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9. 小红和家人一起乘高铁去旅行,进站时要进行身份验证,她发现屏幕上的头像较小,不能完成人脸识别,后来在工作人员的指导下顺利完成了识别。她了解到屏幕上的头像是通过摄像头内的凸透镜形成的,于是带着兴趣进行了以下实验。
(1)小红将蜡烛、凸透镜、光屏安装在光具座上并靠在一起,点燃蜡烛,调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在
(2)如图甲所示,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,光屏上的像是
(3)根据以上实验,小红进行人脸识别时,为使屏幕上的头像变大,她应该
(4)在如图乙所示位置时,烛焰也在光屏上成清晰的像,这个像是倒立、
(1)小红将蜡烛、凸透镜、光屏安装在光具座上并靠在一起,点燃蜡烛,调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在
同一水平高度
。(2)如图甲所示,烛焰恰好在光屏上成清晰的像,光屏上的像是
漫反射
（填“镜面反射”或“漫反射”）进入人眼的;保持凸透镜的位置不变,若将蜡烛向右移动少许,则应将光屏向右
（填“左”或“右”）移动才能再次在光屏上成清晰的像,此时的像变大。(3)根据以上实验,小红进行人脸识别时,为使屏幕上的头像变大,她应该
靠近
（填“靠近”或“远离”）镜头。(4)在如图乙所示位置时,烛焰也在光屏上成清晰的像,这个像是倒立、
等大
（填“放大”“缩小”或“等大”）的实像,由此可知凸透镜的焦距为10.0
cm。答案
9.(1)同一水平高度
(2)漫反射 右
(3)靠近
(4)等大 10.0
(2)漫反射 右
(3)靠近
(4)等大 10.0
解析
【分析】
本题围绕凸透镜成像实验及实际应用展开，解题思路如下：
1. 第(1)问：凸透镜成像实验中，调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，是为了让像能成在光屏中央，这是实验的基本操作要求。
2. 第(2)问：光屏表面粗糙，光线在光屏上发生漫反射，因此各个方向都能看到像；根据凸透镜成像规律，物距减小时像距增大、像变大，蜡烛右移（物距减小），需将光屏右移才能再次成清晰的像。
3. 第(3)问：人脸识别摄像头利用凸透镜成实像，根据“物近像远像变大”的规律，要使头像变大，需减小物距，即靠近镜头。
4. 第(4)问：计算图乙的物距和像距，当物距等于像距时，成倒立等大的实像，此时物距等于2倍焦距，据此可求出焦距。
【解析】
(1) 为使烛焰的像成在光屏的中央，实验前需调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一水平高度。
(2) 光屏表面粗糙，光线照射到光屏上发生漫反射，因此能从不同方向看到光屏上的像；根据凸透镜成像规律，物距减小，像距增大，像变大，所以蜡烛向右移动少许（物距减小），应将光屏向右移动才能再次成清晰的像，且像变大。
(3) 人脸识别时，屏幕上的头像为凸透镜成的实像，根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，要使头像变大，应减小物距，即靠近镜头。
(4) 由图乙可知，物距$ u = 50.0\mathrm{cm} - 30.0\mathrm{cm} = 20.0\mathrm{cm} $，像距$ v = 70.0\mathrm{cm} - 50.0\mathrm{cm} = 20.0\mathrm{cm} $；当$ u = v = 2f $时，凸透镜成倒立、等大的实像，因此$ 2f = 20.0\mathrm{cm} $，解得$ f = 10.0\mathrm{cm} $。
【答案】
(1) 同一水平高度
(2) 漫反射；右
(3) 靠近
(4) 等大；10.0
【知识点】
凸透镜成像规律、漫反射、实验操作
【点评】
本题结合凸透镜成像实验与生活中的人脸识别应用，考查凸透镜成像的基本规律、实验操作要求及光的反射类型，属于基础题，需熟练掌握相关知识点的应用。
【难度系数】
0.7
本题围绕凸透镜成像实验及实际应用展开，解题思路如下：
1. 第(1)问：凸透镜成像实验中，调整烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度，是为了让像能成在光屏中央，这是实验的基本操作要求。
2. 第(2)问：光屏表面粗糙，光线在光屏上发生漫反射，因此各个方向都能看到像；根据凸透镜成像规律，物距减小时像距增大、像变大，蜡烛右移（物距减小），需将光屏右移才能再次成清晰的像。
3. 第(3)问：人脸识别摄像头利用凸透镜成实像，根据“物近像远像变大”的规律，要使头像变大，需减小物距，即靠近镜头。
4. 第(4)问：计算图乙的物距和像距，当物距等于像距时，成倒立等大的实像，此时物距等于2倍焦距，据此可求出焦距。
【解析】
(1) 为使烛焰的像成在光屏的中央，实验前需调整烛焰、凸透镜和光屏的中心大致在同一水平高度。
(2) 光屏表面粗糙，光线照射到光屏上发生漫反射，因此能从不同方向看到光屏上的像；根据凸透镜成像规律，物距减小，像距增大，像变大，所以蜡烛向右移动少许（物距减小），应将光屏向右移动才能再次成清晰的像，且像变大。
(3) 人脸识别时，屏幕上的头像为凸透镜成的实像，根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，要使头像变大，应减小物距，即靠近镜头。
(4) 由图乙可知，物距$ u = 50.0\mathrm{cm} - 30.0\mathrm{cm} = 20.0\mathrm{cm} $，像距$ v = 70.0\mathrm{cm} - 50.0\mathrm{cm} = 20.0\mathrm{cm} $；当$ u = v = 2f $时，凸透镜成倒立、等大的实像，因此$ 2f = 20.0\mathrm{cm} $，解得$ f = 10.0\mathrm{cm} $。
【答案】
(1) 同一水平高度
(2) 漫反射；右
(3) 靠近
(4) 等大；10.0
【知识点】
凸透镜成像规律、漫反射、实验操作
【点评】
本题结合凸透镜成像实验与生活中的人脸识别应用，考查凸透镜成像的基本规律、实验操作要求及光的反射类型，属于基础题，需熟练掌握相关知识点的应用。
【难度系数】
0.7
10. 在做“探究凸透镜成像的规律”实验时，某
小组测量出物距和像距的数据，并绘制成如图所示的图像，根据图像可知 （
A.该凸透镜的焦距$f=10\ \mathrm{cm}$
B.当物距$u=20\ \mathrm{cm}$时，成倒立、缩小的实像，照相机利用了这条规律
C.当物距$u=3\ \mathrm{cm}$时，成倒立、放大的实像，幻灯机利用了这条规律
D.当物距$u=7\ \mathrm{cm}$时，光屏要在距离透镜5~10 cm的范围内移动才能得到清晰的像
小组测量出物距和像距的数据，并绘制成如图所示的图像，根据图像可知 （
B
）A.该凸透镜的焦距$f=10\ \mathrm{cm}$
B.当物距$u=20\ \mathrm{cm}$时，成倒立、缩小的实像，照相机利用了这条规律
C.当物距$u=3\ \mathrm{cm}$时，成倒立、放大的实像，幻灯机利用了这条规律
D.当物距$u=7\ \mathrm{cm}$时，光屏要在距离透镜5~10 cm的范围内移动才能得到清晰的像
答案
B
解析
【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律分析图像与各选项：首先根据“当物距$u=2f$时，像距$v=2f$，成倒立、等大实像”的规律，从图像中找到$u=v$的点确定焦距；再逐一分析每个选项，判断物距对应的成像性质、应用及像距范围是否正确。
【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。从图像可知，当$u=10\ \mathrm{cm}$时，$v=10\ \mathrm{cm}$，即$u=v=10\ \mathrm{cm}$，因此$2f=10\ \mathrm{cm}$，解得$f=5\ \mathrm{cm}$。
2. 分析选项：
A选项：由上述计算得$f=5\ \mathrm{cm}$，并非$10\ \mathrm{cm}$，A错误。
B选项：当$u=20\ \mathrm{cm}$时，$u＞2f$（$2f=10\ \mathrm{cm}$），根据成像规律，此时成倒立、缩小的实像，照相机利用了这一规律，B正确。
C选项：当$u=3\ \mathrm{cm}$时，$u＜f$，成正立、放大的虚像，不是倒立、放大的实像，C错误。
D选项：当$u=7\ \mathrm{cm}$时，$f＜u＜2f$，此时像距$v＞2f=10\ \mathrm{cm}$，即光屏应在距离透镜大于$10\ \mathrm{cm}$的位置，而非$5∼10\ \mathrm{cm}$范围内，D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题结合图像考查凸透镜成像规律的应用，核心是从图像中提取$u=v$的点确定焦距，再根据不同物距范围对应的成像性质分析选项，需熟练掌握凸透镜成像的基本规律。
【难度系数】
0.5
要解决这道题，需结合凸透镜成像规律分析图像与各选项：首先根据“当物距$u=2f$时，像距$v=2f$，成倒立、等大实像”的规律，从图像中找到$u=v$的点确定焦距；再逐一分析每个选项，判断物距对应的成像性质、应用及像距范围是否正确。
【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。从图像可知，当$u=10\ \mathrm{cm}$时，$v=10\ \mathrm{cm}$，即$u=v=10\ \mathrm{cm}$，因此$2f=10\ \mathrm{cm}$，解得$f=5\ \mathrm{cm}$。
2. 分析选项：
A选项：由上述计算得$f=5\ \mathrm{cm}$，并非$10\ \mathrm{cm}$，A错误。
B选项：当$u=20\ \mathrm{cm}$时，$u＞2f$（$2f=10\ \mathrm{cm}$），根据成像规律，此时成倒立、缩小的实像，照相机利用了这一规律，B正确。
C选项：当$u=3\ \mathrm{cm}$时，$u＜f$，成正立、放大的虚像，不是倒立、放大的实像，C错误。
D选项：当$u=7\ \mathrm{cm}$时，$f＜u＜2f$，此时像距$v＞2f=10\ \mathrm{cm}$，即光屏应在距离透镜大于$10\ \mathrm{cm}$的位置，而非$5∼10\ \mathrm{cm}$范围内，D错误。
【答案】
B
【知识点】
凸透镜成像规律
【点评】
本题结合图像考查凸透镜成像规律的应用，核心是从图像中提取$u=v$的点确定焦距，再根据不同物距范围对应的成像性质分析选项，需熟练掌握凸透镜成像的基本规律。
【难度系数】
0.5
11. 用焦距为10 cm的凸透镜探究凸透镜成像的规律，将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏置于光具座上，如图所示，下列说法正确的是 (
(第11题图)
A.只移动凸透镜至适当位置，光屏上能呈现烛焰等大的像
B.只向左移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰缩小的像
C.只向右移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像
D.只向右移动蜡烛至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像
A
)(第11题图)
A.只移动凸透镜至适当位置，光屏上能呈现烛焰等大的像
B.只向左移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰缩小的像
C.只向右移动光屏至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像
D.只向右移动蜡烛至适当位置，光屏上能呈现烛焰放大的像
答案
A
解析
【分析】
要解决本题，需先结合凸透镜成像规律，分析图中物距、像距与焦距的关系，再逐一判断选项：已知凸透镜焦距$f=10\ \mathrm{cm}$，先确定当前物距$u=50\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=10\ \mathrm{cm}$，此时$u=f$，凸透镜不成像。接下来根据不同成像条件分析各选项：
选项A：成等大实像需满足$u=2f$、$v=2f$，结合蜡烛到光屏总距离为$40\ \mathrm{cm}$，刚好符合$2f+2f=40\ \mathrm{cm}$，移动凸透镜可满足条件；
选项B：当前$u=f$不成像，移动光屏无法得到实像；
选项C：同理，$u=f$时不成像，向右移光屏也无实像；
选项D：右移蜡烛，物距小于$f$，成虚像，无法在光屏呈现。
【解析】
已知凸透镜焦距$f=10\ \mathrm{cm}$，由图可知：蜡烛在$40\ \mathrm{cm}$刻度处，凸透镜在$50\ \mathrm{cm}$刻度处，光屏在$80\ \mathrm{cm}$刻度处，因此当前物距$u=50\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=10\ \mathrm{cm}$，像距$v=80\ \mathrm{cm}-50\ \mathrm{cm}=30\ \mathrm{cm}$，此时$u=f$，凸透镜不成像。
对各选项分析：
1. 选项A：凸透镜成等大实像的条件是$u=2f=20\ \mathrm{cm}$，$v=2f=20\ \mathrm{cm}$。蜡烛到光屏总距离为$80\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=40\ \mathrm{cm}$，恰好等于$2f+2f=40\ \mathrm{cm}$，只需将凸透镜移动到$60\ \mathrm{cm}$刻度处，此时物距$u=60\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}=2f$，像距$v=80\ \mathrm{cm}-60\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$，光屏上可呈现等大的像，A正确。
2. 选项B：当前$u=f$，凸透镜不成像，无论向左移动光屏，都无法承接实像，B错误。
3. 选项C：同理，$u=f$时不成像，向右移动光屏也不能得到实像，C错误。
4. 选项D：向右移动蜡烛，物距$u$会小于$f$，凸透镜成正立放大的虚像，虚像无法在光屏上呈现，D错误。
【答案】
A
【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，关键是准确计算物距、像距，结合成像条件逐一分析选项，难度适中，需牢记不同物距对应的成像特点。
【难度系数】
0.5
要解决本题，需先结合凸透镜成像规律，分析图中物距、像距与焦距的关系，再逐一判断选项：已知凸透镜焦距$f=10\ \mathrm{cm}$，先确定当前物距$u=50\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=10\ \mathrm{cm}$，此时$u=f$，凸透镜不成像。接下来根据不同成像条件分析各选项：
选项A：成等大实像需满足$u=2f$、$v=2f$，结合蜡烛到光屏总距离为$40\ \mathrm{cm}$，刚好符合$2f+2f=40\ \mathrm{cm}$，移动凸透镜可满足条件；
选项B：当前$u=f$不成像，移动光屏无法得到实像；
选项C：同理，$u=f$时不成像，向右移光屏也无实像；
选项D：右移蜡烛，物距小于$f$，成虚像，无法在光屏呈现。
【解析】
已知凸透镜焦距$f=10\ \mathrm{cm}$，由图可知：蜡烛在$40\ \mathrm{cm}$刻度处，凸透镜在$50\ \mathrm{cm}$刻度处，光屏在$80\ \mathrm{cm}$刻度处，因此当前物距$u=50\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=10\ \mathrm{cm}$，像距$v=80\ \mathrm{cm}-50\ \mathrm{cm}=30\ \mathrm{cm}$，此时$u=f$，凸透镜不成像。
对各选项分析：
1. 选项A：凸透镜成等大实像的条件是$u=2f=20\ \mathrm{cm}$，$v=2f=20\ \mathrm{cm}$。蜡烛到光屏总距离为$80\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=40\ \mathrm{cm}$，恰好等于$2f+2f=40\ \mathrm{cm}$，只需将凸透镜移动到$60\ \mathrm{cm}$刻度处，此时物距$u=60\ \mathrm{cm}-40\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}=2f$，像距$v=80\ \mathrm{cm}-60\ \mathrm{cm}=20\ \mathrm{cm}$，光屏上可呈现等大的像，A正确。
2. 选项B：当前$u=f$，凸透镜不成像，无论向左移动光屏，都无法承接实像，B错误。
3. 选项C：同理，$u=f$时不成像，向右移动光屏也不能得到实像，C错误。
4. 选项D：向右移动蜡烛，物距$u$会小于$f$，凸透镜成正立放大的虚像，虚像无法在光屏上呈现，D错误。
【答案】
A
【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，关键是准确计算物距、像距，结合成像条件逐一分析选项，难度适中，需牢记不同物距对应的成像特点。
【难度系数】
0.5
12. 在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示时，光屏上恰能承接到烛焰清晰的像。下列说法正确的是（
A.光屏上的像是倒立、放大的实像
B.用手指尖触摸凸透镜，光屏上会呈现手指尖的像
C.只把凸透镜移到35.0 cm刻度处，光屏上成倒立、缩小的像
D.把蜡烛移到10.0 cm刻度处，光屏向左移动适当的距离可在光屏上得到清晰的像
D
）A.光屏上的像是倒立、放大的实像
B.用手指尖触摸凸透镜，光屏上会呈现手指尖的像
C.只把凸透镜移到35.0 cm刻度处，光屏上成倒立、缩小的像
D.把蜡烛移到10.0 cm刻度处，光屏向左移动适当的距离可在光屏上得到清晰的像
答案
D
解析
【分析】
要解决本题，需先根据图中刻度确定物距、像距，结合凸透镜成像规律分析成像特点，再逐一判断选项的正误。步骤为：1. 读取蜡烛、凸透镜、光屏的刻度，计算物距$u$和像距$v$；2. 由$u$和$v$的关系推导焦距范围；3. 结合成像规律分析每个选项的说法是否正确。
【解析】
由图可知，蜡烛在$20.0\ \mathrm{cm}$刻度处，凸透镜在$50.0\ \mathrm{cm}$刻度处，光屏在$65.0\ \mathrm{cm}$刻度处，因此物距$u=50.0\ \mathrm{cm}-20.0\ \mathrm{cm}=30.0\ \mathrm{cm}$，像距$v=65.0\ \mathrm{cm}-50.0\ \mathrm{cm}=15.0\ \mathrm{cm}$。此时$u＞v$，根据凸透镜成像规律，当$u＞2f$时，$f＜v＜2f$，成倒立、缩小的实像，且可得焦距范围$7.5\ \mathrm{cm}＜f＜15\ \mathrm{cm}$。
对各选项分析：
A选项：光屏上成倒立、放大的实像。因$u＞v$，此时成倒立、缩小的实像，A错误。
B选项：用手指尖触摸凸透镜，手指在凸透镜一倍焦距内，成虚像，虚像无法用光屏承接，故光屏上不会呈现手指尖的像，B错误。
C选项：将凸透镜移到$35.0\ \mathrm{cm}$刻度处，此时物距$u'=35.0\ \mathrm{cm}-20.0\ \mathrm{cm}=15.0\ \mathrm{cm}$，结合焦距范围$7.5\ \mathrm{cm}＜f＜15\ \mathrm{cm}$，可知$f＜u'＜2f$，成倒立、放大的实像，并非缩小的像，C错误。
D选项：把蜡烛移到$10.0\ \mathrm{cm}$刻度处，物距变大，根据“物远像近像变小”，像距会变小，因此光屏需向左移动适当距离才能得到清晰的像，D正确。
【答案】
D
【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，需准确读取刻度计算物距、像距，结合成像特点分析选项，关键是掌握物距、像距与焦距的关系及成像规律的应用。
【难度系数】
0.6
要解决本题，需先根据图中刻度确定物距、像距，结合凸透镜成像规律分析成像特点，再逐一判断选项的正误。步骤为：1. 读取蜡烛、凸透镜、光屏的刻度，计算物距$u$和像距$v$；2. 由$u$和$v$的关系推导焦距范围；3. 结合成像规律分析每个选项的说法是否正确。
【解析】
由图可知，蜡烛在$20.0\ \mathrm{cm}$刻度处，凸透镜在$50.0\ \mathrm{cm}$刻度处，光屏在$65.0\ \mathrm{cm}$刻度处，因此物距$u=50.0\ \mathrm{cm}-20.0\ \mathrm{cm}=30.0\ \mathrm{cm}$，像距$v=65.0\ \mathrm{cm}-50.0\ \mathrm{cm}=15.0\ \mathrm{cm}$。此时$u＞v$，根据凸透镜成像规律，当$u＞2f$时，$f＜v＜2f$，成倒立、缩小的实像，且可得焦距范围$7.5\ \mathrm{cm}＜f＜15\ \mathrm{cm}$。
对各选项分析：
A选项：光屏上成倒立、放大的实像。因$u＞v$，此时成倒立、缩小的实像，A错误。
B选项：用手指尖触摸凸透镜，手指在凸透镜一倍焦距内，成虚像，虚像无法用光屏承接，故光屏上不会呈现手指尖的像，B错误。
C选项：将凸透镜移到$35.0\ \mathrm{cm}$刻度处，此时物距$u'=35.0\ \mathrm{cm}-20.0\ \mathrm{cm}=15.0\ \mathrm{cm}$，结合焦距范围$7.5\ \mathrm{cm}＜f＜15\ \mathrm{cm}$，可知$f＜u'＜2f$，成倒立、放大的实像，并非缩小的像，C错误。
D选项：把蜡烛移到$10.0\ \mathrm{cm}$刻度处，物距变大，根据“物远像近像变小”，像距会变小，因此光屏需向左移动适当距离才能得到清晰的像，D正确。
【答案】
D
【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，需准确读取刻度计算物距、像距，结合成像特点分析选项，关键是掌握物距、像距与焦距的关系及成像规律的应用。
【难度系数】
0.6
