資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第 6 講 凸透鏡成像規律應用
答案與解析
模塊一：凸透鏡成像規律
知識講解
物的位置 像的位置 像的性質 應用舉例
凸透鏡 U=∞（平行光） v = f 成一個很小很亮的光點 制作平行光源（如手電筒聚焦）、測焦距
U>2f\ f < v < 2f 倒立、縮小的實像 照相機、攝像機
U = 2f v = 2f 倒立、等大的實像 測凸透鏡焦距
2f>U > f v>2f 倒立、放大的實像 投影儀、幻燈機
U = f 不成像 獲得平行光 制作平行光源（如探照燈原理 ）
U < f 像與物同側，v>U 正立、放大的虛像 放大鏡
凹透鏡 物在鏡前任意處 像與物同側，f < v < U 正立、縮小的虛像 近視眼鏡
典型例題
例 1.答案：C
解析：要在光屏上得到清晰縮小的像，需滿足物距 u>2f，像距 f例 2.
答案：A
解析：手機攝像頭相當于凸透鏡，成像原理為物距 u>2f 時成倒立縮小實像，因此二維碼應位于攝像頭二倍焦距以外，B 錯誤，A 正確；二維碼本身不發光，不是光源，C 錯誤；二維碼中黑色部分吸收光，白色部分反射光，D 錯誤。
例 3.
答案：D
解析：當燭焰離透鏡 13cm 時成放大實像，說明 f<13cm<2f，即 6.5cm例 4.
答案：A
解析：蠟燭的像成在光屏上側，為使像成在中央，可將凸透鏡往下移，或光屏上移，或蠟燭上移。A 選項正確，B、C、D 錯誤。
例 5.
答案：B
解析：圓柱體 PQ 左側離凸透鏡較遠，右側離凸透鏡較近，根據凸透鏡成像規律，物距越大像距越小，像越小，因此左側 P 的像 P' 在右側，右側 Q 的像 Q' 在左側，且像為倒立實像，故選 B。
例 6.
答案：D
解析：由圖可知，物距 u=20cm，像距 v=16cm，此時 u>v，成倒立縮小實像，因此 u>2f 且 2f>v>f，即 20cm>2f 且 2f>16cm>f，解得 8cm例 7.
答案：A
解析：刷臉支付時，攝像頭利用光的折射成像，A 錯誤；攝像機鏡頭相當于凸透鏡，成倒立縮小實像，物距需大于 2f，B、C、D 正確。
例 8.
答案：A
解析：掃碼盒成倒立縮小實像，需滿足物距 u>2f=10cm，像距 f10cm，像距 15cm 在 5-10cm 之間，符合要求；B、C、D 圖物距或像距不符合，故選 A。
例 9.
答案：D；A；C；B
解析：相機鏡頭為凸透鏡，焦距越長，成像越大。甲焦距最長，成像最大，對應 D；乙焦距最短，成像最小，對應 B；丙、丁焦距介于中間，對應 C、A。
變式訓練
變 1.
答案：D
解析：凸透鏡成像中，實像倒立，虛像正立。D 圖中 S' 為虛像但位于主光軸下方，而虛像應與物同側且正立，因此 D 不可能。
變 2.
答案：B
解析：手機攝像頭成像原理為 u>2f 時成倒立實像，因此二維碼需位于二倍焦距以外，B 錯誤，A、C 正確；物距增大，像距減小，像變小，D 正確。
變 3.
答案：C
解析：蠟燭成倒立縮小實像，說明 u=30cm>2f，即 f<15cm；由圖中光路，過焦點的光線折射后平行主光軸，而圖中光線未過焦點，因此光路錯誤，D 錯誤；f<15cm，C 正確，A、B 錯誤。
變 4.
答案：D
解析：數碼相機鏡頭成倒立縮小實像，物距需大于 2f，D 正確；為拍攝更大的像，應減小物距，鏡頭靠近景物，A 錯誤；擴大拍攝范圍需增大物距，鏡頭遠離景物，B 錯誤；影像傳感器上成倒立實像，C 錯誤。
變 5.
答案：D
解析：攝像頭為凸透鏡，對光有會聚作用，A 錯誤；人臉識別時，人臉需位于二倍焦距以外，成倒立縮小實像，B、C 錯誤；人臉遠離攝像頭，物距增大，像距減小，像變小，D 正確。
模塊二：凸透鏡成像實驗
知識講解
1.（3）中間
3.①同一高度；②較暗
4.①最小最亮
6.（1）相同
典型例題
例 1.
答案：B
解析：平行光聚焦法測得焦距 f=10cm，A 錯誤；圖乙中物距 u=15cm，f例 2.
答案：
(1)15
(2) 下；使像成在光屏中央；60
(3)B
(4) 縮小；照相機
(5) 左
(6) 向上；將蠟燭向上移動（或凸透鏡向下移動，或光屏向上移動）
(7) 能
(8)C
(9)B
(10)②
(11) 近視
解析：
(1) 平行光聚焦法測得焦距為 15cm。
(2) 像位置偏高，說明燭焰在主光軸下方；調整三者中心在同一高度是為了使像成在光屏中央；成倒立等大實像時 u=v=2f=30cm，光屏和蠟燭間距為 60cm。
(3) u(4) u>2f 時成倒立縮小實像，應用于照相機。
(5) 蠟燭左移，物距增大，像距減小，光屏需左移。
(6) 蠟燭變短，像向上移動，可通過移動蠟燭、凸透鏡或光屏調整。
(7) 光路可逆，互換位置后仍能成像。
(8) 手指觸摸凸透鏡，部分光線被遮擋，像變暗，C 正確。
(9) 窗外彩燈物距 u>2f，像距 f(10) u=12cm(11) 光屏遠離透鏡才能清晰，說明眼鏡使光線發散，為近視眼鏡。
例 3.
答案：倒立縮小實像；10
解析：圖中物距 u=50cm，像距 v=20cm，u>v，成倒立縮小實像，且 u>2f，2f>v>f，即 50cm>2f，2f>20cm>f，解得 10cm變式訓練
變 1.
答案：A
解析：凸透鏡焦距 15cm，蠟燭固定在 15cm 刻度線處，物距 u=50cm-15cm=35cm>2f，成倒立縮小實像，像距 f變 2.
答案：縮小；抽水
解析：由圖可知，物距大于像距，成倒立縮小實像；蠟燭左移，物距增大，像距應減小，需減小水透鏡凸度（抽水）使焦距變大，才能重新得到清晰像。
變 3.
答案：
(1)10
(2) 照相機；凹透鏡
(3) 右
解析：
(1) 平行光聚焦法測得焦距 10cm。
(2) 圖乙中 u=30cm>2f，成倒立縮小實像，與照相機原理相同；蠟燭左移，物距增大，像距減小，需凹透鏡發散光線使像距增大，像變清晰。
(3) 蠟燭移到 40cm 和 50cm 之間，u模塊三：視力的矯正
知識講解
近；遠 遠；近
大；前 小；后
凹 凸
典型例題
例 1.
答案：B
解析：近視眼成因是晶狀體曲度過大，成像在視網膜前，如圖甲；矯正需用凹透鏡，如圖丁，故選 B。
例 2.
答案：B
解析：b 圖中眼鏡使字放大，為凸透鏡，可用于矯正遠視眼，B 正確，A、C、D 錯誤。
例 3.
答案：
(1)10.0
(2) 倒立放大；40
(3) 下；下
(4)B
(5) 遠視
解析：
(1) 光斑到透鏡距離為焦距，10.0cm。
(2) 圖乙中 u=15cm，f(3) 像在上方，凸透鏡往下調，調好后燭焰中心在主光軸下方。
(4) u=16cm-10cm=6cm(5) 光屏向透鏡移動才能清晰，說明眼鏡使光線會聚，為遠視眼鏡。
變式訓練
變 1.
答案：C
解析：近視鏡為凹透鏡，中間薄邊緣厚，A 錯誤；凸透鏡放大字，為老花鏡，B 錯誤；凹透鏡使太陽光發散，呈現大光斑，C 正確；凸透鏡會聚光成小光斑，D 錯誤。
變 2.
答案：A
解析：圖中光線經眼鏡后會聚在視網膜上，說明眼鏡為凹透鏡，矯正近視眼，A 正確。
變 3.
答案：A
解析：近視眼成因是成像在視網膜前，如圖甲；矯正用凹透鏡，如圖乙，A 正確。
變 4.
答案：D
解析：電子攝像頭成倒立縮小實像，利用凸透鏡成像原理，D 正確。
變 5.
答案：縮小；前
解析：戴近視眼鏡（凹透鏡）時，成倒立縮小實像；移去眼鏡，像距減小，需向前移動光屏才能清晰。
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第6講 凸透鏡成像規律應用
鞏固凸透鏡的成像規律和及其在生活中的應用。
1.原理圖
2.實驗結論：（凸透鏡成像規律）
物的位置 像的位置 像的性質 應用舉例
凸透鏡 U=∞ （平行光）
U>2f
U=2f
2f>U>f
U=f
U凹透鏡 物在鏡前任意處
3.對規律的進一步認識：
⑴u＝f是成實像和虛象，正立像和倒立像，像物同側和異側的分界點。
⑵u＝2f是像放大和縮小的分界點
⑶當像距大于物距時成放大的實像（或虛像），當像距小于物距時成倒立縮小的實像。
⑷成實像時：
⑸成虛像時：
例1
要想在距凸透鏡14cm的光屏上得到物體的清晰、縮小的像，應該選用下列哪種
規格的凸透鏡 ( )
A．焦距是6cm B．焦距是7cm C．焦距是8cm D．焦距為20cm
例2
用手機攝像頭掃描二維碼(如圖所示)可快速登錄網頁，訪問網絡數據，當手機掃描二維碼時（ ）
A.攝像頭相當于凸透鏡 B.二維碼位于攝像頭的一倍焦距以內
C.二維碼是光源 D.二維碼中黑色部分反射光，白色部分吸收光
例3
在“探究凸透鏡成像的規律”時，當燭焰離透鏡13cm時成放大的實像，當燭焰離透鏡8cm時成放大的虛像，則這個透鏡的焦距可能是（ ）
A.4cm B.6cm C.7cm D.12cm
例4
某同學用光具座做凸透鏡成像實驗時，蠟燭的像成在了光屏上側，為了使蠟燭的像能成在光屏中央，以下操作可達到目的是（ ）
A.將凸透鏡往下移 B.將光屏往下移 C.將蠟燭往下移 D.將蠟燭往前移
例5
如圖所示，有一個圓柱體PQ，放在凸透鏡前圖示位置，它所成的像的形狀是（　　）
A． B． C． D．
例6
小明在光具座上做“研究凸透鏡成像”的實驗。當光屏、透鏡及燭焰的相對位置如圖所示時，恰能在光屏上得到一個清晰的像。由此判斷，他所用凸透鏡的焦距（ ）
A．一定大于20厘米 B．一定小于8厘米
C．一定在10厘米到16厘米之間 D．一定在8厘米到10厘米之間
例7
如圖是支付寶刷臉支付功能。對準手機屏幕，攝像頭會進行識別，免去了很多繁瑣的步驟。以下說法錯誤的是（　　）
A．刷臉的原理是利用了光的反射
B．該攝像機鏡頭相當于凸透鏡
C．鏡頭所成的像是一個倒立縮小的實像
D．若鏡頭焦距為 10cm，為了能形成清晰的像，人臉到鏡頭的距離應大于 20cm
例8
如圖是二維碼掃描收銀盒，它是一種影像式移動支付裝置，其掃描攝像頭為焦距等于5厘米的凸透鏡，將二維碼放置在掃碼區則可生成倒立、縮小的實像。小明用凸透鏡成像實驗模擬收銀盒成像規律，其中正確的是（　　）
A． B．
C． D．
例9
如圖3，甲、乙、丙、丁是鏡頭焦距不同的四架相機，它們所用的底片規格是相同的。分別用它們在同一地點拍攝同一景物。我們可以判定，在圖4中，照片 是用相機甲拍攝的，照片 是用乙拍攝的，照片 是用丙拍攝的，照片 是用丁拍攝的。
練1
如圖所示的四種情況，S是發光點，Sˊ是S經凸透鏡后所成的像，MN是凸透鏡的主光軸，其中哪一種不可能是凸透鏡成像的結果 （ ）
練2
如圖所示，手機掃描二維碼，相當于給二維碼拍了一張照片，手機攝像頭相當于凸透鏡，影像傳感器相當于光屏，下列說法錯誤的是（　　）
A．影像傳感器上成的是倒立的實像
B．掃碼時二維碼要位于攝像頭一倍焦距以內
C．掃碼時二維碼要位于攝像頭二倍焦距以外
D．要使屏幕上二維碼的像變小，只需將二維碼遠離凸透鏡
練3
蠟燭放在如圖所示位置，通過凸透鏡成倒立、縮小的像，根據成像情況小紅畫了圖中的光路。下列說法正確的是（ ）
A. 凸透鏡的焦距大于20cm B. 凸透鏡成的是虛像 C. 凸透鏡的焦距小于10cm D. 小紅畫的光路是正確的
練4
如圖所示為某款數碼相機的成像原理，鏡頭相當于一個凸透鏡，影像傳感器相當于光屏，拍照時，將鏡頭對準景物，相機通過自動調節，就能得到清晰的像，下列說法正確的是（ ）
A. 為拍攝到更大的像應將鏡頭遠離景物 B. 為擴大拍攝范圍應將鏡頭靠近景物
C. 影像傳感器上成的是正立的實像 D. 景物在二倍焦距以外才能成縮小的像
練5
“刷臉支付”已成為人們購物付款的一種常用方式。如圖所示，顧客只需面對付款設備，該設備就會利用攝像頭自動進行人臉識別，識別成功即付款完成。攝像頭的光學核心元件是一個凸透鏡。下列分析正確的是（　　）
A．攝像頭對光有發散作用
B．人臉識別時，人臉要處于攝像頭一倍焦距以內
C．人臉通過攝像頭所成的像是正立、縮小的實像
D．當人臉遠離攝像頭時，人臉經攝像頭所成的像會變小
1.主要實驗器材及作用：
（1）光具座（帶光具座）：便于測量物距和像距；
（2）光屏：承接蠟燭的像；
（3）凸透鏡：對光線有會聚作用，應放在蠟燭和光屏 ；
2.實驗裝置圖
3.實驗操作及注意事項
①為了使像能夠呈在光屏中央：調節燭焰、透鏡、光屏的中心，使三者中心在 上；
②為了使實驗現象更明顯，本實驗應該在 的環境中進行；
4.凸透鏡焦距的測量
①用平行光（太陽光）垂直照射到凸透鏡，在凸透鏡的另一側用光屏承接到 的光斑，測出光斑到凸透鏡光心的距離即為焦距；
②當物距等于像距時，焦距等于物距或像距的一半；
5.一倍焦距內眼睛觀察像的位置：一倍焦距內成正立、放大的虛像，所以應在光屏一側觀察成像情況；
6.動態成像的相關判斷：
（1）根據蠟燭的移動方向判斷光屏上成清晰的像時光屏的移動方向：蠟燭和光屏的移動方向 ；
（2）改變物距，判斷光屏上成清晰像時像的大小變化：物近像遠像變大、物遠像近像變小；
7.光屏上找不到像的原因，可能是：
①蠟燭在1倍焦距內，凸透鏡成虛像，不能呈現在光屏上；
②蠟燭在焦點上，凸透鏡沒有成像；
③蠟燭到凸透鏡的距離稍大于1倍焦距，成像在很遠的地方，光屏無法移動到該位置；
④蠟燭、凸透鏡、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上；
例1
用圖甲所示的裝置測出凸透鏡的焦距，并“探究凸透鏡成像規律”，當蠟燭、透鏡、光屏位置如圖乙時，在光屏上可成清晰的像．下列說法正確的是（ ）
A. 凸透鏡的焦距是30cm
B. 圖乙中燭焰成的是倒立放大的像
C. 照相機成像特點與圖乙中所成像的特點相同
D. 保持凸透鏡、光屏位置不變，將蠟燭遠離凸透鏡，燭焰仍可在光屏上成清晰的像
例2
某實驗小組進行“探究凸透鏡成像規律”的實驗：
甲 乙
丙 丁
（1）由圖甲可知，該凸透鏡的焦距是　 　cm；
（2）實驗時凸透鏡與光屏的高度已調好，但燭焰在光屏上像的位置偏高，說明此時燭焰處于透鏡主光軸的　 　方（上/下）；要調整凸透鏡、光屏和燭焰的高度，使它們的中心在同一高度，目的是 ，調整后，光屏上恰好得到倒立等大的像，此時光屏和蠟燭之間的距離是　 　cm；
（3）如圖乙所示，此時人眼應該在 （選填“A”或“B”或“C”）處才能觀察到蠟燭的像；
（4）接著該小組同學調節光屏如圖丙所示，發現光屏上得到一個倒立、 （選填“放大”或“縮小”或“等大”）的清晰實像，生活中的 （選填“照相機”或“投影儀”或“測焦距”）就可以利用這樣的成像原理；
（5）保持圖丙中凸透鏡位置不變，當向左移動蠟燭時，應該向 （選填“左”或“右”）移動光屏，才能再次得到清晰的像；
（6）實驗中，燃燒的蠟燭在不斷變短，光屏上的像會 （選填“向上”或“向下”）移動，為了使燭焰的像能成在光屏中央，在不更換實驗器材的情況下，請寫出一種可行的辦法： ；
（7）如圖丙，將蠟燭和光屏位置互換以后，光屏上 （選填“能”或“不能”）成清晰的像；
（8）光屏上得到發光體清晰的像時，小明不小心用手指尖觸摸到凸透鏡，此時光屏上（ ）
A.會有指尖的像 B.會出現指尖的影子 C.發光體的像暗了一些
（9）撤去蠟燭，調節光屏，發現在光屏上出現了窗外遠處彩燈的像，則此時光屏與凸透鏡的距離在以下哪個范圍（ ）
A.一倍焦以內 B.一倍到二倍焦距之間 C.二倍焦距以外
（10）透鏡位置不變，若將印有字母“F”的紙片放在離凸透鏡12cm的地方，我們能看到的清晰的像是圖丁中 （請填序號）
如圖丁，在燭焰和凸透鏡之間放一副眼鏡，發現光屏上原來清晰的像變模糊了，將光屏遠離透鏡適當距離后光屏上再次呈現清晰的像，則該眼鏡是　 　眼鏡（近視/遠視）；
例3
小金在實驗室利用光具座研究凸透鏡成像的規律。當小金將三個元件移動到圖示位置時，光屏上出現了清晰的像，請你根據此現象回答下列問題：

光屏上像的性質為________，并推算出焦距為________ 厘米。
練1
用如圖所示的裝置探究凸透鏡成像規律．凸透鏡的焦距是15cm．當把凸透鏡固定在50cm刻度線處，蠟燭固定在15cm刻度線處時（　　）
A．光屏在“Ⅰ”區域內移動，才能得到清晰的像
B．光屏在“Ⅱ”區域內移動，才能得到清晰的像
C．在光屏上得到的是放大、倒立的像
D．在光屏上得到的是縮小、正立的像
練2
為了研究眼的成像原理，小科自主研制了如下圖所示的實驗裝置。用水透鏡模擬眼的晶狀體，通過注水或抽水可改變水透鏡凸度大小。光屏和水透鏡固定在光具座如圖所示的位置。點燃蠟燭后，調節水透鏡凸度，直至光屏上成一個清晰倒立、 (填“放大”“等大”或“縮小”)的實像。若將點燃的蠟燭向左移動一小段距離，要使光屏上重新得到清晰的像，應對水透鏡 (填“注水”或“抽水”)。
練3
小敏同學在“探究凸透鏡的成像規律”實驗中，進行了以下探究：
（1）讓一束平行光正對凸透鏡照射，移動光屏，直到光屏上出現一個最小最亮的光斑，如圖甲所示，則該凸透鏡的焦距為　 　cm；
（2）將一支點燃的蠟燭放在如圖乙所示的位置，移動光屏，直到光屏上得到清晰的像，此時的成像原理與生活中的　 　成像原理相同；若將蠟燭向左移動一小段距離，此時光屏上的像變模糊，在蠟燭和透鏡之間放置一個合適的　 　（選填“凸透鏡”或“凹透鏡”），光屏上的像又會變清晰。
（3）將點燃的蠟燭移到40cm和50cm之間的某一位置后，此時應取下光屏，從凸透鏡的　 　側（選填“左”或“右”）透過凸透鏡觀察像。
缺陷 近視 遠視
特點 患近視的人只能看清 處的物體，看不清 處的物體 患遠視的人只能看清 處的物體，看不清 處的物體
形成成因 眼球的前后徑過長或晶狀體曲度過 ，成像在視網膜 方 眼球的前后徑過短或晶狀體曲度過 ，成像在視網膜 方
矯正方法 配戴 透鏡 配戴 透鏡
例1
預防近視，珍愛眼睛，注意用眼衛生，要從青少年做起．下圖中，能表示近視眼成像原理及矯正方法的分別是（ ）

A. 乙；丁 B. 甲；丁 C. 乙；丙 D. 甲；丙
例2
如圖a、b是同一人的兩幅照片，b圖中他拿的眼鏡（ ）
A.屬于凸透鏡，可用于矯正近視眼
B.屬于凸透鏡，可用于矯正遠視眼
C.屬于凹透鏡，可用于矯正遠視眼
D.屬于凹透鏡，可用于矯正近視眼
例3
在探究“凸透鏡成像規律”的實驗中：
（1）如圖甲，平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現一個最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距f=______厘米。
（2）如圖乙，光屏上呈現清晰的像，此像的性質是________的實像。若保持蠟燭和光屏位置不變，移動透鏡至________厘米刻度線處，光屏上能再次呈現清晰的像。
（3）由于蠟燭變短，像成在了光屏的上方，要使像重新成在光屏的中心，把凸透鏡往________調，調好后，燭焰中心在凸透鏡主光軸的________方；
（4）如圖丙，保持蠟燭位置不變，移動透鏡至16cm刻度線處，則人眼在圖中_____處能觀察到燭焰的像。
（5）如圖丁，在燭焰和凸透鏡之間放一副眼鏡，發現光屏上的像由清晰變模糊了，將光屏向透鏡移動適當距離后光屏上再次呈現清晰的像。則該眼鏡是________眼鏡（近視／遠視）。
練1
有一次，小明上學前取自己的眼鏡時，發現自己的近視鏡和爺爺的老花鏡混在一起，外形完全一樣，如圖所示，小明要想找出自己的眼鏡，下列做法正確的是（ ）
A. 用手摸鏡時，中間厚邊緣薄的是近視眼鏡
B. 拿著鏡片近距離看書本上的字，把字放大的是近視眼鏡
C. 讓鏡片正對太陽光，太陽光通過鏡片后能呈現一個大光斑的是近視眼鏡
D. 讓鏡片正對太陽光，太陽光通過鏡片能呈現一個明亮小光斑的是近視眼鏡
練2
如圖是小明配戴眼鏡后看遠處某點時的光路圖。下列說法正確的是（ ）
A.小明是近視眼，配戴的是凹透鏡 B.小明是遠視眼，配戴的是凹透鏡
C.小明是近視眼，配戴的是凸透鏡 D.小明是遠視眼，配戴的是凸透鏡
練3
現代生活，智能手機給人們帶來了許多便利，但長時間盯著手機屏幕，容易導致視力下降。下列關于近視眼及其矯正的原理圖正確的是（ ）
A.甲、乙 B.甲、丁 C.丙、乙 D.丙、丁
練4
交通主干道路的交叉口都裝有“電子攝像頭”，如圖所示，它能適時記錄交通違章現象。這些“電子攝像頭”相當于（ ）
A.平面鏡成虛像 B.凹透鏡成虛像
C.凸透鏡成虛像 D.凸透鏡成實像
練5
如圖所示，在“模擬探究近視眼的缺陷”時將凸透鏡看做眼睛的晶狀體，將光屏看做視網膜，給“眼睛”戴上近視眼鏡，使燭焰在“視網膜”上成清晰倒立、　 　的實像。移去近視眼鏡，光屏上的像變得模糊了，向　 　（選填“前”或“后”）移動光屏，光屏上會再次呈現清晰的像。
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