考查凸透镜成像的基本原理，易错点是误将遮挡透镜的部分当成影响像的完整性，实际遮挡仅减少了会聚的光线，不会破坏像的完整性，需明确实像由物体各部分光线经透镜折射会聚而成的特点。
【难度系数】
0.6
