1.(生活小实验)如图甲所示,纸筒左端开一小孔,纸筒右端开口,开口处蒙一层半透明纸作为光屏,将点燃的蜡烛放在纸筒前,在光屏上能观察到清晰的烛焰的像$S_1$;如图乙所示,保持蜡烛和纸筒的位置不变,只在原小孔处开一个大孔,并在大孔处嵌入一个合适的凸透镜,此时恰能在光屏上呈现清晰的像$S_2$,则$S_2$与$S_1$相比 ()


A.更亮更小
B.更亮等大
C.更亮更大
D.更暗更小

1.B

【分析】
要解决本题，需对比小孔成像与凸透镜成像的特点：首先明确两种成像的原理，小孔成像是光的直线传播，仅通过小孔的少量光线成像，像较暗；凸透镜成像是光的折射，凸透镜对光线有会聚作用，能会聚更多光线，像会更亮。再结合题目条件：保持蜡烛和纸筒（光屏）的位置不变，即物距和像距都未改变，据此判断像的大小变化，最终得出结论。
【解析】
1. 成像亮度分析：小孔成像依靠光的直线传播，只有穿过小孔的少量光线能到达光屏形成像，因此像较暗；将小孔换成凸透镜后，凸透镜对光线有会聚作用，能会聚更多来自烛焰的光线到光屏上，所以像会更亮。
2. 成像大小分析：题目中“保持蜡烛和纸筒的位置不变”，说明烛焰到透镜（原小孔位置）的距离（物距）、透镜到光屏的距离（像距）均未变化。小孔成像的大小由物距与像距的比例决定，凸透镜成像当物距和像距不变时，像的大小与小孔成像的大小相等。
综上，S₂与S₁相比更亮、等大，对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
小孔成像、凸透镜成像、光的直线传播与折射
【点评】
本题通过对比两种常见的实像形成方式，考查学生对光学成像原理的理解，核心是区分小孔成像和凸透镜成像的光线数量差异，以及物距、像距对像大小的影响，属于光学基础应用题目。
【难度系数】
0.6

2.（模型建构）如图甲，在装有水的杯子里，小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖直放置，两次都观察到铅笔放大的像，俯视图如图乙、丙所示，下列说法正确的是（）


A.图乙中铅笔向前移，像一直变小
B.图乙中铅笔向前移，像先变小后变大
C.图丙中铅笔向后移，像一直变大
D.图丙中铅笔向后移，像先变小后变大

2.A 【点拨】图乙中,铅笔紧贴杯子后面部分的内壁,此时杯子前面部分相当于凸透镜,当铅笔前移时,位于焦点以内的铅笔物距不断减小,所成正立、放大的虚像逐渐变小,故A正确,B错误;图丙中,圆柱形水杯相当于凸透镜,铅笔向后移,凸透镜焦距不变,在焦点以内,铅笔的虚像随着物距的增大而变大,移动到焦点以外,随着物距的增大,铅笔所成的实像逐渐变小,即像先变大后变小,故CD错误。

【分析】
首先明确装有水的圆柱形杯子相当于凸透镜，分两种场景分析：图乙中铅笔紧贴杯内，此时杯子前壁作为凸透镜，铅笔位于焦点以内；图丙中铅笔在杯外，杯子整体作为凸透镜。凸透镜成像规律为：成虚像时（物距小于焦距），物距越小，虚像越小；成实像时（物距大于焦距），物距越大，实像越小。据此逐一分析选项即可。
【解析】
1. 分析图乙：铅笔紧贴杯内，杯子前壁相当于凸透镜，此时铅笔到凸透镜的距离（物距）小于焦距，凸透镜成正立、放大的虚像。根据凸透镜成虚像的规律：物距越小，虚像越小。当铅笔向前移时，物距不断减小，因此像一直变小，故A正确，B错误。
2. 分析图丙：杯子整体相当于凸透镜，铅笔向后移时，物距从小于焦距逐渐增大：当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，物距增大，虚像变大；当物距大于焦距后，成倒立的实像，物距增大，实像变小。因此像先变大后变小，故C、D错误。
【答案】
A
【知识点】
凸透镜成像规律、生活中的透镜
【点评】
本题考查凸透镜成像规律的实际应用，需区分铅笔在杯内和杯外两种不同场景，明确凸透镜成虚像和实像时物距与像的大小关系，是对透镜成像知识的综合考查，易因混淆两种场景的成像规律出错。
【难度系数】
0.5

3. (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

3.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,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 $8\ \mathrm{cm}＜f＜12\ \mathrm{cm}$,故 D 错误;根据成像分析可知:第一次的像是放大的,故 A 错误;第二次的像比第一次小,故 B 错误;凸透镜距离蜡烛为 16 cm 和 24 cm 时,两次成像的物距和像距互换,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,故 C 正确。

【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜成实像的规律和光路可逆原理思考：题目中固定蜡烛和光屏，移动凸透镜时两次都成清晰实像，这是利用了光路可逆性——第一次成像的物距等于第二次成像的像距，第一次成像的像距等于第二次成像的物距，因此蜡烛和光屏的距离等于两次物距之和。再根据凸透镜成像规律（物距大于2f成缩小实像，物距在f与2f之间成放大实像），分析焦距范围，逐一判断选项。
【解析】
1. 利用光路可逆原理：固定蜡烛和光屏，移动凸透镜两次成清晰实像，说明两次成像的物距与像距互换，即第一次物距$u_1=16\ \mathrm{cm}$对应第二次像距$v_2=16\ \mathrm{cm}$，第一次像距$v_1=24\ \mathrm{cm}$对应第二次物距$u_2=24\ \mathrm{cm}$，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。
2. 分析焦距范围：
第一次成像时，物距$u_1=16\ \mathrm{cm}$，成实像，故$f ＜ u_1 ＜ 2f$，即$f ＜ 16\ \mathrm{cm} ＜ 2f$，解得$8\ \mathrm{cm} ＜ f ＜ 16\ \mathrm{cm}$；
第二次成像时，物距$u_2=24\ \mathrm{cm}$，成实像，故$u_2 ＞ 2f$，即$24\ \mathrm{cm} ＞ 2f$，解得$f ＜ 12\ \mathrm{cm}$；
联立得$8\ \mathrm{cm} ＜ f ＜ 12\ \mathrm{cm}$，因此选项D（焦距为20cm）错误。
3. 判断A选项：第一次物距$16\ \mathrm{cm}$在$f$与$2f$之间，成倒立、放大的实像，故A错误。
4. 判断B选项：第二次物距$24\ \mathrm{cm} ＞ 2f$，成倒立、缩小的实像，比第一次的放大实像小，故B错误。
【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及光路可逆性的应用，核心是理解固定蜡烛和光屏时两次成像的物像互换关系，结合成像规律分析焦距和像的性质，属于中考中等难度题型，需熟练掌握相关知识点。
【难度系数】
0.6

4. [图像分析][扬州期末]如图所示是凸透镜成像时,像距v和物距u的关系图像,根据图像可以判断下列说法错误的是 ()

A.实验中使用的凸透镜的焦距为10 cm
B.D状态下,光屏上成的像和投影仪原理相同
C.A状态下,成的是放大的像
D.从C状态变化到B状态过程中,所成像逐渐变大

4.B 【点拨】$u=v=2f$时,凸透镜成倒立、等大的实像,由图可知,$u=v=2f=20\ \mathrm{cm}$,所以 $f=10\ \mathrm{cm}$,故 A 正确;D 状态下,$u＞2f$,成倒立、缩小的实像,与照相机成像原理相同,故B错误;A状态下,$u＜f$,成正立、放大的虚像,故 C 正确;从C状态变化到B状态过程中,物距减小,凸透镜成实像时,物距减小,像距增大,像变大,故 D 正确。

【分析】本题为凸透镜成像规律的图像分析题，解题思路：先利用凸透镜成像中“当物距等于2倍焦距时，像距也等于2倍焦距，成倒立等大实像”的规律，从图像中找到u=v的点计算出焦距；再根据各点的物距与焦距的关系，结合凸透镜成像规律逐一分析选项，找出错误说法。
【解析】1. 确定焦距：根据凸透镜成像规律，当u=2f时，v=2f，成倒立、等大的实像。由图像可知，当u=20cm时，v=20cm，因此2f=20cm，解得f=10cm，故A选项正确。
2. 分析D状态：D状态下，物距u=40cm，大于2f（20cm），此时凸透镜成倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同，并非投影仪，故B选项错误。
3. 分析A状态：A状态下，物距u＜f（f=10cm，A点物距小于10cm），此时凸透镜成正立、放大的虚像，故C选项正确。
4. 分析C到B的过程：凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，像变大。从C状态到B状态，物距减小，因此所成像逐渐变大，故D选项正确。
【答案】B
【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，核心是从图像中提取u=v=2f的信息确定焦距，再结合成像规律分析各选项，属于常规基础题，难度适中。
【难度系数】0.6

5.（模型建构）如图所示是一种被称为“七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯时什么也看不见，斟上酒，杯底立即显现出栩栩如生的仙女图。其中的原理可能是画片放在平凸透镜的（填“1倍焦距内”“焦点处”或“1倍焦距外”），空杯时不成像。倒上酒后，上方的液体可以看成透镜，在它和下方平凸透镜的共同作用下，对光的会聚能力比空杯时（填“弱”或“强”），于是就看到了一个、放大的“七仙女”像。

5.焦点处;凹;弱;正立

【分析】
要解决这道题，需结合透镜成像规律和透镜对光线的作用逐步分析：空杯时看不见画片，说明画片经透镜后无法成像，对应凸透镜的焦点处（物体在焦点时光线平行射出，不成像）；斟酒后，上方酒液与平凸透镜组合形成凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，会减弱整体的会聚能力；此时组合透镜的会聚能力变弱，使画片处于组合透镜的1倍焦距内，成正立放大的虚像。
【解析】
1. 空杯时，画片经平凸透镜后不成像，根据凸透镜成像规律：当物体位于凸透镜的焦点处时，光线经凸透镜后平行射出，无法形成实像或虚像，因此画片放在平凸透镜的焦点处。
2. 斟酒后，上方的酒液上表面为平面，与下方平凸透镜的凸面组合，整体上方的液体可看成凹透镜（凹透镜对光线有发散作用）。
3. 凹透镜的发散作用会抵消部分平凸透镜的会聚效果，因此两者共同作用时，对光的会聚能力比空杯时（仅平凸透镜）弱。
4. 会聚能力变弱后，画片位于组合透镜的1倍焦距内，根据凸透镜成像规律：当物距小于焦距时，成正立、放大的虚像，因此能看到栩栩如生的仙女图。
【答案】
焦点处；凹；弱；正立
【知识点】
凸透镜成像规律；透镜的作用
【点评】
本题结合“神奇酒杯”的实际现象，考查透镜的组合及成像规律，需要理解不同透镜对光线的作用，以及成像条件的应用，是透镜知识的实际应用题型。
【难度系数】
0.5

6. [淮安中考改编]凸透镜成像规律被广泛应用于摄像器材中，小明发现手机不需要像数码相机那样“调焦”，也能获得清晰的像。他将手机拿到实验室去探究，实验数据如表所示。

(1)根据表中数据，判断手机镜头的焦距最接近。
A.5 m B.0.5 m C.0.05 m D.0.005 m
(2)手机拍摄远近不同的物体不需要“调焦”的原因：手机镜头焦距较，拍摄时物距都远大于2倍焦距，像距变化的范围比较，所以不需要“调焦”。

6.(1)D (2)小;小

【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律分析：当物距远大于2倍焦距时，像距近似等于凸透镜的焦距；同时理解手机无需调焦的原因与焦距大小、像距变化范围有关。首先观察表格中物距很大时对应的像距，近似等于焦距，从而判断焦距大小；再根据成像规律分析像距变化情况，得出无需调焦的原因。
【解析】
(1) 根据凸透镜成像规律：当物距 $ u \gg 2f $（物距远大于2倍焦距）时，像距 $ v \approx f $（焦距）。观察表格数据，当物距最大为10.00m时，对应的像距为0.500cm，转换单位得 $ 0.500\ \mathrm{cm} = 0.005\ \mathrm{m} $，此时像距近似等于焦距，因此手机镜头的焦距最接近0.005m，对应选项D。
(2) 手机镜头的焦距较小，拍摄时物距都远大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时像距接近焦距，像距的变化范围很小，所以不需要“调焦”就能获得清晰的像。
【答案】
(1) D；(2) 小；小
【知识点】
凸透镜成像规律，焦距概念
【点评】
本题结合实验数据考查凸透镜成像规律的实际应用，需掌握物距远大于2倍焦距时像距近似等于焦距的规律，理解手机无需调焦的原理，难度适中。
【难度系数】
0.6